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Espacio curricular FISIOLOGIA VEGETAL
Absorción de agua
UT 4 – 2da. parte
Factores que afectan la absorción del agua. La absorción
vinculada a la transpiración. Relación suelo - planta atmósfera. Presión radical y gutación. Transpiración.
Mecanismo estomático. Factores que afectan la apertura
y cierre de estomas. Factores que afectan la
transpiración. Medición. Eficiencia hídrica. Significado
de la transpiración en los vegetales y su importancia
desde el punto de vista ecofisiológico.
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Intercambio gaseoso
(O2 y C02) más vapor
de agua (transpiración)
Movimiento ascendente de
Agua y solutos y descendente
de savia
Secreción de sustancias
metabólicas de las
raíces, intercambio con
coloides del suelo,
absorción de
nutrientes.
Absorción de agua
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El agua en el suelo y su disponibilidad para la planta
1. Agua gravitacional
ψ suelo = ψ m
2. Agua capilar
3. Agua de imbibición o higroscópica
4. Vapor de agua
+ψ o +ψ p +ψ g
El agua utilizable por las plantas es aquella que se
encuentra retenida en las micelas del suelo con una
fuerza entre 15 atm (C.M.P.) y 1/3 atm (C.C.).
Los suelos arcillosos retienen más agua que los arenosos,
por lo cual los valores de C.M.P. y C.C. son distintos, si bien
el C.M.P. varía con el tipo de planta.
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El flujo transpiratorio. Transporte a larga distancia
Fuente: Montaldi, 1985
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Esquema de una sección longitudinal y transversal de una raíz de cebolla.
(Tomado de Moller, I.M. Membranas celulares y transporte, 1993).
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Microfotografías ópticas de
secciones de raíces de cebolla
(Tomado de Moller, I.M. Membranas celulares y transporte, 1993.)
Microfotografias mostrando la endodermis y la exodermis A) vista en
campo claro de la zona 3 con la epidermis (ep), exodermis (ex), cortex ©,
endodermis (en), silema (x) y floema (p). Las barras = 50 um. B) zona 2
teñida y vista bajo luz ultravioleta para visualizar lignina y suberina. Se
aprecia la banda de Cáspari tanto en la endodermis como en la exodermis.
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Vías de entradas de agua y solutos en la raíz.
Transporte a corta distancia
simplastica
apoplastica
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ABSORCION DE AGUA POR LAS RAICES
- Presión radical
- Gutación
Movimiento del agua en función de sus Q
Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Flujo =
ψ suelo −ψ aire
Rs + Rr + Rt + Rh + Rm + Rc + Re+ Raq
Las resistencias
al flujo del agua
en la planta y el suelo
Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Tensiones negativas en la columna
de agua
Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Potencial hídrico del
sistema
suelo-planta-atmósfera
Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Transpiración
* Concepto - Definición - Cu, Len., Est.
* Estructuras por donde se lleva a cabo
el proceso: Los estomas
* Tipos, distribución y densidad
* Mecanismo de difusión
* Respuesta de los estomas a los
factores ambientales
* Mecanismo de apertura y cierre
* Modelo de la teoría estomática
*La transpiración y los factores
ambientales
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Vista en planta y perfil de estomas
Dicotiledóneas
Monocotiledóneas
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Estomas especiales
CRIPTAS
HIDÁTODOS
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Tipos de estomas
Manzano
Banksia sp.
Cycas sp.
Estomas y cutícula de planta de algodón
Curso diario de la
transpiración y
evaporación y
estados probables de
la apertura y cierre
de los estomas
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Mecanismo de difusión a través de pequeños poros
Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
DIFUSIÓN
• La difusión tiene que ver con la permeabilidad del medio:
a menor resistencia del medio, mayor difusión (velocidad).
La resistencia del medio tiene relación con la viscosidad
del solvente
dm
dc
• LEY de FICK
= −D * A *
dt
dx
dm: cantidad de sustancia movida por unidad de dt
dt: tiempo (mol / seg)
D: Coeficiente de Difusión, que varía según la sustancia difusora y el medio en
que lo hace (m2 / seg)
A: área sobre el cual se está produciendo la difusión (m2)
- : indica que la difusión se produce “cuesta abajo”, desde una alta concentración
hacia otra más baja
dc: diferencia de concentración entre dos puntos. Es la FUERZA IMPULSORA
dx: distancia sobre la cual se produce la difusión
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DIFUSIÓN
• LA VELOCIDAD DE DIFUSIÓN ES
PROPORCIONAL AL GRADIENTE DE
CONCENTRACIÓN E
INVERSAMENTE PROPORCIONAL A
LA DISTANCIA SOBRE LA CUAL SE
PRODUCE
dm
dc
= −D * A *
dt
dx
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Factores que afectan la apertura y
cierre de estomas
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Mecanismo de apertura y cierre
Estoma abierto
+
Estoma cerrado
+
K +++
Diferencia
K +
(200-400 :M) 0,6 MPa
(100 :M)
+
Cl ++
40 % del K Cl +
Malato-2 +++
Malato-2 +
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Experimento para medir la respuesta a la
apertura estomática
Tratamiento
Apertura
estomática (:m)
Oscuridad control
2,3
(Aire + CO2)
Oscuridad control
(Aire - CO2)
Luz Blanca
15,3
DCMU (10-5 M)
13,2
KCN (5 x 10-5 M)
7,6
4,1
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Efecto de la calidad de luz en la
apertura de los estomas
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Modelo hipotético de acción del fotorreceptor de la luz
en las células guardas según E. Zeiger, 1985. (Blue Light and
Stomatal Function)
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Apertura y
cierre
estomática y
algunos
probables
mecanismos
control
Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Modelo de la teoría estomática (según Zeiger, 1988)
