TEMA 3

LA TRANSPIRACIÓN

Universidad CentroccidentalLisandro Alvarado

Decanato de AgronomíaDepartamento de Ciencias Biológicas

Fisiología Vegetal

Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda

Pérdida de agua en forma de vapor a través de los estomas, cutícula y lenticelas

La diferencia entre transpiración y evaporación, es que en la primera el escape de vapor de agua está controlado en gran medida por las resistencias foliares a la difusión, las cuales no se encuentran en la evaporación desde una superficie libre

Para producir un Kg de maíz seco se transpiran 600 Kg de agua

Del total de agua absorbida del suelo sólo un 1% se incorpora a la biomasa por procesos metabólicos y bioquímicos.

Casi toda el agua se pierde por los estomas cuando estos abren para captar CO2

Causa reducciones importantes en la productividad, lo cual se traduce en pérdidas económicas y fracasos de muchas empresas agrícolas

El potencial hídrico de la planta, es decir, LA DISPONIBILIDAD DE AGUA, está determinado por la humedad del suelo (absorción, suministro de agua) y por la transpiración (pérdida de agua)

La transpiración incluye dos etapas:

1) evaporación del agua desde las paredes de las células del mesófilo a los espacios aéreos

2) difusión del vapor de agua desde los espacios aéreos del mesófilo hasta el exterior

Agua evaporada desde los estomas de las hojas

Movimiento de agua a través de la planta

Agua absorbida por las raíces

FUERZA IMPULSORA DE LA TRANSPIRACIÓN

• La fuerza que impulsa la transpiración es la diferencia de potencial hídrico entre el espacio aéreo subestomático y la atmósfera externa

• Como la traspiración es pérdida de agua en forma de vapor esta diferencia de potenciales la expresamos como gradientes de presión de vapor

Las pérdidas de agua por transpiración (Velocidad de transpiración) dependen de:

a) gradiente de Presión de Vapor entre los espacios aéreos de las hojas (PV hoja) y el aire externo (PV atmósfera)

b) de la resistencia a la difusión

T= PVh – Pvatm

Rest + Rcl

• Presión de Vapor: presión ejercida por las moléculas de agua contra la superficie y paredes de la cámara subestomática.

• Se asume que la cámara subestomática se encuentra saturada de vapor de agua

• La atmósfera que rodea la hoja generalmente está insaturada y tienen un contenido de agua muy bajo

Se crea un gradiente de presión de vapor entre la hoja y la atmósfera externa que es la fuerza que impulsa la transpiración

Para que el agua pueda salir de la hoja debe existir un gradiente de presión de vapor, lo cual quiere decir que la PV de la hoja debe ser mayor que la PV del ambiente

PVh: depende de la disponibilidad hídrica de la planta.

PVatm: depende de la temperatura (radiación solar) y humedad relativa del aire

RESISTENCIAS A LA DIFUSIÓN DEL AGUA DENTRO DE LA PLANTA

raíz : absorción de agua tallo : transporte de agua Hojas: intercambio hídrico:

Estomas y cutícula. La capa límite

RESISTENCIA FOLIAR Resistencia estomática: depende del número de estomas por unidad de área foliar, de su geometría y del grado de apertura. Esta es la resistencia que limita la transpiración en la mayoría de las plantasRest: a. Número y forma

b. Apertura estomática

Resistencia cuticular: depende de las características de la cutícula foliar. La importancia ecológica de esta resistencia es notable en las plantas de zonas áridas, donde los valores de esta resistencia alcanzan valores mucho más elevados que las mesófitas, lo cual se traduce en menores tasas de transpiración

Resistencia de la capa límite: capa de aire casi saturado de vapor y de relativa calma, que se encuentra por inmediatamente por encima de la superficie foliar. Su resistencia es proporcional a su espesor.

Rcl: a. Morfología foliar (forma y tamaño) b. Velocidad del viento

Célula guardaOstiolo

Célula adyacente

Morfologia y Fisiología de los estomas

MOVIMIENTOS ESTOMATICOS

Los movimientos estomáticos son debidos a cambios de turgencia dentro de las células oclusivas. Como la turgencia está determinada por la cantidad de agua (Ψ= Ψp + Ψs), estos cambios pueden producirse por modificaciones del potencial hídrico pasivas (hidropasivo) o activas (hidroactivas) que incluyen la modificación del potencial osmótico.

