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Instituto Tecnológico Superior
Ciudad de Valencia
Fisiología Vegetal
Mgs. Diego Franco O.
dafo12@yahoo.es
0985230030
Información general
A. Código de la Asignatura: FIV 211 h. Asignatura: Fisiología Vegetal
b. Carrera: Tecnología Agropecuaria
c. Unidad de Organización Curricular: Básica i. Período Académico: DICIEMBRE 2021 - MAYO 2022
d. Modalidad: Presencial j. Nivel: Segundo Matutino
e. Créditos: 3
k. Profesor Responsable de la Asignatura:
Mgs. Diego Franco Ochoa
f. Horas: 96 l. Profesores:
g. Horas de clase: Teóricas: 24
Practicas: 24
Autónoma: 48
m. Horas de Tutorías: Presenciales: Virtuales:
PRERREQUISITOS Y CORREQUISITOS
Prerrequisito Correquisito
Asignatura: Código: Asignatura Código
Botánica BOT111
EVALUACIÓN DEL ESTUDIANTE POR
RESULTADOS DE APRENDIZAJE.
Tipos de evaluaciones
Primer
Parcial
Segundo
Parcial
Examen
Final
Calificación Final
Evaluaciones
Frecuentes
Participación en clase 10% 10%
30%
Lecciones 10% 10%
Deberes 10% 10%
Otros 10% 10%
Evaluaciones
Parciales
Pruebas parciales 10% 10%
Informes 10% 10%
Otros 10% 10%
Subtotal Ponderado 35% 35% 30% 100%
OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA
• OBJETIVO GENERAL
Estudiar los componentes vegetales y sus interacciones, en relación a factores endógenos
(propios de las plantas) y exógenos (medio ambiente: bióticos y abióticos) en las
diferentes etapas del desarrollo del vegetal y la aplicacidón del conocimiento teórico para
una agricultura sostenible.
• OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Conocer la importancia de la Fisiología Vegetal, conceptos y definiciones y su
relación con otras ciencias.
• Establecer los mecanismos y factores nutricionales relacionados con procesos
metabólicos y el comportamiento fisiológico de las plantas
• Identificar los factores bióticos y abióticos más importantes que determinan el
proceso fisiológico de la Planta.
• Establecer la Importancia de los procesos fisiológicos que intervienen en el
ciclo vital de las plantas.
• COMPETENCIAS GENÉRICAS DE LA ASIGNATURA:
Relacionar las situaciones reales de los cultivos con la base teórica
adquirida, conociendo las diferentes fuentes de información y sus accesos,
con los conocimientos teóricos y avances de la ciencia de fisiología,
genética, botánica, etc.
• COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DE LA ASIGNATURA:
- Relaciona las necesidades fisiológicas de agua, luz, temperatura con el
desarrollo y productividad del cultivo.
- Evalúa los conceptos de fotosíntesis, metabolismo y ambiente y sus
implicaciones con los procesos productivos.
- Muestra actitud científica en el uso de reguladores del crecimiento y
desarrollo.
- Analiza los mecanismos de absorción de los nutrientes esenciales y los
factores que afectan la absorción; en los cultivos de plantas en soluciones
nutritivas.
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA:
• Identifica los fundamentos fisiológicos de las plantas
• Utiliza apropiadamente los procesos fundamentales de las plantas.
• Aplica conceptos de absorción, transformación y distribución.
• Interpreta las características por especies del reino vegetal para tener un mejor
entendimiento de su fisiología y anatomía.
• Conocer la fisiología de los diferentes órganos que componen a la planta para su
entendimiento y comprensión.
Prueba diagnostica
La supervivencia del género humano depende, y
probablemente dependerá siempre del
crecimiento y producción de los vegetales.
(Alegría Muñoz, 2016)
U.1.
NOMBRE DE LA UNIDAD:
Generalidades de la Fisiología Vegetal.
