El transporte de savias
Un conacaste del Parque Nacional El Imposible puede medir cerca de 40 metros. Sube agua desde sus raíces hasta la copa sin ningún corazón que bombee. Lo consigue con física pura: la cohesión de las moléculas de agua y la evaporación en las hojas. El transporte de los azúcares, en cambio, sí gasta energía. Dos sistemas, dos estrategias.
Xilema y floema: dos savias, dos sentidos
Si pelás solo una fina tira de corteza de una rama, rezuma una sustancia densa y azucarada. En cambio, el líquido que sube por la madera es casi agua pura. ¿Por qué viajan dos fluidos tan distintos por vías separadas?
Los dos tejidos están formados por células distintas, y la diferencia tiene que ver con su función:
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Xilema: traqueidas y miembros de vasos. Son células muertas y huecas, con paredes engrosadas y sin membrana ni citoplasma, así que el agua pasa como por una tubería.
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Floema: tubos cribosos y células acompañantes. Los tubos cribosos están vivos (sin núcleo) y se comunican por placas cribosas. Las células acompañantes los mantienen y les ayudan a cargar azúcares.
En un esquema del tallo, la clave para distinguir los vasos es el sentido de las flechas. El vaso con flecha hacia arriba (de la raíz a las hojas) es el xilema; el que lleva flecha hacia abajo, o de la hoja hacia un órgano que consume, es el floema.
Diferenciá la savia bruta y la savia elaborada: qué transporta cada una, por qué vaso circula y en qué sentido lo hace.
Diferenciá la savia bruta y la savia elaborada: qué transporta cada una, por qué vaso circula y en qué sentido lo hace.
Indicá qué elementos celulares forman el xilema (traqueidas y miembros de vasos) y el floema (tubos cribosos y células acompañantes), y una diferencia estructural entre…
Indicá qué elementos celulares forman el xilema (traqueidas y miembros de vasos) y el floema (tubos cribosos y células acompañantes), y una diferencia estructural entre unos y otros relacionada con su función.
El esquema muestra los dos tejidos conductores del tallo de una planta vascular. a) Indicá qué número corresponde al xilema y cuál al floema, justificándolo por el…
El esquema muestra los dos tejidos conductores del tallo de una planta vascular. a) Indicá qué número corresponde al xilema y cuál al floema, justificándolo por el sentido de las flechas. b) Nombrá la savia que transporta cada vaso y su composición. c) Explicá qué fuerza impulsa el ascenso por el vaso 1.
El ascenso de la savia bruta: cohesión y tensión
¿Qué tira del agua hacia arriba en un árbol de 40 metros, si no hay bomba? La respuesta está en las hojas.
Pensá en una pajilla: al chupar arriba, el líquido sube porque está unido. Aquí el «chupón» lo da la evaporación en las hojas. Los pasos son:
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El agua se evapora en las hojas y sale por los estomas.
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Esa pérdida jala agua del xilema de la hoja: se crea una tensión.
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Por la cohesión (puentes de hidrógeno), las moléculas vecinas siguen a las que suben.
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Por la adhesión a las paredes del xilema, la columna no se despega ni cae.
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La tensión se transmite hasta la raíz, que absorbe más agua del suelo.
Gutación y presión radicular
Por la noche, con el aire saturado de humedad, los estomas están casi cerrados y no hay transpiración. La raíz sigue absorbiendo sales y agua, y empuja la savia hacia arriba: esa presión radicular hace salir gotitas de agua líquida por unos poros del borde de la hoja. Eso es la gutación. La transpiración, en cambio, ocurre de día, con aire seco, y el agua sale como vapor por los estomas. La gutación demuestra que la raíz genera una presión positiva, pero pequeña.
