Absorción y movimiento de agua en plantas

Vascular versus no vascular

La planta simple que se sienta en una maceta en el alféizar de una ventana es regada ocasionalmente por usted. El proceso parece bastante aburrido, pero no te das cuenta de las cosas asombrosas que comienzan a suceder cuando riegas esa planta. ¡Es una hazaña que desafía la gravedad que permite que el agua incluso trepe a un árbol que tiene 30 pisos de altura!

Para comprender cómo se transporta y absorbe el agua en las plantas, debe recordar que hay dos tipos de plantas: vascular , que es una planta que tiene conexiones dentro de ella que mueven el agua y los minerales alrededor, y no vascular , que es una planta que no lo hace. No tengo esas cosas, como las algas. La captación y absorción de agua en ambas plantas difieren. La siguiente tabla muestra las diferencias entre estos dos tipos de plantas:

Como puede ver, las plantas vasculares tienen un sistema de raíces, tallo y hojas bien desarrollado, mientras que las plantas no vasculares no. Esa es su mayor diferencia. Debido a esto, como puede ver en la tercera comparación, el agua se absorbe pasivamente a través de la lluvia, o su regadera, en las plantas vasculares, mientras que las plantas no vasculares dependen de la ósmosis para obtener su agua. Es por eso que las plantas vasculares no tienen que crecer cerca de una fuente de agua (lluvia, cultivo humano), mientras que las plantas no vasculares como las algas sí. Esta es también la razón por la que las plantas vasculares pueden tolerar la sequía, algunas mejor que otras, como los cactus, y las plantas no vasculares no pueden (ver también algas secas).

Transporte de agua en plantas

Entonces, como puede ver, hay muchas diferencias entre las plantas vasculares y no vasculares, principalmente relacionadas con el agua. El proceso de transporte está mucho más desarrollado en las plantas vasculares con sistemas especializados llamados xilema y floema. Las plantas no vasculares no tienen células especializadas, por lo que el proceso es ineficaz.

Si bien las plantas pueden absorber agua de muchas fuentes, el mejor lugar para esto es el sistema de raíces, que está en contacto con el suelo donde se encuentra la mayor parte del agua. El sistema radicular suele ser extenso y tiene pelos radiculares que ayudan a aumentar la superficie para la absorción de agua.

El agua entra en las células ciliadas de la raíz y luego se mueve de una célula a otra hasta llegar a la corteza de la raíz. Pasa a los vasos del xilema para ser transportado a las hojas. El sistema del xilema es como un montón de pajitas para beber metidas entre tejidos fibrosos. El agua sube por esas pajitas. ¡Es tu planta en el alféizar de la ventana tomando un sorbo de agua! Curiosamente, el xilema está formado por células muertas. Es una estructura de tipo tubular y está bien reforzada para su función. El proceso que utiliza el xilema se llama transpiración. Es un proceso fascinante porque involucra un tejido hecho de células muertas a través del cual el agua desafía la gravedad y se mueve hacia arriba. El transporte en el xilema solo ocurre en una dirección: hacia arriba.

Entonces, ¿qué es el floema? El floema también forma los haces vasculares que mueven el alimento de las hojas al resto de la planta. El floema está hecho de células vivas y el proceso que utiliza se llama translocación . El floema lleva sustancias como los azúcares producidos durante la fotosíntesis de las hojas a los tejidos en crecimiento como las puntas de las raíces y los brotes. El floema también toma nutrientes para ser almacenados en las raíces. El transporte por el floema se produce en dos direcciones: hacia arriba y hacia abajo.

Plantas no vasculares

Si alguna vez ha ido al noroeste del Pacífico, donde cae mucha lluvia, incluso las aceras a veces están cubiertas de musgo. Estas son las plantas no vasculares que intentan existir donde pueden obtener agua. Las plantas no vasculares tienden a ser pequeñas debido a la falta de tejido vascular para transportar el agua. Estas plantas dependen de la difusión y la ósmosis para su suministro de agua. Esto significa que están restringidos para crecer en ambientes húmedos. Debido a la falta de un sistema de transporte interno, no desarrollan verdaderas raíces, tallos y hojas.

Vías Symplast y Apoplast

Una vez que el agua entra en las células ciliadas de la raíz, puede seguir dos caminos: symplast o apoplast. En el camino del apoplasto, el agua atraviesa las paredes de las células hasta llegar a una franja cerosa, la franja caspariana. El agua no puede atravesar esto, por lo que llega al citoplasma. En la ruta del simplasto, el agua se mueve a través del citoplasma directamente hacia el xilema.

Procesos de absorción y transporte

Hay tres procesos clave involucrados cuando el agua se transporta en las plantas: imbibición, difusión y ósmosis. Los tres procesos son importantes para que la planta crezca y todo comienza con la semilla.

