Pérdida de agua en las plantas
Transpiración en las plantas. Es la pérdida de agua desde los
órganos aéreos en forma de vapor, es una consecuencia natural de las
características anatómicas fundamentales de las plantas. Las células del
parénquima o mesófilo acuoso tienen una superficie húmeda en contacto
con los espacios intercelulares y estos a su vez se comunican con el
medio exterior a través de los estomas, de manera que el agua de las células del mesófilo que se evapora pasa al aire
a través de los espacios intercelulares, y por otra parte el agua
perdida por el parénquima foliar es remplazada por la que llega
procedentes de las raíces a través de los vasos conductores del xilema.
Métodos para medir la transpiración
La determinación cuantitativa de la transpiración se ha realizado a
través del tiempo por distintos métodos, cada uno de los cuales han
tenido algún inconveniente o al menos ha estado limitado en condiciones
específicas. Entre los métodos utilizados para medir la transpiración se
encuentran:
- Método de pesada de plantas completas.
- Método de pesada de partes separadas de la planta.
- Método del potómetro.
- Método del cloruro de cobalto.
- Método de recolección del vapor de agua de la transpiración.
- El primer método es uno de los más simples se utiliza para plantas sembradas en macetas, y consiste en pesar la planta con su maceta inicialmente y al cabo de un período de tiempo pesarla nuevamente, la diferencia de peso experimentado por las plantas se atribuye a la cantidad de agua eliminada por la transpiración. La superficie del suelo y las paredes de la maceta deben ser cubiertas con un material impermeable para evitar la evaporación de agua a partir de otras superficies que no sean las de la planta. Como el tiempo es corto, la pérdida de peso por respiración y la ganancia por Fotosíntesis son insignificantes en comparación con la intensa pérdida de agua por transpiración.
- Para el segundo método se corta la parte de la planta a la cual se le quiere medir la transpiración, por lo general las hojas, se pesan en una balanza y transcurrido unos 3 o 5 minutos se pesa nuevamente; la pérdida de peso seco se debe al agua transpirada.
Este método sirve para comparar las distintas velocidades de
transpiración, y puede ser utilizada en plantas sembradas directamente
en el suelo de cultivo sin tenerlas en condiciones de laboratorio.
- El tercer método se utiliza en ramas provistas de hojas y separadas de la planta, el potómetro consta de un recipiente lleno de agua en el que se introduce el extremo de una ramita y se fija mediante un tapón a la boca de dicho recipiente; al recipiente están unidos un tubo capilar de vidrio graduado en posición horizontal, y a su vez, el capilar se introduce en un depósito de agua.
Antes de iniciar la medición de la transpiración, se llena de agua el
aparato para evitar que queden burbujas de aire en su interior, lo que
se logra al abrir la válvula de paso del depósito superior de agua.
Después se introduce un burbuja de aire en el tubo capilar, la cual a
medida que la transpiraciones va realizando se desplaza por el tubo
capilar en dirección al recipiente con la rama, por efecto de la succión
que crea la ramita al perder agua hacia la atmósfera.
- El cuarto método se basa en el cambio de color que experimenta un disco de papel impregnado en cloruro de cobalto cuando es expuesto a los valores de agua. Se toman discos de papel, se humedecen con una disolución de cloruro de cobalto al 3% ligeramente acidificado con ácido acético y se dejan secar bien, los discos adquieren entonces un color azul. Cuando los discos se ponen en contacto con la superficie de la hoja que está transpirando, el color del papel de cobalto cambia gradualmente de color azul a rosado. La velocidad con que se produce el paso del color azul a rosado indica la velocidad de transpiración, que es solo un valor relativo que sirve para comparar de diferentes plantas y que puede desviarse considerablemente de las velocidades de transpiración reales.
- El último método consiste en encerrar una planta de maceta en una campana de cristal y hacer que circule una corriente de aire, de modo que todo el vapor de agua liberado por las hojas sea arrastrado por el aire circundante y recogido después por una sustancia absorbente de humedad como el cloruro de calcio anihidro, cuyo peso se determina con anterioridad. La continua corriente de aire hace que la humedad del aire dentro de la campana no aumente y permita la difusión de los vapores de las hojas hacia la atmósfera, parecido a como lo haría en la atmósfera libre.
El incremento de peso que experimenta el cloruro de calcio se debe a
la cantidad de agua absorbida del aire que pasó a través de la campana
con la planta, cuya humedad proviene en pare del proceso transpiratorio
de la planta y en la parte de la humedad natural del aire.
Para conocer qué cantidad de agua fue liberada por la transpiración, es necesario hacer circular igual volumen a través de la campana, pero si la planta, y colectar la humedad de la misma forma con una cantidad igual de cloruro de calcio. La cantidad de agua transpirada por la planta estará dada por la diferencia de peso entre el cloruro.
