Nutrición en Plantas: Procesos y Adaptaciones

1. Funciones Vitales en Organismos Pluricelulares

Con la aparición de los organismos pluricelulares, como las plantas o los animales, surgieron nuevas características propias de este nivel de organización. Cada una de sus células sigue necesitando alimentarse, eliminar desechos, relacionarse con el medio y dividirse.

Durante su evolución, los organismos pluricelulares fueron creando tejidos y sistemas para desempeñar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.

1.1. Distintas Funciones para Distintas Necesidades

• La nutrición hace frente a la necesidad de construir y reparar el propio organismo.
• La relación busca solucionar la necesidad de comunicarse, saber qué sucede en el interior y en el entorno del organismo y reaccionar en consecuencia.
• La reproducción tiene como fin hacer copias iguales o muy parecidas a sí mismo.

2. Procesos Relacionados con la Nutrición

Además de los sistemas de captura de materia y energía del exterior (alimentos, luz, etc.), pueden necesitarse mecanismos de circulación y distribución interna, así como otros de eliminación o excreción.

SISTEMAS Y MECANISMOS UTILIZADOS POR LAS PLANTAS Y LOS ANIMALES PARA LA NUTRICIÓN

3. ¿Cómo Incorporan las Plantas el Alimento?

Utilizamos el término alimento para referirnos a las sustancias que toman los organismos y nutriente para aquellas que incorporan las células.

3.1. Incorporación del Agua y las Sales Minerales

El agua con sales minerales disueltos en forma de iones de K+, Ca2+, etc., tiene que atravesar las membranas celulares, y lo hace de forma diferente según sea un tipo de planta u otro.

• Los musgos no tienen órganos especializados para esa absorción, por lo que esta se puede dar en toda la superficie de la planta.
• La mayoría de las plantas vasculares (helechos y espermatofitas) poseen unos órganos especializados para absorber el agua y las sales: las raíces. Las células epidérmicas de las raíces presentan unas prolongaciones denominadas pelos radicales que aumentan mucho la superficie de contacto con el suelo.

El mecanismo de entrada a las células es diferente en función de la sustancia que incorporen:

• El agua entra al interior de la raíz a favor del denominado potencial hídrico, en el que intervienen varios procesos, siendo el más importante la ósmosis.
• Muchos sales, en forma de iones, pasan a las células de la raíz mediante transporte activo. Esto supone un gasto de energía a las células y requiere la presencia en su membrana de proteínas transportadoras.

Una vez dentro de las células, el agua con las sales debe llegar al resto de la planta:

• En los musgos, al carecer de sistemas especializados para el transporte interno, el paso se hace de célula a célula o por capilaridad en el espacio intersticial.
• En los helechos y en las plantas con semillas hay vasos especializados. El agua con las sales capturadas por los pelos radicales debe ir hasta el xilema o conjunto de los vasos leñosos, que está en la zona central de la raíz.

Al pasar al xilema, el agua y las sales disueltos forman el llamado zume bruto.

3.2. El Intercambio Gaseoso en las Plantas

Las plantas intercambian gases con el exterior. Ninguna planta ha desarrollado un sistema respiratorio como tal.

El CO₂ solo es necesario para la fotosíntesis de las células verdes que, por lo general, se encuentran únicamente en las hojas.

Los musgos no necesitan estructuras para el intercambio gaseoso, pero en helechos y espermatofitas sí. En estas plantas los mecanismos de entrada son:

• Estomas: Pequeños poros formados por células oclusivas que, en función de su turgencia, abren o cierran una abertura u ostíolo. Están en la epidermis de las hojas, generalmente en el envés.
• Lenticelas: Protuberancias con huecos situadas en los tallos leñosos.
• Pelos radicales: Protuberancias de las raíces que absorben el agua con gases disueltos del suelo.

3.3. La Captación de la Luz

Las hojas de las plantas con semillas (espermatofitas) son los órganos especializados en la captación de la luz. En los helechos son las frondes y en los musgos, tanto los filidios o hojitas como el caulidio o tallito.

4. ¿Cómo Transportan los Nutrientes por su Interior?

Los helechos y las plantas con semillas presentan un sistema de transporte de nutrientes sólidos y líquidos por su interior.

Por tanto, existen dos vías de comunicación dentro de estas plantas:

• Desde las zonas de captación de materia inorgánica en el exterior (fundamentalmente las raíces) hacia las células verdes (en las hojas). Viaja agua con sales disueltos y algunos gases disueltos constituyendo el zume bruto. Los conductos son los vasos leñosos o xilema.
• Desde las células verdes (hojas) hacia todas las células no verdes. Llevan agua con gases disueltos y sustancias orgánicas producidas en la fotosíntesis, formando el zume elaborado. Los conductos son los vasos cribosos o floema.