RESULTADO DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:
Reconocer los procesos fisiológicos en las plantas, relacionados con la
absorción y transporte de nutrientes
1. La planta y su fisiología.
2. La fotosíntesis.
3. Nutrición mineral.
4. Permeabilidad y absorción de los nutrientes.
GENERALIDADES DE LA FISIOLOGÍA VEGETAL
La fisiología vegetal es la
subdisciplina de
la botánica dedicada al estudio de
los procesos metabólicos de las
plantas
Procesos de germinación, crecimiento, desarrollo,
maduración, reproducción y muerte de las plantas.
Y de cómo el medio ambiente actúa
recíprocamente sobre la vida de las plantas.
Analiza los procesos y funciones que gobiernan su
crecimiento y desarrollo, a su vez describe y
explica las funciones de cada órgano, tejido
Explica a través de las leyes físicas y químicas como
son capaces de utilizar la energía de la luz para
sintetizar sustancias orgánicas para construir su
cuerpo.
La planta y su fisiología
Procesos fundamentales tales como
la fotosíntesis, la respiración, la nutrición
vegetal, las funciones de las hormonas
vegetales, los tropismos, los movimientos
násticos, el fotoperiodismo,
la fotomorfogénesis, los ritmos circadianos, la
fisiología del estrés medioambiental,
la germinación de las semillas, la dormancia,
la función de los estomas y la transpiración,
siendo estos dos últimos parte de la relación
de las plantas con el agua.
• La fisiología vegetal está basada en la facultad que poseen las plantas de crecer y de
transformar sustancias simples (CO2, H2O, Luz, Nutrientes.) en otras complejas que
satisfacen las necesidades del hombre, lo cual es el objeto de la fisiología vegetal.
• principios básicos de la Fisiología Vegetal (aprovechamiento máximo de la energía
solar) en la agricultura, conocer los procesos que tienen lugar en las plantas, además
los efectos del medio ambiente sobre ellas; para aumentar los rendimientos por
plantas y/o por unidad de área:
1. a la agricultura. 2. a la técnica forestal. 3. a la ganadería a través de la producción
de pastos y forrajes. 4. Sistemas Múltiples agrícolas.
1. La planta y su fisiología
• Fenómenos como la floración y la maduración y caída de los frutos, el letargo, la formación
de raíces y aun la supresión de las plantas perjudiciales pueden controlarse en beneficio
de determinados cultivos, mediante el uso de sustancias químicas especiales. Estas
aplicaciones se basan en la información que ha reunido la fisiología vegetal en cuanto a los
mensajeros químicos que las propias plantas utilizan en las regulaciones de sus
actividades.
• La fisiología vegetal realizo investigación en los siguientes campos.
• Mejora de los métodos de propagación: Reproducción sexual y asexual.
• Mejora de las prácticas de los cultivos: Métodos de siembra, deshierbo, riegos,
fertilizaciones, etc.
• Mejora de las cosechas o rendimientos: aumento del rendimiento.
• Mejora de la conservación de los productos vegetales.
• Mejora en el control de plagas y enfermedades: Combate a insectos, bacterias,
nematodos, hongos.
• Perfeccionamiento en la práctica de los fertilizantes químicos y abonos orgánicos.
Qué es la Fisiología Vegetal
Fisiología Vegetal
 Ciencia con más de tres siglos de existencia hay múltiples definiciones.
 Es una de las rama que conforman a la Biología Vegetal
 Tiene por objeto el funcionamiento de las plantas en interacción con los
factores del ambiente en que aquellas germinan, crecen, desarrollan,
maduran, se reproducen y mueren.
 Es decir, es la ciencia que tiene por objetivo estudiar los procesos que
tienen lugar en las plantas, analizar cómo funcionan y explicar los
fundamentos físicos y químicos de dicho funcionamiento en los niveles
estructurales de molécula, célula, tejido, órgano, así como en la planta
entera y la comunidad vegetal.