APERTURA ESTOMATICA

H+H+

ATP

ADP

H2O

OH-

Vacuola

Apoplasto(paredes celulares)

Célula Guarda Célula Acompañante

H+

H+

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

H+

H+

H+

H+

APERTURA ESTOMATICA

H+H+

ATP

ADP

K+

Cl-

K+

Célula guarda Célula Acompañante

Almidón Malato

APERTURA ESTOMATICA

K+K+

Cl-

Cl-

Malato

Malato

K+

K+H2O

Célula guarda Célula Acompañante

APERTURA ESTOMATICA

Apertura Estomática

• La luz activa la bomba de protones y permite la producción de ATP

• El ATP impulsa las bombas de protones (ATPasa), las cuales extruden protones hacia el exterior de la célula (apoplasto)

• Al salir los protones la membrana se hiperpolariza (el potencial eléctrico dentro de la célula se hace más negativo)

• La hiperpolarización de la membrana abre los canales de potasio y el ión entra en respuesta a la diferencia de potenciales o al gradiente de cargas a largo de la membrana

Apertura Estomática• La acumulación de cargas negativas produce un

gradientes de pH que favorece la entrada de cloruros transportado junto con el H+ al interior de la celula.

• El ácido oxalacético se reduce a ácido málico y este se transforma en malato.

• La acumulación de solutos (potasio, cloro y malato) dentro de las células oclusivas hace más negativo su potencial osmótico e hídrico, estableciéndose un gradiente de potencial hídrico entre las células guardas y las adyacentes

• El agua se mueve por osmosis de las células adyacentes a las células guardas, aumenta la presión de turgor y el estoma abre

Movimientos estomáticos

CIERRE ESTOMATICO Hidropasivo Hidroactivo

Falta de luz (oscuridad) Estrés hídrico (ABA)

Nota: La apertura y cierre de los estomas es el

mecanismo de regulación mas importante de la pérdida de agua en las plantas.

En condiciones favorables, la apertura estomática ocurre durante el dia y cierre por la noche en plantas mesofíticas

Resumen: FACTORES QUE AFECTAN LA APERTURA ESTOMÁTICA

AGUA LUZ

IntensidadCalidad

Concentración de CO2

TemperaturaHormona ABA (ácido abscisico)

FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSPIRACIÓN

Internos

Resistencias a la difusión del agua

Edad Fisiológica

Tamaño y Posición de la hoja (horizontal, vertical) (Afectan estomas y capa límite)

FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSPIRACIÓN

Externos (afectan la apertura estomática)

Disponibilidad de agua en el suelo

Luz

Temperatura del aire

Humedad Relativa

Vientos

Efecto de la temperatura en la apertura estomática

CAPA

LÍMITE

Efecto de la vel.del viento en la apertura estomática

Efecto de la vel.del viento en la Transpiración

Efecto del cierre estomático en la Transpiración

Potencial

Hídrico

Efecto del Déficit Hídrico en la Transpiración

Efecto de la temperatura de la hoja en la transpiración

• Temperatura PVh Pvatm Transpiración• (ºC) (g/m3) (g/m3) (g/dm2.h)

• 15 12,9 12,1 0,5• 20 17,3 12,1 1,3• 25 23,1 12,1 2,5

•Cuanto mayor flujo de H2O circule por el xilema

•Cuanto mayor sea la apertura de los estomas

•Cuanto menor sea la humedad del ambiente (humedad relativa)

•El viento también favorece la transpiración

La transpiración aumentará:

IMPORTANCIA DE LA TRANSPIRACION

Es la causa principal de la absorción y movimiento de agua en las plantas, al establecer los gradientes de

potenciales hídricos

Concede un efecto refrigerante a las hojas cuando las condiciones ambientales son extremas

Evita el agrietamiento de los frutos, por exceso de turgencia

Transporte de elementos minerales desde la solución del suelo a toda la planta

Permite mantener la estructura en tejidos no lignificados

METODOS PARA MEDIR LA TRANSPIRACION

Gravimetrico (Lisímetros)

Pérdida de vapor de agua

Equipos especiales

Papel impregnado en Cloruro de cobalto

Nujol-Xilol

Balance hídrico ( para ecosistemas naturales)