Imbibición : aquí es donde comienza el sistema de transporte de agua desde la semilla. Cuando toma una semilla que no está inactiva y la coloca en esa maceta en el alféizar de la ventana y le agrega un poco de agua, ha comenzado la imbibición. La semilla absorbe o absorbe el agua y comienza la germinación.

Cuando la semilla absorbe agua, se hidrata. Esta hidratación hace que las enzimas se activen y comiencen a trabajar con los procesos metabólicos. Los procesos metabólicos producen energía necesaria para el crecimiento. El agua también aumenta la presión de turgencia en las células y las semillas se agrandan. Finalmente, emerge la radícula (raíz embrionaria). La semilla es la embriagadora y el proceso la embebida.

Difusión : es el movimiento aleatorio de moléculas de agua de un área a otra. Las moléculas se mueven de un gradiente de concentración alta a baja y continúan hasta que se alcanza el equilibrio. En las plantas, el proceso de difusión mueve el agua a través de las paredes de la célula y también los espacios intercelulares.

Déficit de presión de difusión (o DPD): DPD se llama presión de succión. Es la fuerza neta que permite que el agua entre en una planta. La tendencia del movimiento del agua se mide en presión de difusión. Para calcular la DPD la ecuación utilizada es: DPD = presión osmótica – presión de turgencia

Ósmosis : cuando su planta en el alféizar de la ventana se marchita o se endereza (se vuelve turgente) se debe a la ósmosis. Es la difusión de agua a través de una membrana semipermeable desde una región de alta concentración a baja concentración. En las plantas, el agua ingresa a las células ciliadas de la raíz a través de la ósmosis. El agua se mueve apoplásticamente o simmplasticamente de una célula a otra a través de las raíces por ósmosis.

Puede ver las principales diferencias y similitudes entre la difusión y la ósmosis que aparecen en esta tabla ahora mismo:

No es necesario que memorice todas estas diferencias y similitudes, pero tómese un momento para hacer una comparación superficial.

Absorción de agua

Las plantas terrestres deben obtener agua del suelo y, para las plantas vasculares, los pelos radiculares son la mejor puerta de entrada para este proceso. Las paredes de las células ciliadas de la raíz son muy permeables y están hechas de sustancias hidrófilas.

Se utilizan dos métodos para la absorción de agua: absorción activa y absorción pasiva.

• Absorción activa: se trata de trifosfato de adenosina (o ATP), o en otras palabras, energía. Las células ciliadas de la raíz tienen procesos metabólicos que requieren ATP. La absorción activa ocurre cuando hay mucha agua en el suelo. Este tipo de absorción tiene lugar frente a un gradiente de concentración.
• Absorción pasiva: se realiza mediante ósmosis. No se requiere energía para el proceso. Las células de la raíz no influyen en esta absorción, por lo que se trata principalmente de hojas y brotes. A medida que ocurre el tirón de la transpiración, el agua sube a las hojas.

Varios factores pueden influir en la absorción de agua en las plantas:

• Niveles de agua en el suelo
• Aire en el suelo: el suelo mal aireado no tendrá suficiente oxígeno
• Transpiración: niveles altos de esto pueden provocar pérdida de agua y
• Temperatura: las temperaturas del suelo más frías son mejores

Resumen de la lección

¡Quién hubiera pensado que el simple proceso de regar esa planta en maceta en el alféizar de la ventana era tan complejo! Entonces, tomemos un momento para revisar. El transporte y la absorción de agua en las plantas difieren para las plantas vasculares y no vasculares. Las plantas vasculares son plantas que tienen conexiones dentro de ellas que mueven el agua y los minerales, mientras que las plantas no vasculares son plantas que no tienen esas cosas, como las algas.

Las plantas vasculares manejan el transporte de agua específicamente con los pelos de las raíces: el xilema y el floema en ellos tienen un sistema de transporte y absorción de agua más sofisticado. Las plantas no vasculares están menos desarrolladas, por lo que obtienen agua del entorno que las rodea.

Finalmente, los procesos de absorción activa o pasiva permiten que la planta absorba el agua. Pero eso es solo una parte del proceso. El agua necesita ser transportada. El principal proceso de transporte que analizamos incluía la difusión , o el movimiento aleatorio de moléculas de agua de un área a otra; ósmosis , o la difusión de agua a través de una membrana semipermeable desde una región de alta concentración a baja concentración; e imbibición , o donde el sistema de transporte de agua comienza desde la semilla. Estos procesos también influyen en el transporte de agua, y la cantidad de agua que eventualmente terminará en la planta también se controla a través del déficit de presión de difusión, o DPD. ¡Las complejidades de una planta simple son asombrosas!

Rodrigo Ricardo Editor y fundador