Factores que influyen en el proceso de transpiración
El flujo de agua en la planta depende de la anatomía interna de la
planta y de las propiedades del agua. A medida que se hace más intenso
el proceso de transpiración de la planta (el flujo de agua por el xilema
es mayor) disminuye la presión del xilema, entonces se va haciendo
mayor la diferencia entre la presión atmosférica y la presión del xilema
lo que favorece el proceso de transpiración.
El movimiento del agua en la planta lo explica la teoría de la
(diferencia de presión) tensión-cohesión, que se basa en las propiedades
del agua como el ángulo de enlace formado por los 2 enlaces covalentes y
su longitud de enlace, la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno, la formación de puentes de hidrógeno y la polaridad de la molécula de agua, lo que genera las fuerzas de cohesión, adhesión y la presión de vapor del agua.
El factor que más influye en el proceso de transpiración de las plantas es la abertura de los estomas. Además, la energía solar; al incrementar la temperatura acelera la velocidad de transpiración (se duplica por cada incremento de 10 ºC). La humedad, la pérdida de agua es mucho más lenta cuando el aire circundante está saturado de vapor agua. El viento, el gradiente de concentración de vapor de agua entre el interior de la hoja y el aire circundante aumenta cuando las corrientes de aire arrastran el vapor de agua de la superficie foliar.
Factores meteorológicos
Luz, la temperatura, la humedad del aire y el viento.
Las variaciones de los contenidos de humedad del suelo sobre la
transpiración. A medida que decrece la humedad del suelo y se aproxima
al punto de marchitez permanente (1,5 MPa), la tasa de transpiración
disminuye, aunque la disponibilidad de agua en la interfase suelo-raíz,
pueda influir directamente en la transpiración, es más probable que la
disminución del potencial hídrico del suelo cause una disminución del
potencial hídrico de la hoja y se produzca un aumento en la resistencia
estomática (disminuye la conductividad), debido a la pérdida de
turgencia de las células guardianes y a un cierre de los estomas, por
tanto, la tasa de transpiración disminuye por un aumento de la
resistencia estomática, a medida que el suelo se seca, el potencial
hídrico de la raíz disminuye, compensando en parte la disminución del
potencial hídrico del suelo.
De los factores ambientales el que más influye en la
transpiración es la radiación solar incidente, ya que tiene un efecto
directo sobre la apertura estomática, muchos estomas se abren en
presencia de la luz, lo que incrementa la transpiración de la planta,
Si se analiza el curso diario de la transpiración desde que sale el Sol
hasta que se pone, se observa que hay una correlación entre la
radiación y la temperatura (otro de los factores más influyentes en la
transpiración), que presenta un aumento casi paralelo. Sin embargo, la
humedad relativa disminuye desde las horas de la mañana hacia el
mediodía, aumentando luego en horas de la tarde, cuando declina la
radiación solar y disminuye la temperatura.
La transpiración aumenta de forma paralela a la radiación solar y
a la temperatura, pero con cierto retraso. Sin embargo, después del
mediodía presenta sus valores máximos, disminuyendo a medida que
aumenta la humedad relativa del aire, en las horas de la tarde.
La transpiración es una función directa de la presión de vapor del agua en la superficie de las células del mesófilo.
La temperatura del agua es el factor que controla la presión de
vapor del agua. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la presión
de vapor de una forma exponencial. La humedad relativa del aire es un
factor importante de la transpiración, en relación a la temperatura del
aire.
Aumenta a medida que disminuye la humedad
relativa del aire a una temperatura dada, ya que la fuerza impulsora
de la transpiración es la diferencia de presiones de vapor (ΔP) entre
el agua de la hoja (P) y el agua en el aire (Po).
El viento
puede aumentar la transpiración, reduciendo la capa de vapor de agua
estacionario que se encuentra sobre la hoja, facilitando la difusión.
Así mismo, el viento tiene un efecto refrigerante en la superficie
foliar, si la hoja está más caliente que la masa de aire que pasa sobre
ella, la hoja se enfría, en general el viento causa un aumento en la
transpiración.
Si la masa de aire que se mueve sobre la hoja está cargado de humedad,
la transpiración disminuye, pero si es aire seco, aumenta.
Desde el punto de vista biológico, en la transpiración influye
la especie vegetal, la edad, el desarrollo y el tipo de follaje de la
planta, así como la profundidad radicular.
El número de estomas por unidad de superficie foliar, es una
característica de la especie, pero influyen también las condiciones
ambientales y varía entre 7500 y 120000 por cm2 y se reparten entre la
superficie inferior y la superior de la hoja en la proporción 3/1
(Linsley, 1949).
