Transporte de agua en plantas
Esta es una planta. Ahora, no soy botánico, pero estoy bastante seguro de que sé regarlo. Viertes agua en la olla. ¡Ta-da! El objetivo es hacer que la planta beba el agua a través de las raíces, pero toda la planta necesita agua, ¿no solo las raíces? Entonces, ¿cómo obtenemos el agua de las raíces al resto de la planta?
El transporte de agua y solutos , las moléculas disueltas en el agua, incluidos los minerales del suelo y la sacarosa que se obtiene a partir de la fotosíntesis, es una parte importante de cómo sobrevive una planta.
Si bien hay muchos procesos en funcionamiento aquí, la idea básica es la ósmosis , la difusión de una solución a través de una membrana semipermeable. Así es como el agua pasa de una célula a la siguiente, y sucede porque a la naturaleza le gusta que las cosas estén equilibradas, que sean iguales. Entonces, si la cantidad de solutos en el agua en un lado de la membrana es diferente a la cantidad en el otro lado, el agua se difundirá a través de la membrana desde una concentración baja a una concentración alta hasta que ambos lados sean iguales. Esa es una mirada muy básica a lo que está sucediendo, pero acerquémonos un poco más y veamos qué sucede realmente cuando riegas tus plantas.
Transporte del xilema
Entonces, comencemos con cómo el agua llega del suelo al resto de la planta. El agua del suelo es absorbida por las células de la raíz a través de la ósmosis a través de la membrana celular. Desde allí, el agua ingresa al xilema , un sistema de células de tejido vegetal diseñado para transportar agua hacia arriba. Cuando decimos tejidos de plantas, nos referimos a las células que le dan estructura, fuerza y forma, como lo que hacen nuestros músculos por nosotros. Pero, ¿cómo se ve esto? El xilema más fácilmente reconocible es probablemente la madera dentro de los árboles.
La savia del xilema es una solución a base de agua con muy pocos solutos, y es una de las formas en que el agua se transporta a través de la planta. La savia de baja concentración del xilema se difunde en las células que contienen muchos solutos, como las células de las hojas. Esto es importante, ya que las hojas deben mantener los poros abiertos para recibir aire y, por lo tanto, pierden la mayor parte de su agua por evaporación. El agua de la savia del xilema mantiene hidratadas estas células.
Sin embargo, este es un proceso complicado. Después de todo, mover agua a través del xilema, por el tronco y hacia las hojas significa luchar contra la gravedad. ¿Cómo hace esto la planta? Es una combinación de dos factores principales.
Primero, se crea la tensión a partir de la evaporación del agua en las hojas, lo que genera una caída de presión. Como sabemos, el agua a alta presión siempre se mueve naturalmente hacia áreas de baja presión. El otro factor es la cohesión , o la tendencia natural de las moléculas de agua a adherirse entre sí y a otras cosas. La estructura del xilema fomenta esto y contiene una matriz a la que se adhiere el agua. La combinación de tensión y cohesión para mover el agua contra la gravedad a través del xilema se denomina teoría de la cohesión-tensión.
Líber
Entonces, el xilema es la forma en que el agua llega de las raíces al resto de la planta. Pero esa agua tiene pocos solutos, lo que significa que tiene pocos nutrientes.
La mayoría de los nutrientes utilizados por una planta se generan mediante la fotosíntesis en el extremo exactamente opuesto de la planta a las raíces. Entonces, al mismo tiempo que el agua se transporta por el xilema, también tenemos agua que distribuye los nutrientes de las hojas a través del floema . Este es otro conjunto de células de tejido de transporte, pero en lugar de mover el agua solo en una dirección como lo hace el xilema, el floema mueve el agua por todas partes.
La savia del floema también es bastante diferente a la del xilema. Está lleno de solutos como la sacarosa creados por fotosíntesis. La mayor parte de la savia solo contiene algo de sacarosa, pero si alguna vez ha tomado jarabe de arce, entonces sabe que algunos árboles pueden exagerar un poco con la cantidad de azúcar que envían a través del floema. Todo el proceso de transporte de moléculas orgánicas por toda la planta se denomina translocación .
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Entonces, ¿cómo funciona esto? Comencemos por la fuente de azúcar , el lugar donde se crean las moléculas de azúcar mediante la fotosíntesis. Las hojas son fuentes de azúcar. Las moléculas de transporte especiales toman estas moléculas y las transportan activamente al floema. Una vez en el floema, pasarán a través de células especializadas del floema llamadas elementos de tubo de cribado . Los elementos de los tubos de cribado tienen poros para transportar soluciones, pero muy poco más. La mayoría de los elementos de los tubos de cribado ni siquiera tienen núcleo; no quieren que nada se interponga en el transporte de la savia. Estos elementos de tubo colador transportan la savia desde las fuentes de azúcar hasta los sumideros de azúcar , las áreas de la planta que necesitan esos azúcares, como raíces o frutos.
Ahora, mientras que el flujo del xilema es impulsado por la tensión y la cohesión, el flujo a través del floema es el resultado de la presión hidrostática . Básicamente, a medida que los azúcares se cargan en los elementos del tubo del tamiz, esto crea un desequilibrio entre la savia en el xilema, que tiene pocos solutos, y la savia en el floema, que tiene muchos solutos. Debido a este desequilibrio, el agua del xilema se difunde en los elementos del tubo-tamiz, lo que aumenta la presión. Entonces, ahora hay mayor presión en la parte superior del floema que en la parte inferior, y esta presión empuja la savia hacia abajo de la planta.
Una vez que la savia llega a un sumidero de azúcar, las moléculas de esas células extraen activamente los azúcares del floema y los utilizan para alimentar la célula. Entonces, las fuentes de azúcar producen azúcares y luego los transportan activamente a los elementos del tubo de cribado, creando un aumento de presión que empuja la savia hacia abajo de la planta hacia los fregaderos donde se eliminan los azúcares del floema. Y pensaste que regar las plantas era tan simple como echar agua en la maceta.
Resumen de la lección
Las plantas absorben agua y minerales en las raíces, pero fotosintetizan las moléculas orgánicas en las hojas, y todo esto necesita ser transportado. Hay dos sistemas principales para hacer esto.
El primero es el xilema , un sistema de células de tejido que llevan agua desde las raíces hacia arriba a través de la planta. El xilema es impulsado por el equilibrio de la tensión , el desequilibrio de presión creado por la evaporación en las hojas, y la cohesión , la tendencia del agua a adherirse a otras moléculas. La savia del xilema tiende a tener pocos solutos.
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La otra vía de transporte es a través del floema , un sistema de células tisulares que distribuyen agua rica en solutos por toda la planta. El proceso de transporte de agua y solutos a través del floema, llamado translocación , es impulsado por presión hidrostática . A medida que los solutos se mueven hacia los elementos del tubo tamiz , el desequilibrio en la concentración de agua hace que el agua se difunda en el floema. Esto crea una presión más alta en la parte superior del floema que en la parte inferior, y la savia se empuja hacia abajo de la planta.
Hay muchas cosas relacionadas con esto, pero afortunadamente la planta lo hace todo por sí sola. Todo lo que tenemos que hacer es proporcionarle luz solar, aire y mucha agua.
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