3.3.11
Factores que afectan la velocidad
de ascenso del agua en las plantas
Profa. María Ferrarotto
Semestre II-2009
Mayo, 2010
La transpiración es, además, el mecanismo que
origina la tensión en el xilema y el ascenso del agua
en la planta.
Mecanismo que permite la distribución en toda la
planta del agua y de los nutrientes minerales
absorbidos por las raíces.
SISTEMA SUELO-PLANTA-ATMOSFERA
Flujo de agua:

r
Flujo = suelo - raíz =
r1
raíz - tallo =
r2
tallo - hoja =
r3
Choja - Caire
r4
DIFUSION
Ley de Fick
Js = - Ds Cs
x
t ½ = distancia2 = (10-3m)2 = 0.042s
Ds
2.4.10-5 m2s-1
• Corta distancia
• Difusión en gas
t ½ = (1 m)2 = 32 años
10.10-9 m2s-1
• Larga distancia
• Difusión en líquido
TRANSPIRACION
 Es la pérdida de agua en forma de vapor desde
la planta hacia atmósfera
 El proceso que media la transpiración es la
difusión
 Depende de dos factores:
 w (hoja-atmósfera)
 Resistencias:
 hoja (rs + rc)
 capa límite (rcl)
E = CWVhoja - CWVaire
rs + rc + rcl
E = transpiración
CWVhoja = [H2O] (g) dentro de la hoja
CWVaire = [H2O] (g) en el aire fuera de la hoja
rs = resistencia estomática
rc = resistencia cuticular
rcl = resistencia de la capa límite
Relación entre el contenido de agua (Cw) (g),
la Presión de agua (Pw),
la humedad relativa (HR)
y el potencial hídrico (Ψw)a 20 °C
w
Cwv
= RT Ln HR
Vw
100
Pwv
HR
0.961 2.34 1
w
0.00 MPa
0.957 2.33 0.996 -0.54 MPa
HR =
w
Cw * 100
Cwv(sat)
0.865 2.11 0.900 -14.2 MPa
0.480 1.17 0.500 -93.6 MPa
= RT Ln e
Vw
eo
0
0
0
0
- infinito
Efecto de la temperatura sobre la [H2O](g) sat
Efecto de la temperatura sobre la [H2O](g)
HR
Cvw
(mol-m-3)
Situación 1 (20°C)
99.3 0.95
Situación 2 (32°C)
50
1.87
0
w
= RT Ln HR
Vw
100
HR =
Cw * 100
Cwv(sat)
La fuerza conductora para la
pérdida de vapor de agua de la hoja
es la diferencia en Cvw y esta
diferencia depende de la
temperatura.
3.3.12
Respuesta estomática
a condiciones ambientales
Densidad estomática de diferentes especies de cultivos.
ESPECIE DE CULTIVO
No. de Estomas / mm2 de lámina foliar
HAZ
ENVES
AVENA (Avena sativa)
25
23
TRIGO (Triticum aestivum)
33
14
MAIZ (Zea mayz)
45
89
CARAOTA (Phaseolus vulgaris)
40
281
TOMATE (Lycopersicum sculentun)
96
203
ALFALFA (Medicago sativa)
169
138
PAPA (Solanum tuberosum)
51
161
MANZANA (Pyrus malus)
0
400
CHICHARO (Pisum sativum)
100
130
ARROZ (Oryza sativa)
337
469
Disposición radial de las microfibrillas de celulosa
APERTURA ESTOMATICA vs.
FACTORES AMBIENTALES
Cambios diarios y su efecto sobre la apertura y
cierre estomático
Efecto de la luz PAR en la apertura estomática
3.3.13
Mecanismos
estomático
de
control
APERTURA Y CIERRE DE ESTOMAS
Molecula que transporta K+
pH apoplástico:
ATP-asa que bombea H+
Molecula que transporta Cl-
Desciende
K+ ATP-asa bombea protones hacia la parte externa,
K+
ADP + Pi
H+
ATP
H2O
OH-
o espacio apoplastico que rodea la célula guardián
lo que genera un gradiente de potencial
electroquímico que actúa como fuerza motora para
la acumulación de iones .
