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Tu corazón es crucial para tu supervivencia: bombea la sangre, a través del sistema circulatorio. Esto permite el movimiento, a través de todo tu cuerpo, de importantes elementos bioquímicos como oxígeno, nutrientes, residuos celulares, enzimas y proteínas. Pero ¿qué ocurre con organismos como las plantas, que no tienen un corazón ni un órgano de bombeo similar? ¿Cómo logran las plantas hacer circular el agua y los nutrientes vitales a través de todo su sistema, sin la ayuda de un órgano parecido a una bomba? Pues, la transpiración es uno de esos mecanismos.
Nuestro cuerpo está compuesto por un 70% de agua. Las plantas están formadas por un extraordinario 98% de agua. Está claro que el agua es crucial para las plantas. Sin embargo, el agua dentro de una planta no está en reposo; está en constante movimiento, como la sangre en el sistema circulatorio de los animales. Para mantener el agua en movimiento, las plantas utilizan un proceso especial llamado transpiración.
La transpiración en las plantas es la pérdida de vapor de agua (evaporación) a través de sus partes aéreas (hojas y tallos) .
El agua que absorben las plantas se utiliza para la fotosíntesis, el transporte de iones nutrientes, la termorregulación y la hidratación. Está claro que necesitan un amplio suministro de agua, entonces ¿por qué pierden agua las plantas? Las plantas pueden necesitar eliminar los residuos de su sistema, o pueden tener que refrescarse en un día caluroso (utilizando la refrigeración por evaporación) o, simplemente, pueden tener demasiada agua después de un día de lluvia.
Además, como el movimiento del agua dentro de la planta es unidireccional, se produce solo en la dirección de la raíz a los brotes. Una vez que el agua llega al extremo terminal de una planta (es decir, una hoja), debe ser expulsada.
La transpiración es como una carretera de un solo sentido, en la que el agua realiza tareas a lo largo del camino, pero, al final del mismo, debe salir.
Los estomas son pequeños poros situados principalmente en la superficie de las hojas, normalmente en su envés (superficie inferior). Estos pequeños poros se forman por el movimiento de las células oclusivas.
Las células oclusivas son células epidérmicas que controlan si los estomas se abren o cierran, por medio de cambios en la turgencia (ver Fig. 1).
Cuando las células oclusivas se llenan de agua, cambian a una forma curvada (parecidos a frijoles), separándose y permitiendo que los estomas se abran. Cuando pierden agua, se vuelven flácidas y se acercan, cerrando los estomas.
Por lo tanto, células oclusivas flácidas significan que la planta no tiene suficiente agua o luz. Por el contrario, cuando las células oclusivas están turgentes, esto nos indica que la planta tiene suficiente agua.
La principal función de los estomas es ser el canal de intercambio gaseoso necesario para la fotosíntesis (ingreso de CO2 a la planta, y expulsión de O2). Por tanto, se mantienen abiertos principalmente de día (aunque hay excepciones en algunos tipos de plantas) y se cierran en la noche. Cuando los estomas están abiertos para el intercambio gaseoso, el vapor de agua que se ha acumulado dentro de las hojas tiene el paso libre para salir.
Dependiendo de la forma en que sale el vapor del agua de la planta, existen tres tipos de transpiración : estomática, cuticular y lenticular.
Existe otro proceso llamado gutación, que es la salida de agua líquida de un estoma; no debe confundirse con la transpiración. La gutación es ocasionada por la presión radicular, que se produce cuando las células de la raíz absorben agua desde el suelo por ósmosis (ya que hay mayor concentración de solutos dentro de la raíz). Las paredes celulares tienen un límite de elasticidad y se oponen al ingreso excesivo de agua. Esto crea una fuerza que empuja el agua hacia, arriba a través del xilema, contra las fuerzas gravitacionales.
La presión radicular contribuye relativamente poco a la transpiración. Es importante, sobre todo, cuando el gradiente de potencial hídrico es bajo; por ejemplo, durante la noche. La gutación se da generalmente en las plantas de tallo corto.
La transpiración estomática es la pérdida del vapor de agua a través de los estomas.
Se estima que el 97 al 99 % del agua que absorbe una planta del suelo es transpirada por las hojas, principalmente, y un poco por los tallos. La transpiración estomática se produce, mayormente, durante el día, cuando los estomas están abiertos para absorber dióxido de carbono para la fotosíntesis.
En el resto de este artículo, centraremos la discusión en la transpiración estomática en las plantas vasculares.
La transpiración cuticular es la pérdida de vapor de agua a través de la cutícula.