Torres, 2018
Definicion de fisiologia vegetal
• Barcelo (1995). Es la ciencia que estudia las respuestas de las plantas vivas, o
partes vivas de la misma frente a agentes externos o internos variables. Estudia el
funcionamiento de las plantas o estudia los procesos que tienen lugar en el
desarrollo y comportamiento de los vegetales, así como el examen de los
mecanismos internos mediante los cuales realizan sus múltiples y complejos
procesos de síntesis química y la forma en que se integran estos mecanismos.
También se ocupa de los factores climáticos del medio y de las interacciones de
las plantas con los organismos relacionados con ellas, en cuanto dichos
organismos influyen y modifican el curso del desarrollo del vegetal.
• Bidweel (1993). Es el estudio de los procesos de germinación, crecimiento,
desarrollo, maduración, reproducción y muerte de las plantas. Y de cómo el
medio ambiente actúa recíprocamente sobre la vida de las plantas.
• Bonner y Galston (1965). Estudia el funcionamiento de las plantas; ósea los
procesos que tienen lugar durante el crecimiento , desarrollo y comportamiento
de los vegetales; también se ocupa de los factores climáticos del medio y de las
interacciones de las plantas con los organismos relacionados con ellas, en cuanto
dichos organismos influyan y modifiquen el curso del desarrollo vegetal.
• Estudio de las funciones y procesos que ocurren en las plantas
• Es un estudio de su modo de vivir y supervivencia incluyendo
aspectos como el metabolismo, relaciones hídricas, nutrición
mineral, desarrollo, movimiento, irritabilidad (respuesta al
entorno), organización, crecimiento, y procesos de transporte.
• La caracterización de los procesos vitales que se suceden en las
plantas como respuesta a los factores ambientales.
• Distintas clases de reacciones químicas se realizan continuamente
en toda célula viva, transformando agua, sales minerales y gases
del ambiente en tejidos orgánicos del vegetal.
• Los procesos organizados del desarrollo hacen crecer
la planta. El Anhídrido carbónico absorbido por las
hojas y el agua y las sustancias minerales que toman
las raíces constituyen las materias primas para el
crecimiento.
• Los órganos vegetales se hallan altamente
especializados en sus actividades, su crecimiento
integral y armónico se realiza gracias a su mutua
cooperación y al continuo intercambio de sustancias
entre ellos.
• El nombre de Fisiología deriva del griego physis que
significa función y logos que significa ciencia. Por tanto
la Fisiología Vegetal es la ciencia que estudia cómo
funcionan las plantas
• El proceso fisiológico es sinónimo de proceso vital y se
refiere a todo cambio químico que ocurre dentro de
un ser vivo, sea intrínseco o producto de un
intercambio con el medio externo.
• El nombre de Fisiología deriva del griego physis que
significa función y logos que significa ciencia. Por tanto
la Fisiología Vegetal es la ciencia que estudia cómo
funcionan las plantas
Antecedentes de la Fisiología vegetal
Desarrollo de la Fisiología como Ciencia
Como disciplina se remonta a los siglos XVI y XVII
Albrecht Thaer siglo XVII con la teoría del humus.
Van Helmont 1629 inicio los estudios nutrición mineral
Justus Von Liebig 1840 elaboró la teoría de la nutrición - aporte minerales
Stephen Hales 1727 menciona importancia del aire y la luz en la vida
vegetal
 Joseph Priestley 1781 el poder de las plantas para purificar el aire
Como la han llamado importantes hombres de ciencia del siglo pasado:
Agrofisiología (Maximov, 1952),
Fitofisiología (Kursanov, 1963)
Fisiología de las Plantas Cultivadas Nikolai
Desarrollo de la Fisiología como Ciencia
• Theodore De Saussure 1804 el agua y el CO2 participan
conjuntamente en la síntesis de materia orgánica realizada por
las plantas
• Pierre Pelletier y Joseph Caventou, 1817 llamaron clorofila al
pigmento que da el color verde a las hojas
• Theodor Engelmann en 1883 demostró que los cloroplastos
son los centros desde donde se desprende el oxígeno
• En el siglo XX, con el desarrollo de la instrumentación, la
Fisiología Vegetal logró importantes descubrimientos, entre
ellos: el descubrimiento de los ciclos de fijación del CO2 (el
ciclo C3 por Melvin Calvin y el ciclo C4).
