Régimen hídrico
PROPIEDADES DELAGUA
• El agua es un hidruro líquido debido a que sus moléculas son polares y forman puentes de hidrógeno entre sí, esta propiedad se denomina COHESIÓN.
• Esta propiedad causa un aumento en las temperaturas de fusión y ebullición y permite que las columnas finas de agua lleguen sin romperse hasta la cima de un árbol.
ARREGLO DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA
• Las moléculas de agua están empacadas en estado líquido debido a los puentes de hidrógeno.
• Existen muchas más moléculas de agua líquida por unidad de volumen que en su estado sólido (hielo).
• Por esta razón el agua se expande cuando se congela, es menos densa que su estado líquido y daña los tejidos al congelarse.
ARREGLO DE LAS MOLÉCULAS DEL AGUA
POTENCIAL QUÍMICO (µ)
• La variación de la energía libre (energía libre de Gibbs) del agua en un punto, debido a una variación δn de moles de agua que entran o salen de este punto, siendo constantes los otros parámetros (temperatura, presión, etc.)
µ= (δG/δn)
POTENCIAL HÍDRICO (ψ)
• La capacidad de las moléculas de agua para moverse en un sistema particular.
• Es una medida de la energía libre del agua en el sistema.
• Es el resultado de fuerzas de orígenes diversos (osmótica, capilar, de imbibición, turgente, etc.) que liga el agua al suelo o a los diferentes tejidos del vegetal.
EN TÉRMINOS ENERGÉTICOS:
ψ = El trabajo que se debe suministrar a una unidad de masa de agua ligada al suelo, o a los tejidos de una planta, para convertirla de este estado de unión a uno de referencia (agua pura o agua libre: ψ=0) a la misma temperatura y presión atmosférica. Por lo tanto los potenciales del agua ligada son negativos.
DIMENSIONES
Relación entre ψ y µ
TERMINOLOGÍA
TERMINOLOGÍA
• Ψm = potencial mátrico. Es negativo y expresa el efecto de los microcapilares y las superficies de las paredes y componentes celulares en la retención de agua.
• Ψg = componente gravitacional, consecuencia de diferencias en energía potencial debidas a la diferencia de altura con el nivel de referencia, siendo positivo si es superior al de referencia y negativo si es inferior al mismo. Se toma en cuenta al considerarse el movimiento de los árboles.
POTENCIAL HÍDRICO TOTAL
• La suma algebraica de los componentes en un sistema particular:
Ψ = ψp + ψs + ψm + ψg
POTENCIAL HÍDRICO EN LASCÉLULAS VEGETALES
Ψ = Ψp + ψs + ψm
Se suele incluir ψm en ψs por la dificultad de decidir si las partículas son solutos o sólidos.
La célula parenquimática (pero no la halófita y adulta) suele comportarse como un osmómetro, por lo que la contribución de la matriz se desprecia (ψm):
Ψ = Ψp + ψs
FASES DE LA CÉLULA ADULTA
• Pared celular elástica• Citoplasma con núcleo y organelos• Vacuola central, que contiene: solución
diluida de azúcares, iones, ácidos orgánicos, etc.
VACUOLA
• Puede ocupar hasta el 80-90% del volumen total de la célula.
• Está rodeada por el tonoplasto (membrana semipermeable)
• Se considera que los intercambios de agua celular están controlados por la vacuola.
• La célula parenquimática se comporta como un osmómetro.
POTENCIAL OSMÓTICO CELULARψs
• Es negativo y expresa el efecto de los solutos en la solución celular.
• Está determinado por la concentración de sustancias osmóticamente activas en la vacuola y es = presión osmótica del jugo vacuolar.
• Los valores en las células totalmente hidratadas es muy cercano a 0.
POTENCIAL DE PRESIÓNψP
• Es positivo y representa la presión ejercida por el protoplasto contra la pared celular.
• Presión de Turgencia.- El aumento del volumen vacuolar al entrar el agua en la célula y ejercer una presión sobre las paredes celulares.
• Presión de Pared.- La presión desarrollada en dirección opuesta, de igual magnitud que la anterior.
POTENCIAL DE PRESIÓN CELULARψP
• Representado por la presión de pared que actúa como una presión hidrostática y aumenta el estado energético del agua en la célula.
• Tiene valores positivos siempre que la vacuola ejerza presión sobre las paredes circundantes.
PLASMÓLISIS INCIPIENTEΨp = 0
• La vacuola deja de hacer presión sobre las paredes.
• Contracción vacuolar.• Ocasionalmente se han reportado
valores negativos de ψp
POTENCIAL MÁTRICO CELULARψm
• Es negativo y expresa el efecto de los microcapilares y las superficies de paredes y componentes celulares en la retención del agua.
• Es consecuencia de las fuerzas que retienen moléculas de agua por capilaridad, adsorción e hidratación, principalmente en la pared celular y el citoplasma.