Cavitación y embolia
La columna de agua está en tensión. En una sequía puede entrar una burbuja de aire (cavitación) y crecer: es una embolia. La burbuja rompe la cohesión, la columna se corta y ese vaso deja de conducir. Las plantas lo limitan con vasos más estrechos, cerrando los estomas para bajar la tensión y repartiendo el riesgo entre muchísimos vasos, de modo que perder unos pocos no detiene el flujo.
Enumerá el recorrido del agua desde el suelo hasta la atmósfera (pelo absorbente → corteza de la raíz → xilema → mesófilo de la hoja → estoma) indicando qué tejido…
Enumerá el recorrido del agua desde el suelo hasta la atmósfera (pelo absorbente → corteza de la raíz → xilema → mesófilo de la hoja → estoma) indicando qué tejido atraviesa en cada paso.
Diferenciá gutación y transpiración: cuándo ocurre cada una (noches húmedas frente a días secos), por dónde sale el agua en cada caso y qué demuestra la gutación sobre…
Diferenciá gutación y transpiración: cuándo ocurre cada una (noches húmedas frente a días secos), por dónde sale el agua en cada caso y qué demuestra la gutación sobre la presión que empuja la savia desde la raíz.
¿Qué es la presión radicular? Explicá en qué condiciones se manifiesta (noches de alta humedad, savia que rezuma al cortar un tallo en primavera) y por qué no basta para…
¿Qué es la presión radicular? Explicá en qué condiciones se manifiesta (noches de alta humedad, savia que rezuma al cortar un tallo en primavera) y por qué no basta para subir el agua a la copa de un árbol alto.
Explicá la teoría de la cohesión-tensión del ascenso de la savia bruta: qué papel juegan la transpiración foliar, la cohesión entre moléculas de agua y la adhesión a las…
Explicá la teoría de la cohesión-tensión del ascenso de la savia bruta: qué papel juegan la transpiración foliar, la cohesión entre moléculas de agua y la adhesión a las paredes del xilema, y por qué el agua puede subir decenas de metros sin una bomba.
La teoría de la cohesión-tensión explica el ascenso del agua sin bomba. Explicá qué tres propiedades del agua y del xilema la hacen posible (evaporación en el estoma,…
La teoría de la cohesión-tensión explica el ascenso del agua sin bomba. Explicá qué tres propiedades del agua y del xilema la hacen posible (evaporación en el estoma, cohesión entre moléculas, adhesión a las paredes del vaso) y razoná por qué la columna de agua no se rompe en vasos tan estrechos.
En las sequías pueden formarse burbujas de aire dentro del xilema (cavitación y embolia). Explicá por qué una embolia rompe la columna de agua y deja sin servicio ese…
En las sequías pueden formarse burbujas de aire dentro del xilema (cavitación y embolia). Explicá por qué una embolia rompe la columna de agua y deja sin servicio ese vaso, y citá dos estrategias de las plantas para evitarla o limitarla (vasos más estrechos, cierre de estomas, reparto de riesgo entre muchos vasos).
La transpiración y el papel de los estomas
Si atás una bolsa de plástico transparente alrededor de una rama de limonero con hojas al sol, en menos de una hora sus paredes interiores se cubren de agua condensada. ¿De dónde sale esa agua y para qué le sirve a la planta perderla?
Esto explica lo que pasa en un día muy caluroso y seco, como en la época seca en oriente, cerca de San Miguel. Si la planta pierde demasiada agua, cierra los estomas para ahorrarla. Eso frena la transpiración, pero también impide la entrada de CO₂, y la fotosíntesis baja aunque haya mucha luz.
Agua del suelo y estrés hídrico
Un suelo seco retiene el agua con más fuerza: la tensión del agua en el suelo (potencial hídrico, de forma cualitativa) es mayor y a la raíz le cuesta más absorberla. Cuando la tensión supera lo que la planta puede vencer, se llega al punto de marchitez permanente: aunque se riegue después, la planta no se recupera. Por eso conviene regar en profundidad y menos veces: el agua llega a las raíces profundas y el suelo se mantiene húmedo más tiempo. Regar muchas veces con poca agua solo moja la superficie, que se evapora rápido.