• En los años más recientes el estudio de la Fisiología Vegetal se
ha enriquecido con el empleo de las técnicas de Ingeniería
Genética y Biología Molecular.
Importancia de la Fisiología Vegetal para la producción
vegetal
Desde sus inicios hasta hoy han encontrado aplicaciones en los objetos y campos
de la Agricultura
Floricultura, Horticultura,
Fruticultura, Silvicultura,
preparación de los suelos
número de semillas o
propágulos por unidad
de área a sembrar
densidad de siembra o
plantación
profundidad de siembra cantidad de agua y el momento de aplicarla
la poda en plantaciones establecidas
entre otras muchas prácticas fitotécnicas
Relación de la Fisiología con otras ciencias
Biosfera
Ecología
Ecosistemas
Anatomía
Organismos Órganos
Histología
Citología
Tejidos Células
Química
Genética
Compuestos Presentes
Mejoramiento de cruces
Ciencias que hacen uso de la fisiología vegetal
Escuelas de
Ciencias
Agrícolas
Facultades de
Ciencias
Biológicas
Facultades de Ciencias de la Salud
Aplicaciones de Fisiología
Biotecnología Producción de Alimentos
Conservación de los ecosistemas y especies vegetales
Usos de la Fisiología
Alternativa A La
Petroquímica
Aumento En La Calidad Y
Producción De Alimentos
Plantas Resistentes Mejora De La Calidad
Tecnológica
Significado de las plantas para la
vida en la Tierra
Presentes de los inicios
de la vida
Las plantas retiran cerca de 2 GT-2
billones de toneladas de carbono- por
año de la atmósfera
Las encontramos en
varios ambientes
Alimentos
Vestimenta
Medicina
Estudios demuestran que aproximadamente el
40 % de la masa seca vegetal consiste en
carbono fijado en la fotosíntesis
U 2
EL AGUA Y LAS CÉLULAS VEGETALES
Resultados de aprendizaje de la unidad: Aplica la importancia del agua
para mejorar los rendimientos agrícolas
Importancia del agua
La vida esta
íntimamente
asociada al agua.
Es el alimento más
importante para todos
los seres vivos.
Propiedades del agua y función
biológica en la planta.
El agua es esencial para la supervivencia, el crecimiento y la actividad metabólica de las
plantas. Su estructura y propiedades influyen en todos los constituyentes celulares.
El agua y la temperatura son los
principales factores que controlan la
distribución de la vegetación sobre la
superficie de la tierra; donde la
temperatura permite, las plantas
crecen principalmente por la cantidad
y distribución de la precipitación más
que por
cualquier otro factor aislado
la cantidad de agua que se requiere para el
proceso fotosintético es pequeña y solo
constituye, aproximadamente, un 0.01% de
la cantidad total utilizada por la planta. La
razón de esta escasa utilización reside en
que la mayoría de las funciones en las que
participa son de naturaleza física.
Las moléculas de agua se adsorben en las
superficies de las partículas formando
capas de hidratación, que influyen en las
reacciones físicas y químicas. El agua, en
su forma liquida, permite la difusión y el
flujo masivo de solutos, y por esta razón es
esencial para el transporte y la distribucion
de nutrientes y metabolitos en toda la
afecta, directa o
indirectamente, a la
mayoría de los procesos
fisiológicos.
Por todo ello, la fisiología
vegetal es, en gran
medida,
el estudio de las
relaciones hídricas.