En realidad la cutícula, en su mayor parte, es impermeable; así, sirve de barrera contra la evaporación. Por lo tanto, solo del 1 al 3 % de la pérdida de vapor de agua se da a través de la cutícula:
Fig. 3: corte de una hoja del género Yucca. En la parte superficial, se observa una gruesa cutícula.
Fig. 4: corte de una hoja del género Potamogeton. En la parte superficial posee una cutícula muy delgada que casi no se observa.
La transpiración lenticular es la pérdida de vapor de agua a través de las lenticelas.
Este tipo de transpiración se observa, con mayor frecuencia, en la corteza de las plantas leñosas (ver Fig. 5). Pero, también puede observarse en las raíces leñosas y algunos frutos que tienen una cubierta gruesa o dura.
Fig. 5: Lenticelas en un tallo leñoso de un árbol.
Tanto la transpiración como el movimiento del agua hacia una planta y a través de ella se da gracias las propiedades del agua y su potencial hídrico. Estas son fuerzas físicas naturales y, por lo tanto, no requieren la inversión de energía por parte de la planta.
El potencial hídrico (ψ) es una forma de cuantificar la tendencia del agua a moverse por difusión de una zona a otra. El agua se mueve de una zona de mayor potencial hídrico (con mayor concentración de agua o con menos solutos disueltos) a otra de menor potencial hídrico.
Los estomas de una hoja se abren y se cierran para el intercambio gaseoso necesario para la fotosíntesis, pero esto resulta también en la pérdida de vapor de agua. Como la atmósfera, generalmente, tiene un potencial hídrico muy negativo y, casi siempre, menor que el de la planta, cuando los estomas están abiertos, el vapor de agua tiende a salir hacia la atmósfera.
Aún cuando el aire está muy húmedo, debido a que las moléculas del agua están muy dispersas en estado gaseoso, el aire tiene casi siempre un potencial hídrico menor que en la superficie de las hojas.
Cuando el agua se evapora de las hojas, el vacío que queda genera un potencial hídrico negativo, que obliga al agua a ascender por la planta; estolo suele denominarse tirón de la transpiración. Este tirón, o tracción por transpiración, permite que el agua sea transportada hacia arriba de la planta, sin necesidad de energía adicional.
La atracción transpiracional es la fuerza ejercida por el cambio de potencial hídrico cuando el vapor de agua sale de los estomas de la hoja.
Luego del tirón transpiracional, el resto del agua en el xilema sigue subiendo, debido a la cohesión y la adhesión del agua. Una molécula de agua se pega a las paredes del xilema (adhesión) y puede jalar de la mano a otras moléculas de agua (cohesión). Estas, a su vez, jalarán a otras moléculas de agua y así, sucesivamente. ¡Es un verdadero esfuerzo de grupo lograr escalar las paredes del xilema!
Esto significa que la transpiración inicia el transporte de agua en la planta a través del xilema y es un proceso pasivo (que no requiere un gasto de energía).
La tasa de transpiración de una planta depende de múltiples factores, que pueden dividirse en dos categorías: ambientales o fisiológicos:
Es importante notar que estos factores pueden afectar la tasa de evaporación del agua o la tasa de difusión del vapor fuera de los estomas. La temperatura y la intensidad de la luz afectan la tasa de evaporación, mientras que la humedad y la velocidad del viento afectan a la tasa de difusión hacia afuera (aunque no provocan que haya mayor evaporación del agua).
Después de todo esto, te estarás preguntando: "¿Por qué es importante la transpiración?". A continuación se detallan las principales funciones de la transpiración en las plantas y en los ecosistemas.
Para las plantas, estas son:
Para los ecosistemas estas son:
Los factores que influyen en la transpiración de las plantas son de dos tipos:
La transpiración de las plantas influye en el medio ambiente como un elemento clave del ciclo del agua.
En general, es un flujo que suministra vapor de agua a la atmósfera. Así mismo, al proveer de humedad a los alrededores de la planta, contribuye con el mantenimiento de las condiciones ambientales locales o microclima.
La transpiración de las plantas es la pérdida de agua por evaporación, a través de la superficie de sus partes aéreas, principalmente por los estomas en hojas y tallos.
Los tipos de transpiración en las plantas son tres y dependen de la forma en que sale el vapor del agua de la planta: estomática, cuticular y lenticular.
La mayor parte de la transpiración se da por los estomas y en mucha menor medida por la cutícula.
La transpiración de las plantas se realiza a través de las superficies aéreas de la planta, principalmente por los estomas, que son pequeños poros que se encuentran en hojas (donde son más abundantes) y tallos.
Un pequeño porcentaje de la respiración se puede dar a través de la cutícula que recubre la superficie exterior de la planta.
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