Para analizar datos de un cultivo (temperatura, humedad, horas de sol, como los que publica el MARN), preguntate: ¿hubo calor y aire seco?, ¿riesgo de cierre de estomas?, ¿qué pasa con el CO₂ y la fotosíntesis?
¿Por dónde entra el agua del suelo a la planta y por qué estructuras sale la mayor parte de ella a la atmósfera? Nombrá el proceso de pérdida de agua y su importancia.
¿Por dónde entra el agua del suelo a la planta y por qué estructuras sale la mayor parte de ella a la atmósfera? Nombrá el proceso de pérdida de agua y su importancia.
Explicá qué es la transpiración vegetal y razoná qué porcentaje del agua absorbida por la raíz se usa realmente en la fotosíntesis (¿qué ocurre con el $98\ \%$ restante…
Explicá qué es la transpiración vegetal y razoná qué porcentaje del agua absorbida por la raíz se usa realmente en la fotosíntesis (¿qué ocurre con el $98\ \%$ restante y para qué sirve perderla?).
Un suelo seco «agarra» el agua con más fuerza que uno húmedo. Explicá qué es la tensión del agua en el suelo (potencial hídrico, de forma cualitativa), qué es el punto…
Un suelo seco «agarra» el agua con más fuerza que uno húmedo. Explicá qué es la tensión del agua en el suelo (potencial hídrico, de forma cualitativa), qué es el punto de marchitez permanente y por qué regar muchas veces con poca agua es peor estrategia que regar en profundidad.
Un grupo de estudiantes emplea un potómetro de capilar ($1\ \text{mm}$ de diámetro) para investigar la pérdida de agua en una rama de laurel (Laurus nobilis*). Miden el…
Un grupo de estudiantes emplea un potómetro de capilar ($1\ \text{mm}$ de diámetro) para investigar la pérdida de agua en una rama de laurel (Laurus nobilis). Miden el avance de la burbuja durante intervalos de $15$ minutos bajo distintas condiciones experimentales:
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Control (luz de laboratorio, $22\ \text{°C}$, aire en calma): $30\ \text{mm}$.
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Tratamiento 1 (foco de luz directa intensa): $75\ \text{mm}$.
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Tratamiento 2 (ventilador a baja velocidad): $65\ \text{mm}$.
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Tratamiento 3 (corriente de aire muy caliente y seco durante $45$ minutos continuados): $12\ \text{mm}$.
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Tratamiento 4 (rama cubierta con una bolsa de polietileno transparente húmeda): $4\ \text{mm}$.
- a) Interpretá los resultados de los Tratamientos 1, 2 y 4 justificando el mecanismo fisiológico o físico que actúa en cada caso (apertura estomática fótica, reducción de la capa límite foliar y gradiente de presión de vapor).
- b) Resolvé la aparente contradicción del Tratamiento 3: razoná por qué un ambiente extremadamente desecante provocó una caída drástica de la transpiración en lugar de su aumento.
- c) Señalá qué magnitud mide directamente el potómetro (frente a la transpiración foliar neta real) y justificá por qué el corte basal del tallo debe realizarse necesariamente sumergido bajo el agua al montar el aparato.
Reto del tema. ¿Cómo maneja un cultivo local el estrés hídrico y lumínico? Imaginá que asesorás a una cooperativa agrícola de tu zona. 1. Recolección de datos: Consultá…
Reto del tema. ¿Cómo maneja un cultivo local el estrés hídrico y lumínico? Imaginá que asesorás a una cooperativa agrícola de tu zona.
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Recolección de datos: Consultá en la web del MARN (Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales) la temperatura máxima (ej. $24.5\text{ °C}$), la humedad relativa y las horas de sol de tu localidad durante los últimos $3$ días.