1. MOVIMIENTO ESTOMÁTICO
2. RECEPCIÓN DE UNA SEÑAL (LUZ por ej.)
3. FLUJOS DE IONES (K+, Cl-, Malato=)
4. Aumento del potencial osmótico(Qo) en células guardianas
5. MODIFICACION DEL POTENCIAL AGUA (Q)
6. CAMBIOS EN EL VOLUMEN CELULAR
7. CAMBIOS MECANICOS EN LA DIMENSION DE LOS
POROS ESTOMÁTICOS
8. CAMBIOS EN LOS FLUJOS DE CO2 Y H2O
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Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Cambios en el potencial hídrico de una hoja y del suelo a medida
que este se va secando.
Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
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Fuente: Azcon Bieto y Talón 2003
TRANSPIRACION: Métodos basados en la
porometría
• Los métodos más usados y de mejores
resultados se basan en el BALANCE
NULO que mide el estado estacionario de
los estomas.
• El método se basa en usar la transpiración
de la hoja. La conductividad estomática se
ve afectada en modo ínfimo por la
medición.
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Métodos basado en la porometría
T=
Flujo aire(T º C y Pr esión) * Densidad de vapor de agua del aire
Superficie de la hoja
Transpiración
Conductividad estomática =
DPV (déficit presión de vapor)
DPV = Densidad de vapor de agua en la hoja (100%) – Densidad
de vapor de agua del aire
Asimilación =
Unidades:
Flujo aire[CO ] entra cubeta − Flujo de aire [CO ] sale cubeta
Superficie de la hoja
2
2
Transpiración: mg H2O.m-2. s-1
Conductividad: cm.s-1 o µmol.m-2. s-1
Asimilación: µmol CO2 .m-2.s-1
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EFICIENCIA DEL USO DEL AGUA
La eficiencia se mide por la relación entre el agua
perdida y la materia seca formada, cociente
llamado: COEFICIENTE TRANSPIRATORIO
(C.T.)
unidades.de.agua. perdida ( g )
C.T . =
unidades.de.M .S . producida ( g )
También puede usarse la inversa de esta relación
denominada: EFICIENCIA TRANSPIRATORIA
(E.T.)
Peso M.S. formada
E.T. =
Peso de agua perdida
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Algunos ejemplos
•
•
•
•
•
Valores de C.T. = varían entre
200 a 2.000
Mijo, Sorgo, Maíz
168 a 200
Trigo, Cebada, Centeno
350 a 500
Agropiro, Bromus
900 a 1.000
Valor medio de Transpiración de una planta
mesofítica = 0,5 y 1,5 g H2O.h-1.dm-2
• 1 planta de Maíz pierde por día 2 a 3 Kg de agua.
• 1 cactus grande pierde por día 25 g de agua.
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Más ejemplos
• Valores normales zona templada: 0,2 a 2,5
• Tabaco 3,5 – girasol 8 – Camalote 2 a 4
• Todos los valores en : g dm2 h-1
•
•
•
•
COEFICIENTE TRANSPIRATORIO
Sorgo 215 Alfalfa 650 a 900
Algodón 568 Trigo 550
Papa
575
Lino 905
Maíz 350
Unidades (adimensional): kg de agua / kg de materia seca
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Disipación de energía en una hoja
Mecanismos:
Re-radiación
Convección del calor
sensible
Propagación del calor
latente por transpiración
T: transpiración
R: radiación
H: propagación de calor
Sensible en una hoja de
10 cm a 25 °C.
Transpiración a nivel del canopeo
(efecto de la Energía de advección)
Corte a 3
días de
ser aislada
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Eficiencia en el uso del agua
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Eficiencia en el uso del agua
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Bibliografía
• Manuel Sanchez-Díaz y Jone Aguirreolea. 2003.
Movimientos estomáticos y transpiración. – Transporte de
agua y balance hídrico en la planta. Cap. 3 y 4 (p.31-64).
In: Fundamentos de Fisiología Vegetal. Azcon-Bieto y
Talon. Ed. McGraw-Hill. España.
• Barcelo Coll, J.; Nicolas Rodrigo, G.; Sabater Garcia, B.y
Sanchez Tames, R. 1992. Fisiología Vegetal, 6a. Edición,
Pirámide, Madrid. 662 p. Cap. 4 y 5. Absorción y
transporte de agua. – Transpiración.
• Montaldi, E.R. 1995. Principios de Fisiología Vegetal.
Ediciones Sur, La Plata. 298 p.
NOTA:
La presente guía didáctica fue elaborada por el profesor titular
de Fisiología Vegetal en base a la bibliografía de referencia, la
cual debe ser consultada por los alumnos.
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F I N - UT4
Miltonia bluntii