Propiedades fisiológicas de la molécula de
H2O
Absorbe poca radiación visible (más infrarroja).
Transparente (si no habría problemas con los pigmentos).
Aumenta de volumen al congelarse, debido a las
interacciones q se dan dejando muchos huecos.
Alto calor de evaporación.
Alto calor especifico (para subir 1 ºC la Tª de 1 gr. de H2O
se necesita mucha energía).
Cohesión – adhesión: cohesión es la unión entre las
moléculas de H2O, adhesión es la interacción con otras
sustancias.
Capilaridad es la interacción entre las dos anteriores.
Buen disolvente.
Se denomina cohesión a la tendencia de
las moléculas de agua a permanecer
unidas por los puentes de hidrogeno. Esta
es la razón de que las columnas finas de
agua en los vasos xilematicos puedan
ascender sin romperse hasta la cima de un
árbol.
forman capas de hidratación alrededor de iones y de
macromoleculas tales como las proteinas.
Funciones del H2O en la planta
- Estructural = da la turgencia a la planta. Semilla 5% en la
planta adulta hasta el 95% es H2O.
- Metabólica = es indicador de la actividad metabólica ya que
es disolvente, fuente de iones, gases, además de reactivo.
- En procesos fisiológicos = transporte xilemático y flemático.
Regulación de la Temperatura
FORMAS DE PERDIDA DE AGUA DE LOS SUELOS
CAPACIDAD DE RETENCION
CAPACIDAD DE RETENCION
• Es un disolvente de muchas sustancias tales como sales inorgánicas,
azúcares. En su forma líquida, permite la difusión y el flujo masivo de
solutos, por esta razón, es esencial para el transporte y distribución de
nutrientes y metabolitos en toda la planta.
El movimiento de agua ocurre
El agua se toma por los pelos radiculares, después
pasa al xilema, a continuación a los mesófilos y por
último a los estomas.
Los mecanismos de movimiento del agua
Es un proceso físico que no
requiere gasto de energía
por parte de la planta.
Cuando el H2O se mueve de regiones de alta concentración a regiones de baja
concentración (ó alta concentración de solutos). Ocurre porque las moléculas están en
constante agitación térmica. a través de una membrana diferencialmente permeable.
Flujo de masa
Se dice que hay flujo masal cuando
todas las moléculas que componen la
masa de agua (incluyendo las
sustancias disueltas en ella), se
mueven simultaneamente en la
misma dirección.
Predomina en el transporte a largas distancias (Xilema)
y en el espacio extracelular (suelo)
Osmosis
Aunque el agua puede pasar directamente a través de la membrana, las proteínas transportadoras de
nombre acuaporinas suelen facilitar la ósmosis formando canales que admiten específicamente el
agua.
La osmosis es un fenómeno
biológico importante para el
metabolismo celular
membrana semipermeable
es aquella estructura que
contiene poros, al igual que
cualquier filtro, de tamaño
minúsculo
El término ósmosis (del griego osmos, que significa "empuje") se refiere al movimiento de agua
o cualquier otro solvente a través de una membrana selectivamente permeable.
Evidentemente, en el caso de las células, el disolvente siempre es agua. El
agua fluye de manera espontánea desde una región de menor concentración a
una de mayor concentración de solutos (mayor concentración de agua).
El agua y las células vegetales
El agua en las vacuolas de las células vegetales,
ejerce presión sobre el protoplasma y la pared celular,
manteniendo así la turgencia en hojas, raíces y otros
órganos de la planta.
El agua es el componente mayoritario en la planta
(aproximadamente un 89-90% del peso fresco en
plantas herbáceas y más del 50% de las partes
leñosas) afecta, directa o indirectamente, a la mayoría
de los procesos fisiológicos.
