2. La absorción y transporte de nutrientes

El nutriente más importante de las plantas es el agua
Imagen 9. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.

Como hemos indicado en el apartado anterior, las plantas toman los nutrientes inorgánicos del medio. De todos ellos, el más importante es el agua.

La disponibilidad de agua limita el crecimiento corporal. Por ello, los agricultores y jardineros se preocupan de que las plantas tengan suficiente cantidad de agua.

Las raices presentan pelos absorbentes por los que penetra una disolución acuosa de sales minerales
Imagen 10. Autor desconocido bajo licencia Creative Commons.

La absorción de agua y de sales minerales se realiza por las raíces, a través de los pelos radicales o absorbentes.

Fíjate en la imagen de la derecha. Estás viendo una raíz y sus expansiones que constituyen la zona pilífera con los pelos absorbentes que son microscópicos.

Realmente, los pelos absorbentes no son pelos, sino expansiones de las células de la epidermis de la raíz.

Los pelos absorbentes son expansiones de las células de la epidermis
Imagen 11. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.

A través de ellos, el agua penetra por ósmosis, debido a que en el interior de la raíz (zona hipertónica) existe una mayor concentración de sales que en el medio exterior (zona hipotónica). Esto hace que el agua avance hacia el interior de la raíz buscando los vasos del xilema.

Las sales minerales que se encuentran en forma iónica, necesitan de transportadores especializados situados de la membrana para entrar en la raíz. Estos transportadores son proteínas que para funcionar necesitan un gasto de ATP.
Icono IDevice Actividad
La absorción de nutrientes a través de la raíz es un proceso controlado por los fenómenos osmóticos.

Las características estructurales de la raíz permiten que el agua y las sales minerales puedan seguir dos vías de transporte hacia el xilema:

  • Vía simplástica.
  • Vía apoplástica.
En la vía simplástica una parte del agua y la mayor parte de las sales circulan por el interior de la raíz a través del citoplasma de las células del córtex (parénquima cortical). Pasan a través de las membranas celulares y de los plasmodesmos mediante los mismos mecanismos utilizados para entrar en la raíz.
Imagen 12. Fuente propia.
Por lo tanto, se trata de una vía de transporte intracelular o transcelular en la que la ósmosis y el transporte activo son los mecanismos que permiten su realización.
En la vía apoplástica la mayor parte del agua y una parte de las sales minerales circulan por los espacios intercelulares hasta llegar a la endodermis. En la endodermis se localiza la banda de Caspari, que impide el paso del agua al cilindro vascular. De esta forma, el agua debe entrar en las células de la endodermis por ósmosis para poder seguir su camino hacia el xilema. Una vez superada esta barrera el agua penetra en los vasos del xilema.
Imagen 13. Fuente propia.
Por tanto, se trata de una vía de transporte extracelular.
Icono de iDevice AV - Reflexión
Si has entendido todo el proceso, no será difícil que puedas realizar este ejercicio interactivo sobre el proceso de transporte a través de la raíz. Tienes que pinchar los nombres y colocarlos sobre los interrogantes. Si no están bien colocados los nombres volverán a la lista de la izquierda. Ten paciencia, los nombres se capturan cuando aparece el icono "agarrar con la mano" en la pantalla.

¡Ánimo!


Animación 1. Autor Lourdes Luengo bajo licencia Creative Commons

 

Las traqueas y traqueidas son células muertas que presentan refuerzos de celulosa en su pared que permiten aguantar la presión.
Imagen 14. Autor Andrea Scauri bajo licencia Creative Commons.

A la mezcla de agua y sales minerales que circula por el xilema la denominamos savia bruta. La savia bruta debe ascender por el tallo de la planta hasta llegar a las hojas. El ascenso se realiza a través del xilema, formado por vasos leñosos.

Los vasos leñosos están formados por haces de tubos resistentes a los cambios de presión en los que existen comunicaciones entre ellos por desaparición de la pared celular primaria (punteaduras)

Recuerda que los vasos leñosos están constituidos por células alargadas y muertas que forman largos tubos debido a que en los polos se ha producido una interrupción en la pared celular, de tal forma que la conexión queda asegurada a lo largo del eje de la planta. Además presentan una serie de engrosamientos anulares de celulosa que refuerza los tubos dándoles mayor resistencia.

Las células de xilema pueden ser de dos tipos:

  • Traqueidas. Son células fusiformes del xilema de las Gimnospermas y angiospermas.
  • Tráqueas. Son células cilíndricas exclusivas del xilema de las Angiospermas.

Las primeras son menos eficientes en el transporte y más primitivas que las segundas.

Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
Fíjate en la siguiente imagen y comenta qué estás viendo.
vaso conductor
Imagen 15. Autor INEA bajo licencia Creative Commons.
Piensa un poco y seguro que contestas de una forma sencilla y práctica.

¿Cómo asciende la savia bruta?
El agua asciende por los vasos leñosos por un mecanismo de tensión cohesión
Imagen 17. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.