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Análisis fisiológico: Evaluá cómo han condicionado estas variables a la transpiración foliar y al ascenso de la savia bruta según la teoría de tensión-cohesión. Deducí si ha existido riesgo de cierre estomático y su repercusión en la asimilación de $\text{CO}_2$ durante la fotosíntesis.
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Dinámica de savias: Explicá cómo la producción de fotoasimilados estimada afectó a la carga de sacarosa y al transporte de savia elaborada por flujo de presión hacia los órganos sumidero.
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Propuesta agronómica: Elaborá un informe técnico breve con una gráfica temporal y una pauta horaria de riego justificada para prevenir la cavitación en el xilema sin reducir la fotosíntesis.
Se valorará:
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Rigor en el uso de datos reales y su representación gráfica.
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Comprensión de la interdependencia entre la fotosíntesis y el transporte xilemático y floemático.
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Justificación biológica y viabilidad de las medidas propuestas en el informe.
El transporte de la savia elaborada: hipótesis de Münch
En un árbol de mango, si se retira un anillo completo de corteza, la zona inmediatamente arriba del corte se abulta con azúcares y las raíces, abajo, acaban muriendo de hambre. ¿Cómo impulsa la planta sus nutrientes desde las hojas hasta órganos lejanos?
Qué pasa si se anilla una rama
El anillado quita el floema (que está en la corteza) pero deja el xilema (que está en la madera). Se usa en frutales como el mango para obtener frutos más grandes. Si se hace en una rama, los azúcares de sus hojas no pueden bajar: se acumulan y los frutos de esa rama, que son sumideros, reciben más. En el tronco principal el resultado es otro, y se explica en cadena:
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Los azúcares de toda la copa quedan atrapados arriba del anillo.
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La raíz, sin azúcares, no puede respirar ni crecer, y se muere de hambre.
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Sin raíz viva no hay absorción de agua ni de sales, y el xilema deja de reponerse.
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Las hojas se secan y el árbol muere. Que el xilema esté intacto no basta: sin raíz viva no hay qué subir.
Además de azúcares, el floema transporta aminoácidos, fitohormonas y señales de alarma. Explicá qué significa que la savia elaborada viaja «de fuente a sumidero» y citá…
Además de azúcares, el floema transporta aminoácidos, fitohormonas y señales de alarma. Explicá qué significa que la savia elaborada viaja «de fuente a sumidero» y citá dos sumideros distintos según la época del año (raíces, frutos, yemas nuevas).
Describí el mecanismo de presión de flujo (hipótesis de Münch) del transporte de savia elaborada por el floema, explicando qué ocurre en la «fuente» (hoja) y en el…
Describí el mecanismo de presión de flujo (hipótesis de Münch) del transporte de savia elaborada por el floema, explicando qué ocurre en la «fuente» (hoja) y en el «sumidero» (raíz, fruto) y por qué este transporte sí consume energía.
Los fruticultores anillan a veces una rama (retiran un anillo de corteza) para que sus frutos engorden. Explicá qué savia se acumula sobre el anillo, por qué mejora el…
Los fruticultores anillan a veces una rama (retiran un anillo de corteza) para que sus frutos engorden. Explicá qué savia se acumula sobre el anillo, por qué mejora el fruto y qué riesgo tiene aplicar la técnica al tronco entero (¿qué muere primero?).
Los pulgones clavan su estilete en el floema y la savia entra sola a presión. Explicá qué demuestra eso sobre la presión dentro del floema, qué es la melaza que excretan…
Los pulgones clavan su estilete en el floema y la savia entra sola a presión. Explicá qué demuestra eso sobre la presión dentro del floema, qué es la melaza que excretan los pulgones y cómo la aprovechan las hormigas (mutualismo).
En horticultura se practica a veces el anillado (extracción de un anillo de corteza) en una rama concreta para obtener frutos más grandes, pero si se realiza en la base…
En horticultura se practica a veces el anillado (extracción de un anillo de corteza) en una rama concreta para obtener frutos más grandes, pero si se realiza en la base del tronco principal el árbol termina muriendo.