4.1. Procesos que Mueven el Zume Bruto

Hay varios procesos que colaboran en el cumplimiento de ese objetivo:

• En la raíz se genera un aumento de presión debido a la absorción del agua que entra por los pelos radicales. Eso empuja el zume bruto hacia arriba, ya dentro del xilema, aunque esta presión resulta insuficiente para llevarla hasta las hojas.
• En las hojas se produce la transpiración de agua en los estomas. Supone un gasto importante de agua que la planta debe regular, pero disminuye la presión en el interior de la hoja, lo que motiva el ascenso del zume bruto.

Los dos procesos anteriores generan una tensión o presión del líquido en sentido ascendente en los conductos huecos del xilema.

• Esa tensión, sumada a la cohesión entre las moléculas de agua por sus enlaces de puentes de hidrógeno y su adhesión a las paredes de los finos vasos (capilaridad) motiva el ascenso del zume bruto desde las raíces a las hojas a pesar de la distancia y la gravedad. Es la teoría de la cohesión-adhesión-tensión.

4.2. Procesos que Mueven el Zume Elaborado

El zume elaborado es un líquido más concentrado que el zume bruto. Contiene sacarosa (un glúcido), así como aminoácidos, iones y otras sustancias sintetizadas en la fotosíntesis.

El movimiento del zume elaborado por el interior de las células del floema se conoce como translocación y se debe a la concentración de la sacarosa, a la que el agua sigue por ósmosis de acuerdo con la hipótesis del flujo por presión.

• Las zonas fuente son las áreas de la planta por donde entra el zume elaborado al floema desde las células fotosintéticas de las hojas.
• Los sumideros son los lugares donde se transvasa ese zume desde el floema a otras células (del tallo, los frutos o la raíz, por ejemplo).

6. La Fotosíntesis como Eje de la Nutrición Autótrofa

La fotosíntesis es un proceso celular que tiene lugar solamente en las células de las partes verdes del vegetal.

7. ¿Cómo Excretan los Productos de Desecho las Plantas?

En las plantas, los procesos de excreción se relacionan con otros de liberación de sustancias, por lo que a menudo es difícil distinguir la expulsión de sustancias de desecho, o verdadera excreción, de la liberación de sustancias con un objetivo concreto, o secreción.

Pueden considerarse, por tanto, como secreción:

8. Visión General de la Nutrición en las Plantas

8.1. La Nutrición en Musgos

El pequeño tamaño de los musgos y su dependencia de ambientes húmedos son la consecuencia de una anatomía interna muy simple: además de la ausencia general de sistemas digestivos o excretores, carecen también de sistemas de transporte, de forma que las sustancias pasan directamente de unas células a otras.

Tampoco tienen órganos especializados en la absorción de gases, luz, agua y sales, por lo que la similitud de filidios y rizoides con hojas y raíces no implica que compartan las mismas funciones.

La absorción se produce en toda la superficie del musgo, y los rizoides solo se especializan en la sujeción al sustrato.

8.2. La Nutrición en Plantas Vasculares

Las plantas vasculares presentan sistemas de transporte interno con vasos especializados.

Aunque los helechos tienen una estructura interna más sencilla, siguen un esquema parecido al de las espermatofitas.

En general, las plantas carecen de sistemas digestivos extracelulares y de verdaderos sistemas excretores, aunque pueden presentar glándulas y tubos con funciones secretora y excretora.

9. Adaptaciones Nutricionales de Algunas Plantas

9.1. Predación: las Plantas Carnívoras

El hábito carnívoro en plantas es una rara adaptación a ambientes con poco nitrógeno asimilable.

Estas plantas realizan la fotosíntesis para obtener el carbono y capturan insectos u otros artrópodos para obtener el nitrógeno.

9.2. Relaciones Simbióticas y Parasitarias

• Formación de micorrizas: Es una relación entre un hongo y las raíces de una planta. El hongo aporta agua y minerales y la planta cede sustancias orgánicas. Gracias al hongo, la planta accede a una superficie mayor de suelo.
• Formación de nódulos radicales: Algunas plantas leguminosas forman nódulos en sus raíces para albergar bacterias del género Rhizobium, fijadoras del nitrógeno atmosférico. Así, la planta obtiene nitrógeno y la bacteria, glúcidos.
• Plantas holoparásitas y hemiparásitas: Las hemiparásitas presentan clorofila y realizan la fotosíntesis, mientras que las verdaderas parásitas, las holoparásitas, carecen de clorofila, siendo organismos heterótrofos a pesar de ser plantas.

10. Importancia de las Plantas en los Ecosistemas

• Constituyen la base fundamental de las pirámides tróficas de los ecosistemas terrestres.
• Conforman el principal factor biótico edafogenético o formador de suelos.
• Constituyen un factor muy importante en la definición del clima.
• Contribuyen al incremento de la biodiversidad.
• Contribuyen a regular el ciclo del agua.