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