EL AGUA EN LAS PLANTAS No se puede concebir la vida sin la presencia de agua. Como promedio el protoplasma celular contiene de 85 a 90 % de agua e inclusive los orgánulos celulares con un alto contenido de lípidos, como cloroplastos y mitocondrias tienen 50% de agua. El contenido de agua de las raíces expresado en base al peso fresco varía de 71 a 93 %, el de los tallos de 48 a 94%, las hojas de 77 a 98 %, los frutos entre 84 y 94 %; las semillas en cambio son los órganos con el menor contenido de agua, entre 5 y 11%. En las plantas el agua cumple múltiples funciones. Las células deben tener contacto directo o indirecto con el agua, ya que casi todas las reacciones químicas celulares tienen lugar en un medio acuoso. Para que un tejido funcione normalmente requiere estar saturado con agua, manteniendo las células turgentes. Todas las sustancias que penetran en las células vegetales deben estar disueltas, ya que en las soluciones se efectúa el intercambio entre células, órganos y tejidos. El agua como componente del citoplasma vivo, participa en el metabolismo y en todos los procesos bioquímicos. Una disminución del contenido hídrico va acompañado por una pérdida de turgencia, marchitamiento y una disminución del alargamiento celular; se cierran los estomas, se reduce la fotosíntesis y la respiración, y se interfieren varios procesos metabólicos básicos. La deshidratación continuada ocasiona la desorganización del protoplasma y la muerte de la planta. Por eso la planta presenta diversos mecanismos que le permiten mantener el equilibrio hídrico de sus tejidos. EL MOVIMIENTO DEL AGUA EN LA PLANTA
Para que las plantas vivan y tomen sus nutrientes del suelo, crezcan, se desarrollen y produzcan sus frutos y semillas, necesitan tener un movimiento continuo del agua en sus tejidos para que sea posible la absorción y el transporte de los minerales disueltos en la misma. Las moléculas de agua se encuentran en un movimiento continuo al azar; como resultado de este movimiento las moléculas migran por difusión. La difusión es el movimiento de las moléculas de zonas de mayor concentración a zonas de menor concentración, hasta que se alcanza la condición de equilibrio. Éste y otros fenómenos físicos están involucrados en el movimiento del agua en la planta. Las etapas de este proceso son: 1.-ABSORCIÓN. La primera etapa del movimiento del agua en la planta es la absorción, que consiste en el movimiento del agua y los minerales desde el suelo hacia los tejidos internos de la raíz, llegando hasta los vasos del xilema. Este movimiento está determinado por un gradiente de difusión que permite el flujo del agua de forma pasiva y con dirección hacia el interior de la raíz. 2.-TRANSPORTE. Es el desplazamiento del agua y los minerales por los vasos del xilema desde la base del tallo hasta las hojas. El agua con minerales es elevada por flujo de masas a través del xilema hasta el xilema de la hoja, y desde allí se distribuye entre el mesófilo formando una película que cubre a las células del mismo. En teoría, la presión necesaria para mover el agua a través del xilema se crea sumando la presión positiva generada por las raíces, y la presión negativa creada en las hojas debido al fenómeno de transpiración. Para que estos principios físicos funcionen los vasos del xilema no pueden estar dañados ni pueden contener burbujas de aire, pues se rompe la cohesión de la columna de agua en el xilema y se interrumpe el flujo de agua hacia arriba. 2.-TRANSPIRACIÓN. El agua del mesófilo se evapora debido tanto a las temperaturas como a la resequedad de la atmósfera; acaba en la cámara subestomática, desde donde es dispersada a la atmósfera en un proceso de difusión siempre y cuando los estomas se encuentren abiertos. En esencia la transpiración es el motor para el movimiento del agua dentro de la planta, que puede resumirse así: (a) La baja humedad de la atmósfera provoca la evaporación del agua contenida en el mesófilo y su salida a través de los estomas; (b) La falta de agua en el mesófilo promueve el movimiento del agua desde el xilema de la hoja hacia este tejido; (c) El xilema de la hoja activa el movimiento del agua desde el xilema del tallo hacia ella; (d) El déficit de agua en el xilema del tallo provoca un gradiente de difusión que