H+ La acumulación de solutos osmoticamente activos
en las células guardianes provoca la acumulación
de agua, un aumento en la presión de turgencia y
finalmente la apertura del estoma.
Malato2-
pH celular: 5.2  5.6
Apertura
estomática
El ion Cl- se acumula en la célula guardián durante la
apertura estomática.
Esto provoca la entrada de iones K+ y Cl- a
formación en la vacuola del anión orgánico malato-2.
Molecula que transporta K+
pH apoplástico: Sube
ATP-asa que bombea H+
Molecula que transporta Cl-
K+
El ion Cl- se expulsa con el cierre del estoma.
K+
Cl-
Malato2-
H+
5.6  5.2
Cierre
estomático
Cl-
El anión orgánico malato-2 disminuye durante el
cierre del estoma.
Malato2-
H+
El cierre del estoma hacia el atardecer va
acompañado con una disminución de sacarosa.
Cloroplasto
1
RuBP
CO2
Fru-1,6-BP
3 PGA
Almidón
Glu-6P
Fru-6P
Glu
Maltosa
DHAP
CO2
Glu-1-P
DHAP
PEP
Malato
Cl-
Cl-
H+
H+
K+
K+
Vacuola
Sacarosa
Citoplasma
Sacarosa
Malato
Cl-
K+
La apertura estomática está asociada a la acumulación de potasio y el
cierre a la disminución de sacarosa. Los solutos osmoticamente activos que
se presentan en las células guardianes se originan de la siguiente forma:
1. La acumulación de K+ y Cl- acoplada a la biosíntesis de malato-2.
2. La producción de sacarosa mediante la hidrólisis de almidón.
3. La producción de sacarosa mediante fijación de CO2 en los
cloroplastos de las células guardianes.
4. La acumulación de sacarosa generada por fotosíntesis de las células
del mesófilo.
¿Qué sucede en condiciones de estrés hídrico ?
3.3.14
Transpiración y factores que la afectan
3.3.14
Factores que la afectan:
Apertura estomática
RESISTENCIAS AL FLUJO DE AGUA
HOJA-ATMOSFERA
RESISTENCIAS AL FLUJO DE AGUA
HOJA-ATMOSFERA
Resistencia
estomática
Resistencia
cuticular
Rs
Rc
(variable)
(fija)
Resistencia
capa límite
Rcl
(variable)
Los estomas son el único punto de control que posee la
planta para controlar la pérdida de agua por
transpiración.
3.3.14
Factores que la afectan:
Viento
RESISTENCIA A LA CAPA LIMITE
Factores que la afectan:
Humedad del suelo
Apertura estomática
Viento
RESISTENCIA ESTOMATICA
Resistencia asociada a la difusión del H2O(g) a
través del poro estomático.
Factores que afectan el movimiento estomático:
 CO2 interna
 Irradiancia
 w hoja
 Temperatura
 Humedad del aire
RESISTENCIA ESTOMATICA vs.
FACTORES AMBIENTALES
Cierre estomático inducido por ABA
ψa
3.3.14
Factores que la afectan:
Humedad del suelo
ψh
ψt
ψr
ψs
El agua se mueve por
gradiente de potenciales
Gutación
Hidátodos
Segregan soluciones acuosas sumamente diluida,
Agua en forma de gotas: gutación.
3.3.15
Cuantificación de la transpiración
Esquema de un lisímetro de campo
Porómetro
Se utiliza para medidas del índice
de transpiración estomática en las
hojas de las plantas. La
porometrìa es el estudio del flujo
de gas a través de los poros,
particularmente a través de los
estomas de las hojas.