Otro efecto de la transpiración es la acción refrigerante de la
hoja. La evaporación de agua de la superficie foliar, va acompañada de
una pérdida de calor.
El calor de evaporación del agua es aproximadamente de 600 cal/gr. Esta pérdida de calor ayuda a mantener una temperatura adecuada de la hoja, durante días muy soleados. La reducción de temperatura foliar por transpiración está en el orden de 2-3ºC por debajo de la temperatura del aire. Podemos concluir que la transpiración ejerce un efecto de enfriamiento de la superficie foliar.
Variaciones de la transpiración
Las variaciones diurnas de la transpiración están estrechamente
ligadas a las de temperatura, humedad y fundamentalmente intensidad de
iluminación.
La transpiración cesa prácticamente al ponerse el sol, debido al
cierre de los estomas.
Las variaciones estacionales, dependen de la actividad vegetativa y de
la posibilidad de que la atmósfera reciba vapor de agua. Fuera del
periodo vegetativo la transpiración es prácticamente nula.
Finalmente, las variaciones interanuales, con muy parecidas a
las de evaporación de una superficie de agua libre en las mismas
condiciones ambientales.
Algunos autores, dan valores de transpiración diaria, mensual y anual,
pero siempre con la incertidumbre asociada a la dificultad de separar
la evaporación de la transpiración.
Importancia de la transpiración
La transpiración es necesaria, ya que los estomas se abren ante el estímulo de la luz, para absorber el CO2 requerido en la fotosíntesis, aunque por contra, pueda alterar el balance hídrico al perderse el agua de la planta.
El flujo de agua a través de la planta inducido por la
transpiración, proporciona un buen sistema de transporte para los
minerales que son absorbidos por las raíces y que se mueven en la
corriente transpiratoria. Así mismo, la absorción de agua del suelo,
tiene un efecto en la movilización de sales minerales del suelo hacia
la raíz, facilitando su absorción, sin un gasto de energía adicional,
que implicaría la formación de masas de raíces que exploren amplias
superficies de suelo.
Se ha sugerido que la transpiración es necesaria para el
crecimiento normal de las plantas, ya que ayuda a mantener un estado de
turgor óptimo.
Cuando las plantas crecen en una atmósfera saturada de humedad,
presentan un aspecto suave y carnoso, que puede ser el resultado de una
gran absorción de agua, que causa un mayor alargamiento celular. Las
plantas terrestres, casi nunca están en un estado de turgor óptimo,
aunque la savia celular pueda tener una presión osmótica alta, como en
algunas halófitas de 200 atm., la pérdida de agua por transpiración
mantiene la presión de turgor por debajo de la presión osmótica.
Balance hídrico de la planta
Los procesos básicos que determinan el balance hídrico de una planta
son: la absorción, la conducción y la pérdida de agua. Si se quiere
equiparar la acumulación y la pérdida de agua se debe medir la
absorción y la evaporación en un intervalo de tiempo determinado.
El balance hídrico viene determinado por la diferencia entre la
absorción y la transpiración, o por cualquier desviación de la
condición de equilibrio, el balance hídrico oscila de valores positivos
a negativos.
Existen fluctuaciones a corto plazo inducidas por las
variaciones en la apertura estomática, en tiempos cortos de pocas
horas, pero también pueden tener lugar variaciones a lo largo del día
que se alejan más del equilibrio, especialmente durante la fase diurna y
nocturna. Si se somete una planta a un período de sequía de una
semana, se observa que las hojas acusan una mayor disminución en el
potencial hídrico que las raíces y el suelo, ya que las hojas se
encuentran sometidas a un mayor estrés transpiratorio, sin embargo, en
la noche tiene lugar cierta recuperación.
El potencial hídrico durante las siguientes fases de oscuridad se
hace cada vez menor.
Cuando se mide la circunferencia de un árbol durante el día, se observa
que disminuye, ya que el agua que se pierde por transpiración no es
reemplazada con eficiencia por los tejidos de la planta, ni mediante
absorción por las raíces.
El balance hídrico de las plantas varía con la especie, con los
factores ambientales, las estaciones climáticas, el tipo de suelo, la
edad de la planta, la hora del día, etc. En suelos arenosos el agua
queda retenida en el suelo con una tensión inferior a 0,1 MPa, en
cambio en suelos arcillosos, más del 50% del agua disponible, queda
retenida con una tensión mahor de 0,1 MPa.
En esos suelos, el agua es menos aprovechable antes que el contenido se aproxime al punto de marchitez permanente (1,5 MPA).
Fuente: http://www.ecured.cu/index.php/Transpiraci%C3%B3n_en_las_plantas