Funciones del agua en la planta:
• Es el componente estructural de la célula
• Es un medio dispersante (disolvente)
• Transporte y circulación (sales e iones)
• Participa en reacciones metabólicas:
• -Hidrolisis: desdoblamiento de sustancias de
complejas a simples
• -Fotosíntesis: aporta electrones
• -Respiración: transporta electrones
• División y alargamiento celular
• (tamaño)
• Función Termo – Reguladora
Osmosis y células vegetales
Hipertónico.- La célula elimina H20 y el volumen de la vacuola disminuye,
produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular,
ocurriendo plasmólisis, la planta se marchita
Isotónico.- Existe equilibrio
Hipotónico.- La célula H2O y sus vacuolas se llenan aumentando la
presión de turgencia, dando soporte a la planta.
U 3
BALANCE HÍDRICO DE LAS PLANTAS
Identifica la relación agua, suelo y planta con sus diferentes etapas dentro de la
planta
GANANCIA PÉRDIDA
TRANSPIRACIÓN
ABSORCIÓN
EL BALANCE HÍDRICO EN
LAS PLANTAS
¿?
Herramienta que permite estimar a paso diario la
evolución del contenido de agua en el suelo, para
determinar períodos
de déficit hídrico y programar
riegos.
Cuando regar?
Cuanto regar ?
El BALANCE
HÍDRICO
BALANCE DE AGUA EN LA PLANTA
EL BALANCE HÍDRICO EN LA PLANTA REPRESENTA EL ESTADO,
CONTENIDO DE AGUA EN SUS TEJIDOS Y ES DETERMINADO POR LAS
PROPORCIONES ENTRE LA ABSORCIÓN Y LA TRANSPIRACIÓN BAJO LA
INFLUENCIA DE LOS FACTORES QUE AFECTAN A AMBOS PROCESOS
EL CONTENIDO
HÍDRICO FOLIAR
(EN %)
EL DEFICIT
HÍDRICO EN EL
TEJIDO FOLIAR
(EN %)
EL POTENCIAL
HÍDRICO FOLIAR
(UNIDAD DE
PRESIÓN)
▲ ψa = -0,03 a -1.5 MPa
▲ ψa = - 0.2 a - 3 MPa
▲ ψa = - 10 a – 200 MPa
Atmósfera
1 – Evapotranspiración potencial
(ETo)
2– Componentes de la demanda
3 – Aproximaciones
Planta
1 – Coeficiente de cultivo único (kc)
2 – Coeficiente de cultivo dual
Suelo
1 - Capacidad de almacenaje
2- Suelo Superficial (Evaporación,
escurrimiento)
Componentes del BalanceHídrico.
Salidas
Evaporación
Percolación
Escurrimiento
Transpiración
BH = Ingresos -
Egresos
Entradas
Lluvias
Riegos
Ascenso capilar
Importancia del Suelo para el uso del BH
2 - Suelo Superficial
(evaporación, escurrimiento)
3 - Zona efectiva de raíces (absorción de agua)
4 - Suelo profundo (potencial explorado)
A
A
C
C
1 - Capacidad de almacenaje
Textura
Capacidad de campo (θ cc)
Punto de marchitez permanente (θ pmp)
Densidad aparente
Para hacerse una idea de la cantidad de agua que
necesita una planta
EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA POR LAS PLANTAS
EL CONCEPTO DE EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA POR LAS PLANTAS ES POSIBLE
IDENTIFICAR COMO LA RELACIÓN O PROPORCIÓN EXISTENTE ENTRE LAS
MAGNITUDES DE LA FOTOSÍNTESIS Y LA TRANSPIRACIÓN PARA LO CUAL SE
REQUIERE CUANTIFICAR:
EL NÚMERO DE UNIDADES DE
AGUA CONSUMIDA POR EL
PROCESO DE LA TRANSPIRACIÓN
(UNIDADES DE VOLUMEN, PESO,
MOLÉCULAS DE VAPOR
EXPULSADAS, ETC), EN
DEPENDENCIA DEL MÉTODO
EMPLEADO PARA MEDIR EL USO
DE AGUA POR TRANSPIRACIÓN Y
EL CONCEPTO QUE SEA ASUMIDO
PARA EXPRESARLA Y EL,
EL NÚMERO DE UNIDADES DE
BIOMASA FORMADA POR LA
FOTOSÍNTESIS O EL NÚMERO DE
MOLÉCULAS DE CO2 ABSORBIDAS
POR EL PROCESO, EN
DEPENDENCIA DEL MÉTODO
EMPLEADO PARA MEDIR LA
FOTOSÍNTESIS Y EL CONCEPTO
QUE SEA ASUMIDO PARA
EXPRESAR LA EFICIENCIA EN EL
USO DEL AGUA.,
¿?