Una celda pequeña sujeta por corto tiempo sobre la superficie inferior y
se mide la humedad en el interior de la cámara. Un microprocesador
calcula la transpiración de la humedad absoluta (la humedad relativa y la
temperatura del aire).
Desventaja: Es costoso
Potómetro.
Permite medir el gasto de agua en un sistema.
Se sumerge las raíces de la planta, o el tallo
sin raíces, en el potómetro; en ocasiones el
tallo se sujeta directamente a una bureta, o
la pérdida de agua puede cuantificarese
como el movimiento de la burbuja de aire a
través del tubo capilar.
Capilar
graduado
burbuja
Puede ser útil para estudiar las tasas de transpiración a intervalos breves,
aunque las raíces sumergidas llegan a sufrir deficiencia de oxígeno, lo que
reduce la captación de agua.
Método de intercambio de gases o celda
de aislamiento:
La transpiración se calcula midiendo el
vapor de agua en una atmósfera cerrada
que rodea a la hoja. La hoja puede estar
encerrada en una celda o cámara.
Desventaja: la transpiración es afectada por
la humedad que, a su vez cambia en la
cámara durante la medición.
Método de flujo en el tallo:
Se aplica pulso de calor en un punto
determinado del tallo, y después se
mide la temperatura en un punto
situado más arriba. El tiempo que se
requiere para que el incremento en la
temperatura llegue al segundo punto
es indicativo de la velocidad con que
fluye la savia.
Si se conoce el diámetro del tallo es
posible estimar la transpiración y
compararla con otras mediciones.
Desventaja:
los
dispositivos
electrónicos no son sencillos y
deben proporcionarse por separado
para cada dispositivo
Se aplica calor a toda la
circunferencia de tronco de un árbol
Uso de cloruro de cobalto.
La transpiración se indica por un cambio de color de un pedazo de papel de
filtro impregnado con una solución al 3% de cloruro de cobalto, que se
aplica sobre una hoja y se mantiene en posición con un clip. Cuando está
seco es de color azul y cuando se humedece rosado. La velocidad con que
el papel cambia de color es un indicio de la velocidad de transpiración.
Riego por pivote central
Dinámica del desarrollo
en función del estado
hídrico de la planta
Objetivos:
Caracterizar e interpretar la dinámica del
desarrollo en función del estado hídrico de
las plantas.
Discutir la importancia
agronómica de estos
conocimientos.
EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS ES ADECUADO
EN CONDICIONES FAVORABLES DE HUMEDAD EN
EL SUELO
ESTRÉS HÍDRICO: Es una condición
fisiológica en la cual el desarrollo de la
planta se ve afectado, debido a
limitaciones de agua.
SEQUÍA: Es una condición meterológica
asociada con deficiencias en las lluvias o
precipitaciones. Generalmente asociada
con alta temperatura, alta radiación y baja
humedad relativa.
-2 MPa
-1 MPa
0 MPa
Crecimiento
celular
Síntesis de proteína
Apertura estomática
Fotosíntesis
Respiración
Acumulación
Pro/ina y carbohidratos
Translocación
Hsiao y Acevedo, 1974
Eugenio D. Astegiano y Rubén A. Pilatti, 2003
LA EXPANSIÓN FOLIAR DEL SORGO GRANÍFERO
EN RESPUESTA A PERÍODOS
CORTOS Y SÚBITOS DE ESTRÉS
HÍDRICO
Agron. Trop. 53:1
TAF= tasa de alargamiento foliar
PERIODOS CRITICOS PARA DEFICIT HIDRICO
PERIODOS CRITICOS PARA DEFICIT HIDRICO
Respuestas por sensibilidad al
déficit hídrico
Disminución del Crecimiento del sistema aéreo
Expansión del sistema radical
Ajuste osmótico = Osmorregulación
Cierre de los estomas
Abscisión de órganos
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Diapositiva 1 - Universidad Central de Venezuela