Tema 4. Mecanismos de Absorción de agua en las plantas

1. Tema 4. Mecanismos de Absorción de agua en las plantas Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda

2. Agua en las plantas • Permanentemente hay en la planta un movimiento ascendente de agua. • El movimiento del agua en la planta es un Flujo Másico ocurre por las diferencias de potencial hídrico • La absorción de agua consiste en su desplazamiento desde el suelo hasta la raíz, y es la primera etapa del flujo hídrico en el sistema continuo suelo-planta-atmósfera. 

3. MECANISMOS DE ABSORCIÓN DE AGUA PASIVO: Transpiración Teoría de la cohesión T.Coheso-tenso-transpiratoria • ACTIVO: Osmótico, quimiosmótico Presión Radical

4. Mecanismo pasivo Teoría de la Tensión-Cohesión • Fuerza Motriz: Transpiración • Diferencia de Presión de Vapor: hoja-Atmósfera • Cohesión en el xilema • Columnas de agua en el xilema estan sometidas a tensión • Absorción de Agua del suelo • La tensión es transmitida a la raíz y por diferencias de potencial hídrico ocurre la absorción No requiere de energía metabólica: el flujo de agua se debe a la tensión que genera la transpiración.

5. MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACION)

6. Teoria Coheso-Tenso-Transpiratoria

8. Contínuo Suelo- Planta- Atmósfera • La Velocidad del transporte de agua a través del continuo S-P-A: • Evaporación desde los espacios aéreos intercelulares a la atmósfera • Transporte dentro del xilema (tallos y venas foliares) • Transporte a través de las raíces • Transporte en el suelo Evaporación a través de los estomas Conducción hacia arriba por el xilema Entrada por los pelos radicales

9. MECANISMO PASIVO Absorción de agua en el suelo por el Sistema Radical

10. Raiz: Vías de movimiento del agua • APOPLASTICA • SIMPLASTICA: • TRANSMEMBRANA ACUAPORINAS

11. Raíz: Vías de movimientodel agua

12. Raíz: Vías de movimiento del agua

13. Raíz: Vías de movimiento del agua: ACUAPORINAS • Proteínas transportadoras de agua= Acuaporinas, forman canales de agua • No regulan la dirección de flujo • Incrementan la permeabilidad de las membranas celulares

14. Mecanismo pasivo: transporte a través de Tallo y Hojas Tallo: - A través del xilema: Afectado por el Diámetro y longitud de vasos y traqueidas determinan flujo - Se puede presentar cavitación por tensión (déficit hídrico) Hojas • Afectado por resistencias a la transpiración. • Deben mantener Ψ suficientemente bajo (por evaporación del agua en las paredes del mesófilo) • Movimiento del agua del xilema a las células del mesófilo (ósmosis)

15. Cavitación

16. MECANISMO ACTIVO U OSMOTICOSi el sistema radical se mantiene en condiciones aeróbicos, buen suministro de agua y nutrientes, se puede observar al cortar una planta en la base del tallo la secreción de agua.Esta agua es impulsada por una fuerza originada en la raíz: Presión Radical

17. Presión Radical Dado que los tejidos vasculares en la raíz están rodeados por la endodermis, los iones no tienden a salir del xilema. Cuando cesa la transpiración los iones arrastrados se acumulan en el apoplasto del cilindro central de las raíces: Implica menor Ψ y consiguiente entrada de agua : Se Genera una Presión Positiva o Presión Radical La acumulación de iones en el interior de la raíz puede implicar consumo de ATP: proceso activo

18. Mecanismo activo • MANIFESTACIONES: • GUTACIÓN • EXUDACIÓN

19. Mecanismo activo Ocurre en condiciones de suelos bien húmedos y tasas de transpiración bajas: Se generan presiones positivas en la raíz que impulsan el agua a a salir

20. La presión radical (A) (B) Mercurio Demostración de la presión radical en una raíz cortada conectada a un tubo conteniendo agua y mercurio. (A) Aspecto al iniciar la experiencia. Agua (B) Tras unperíodo de tiempo, el agua absorbida por la raíz empuja la columna de mercurio hacia arriba. Raíz

21. MECANISMO ACTIVO • No se presenta en todas las especies vegetales • Valores de presión positiva muy bajos (0,1- 0,5 MPa) para árboles de mas de 50 m de altura • Se presenta con perioricidad • No ocurre si la transpiración es activa, ya que las columnas de agua en el xilema en esta caso están sometidas a tensión

22. MECANISMOS PASIVO y ACTIVO En Común • Transporte de agua líquida en sentido acrópeto a través del xilema • Movimiento del agua se debe a las diferencias de potencial hídrico establecidas • Tanto la gutación como la transpiración implican pérdida de agua por las hojas: en forma líquida o vapor (por mecanismos diferentes)

23. REQUERIMIENTOS DE CONDICIONES AMBIENTALES ATMOSFERICAS GPV= gradiente de potencial de vapor

24. REQUERIMIENTOS DE CONDICIONES INHERENTES A PLANTA EN EL PROCESO DE ABSORCIÓN DE AGUA

25. DIFERENCIAS ENTRE LOS MECANISMOS DE ABSORCIÓN DE AGUA

26. CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA 1. Disponibilidad de agua en el suelo

27. Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda AGUA EN EL SUELO • CAPACIDAD DE CAMPO (CC): contenido de agua que queda en el suelo luego de ser saturado con agua (riego, precipitación) y haber drenado libremente perdiendo el agua gravitacional • PUNTO DE MARCHITES PERMANENTE (PMP): contenido de agua donde el potencial hídrico edáfico es tan negativo que las plantas no recuperan su turgidez, aun cuando el proceso de transpiración haya cesado (o se colocan en cámara húmeda)

28. Disponibilidad de DE AGUA en el SUELODepende de: 1.a. Temperatura del suelo Afecta: • Energía cinética del agua • Viscosidad del agua • Permeabilidad de las membranas • Respiración Cortical (ATP, crecimiento) • Crecimiento de raíces

29. Disponibilidad de DE AGUA en el SUELODepende de: 1.b. Aireación del suelo Deficiencia de O2 Afecta: • Crecimiento Sistema Radical • Permeabilidad de las membranas • Respiración (crecimiento y producción de ATP)

30. Disponibilidad de DE AGUA en el SUELODepende de: 1.c. Composición y concentración de la solución del suelo Afecta: • Potencial hídrico del suelo de agua

31. CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA 2. Eficiencia de la raíces Depende de: • Crecimiento Radical (Extensión) • Permeabilidad • Resistencia al flujo de agua • Capacidad de Absorción y acumulación de elementos minerales

32. CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA 3. Existencias de FUERZAS IMPULSORAS DEL MOVIMIENTO DEL AGUA (Gradiente de Potencial Hídrico) 3.a Transpiración (mecanismo pasivo) : Gradiente de PV 3.b Presión Radical (mecanismo activo): Concentración de solutos

33. CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA • EJEMPLOS

34. Efecto de la temperatura del suelo en la transpiración

35. Efecto de la presión radical en el volumen de exudados + Azide: inhibidor de la respiración Control: sin inhibidor

36. Efecto del anegamiento del suelo en la absorción Duración del anegamiento

37. Transpiración y Absorción de Agua:Balance Hídrico • La absorción de agua sigue a la transpiración • La transpiración provoca déficit hídrico: mayor en la mañana y menor en la tarde: ritmo diario de Ψ en la planta • Un balance de agua negativo provoca disminución del crecimiento de la planta

39. RELACION ENTRE Transpiración y Absorción (BALANCE HIDRICO)