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Xilema: Definición y función

Publicado el 19 abril, 2024

¿Qué es el xilema?

Qué es el xilema es una de las preguntas más importantes a responder para comprender completamente la fisiología de las plantas. Como otros organismos complejos, las plantas deben transportar agua y otras sustancias por toda la estructura. Los vasos responsables de estos en las plantas son el floema y el xilema. El floema distribuye azúcar y nutrientes por toda la planta. El xilema es el tejido vascular que transporta agua y minerales disueltos en las plantas. También es el componente principal de la madera. Estos vasos son fundamentales para la supervivencia de las plantas y su correcto funcionamiento depende de las propiedades únicas del agua. Para definir completamente el xilema es necesario examinar tanto su estructura como su función.

¿Cuáles son los tipos de xilema?

Existen múltiples formas de xilema en las plantas. El primer tipo se organiza en estructuras complejas llamadas haces vasculares. Dentro de estos haces, el xilema se ubica en el interior, hacia el centro del tallo, y el floema se ubica en el lado exterior. Los haces vasculares se encuentran en todas las plantas vasculares, mientras que las plantas no vasculares, como los musgos, no tienen floema ni xilema.

Las plantas que crecen año tras año, como las plantas perennes y los árboles, añaden capas de crecimiento cada año; cuando las plantas crecen en diámetro, se llama crecimiento secundario. Este es el resultado del cambium vascular secundario y contiene una capa adicional de xilema secundario. Estas capas hacen que se desarrollen anillos en los árboles. Los vasos del xilema secundario en la capa de cambium son más grandes en primavera, cuando generalmente hay más agua disponible, y más pequeños en invierno. A medida que crece una nueva capa cada año, las capas internas mueren y forman la estructura del tallo o tronco del árbol.

Los haces vasculares que contienen xilema están dispuestos de manera diferente en diferentes tipos de plantas. En las monocotiledóneas, plantas con tallos delgados como los pastos, los haces están uniformemente dispersos por todo el tallo, como se muestra en la Figura 1. Las dicotiledóneas, plantas leñosas como los árboles y los girasoles gigantes, disponen sus haces vasculares en un anillo como se muestra en la Figura 2. Estas dos figuras son vistas en sección transversal del vástago que muestran la disposición de los haces vasculares.

Figura 1

monocotiledónea

Figura 2

tallo dicotiledóneo

Desarrollo del xilema

Como tejido vivo, el xilema cambia, se desarrolla y evoluciona con el tiempo. El desarrollo del xilema avanza a través de cuatro etapas principales. Centrarca es la primera etapa en la que el xilema primario crece como un vaso en el centro del tallo. Esta forma de crecimiento ya no se ve en las plantas actuales.

Las etapas restantes crecen en múltiples paquetes. El desarrollo de la exarca es desde la periferia exterior del tallo hacia adentro. Esta forma se ve en las raíces. El desarrollo del xilema endarca se observa en los tallos de las plantas vasculares y crece desde la parte central del tallo hacia afuera. La forma final del mesarca es un crecimiento en el medio del tallo en ambas direcciones hacia adentro, hacia el centro y hacia afuera, hacia la periferia. Esto se ve en las hojas y tallos de los helechos.

figura 3

Desarrollo del xilema

¿Cómo se ve una célula de xilema?

El tejido del xilema está formado por tres tipos diferentes de células. Estos se denominan parénquima xilemático, traqueidas y elementos vasculares. El parénquima es el tipo de célula más común en las plantas. Realizan funciones metabólicas y almacenan almidón. Las traqueidas y los elementos vasculares transportan el agua y los minerales disueltos. Estas células no llevan a cabo actividad metabólica pero incluso después de morir siguen siendo vitales para la supervivencia de las plantas. Las traqueidas son largas y tienen paredes celulares gruesas reforzadas por la sustancia lignina. Los elementos vasculares son células cortas y de paredes delgadas. Las células del xilema están dispuestas de extremo a extremo para formar largos tubos para su transporte por toda la planta.

Figura 4

Células del xilema

En la micrografía de la Figura 4, el parénquima son las áreas claras. Las traqueidas son las que se tiñen más pequeñas y más pálidas, mientras que las áreas más oscuras son las células de los vasos del xilema de paredes más gruesas.

Funciones del xilema

Xylem realiza varias funciones importantes que se encuentran dentro de las dos categorías principales de transporte y soporte.

  • Transporte: el xilema mueve el agua desde las raíces hacia las hojas o los brotes para usarla en la fotosíntesis, y también entrega minerales disueltos y factores de crecimiento a las células mediante transporte pasivo.
  • Soporte: Xylem proporciona estructura y soporte a tallos y ramas y es el componente principal de la madera.