mueve
el
agua
de
la
raíz
hacia
los
vasos
del
xilema;
(e) Finalmente la insuficiencia de agua en la raíz provoca la absorción del agua y los minerales desde el suelo al interior de la misma. Es importante señalar que todo el sistema requiere cumplir dos condiciones relevantes: (1) La atmósfera debe tener un contenido de humedad más bajo que el mesófilo de la hoja para incentivar la evaporación del agua y la transpiración; y (2) la concentración de solutos en la raíz debe ser mayor que en la solución del suelo para permitir su absorción. MOVIMIENTO DEL AGUA DURANTE LA ABSORCIÓN En el exterior de la planta la concentración de sales es menor que en el interior. Esto produce, por osmosis, una absorción de agua por parte de las células. Cada célula hidratada genera un gradiente de difusión mediante el cual el agua pasa a la célula interna siguiente, hasta llegar a los haces vasculares del xilema. La pared celular es pasiva respecto a la entrada de agua y sales, pero la membrana plasmática tiene permeabilidad selectiva respecto al paso de solutos. Este hecho marca las diferencias entre las dos rutas de entrada de agua y nutrientes minerales disueltos en la planta: A. LA RUTA EXTRACELULAR O APOPLÁSTICA: El agua y los solutos penetran a través de la pared celular de las células de los pelos de la raíz y pasan entre la pared celular y la membrana plasmática. Esta absorción es pasiva y no selectiva respecto a los solutos, hasta llegar a la endodermis, capa que deben atravesar para entrar en el xilema. Cada célula de la endodermis está rodeada por la banda de Caspari, impermeable al agua. De este modo, las sales y al agua sólo pueden entrar en el xilema a través de las membranas plasmáticas de las células endodérmicas. El agua pasa por ósmosis pero la mayoría de los iones sufren un paso selectivo y entran mediante transporte activo, dirigiéndose al in terior de los vasos leñosos. B. LA RUTA INTRACELULAR O SIMPLÁSTICA: El agua y solutos seleccionados pasan a través de las membranas de los pelos de la raíz. Los pelos de las raíces, o pelos radicales, son extensiones de las células epidérmicas de la raíz que poseen una pared muy fina. Esto aumenta el área de la superficie en contacto con el medio externo y permite una absorción más eficiente del agua y los minerales. Cada pelo es parte de una única célula. Los pelos radicales se encuentran sólo en la zona pilífera de la raíz y cada pelo permanece activo durante pocos días. De forma constante crecen nuevos pelos en los extremos de las raíces que realizan la función de absorción. Posteriormente, agua y solutos se transportan a través de los plasmodesmos, de c élula en célula, hasta llegar al xilema. Las rutas apoplástica y simplástica permiten la entrada de un f lujo mayor de agua
y minerales al interior de la raíz, pero la banda de Caspari obliga a los solutos a ingresar por vía simplástica en la endodermis, teniendo mayor control sobre los minerales que pueden ingresar debido a la permeabilidad selectiva de la membrana plasmática. A su vez, la endodermis y la banda de Caspari impiden la salida del agua y minerales de la raíz y permiten acumular presión para elevar la columna de agua cuando la transpiración no ocurre. PRESIÓN DE RAÍZ Cuando la transpiración de la planta es muy reducida o nula, como ocurre durante la noche o durante los días muy húmedos o lluviosos, las células de la raíz pueden aún movilizar agua y secretar iones dentro del xilema. Dado que los tejidos vasculares en la raíz esta rodeados por la endodermis y la banda de Caspari, los iones no tienden a salir del xilema. De esta manera, el aumento de concentración de solutos dentro del xilema causa una disminución del potencial hídrico del mismo, y el agua se desplaza hacia dentro del xilema por ósmosis, desde las células circundantes. Se crea a sí una presión positiva llamada “presión de raíz” (presión radical), que fuerza al agua y a los iones dis ueltos a subir por el xilema hacia arriba. El agua así empujada no sale por los estomas sino por los hidátodos, aberturas naturales que se localizan comúnmente en l os bordes de las hojas; el agua sale en forma líquida, como gotas, y al fenómeno se le conoce como “gutación”.