Se produce por la acción de varios fenómenos físicos relacionados con la estructura interna de las plantas y con las propiedades físicas del agua.

El mecanismo global es muy parecido al funcionamiento de una fuente.

Existen dos mecanismos impulsores, la transpiración de las hojas y la presión radicular a los que se une el efecto de la fuerza cohesiva del agua.

En las hojas, se produce una pérdida permanente de vapor de agua a través de los estomas (evapotranspiración) que genera una demanda continua de agua de los tejidos subyacentes y que se comunica a lo largo de toda la planta y hacia abajo. Como consecuencia se origina un proceso de aspiración continua de agua.

A este proceso hay que añadirle el efecto de la presión radicular generada por la absorción osmótica del agua. Esta absorción es continua siempre que haya agua disponible y los estomas estén abiertos.

Además, las moléculas de agua están unidas entre sí por puentes de hidrógeno, lo que les confiere una elevada cohesión entre ellas y una gran adhesión a las paredes de los vasos que se utiliza para que el agua ascienda. La ascensión también se ve favorecida por el diametro de los tubos (inferior a 1 mm), de modo que la disolución acuosa asciende por capilaridad a través del xilema.

Icono IDevice Actividad
Los tres procesos que permiten el ascenso de la savia bruta de la raíz a la hoja son la la transpiración de las hojas, la presión radicular y la capilaridad del agua.

El proceso se puede observar en la siguiente animación (pincha sobre ella y haz clic con el botón de la derecha del ratón para abrir un menú emergente y selecciona reproducir).


Animación 2. Autor Lourdes Luengo bajo licencia Creative Commons.

 

Para que el proceso se realice correctamente se necesita que los tres fenómenos se produzcan. Si alguno de ellos falla, el flujo de agua se paraliza y las hojas superiores comienzan a marchitarse. Si penetra una burbuja de aire en un vaso leñoso se produce el fenómeno de la cavitación que también impide el paso de la savia bruta por ese capilar leñoso. Las plantas han resuelto este hecho con las punteaduras (zonas de los vasos leñosos que permiten la intercomunicación lateral con otros vasos leñosos).
AV - Pregunta de Selección Múltiple
1. ¿Qué mecanismos operan en la absorción del agua y de las sales minerales en la raíz de una planta?
Capilaridad.
Evapotranspiración.
Ósmosis.
Transporte pasivo.
Transporte activo.



2. ¿Qué mecanismos son los responsables del transporte de la savia bruta?
Ósmosis.
Capilaridad.
Presión radicular.
Evapotranspiración.



Cuando el agua llega a las hojas es utilizada en la fotosíntesis y se pierde por los estomas que la expulsan al exterior. A este proceso de pérdida de agua lo denominamos evapotranspiración.
 
La animación muestra como se produce el proceso de la transpiración en una planta. Trabaja la animación y anota aquellas cosas que no sepas o que te llamen la atención. Es importante que tengas una visión global del proceso de movimiento del agua a través de una planta.

Animación 3. Autor Universidad New Mexico bajo licencia Creative Commons

 

Icono IDevice Pre-conocimiento
La gutación es un proceso que consiste en la pérdida de agua líquida por las hojas de las plantas. El agua escapa y gotea a través de poros localizados cerca de los nervios principales de las hojas. Es un proceso que se ve favorecido por la humedad de la atmósfera y es habitual en las selvas y bosques húmedos. Cuando la gutación es elevada se paraliza la transpiración.
Imagen 18. Autor Ben Harry-Roxas bajo licencia Creative Commons

Como se muestra en la imagen, en estas zonas parece que continuamente está lloviendo, pero realmente es agua que están soltando las plantas.


Icono de IDevice de pregunta Pregunta de Elección Múltiple
La evapotranspiración...
  
se produce porque los estomas se cierran.
se ve favorecida por la presión radicular.
es independiente de la fotosíntesis.

Pregunta de Selección Múltiple
Condiciones ambientales
Pérdida de agua en ml/minuto
0 5 10
15
20
Condiciones normales
0
2
4
6
8
Intensidad de luz alta
0 4
8
12
16
Viento 0 4
7
10
14
Humedad elevada
0 1
2
3
4
En el laboratorio hemos realizado un experimento para medir la tasa de transpiración bajo diferentes condiciones ambientales. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla de arriba. Las conclusiones que hemos obtenido son:
La evapotranspiración se favorece en condiciones de insolación elevada.
La evapotranspiración es mayor cuanto mayor es el movimiento del aire.
La evapotranspiración se ve favorecida por las precipitaciones.
No existen diferencias significativas en los niveles de evapotranspiración entre los días soleados y los lluviosos.



Podemos concluir que:
La evapotranspiración es mayor con un tiempo atmosférico estable que en un día caluroso.
La evapotranspiración es menor con tiempo húmedo que con tiempo seco.
La evapotranspiración es mayor los días ventosos que los secos.