Si bien el xilema es importante como soporte, suministrar agua a la planta es su función principal. ¿Cómo puede el xilema mover el agua desde las raíces en contra de la gravedad? Lo hace mediante el proceso de acción capilar, esencialmente el mismo proceso mediante el cual se aspira una bebida a través de una pajita. La acción capilar es el resultado de tres propiedades únicas del agua. La primera propiedad es la tensión superficial. Las moléculas de agua en la superficie que están en contacto con el aire se sienten más atraídas hacia el aire como resultado de los enlaces de hidrógeno. Como resultado, estas moléculas de agua tiran hacia arriba de las que están debajo de ellas. La adhesión al agua es la segunda propiedad, que hace que el agua sea atraída por otras moléculas. En el caso del xilema estrecho, el agua es atraída por las paredes internas del xilema. La propiedad final, la cohesión, es la atracción de las moléculas de agua entre sí. Esto provoca la atracción de las moléculas de agua inferiores desde las que están encima.

La acción capilar mueve el agua hacia arriba a través del tallo, pero, en primer lugar, ¿cómo llega el agua a las raíces? Esto sucede como resultado de la presión del soluto de las células de la planta. Las células vivas contenían materiales disueltos llamados solutos. Debido a que estos solutos ocupan espacio en la célula, hay menos espacio para el agua. Cuando la concentración de agua dentro de las células es menor que la del entorno circundante, el agua se atrae mediante ósmosis, el flujo de agua desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración. A medida que el agua ingresa a las raíces, aumenta la presión de las raíces y obliga al agua a moverse hacia arriba a través del xilema. Sin embargo, la presión de las raíces no es suficiente para mover el agua hasta las hojas. ¿Qué hace que el agua fluya hacia arriba?

Hipótesis de la tensión de cohesión

La acción capilar por sí sola puede mover el agua hacia arriba por el tallo de una planta por aproximadamente tres pies. Es evidente que esto no es suficiente para hacer llegar el agua hasta las hojas de los árboles altos. La hipótesis de la tensión de cohesión explica este movimiento del agua a grandes alturas en plantas y árboles altos. Recuerde que la cohesión es la atracción de las moléculas de agua entre sí. Esto es el resultado de la polaridad de las moléculas de agua debido a la diferencia de carga entre el átomo de oxígeno y los átomos de agua. Los enlaces de hidrógeno entre el oxígeno y el hidrógeno de las moléculas cercanas le dan al agua su propiedad cohesiva.

Entonces ¿qué es la cohesión en las plantas? A medida que el agua asciende por el estrecho xilema, las moléculas forman una columna vertical. Por lo tanto, la mayor parte de la cohesión se produce entre moléculas una encima y otra debajo de la otra. Además, debido a la tensión superficial, las moléculas de agua en la parte superior de esta columna vertical son atraídas hacia las moléculas de aire y empujadas hacia arriba. El proceso que atrae estas moléculas con suficiente fuerza para alcanzar las hojas en las plantas altas es la atracción transpiracional. Recuerde la analogía con la pajita para beber. Cuando alguien que bebe una bebida disminuye la presión del aire sobre el agua en la pajita, su bebida se eleva. En el xilema de las plantas, la presión disminuye mediante el proceso de transpiración, la liberación de vapor de agua de las hojas al aire circundante. Esta atracción transpiracional crea una cadena en la que cada capa de moléculas de agua tira de las que están debajo para atraer el agua hacia arriba.

Resumen de la lección

El xilema es el tejido vascular de las plantas responsable de transportar agua y minerales disueltos por toda la planta. Está dispuesto en haces vasculares junto con el floema, otro vaso que transporta azúcar y nutrientes. Las plantas y árboles perennes agregan una capa de xilema secundaria con cada año de crecimiento. En este tipo de plantas de tallos leñosos llamadas dicotiledóneas, los haces vasculares se disponen en un anillo alrededor del tallo. En las monocotiledóneas, al igual que las gramíneas, se encuentran dispersas por todo el tallo.

El desarrollo del xilema en las plantas ocurre con el tiempo a través de varias etapas. El xilema central creció desde un haz central hacia afuera y no se ve en las plantas modernas. Cada etapa posterior crece en múltiples paquetes. El xilema del exarca crece hacia adentro y el endarca crece hacia afuera. Mesarca crece en ambas direcciones.

El tejido xilemático incluye tres tipos de células: parénquima, traqueidas y elementos vasculares. El parénquima son las células vegetales metabólicas más abundantes y completan las otras células especializadas del xilema. Las traqueidas y los elementos vasculares no son metabólicos, por lo que están esencialmente muertos pero proporcionan canales para conducir el agua. La lignina fortalece las paredes de las traqueidas.

El agua asciende por estas células mediante el proceso de acción capilar combinado con atracción transpiracional según la hipótesis de la tensión de cohesión. Esto es el resultado de tres propiedades del agua: cohesión, adhesión y tensión superficial. La cohesión en las plantas atrae las moléculas de agua hacia las que están encima y debajo en el xilema. La adhesión atrae moléculas de agua a las células del xilema. La tensión superficial hace que el agua sea atraída por el aire que está encima. A través de la transpiración, el vapor de agua se libera de las hojas creando una atracción sobre las moléculas de agua que se encuentran debajo. Esta fuerza atrae agua a través del xilema como una pajita.

Además de este movimiento ascendente, el xilema entrega minerales y agua a las células mediante transporte pasivo. Si bien el transporte es la función principal del xilema, también proporciona estructura y soporte a los tallos y ramas de las plantas y es el componente principal de la madera.

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