- a) Explicá, según el modelo de flujo de presión (fuente-sumidero), por qué los frutos de la rama anillada aumentan de tamaño y contenido en azúcares.
- b) Un operario afirma: «El árbol anillado en el tronco no debería morir, ya que el xilema sigue intacto y las hojas pueden recibir agua y seguir realizando la fotosíntesis con normalidad». Rebatí este argumento prediciendo la secuencia temporal de fallos fisiológicos en raíces y copa que conducen a la muerte del árbol.
Nutrientes minerales, fertilizantes y pH del suelo
La savia bruta no es solo agua: lleva sales minerales que la raíz toma del suelo. ¿Qué pasa si el suelo tiene los nutrientes pero la planta no puede absorberlos?
La raíz absorbe los nutrientes disueltos en el agua del suelo, como iones, sobre todo por los pelos absorbentes. Una parte entra por transporte activo, que gasta energía, porque dentro de la raíz hay más concentración de iones que fuera. Después los iones suben disueltos en la savia bruta por el xilema.
El pH del suelo decide cuántos de esos nutrientes están disponibles. En un suelo muy ácido o muy alcalino, varios nutrientes quedan fijados a las partículas del suelo o se vuelven insolubles, y la raíz no puede absorberlos aunque estén presentes. Para la mayoría de los cultivos, como el maíz, el frijol o el café, el pH más favorable está cerca de la neutralidad o ligeramente ácido, entre 6 y 7.
¿Por dónde entra el agua del suelo a la planta y por qué estructuras sale la mayor parte de ella a la atmósfera? Nombrá el proceso de pérdida de agua y su importancia.
¿Por dónde entra el agua del suelo a la planta y por qué estructuras sale la mayor parte de ella a la atmósfera? Nombrá el proceso de pérdida de agua y su importancia.
Un suelo seco «agarra» el agua con más fuerza que uno húmedo. Explicá qué es la tensión del agua en el suelo (potencial hídrico, de forma cualitativa), qué es el punto…
Un suelo seco «agarra» el agua con más fuerza que uno húmedo. Explicá qué es la tensión del agua en el suelo (potencial hídrico, de forma cualitativa), qué es el punto de marchitez permanente y por qué regar muchas veces con poca agua es peor estrategia que regar en profundidad.
Del tallo al ecosistema: energía y materia
Los azúcares que viajan por el floema son el punto de partida de todo lo demás: de ahí sale la energía de los herbívoros, los carnívoros y los descomponedores. Los ecosistemas se sostienen con una entrada continua de energía solar y un reciclaje constante de materia.
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La energía fluye en un solo sentido. El Sol aporta la energía; las plantas la capturan en la fotosíntesis. En cada nivel trófico solo pasa al siguiente una fracción pequeña, del orden de 10% (un valor típico, no una ley exacta). El resto se disipa como calor en la respiración celular o queda en materia no consumida. Por eso hay menos organismos en los niveles altos.
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La materia circula. Los átomos de carbono pasan del CO₂ de la atmósfera a los azúcares, por las redes tróficas, y regresan a la atmósfera por la respiración y la descomposición. Los descomponedores devuelven al suelo las sales minerales que la raíz volverá a absorber, y el ciclo se cierra.
Con esto se predicen las consecuencias de una alteración. Por ejemplo, si se talan los árboles (los productores) de una zona, baja la energía que entra al sistema y se reduce todo lo que depende de ella. Y si se quema mucha vegetación, se libera de golpe el carbono que estaba almacenado.
Resumen
Volvé al principio: el conacaste de 40 metros sube el agua porque sus hojas transpiran y la columna de agua, unida por cohesión, es jalada sin gastar energía. Sus azúcares, en cambio, se reparten con energía y presión por el floema.