TEMA 3 LA TRANSPIRACIÓN

1. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado Decanato de Agronomía Departamento de Ciencias Biológicas Fisiología Vegetal TEMA 3 LA TRANSPIRACIÓN Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda

2. 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

3. 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

4. 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)

5. La transpiración incluye dos etapas: • 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

6. Agua evaporada desde los estomas de las hojas Movimiento de agua a través de la planta Agua absorbida por las raíces

9. 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

10. Las pérdidas de agua por transpiración (Velocidad de transpiración) dependen de: • 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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 plantas • Rest: 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

15. 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

17. Morfologia y Fisiología de los estomas Ostiolo Célula guarda Célula adyacente

19. 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.

20. APERTURA ESTOMATICA

21. APERTURA ESTOMATICA Célula Guarda Célula Acompañante H+ OH- H+ OH- H2O OH- H+ Vacuola OH- H+ OH- ATP H+ H+ ADP OH- H+ OH- H+ Apoplasto (paredes celulares)

22. APERTURA ESTOMATICA Célula guarda Célula Acompañante K+ K+ ATP H+ H+ ADP Cl- Almidón Malato

23. APERTURA ESTOMATICA Célula guarda Célula Acompañante Malato K+ Cl- H2O K+ K+ K+ Cl- Malato

25. 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

26. 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

27. Movimientos estomáticos

28. 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

29. Resumen: FACTORES QUE AFECTAN LA APERTURA ESTOMÁTICA • AGUA • LUZ Intensidad Calidad • Concentración de CO2 • Temperatura • Hormona ABA (ácido abscisico)

30. 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)

31. FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSPIRACIÓN • Externos (afectan la apertura estomática) • Disponibilidad de agua en el suelo • Luz • Temperatura del aire • Humedad Relativa • Vientos

32. Efecto de la temperatura en la apertura estomática

33. CAPA LÍMITE Efecto de la vel.del viento en la apertura estomática

34. Efecto de la vel.del viento en la Transpiración

35. Efecto del cierre estomático en la Transpiración

37. Potencial Hídrico Efecto del Déficit Hídrico en la Transpiración

38. 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

39. La transpiración aumentará: •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

40. 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

41. 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)