PARED CELULAR
• Las microfibrillas de celulosa entrelazadas crean varios microcapilares que retienen al agua por tensión superficial.
CITOPLASMA
• El agua es adsorbida en varias moléculas y coloides.
• Ψm hace más evidente su efecto a medida que el contenido de agua disminuye.
SISTEMA SUELOCOMPOSICIÓN
• Proporciones variables de partículas de roca.
• Materia orgánica• Solución del suelo• Aire en su espacio poroso
La capacidad de retención de agua del suelo dada por:Tamaño y naturaleza química de sus partículas.La carga eléctrica superficial de las partículas y la manera en que se disponen.
ABSORCIÓN DE AGUA POR LASRAÍCES
• La absorción de agua por las raíces provoca una deshidratación local del suelo → adhesión del agua más firmemente a las partículas de su potencial mátrico → presión negativa o succión → disminución del potencial hídrico del suelo.
• Movimiento del agua de las partes más húmedas a las más secas por gradientes de potencial mátrico por flujo masivo
CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICADEL SUELO
• Es una medida de la facilidad con la que el agua se mueve a través de él.
• Depende de: el tipo de suelo y de su contenido de agua.
CAPACIDAD DE CAMPO(PROPIEDAD DEL SUELO)
El estado del suelo al estar totalmente mojado después de haber sido drenado por gravedad.Su potencial hídrico es próximo a cero.A medida que se seca su potencial hídrico se hace negativo.
PORCENTAJE DE MARCHITEZ PERMANENTE (DE LA PLANTA)
• Contenido hídrico del suelo con el cual las plantas se marchitan.
• Punto en el que las plantas son incapaces de extraer agua cuando el potencial hídrico del suelo es inferior a -1.5 MPa.
AGUA DISPONIBLE
El agua que existe entre la capacidad de campo y el porcentaje de marchitez permanente.En este margen el agua no está uniformemente disponible.También se debe considerar el tamaño de las partículas del suelo.
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULASDEL SUELO
SUELO ARENOSO.- Tamaño de partículas grandes menor área superficial para retener agua (“ligero”).
SUELO ARCILLOSO.- Tamaño de partículas pequeñas, mayor área superficial para retener agua (“pesado”). ᴪ<arenosos
MOVIMIENTO DEL AGUA EN LA PLANTA
• Está regido por gradientes de potencial hídrico.
• Es un proceso totalmente PASIVO.• Su movimiento puede facilitarse a través
de las proteínas llamadas ACUAPORINAS (canales selectivos de agua) localizadas en las membranas celulares.
PENETRACIÓN DEL AGUA A LA MEMBRANA CELULAR
LOCALIZACIÓN MÁS FRECUENTEDE LAS ACUAPORINAS
Tipos de Células: epidérmicas endodérmicasTejidos Vegetales:Parénquima xilemático
REGULACIÓN DE LAS FUNCIONESDE LAS ACUAPORINAS
Se abren o cierran para aumentar o disminuir el flujo de agua.Su número puede aumentar o disminuir.La dirección del transporte o fuerza motriz para el movimiento de agua no cambian.
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN YACTIVIDAD DE LAS ACUAPORINAS
• Reguladas por la fosforilación de la proteína que forma el canal.
• Reguladas también por: pH, concentración de Ca, heteromerización, por especies reactivas de oxígeno.
• Pueden alterar su permeabilidad en respuesta a factores de estrés como salinidad, sequía, frío, anoxia y ritmos circadianos.
OTRAS ACTIVIDADES DE LASACUAPORINAS
TIPOS DE MOVIMIENTO DEL AGUA
• FLUJO MASIVO.- El movimiento del agua y solutos de manera conjunta y en una dirección debido a las diferencias de presión.
• DIFUSIÓN.- Las moléculas de agua se mueven en todas direcciones. La mayoría se mueve hacia una dirección en particular.
MOVIMIENTO DEL AGUA HACIALA PLANTA
• Se presenta a lo largo de gradientes de disminución de energía libre, expresado comúnmente como diferencias de ᴪ.
• El agua se mueve desde zonas de mayor a menor potencial hídrico.
• Dentro de la planta ᴪ es más elevado en las raíces y disminuye progresivamente en el tallo, el valor más bajo está en las hojas.
POTENCIAL HÍDRICO EN EL SISTEMA SUELO-PLANTA-AGUA
La permeabilidad de las membranas celulares al agua determina la velocidad del movimiento de la misma a través de las células hacia toda la planta.
FUNCIONES DEL ÁCIDO ABSCÍSICO
Su concentración aumenta en condiciones de déficit hídrico.Funciones:Aumenta la conductividad hidráulica.Aumenta el gradiente de potencial hídrico.
FLUJO DE AGUA EN EL SISTEMASUELO-PLANTA-AGUA
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