Regulación de la pérdida de agua por traspiración

19 abril, 2024/en Académico/por arvensisagro

El agua es un compuesto esencial para todos los seres vivos, incluidos los vegetales. De hecho, por lo general las plantas requieren más agua que un animal de un peso semejante; y a diferencia de este no puede desplazarse para buscarla de manera activa. Por esta razón las plantas cuentan con mecanismos muy eficientes para evitar la pérdida de agua, lo que les ha permitido adaptarse a una gran variedad de climas, incluidos los más secos y cálidos.

El fenómeno por el cual los vegetales pierden agua a través de sus hojas se denomina traspiración vegetal. El agua se absorbe por las raíces, pasa al xilema y de allí se mueve hasta las hojas, donde se evapora. El agua en forma líquida forma una columna continua dentro de la planta que se impulsa hacía arriba debido a la suma del efecto de la traspiración, que hace que se pierda agua en la superficie foliar, con el de la cohesión de las moléculas de agua que “tira” hacia arriba las que están en la parte inferior del xilema para sustituir a las que se han evaporado. El proceso de traspiración en las plantas es continuo y sirve principalmente para la obtención y el reparto de los nutrientes absorbidos del suelo, reducir su temperatura gracias al elevado calor latente de vaporización del agua, y permitir la absorción de dióxido de carbono (CO₂) atmosférico para realizar la fotosíntesis. Pero esto tiene un coste: más del 90% del agua captada por las raíces se pierde en forma de vapor. Como es lógico, dependiendo del estado fisiológico de la planta esta puede preferir limitar o no la traspiración y para ello cuenta con tres mecanismos:

1) Cutícula: es una capa cerosa hidrofóbica que por tanto se opone al movimiento de agua fuera de las hojas.

2) Capa límite: es una delgada lámina de aire inmóvil alrededor de la hoja a través de la cual debe difundir el vapor proveniente de la planta antes de alcanzar el aire atmosférico en movimiento. Cuanto mayor es esta lámina, menor es la traspiración. Las plantas tienen maneras de modificar su grosor mediante, por ejemplo, la presencia de tricomas.

3) Estomas: los estomas son pequeños poros presentes en las hojas que pueden abrirse o cerrarse, y a través de los cuales se capta el CO₂ y se evapora el agua; pudiendo de esta manera regular ambos procesos. Suelen estar en el envés de las hojas, pero algunas especies vegetales tienen también en el haz.

Realmente, la función de los estomas es captar el CO₂ para el proceso fotosintético. Sin embargo, al permitir el intercambio gaseoso se produce también la pérdida de agua por evaporación. A mayor apertura del estoma, mayor es la velocidad de absorción del CO₂, pero también lo es la transpiración. Como el CO₂ esta en una concentración muy baja en la atmósfera (0,035%), su captación es poco eficiente en comparación con la pérdida de agua. Es decir, por cada molécula de CO₂ absorbida se evaporan muchas más de agua. Así pues, controlando la apertura estomática las plantas buscan un delicado balance entre la fijación de CO₂ y la transpiración. Esto se realiza en función de diversos factores externos como son la luz, la humedad relativa, el calor, y el estado hídrico de la planta.

Apertura de estomas: El secreto detrás de la respiración vegetal

Los estomas están compuestos por dos células oclusivas que, como su nombre indica, se encargan de cerrar el poro. Cuando las condiciones son las adecuadas para realizar la fotosíntesis y la planta dispone de suficiente agua, un conjunto de señales químicas inducen que la H⁺-ATPasa de las células oclusivas comienza a expulsar iones H⁺del interior del citoplasma, lo que genera un gradiente de carga que se compensa mediante la entrada de iones potasio (K⁺). El aumento de la concentración de iones en el citoplasma incrementa la presión osmótica de las células oclusivas y estas empiezan a absorber agua, hinchándose. Su pared celular es más gruesa en la zona que rodea al poro estomético, evita que esta parte se expanda. Además, las células oclusivas cuentan con unas fibras radiales rígidas de célulosa. Todo ello hace que cuando la célula se expanda por la entrada de agua, lo haga únicamente por el lado opuesto al poro, y por tanto se abra el estoma.

Control de los Estomas: Vital para las Plantas

El proceso contrario, es decir, la salida de ion potasio del citoplasma con la consiguiente pérdida de agua, provocan la flacidez de las células oclusivas y por tanto el cierre de los estomas. Esto puede desencadenarse por diversos factores, siendo el más evidente de ellos una situación de estrés hídrico en la que el vegetal debe minimizar la pérdida de agua. Pero otros fenómenos menos “traumáticos” también pueden provocarlo, como son la ausencia de luz (y por tanto la imposibilidad de realizar la fotosíntesis) o cuando la planta considera que ha captado suficiente CO₂.

La traspiración a través de los estomas es también un mecanismo que tiene la planta para disipar calor. Así, en situación de estrés térmico, el vegetal puede optar por incrementar la tasa de evaporación mediante la apertura estomática para regular su temperatura. No obstante, corre el riesgo de deshidratarse si la absorción de agua por la raíz no consigue equilibrar la tasa traspirativa. Cuando esto ocurre, se produce un fenómeno llamado cavitación, que consiste en la formación de burbujas de gas (generalmente vapor de agua) en los conductos del xilema que rompen la columna de agua. Llegado este punto, si la planta no consigue disipar estar burbujas
cerrando los estomas para así generar sobrepresión en su sistema, y/o creando una nueva conexión de tejido vascular, corre el riesgo de que se produzcan oclusiones en su xilema y muera. Esta es una muestra de la importancia que tiene la regulación de la apertura estomática para control la tasa de transpiración.

Bibliografía

Graham, L. E., J. M. Graham, and L. W. Wilcox; 2003; Plant Biology; Prentice Hall, Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, NJ.
C. Bhatla and M. A. Lal; 2018; Plant Physiology, Development and Metabolism; Springer Nature Singapure Pte. Ltd.