Potencial Hídrico y el Flujo de Agua en Plantas: Desde el Suelo hasta la Atmósfera
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Potencial Hídrico: Conceptos Fundamentales y Movimiento del Agua en Plantas
El agua siempre se mueve de forma pasiva, a favor de gradiente de potencial hídrico (Ψw), que es el potencial químico del agua expresado en unidades de presión.
Factores que Afectan el Potencial Hídrico (Ψw)
En cualquier sistema, el Ψw decrece por acción de todos aquellos factores que disminuyen la presión de vapor relativa, incluyendo:
- Adición de solutos.
- Adición de solutos porosos que desplazan el agua y tienen fuerzas superficiales y microcapilares.
- Aplicación de presiones negativas o tensiones.
Por otra parte, el Ψw aumenta con aquellos factores que incrementan la presión relativa:
- Dilución o eliminación de solutos.
- Hidratación de las matrices.
- Aplicación de presiones por encima de la atmosférica.
Componentes del Potencial Hídrico
Estos componentes se originan de los efectos de los solutos, la presión, los sólidos y la gravedad sobre el potencial hídrico. Tales factores determinan, de forma respectiva, los potenciales osmótico o de solutos (Ψs), de presión (ΨP), matricial (Ψm) y gravitacional (Ψg).
La relación entre ellos se expresa como:
Ψw = Ψs + ΨP + Ψm + Ψg
El agua siempre fluye desde las regiones de mayor potencial hídrico a regiones de menor potencial hídrico. El movimiento del agua es siempre pasivo, es decir, a favor de gradiente de potencial hídrico (Ψw).
El Continuo Suelo-Planta-Atmósfera (CSPA)
La parte aérea de la planta está expuesta a una atmósfera seca que favorece la pérdida de agua en estado de vapor, un proceso conocido como transpiración. La transpiración es muy intensa en las hojas y se realiza tanto por los estomas como por la cutícula. El agua perdida debe ser reemplazada, ya que, de lo contrario, la planta muere.
El reservorio de agua es el suelo. Las plantas la absorben por sus raíces, principalmente por la zona de los pelos radiculares. Una vez absorbida, el agua se distribuye por la planta a través de una compleja red de cañerías formada por el xilema. Se forma así el Continuo Suelo-Planta-Atmósfera (CSPA), a través del cual el agua está continuamente circulando.
Mecanismos de Absorción de Agua por las Raíces
La absorción de agua siempre sucede a favor de gradiente de potencial hídrico, entre el suelo y la raíz. Este gradiente se produce de forma diferente dependiendo de la intensidad de transpiración, lo que lleva a la existencia de dos mecanismos de absorción: osmótica y pasiva.
- La absorción osmótica se produce cuando la transpiración es muy baja.
- La absorción pasiva tiene lugar cuando la transpiración es elevada y el agua en el xilema está sometida a una presión negativa o tensión.
La fuerza conductora que posibilita la absorción y el tránsito del agua desde el suelo al xilema radicular es el gradiente de potencial hídrico entre el suelo y la savia xilemática. El mantenimiento del gradiente puede conseguirse disminuyendo el Ψs o el ΨP de la savia xilemática. Ambas situaciones se dan en la planta, pero no de forma simultánea:
Si hay poca transpiración, las raíces se comportan como osmómetros…
Fenómenos Relacionados con el Movimiento del Agua
Gutación: Pérdida de Agua en Forma Líquida
El fenómeno de la gutación solo aparece bajo condiciones ambientales que disminuyen significativamente la transpiración.
En tales condiciones, los solutos pueden acumularse en el xilema radicular, provocando una absorción osmótica del agua que genera una presión positiva, denominada Presión Radicular. En plantas herbáceas, esta presión es suficiente para hacer que el agua pueda salir de las hojas y formar gotitas en sus bordes.
Si la transpiración es intensa, los solutos no se acumulan en el xilema radicular, ya que la demanda de agua es muy grande y ascienden, disueltos en la misma, hacia las partes aéreas. Además, la transpiración intensa hace que el agua en el xilema esté sometida a una presión negativa (tensión). Por lo tanto, la presión radicular y la transpiración son dos fenómenos excluyentes.
Ascensión del Agua: Teoría de la Cohesión-Tensión
El agua, mayoritariamente confinada en los elementos traqueales, forma columnas continuas desde las superficies evaporantes de las hojas hasta las zonas de absorción en las raíces.
La continuidad de las columnas viene asegurada por la cohesión entre las moléculas de agua y su adhesión a las paredes del xilema. Estas fuerzas impiden la ruptura de las columnas sometidas a presión negativa (tensión).
La evaporación del agua genera una succión (tensión) que tira del agua, haciéndola ascender por el xilema. El agua fluye por flujo de masas a favor de gradiente de potencial hídrico.