LA EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA ES MUY VARIABLE, AL ESTAR
DETERMINADA POR LA RELACIÓN FOTOSÍNTESIS / TRANSPIRACIÓN,
PROCESOS AMBOS MUY INFLUIDOS POR FACTORES PROPIOS DE LA
PLANTA, SUELO, CLIMÁTICOS Y FACTORES BIOLÓGICOS.
EJEMPLOS:
PLANTASC3 EXHIBEN LA MENOR EUA (1 A 3 G CO2 FIJADO POR KG DE
H2O TRANSPIRADA),
LAS PLANTAS C4 POSEEN UNA MAYOR EUA (2 A 4 G CO2 FIJADO POR KG
DE H2O TRANSPIRADA) Y
LAS PLANTAS CAM EXHIBEN LA MÁS ALTA EUA (10 A 40 G CO2 FIJADO
POR KG DE H2O TRANSPIRADA).
VARIACIÓN DE LA EUA POR LAS ESPECIES DE
PLANTAS
¿?
• Coeficientes de transpiración (CT),
• Productividad transpiratoria (PT),
• Eficiencia transpiratoria (ET),
• Eficiencia del uso de agua (EUA),
• Eficiencia en el uso del agua de la fotosíntesis (EUAF), y;
• Eficiencia en el uso del agua de la productividad (EUAP).
Todos estos términos o índices relacionan a los
procesos de la fotosíntesis y la transpiración.
EXPRESIONES DE LA EFICIENCIA HÍDRICA
VALORES DEL COEFICIENTE DE TRANSPIRACIÓN EN DIFERENTES ESPECIES DE PLANTAS.
PLANTA CT AUTOR
Maíz (C3) 233-386
Briggs y Shantz (1913)
Sorghum (C3) 300-400
Habichuela 214
Alfalfa 1068
Girasol 490
Caña de Azúcar (C3) 212
Papa 300-450
Arroz 600
Arroz 240-519 Angladette (1969)
Piña (CAM) 30-50
Chandler (1967)
Frutales 200-400
Citrus 300-500 González – Secilia (1968)
Citrus 300-600 Bartholomew
Citrus auruntifolia 335-538 Torres (1977)
Citrus sinensis 250-400
Tomate 595 Yanukovich (1940)
Pimiento 810
¿?
Impactos del déficit agua en la planta
Factores afectados por el
déficit de H2O
Descenso en la absorción de H2O
Pérdida de transpiración
Cierre de estomas
No se da expansión celular
Disminuye la fotosíntesis y la reducción biológica de N2 y NO3,
Menor transporte xilemático.
Todo esto incide en el crecimiento, de manera q el crecimiento es
menor.
Relación raíz / parte aérea (la planta invierte más en la raíz para
poder obtener más agua y minimizar la perdida)
fotosíntesis
• La vida en la Tierra
continúa dependiendo
de la fotosíntesis. Los
organismos
fotosintéticos capturan
la energía de la luz y,
en una serie de
reacciones muy
compleja, la utilizan
para fabricar los
glúcidos, y liberar el
oxígeno, a partir del
dióxido de carbono y
del agua
La ecuación global de la fotosíntesis puede resumirse de la siguiente
manera:
Dióxido de carbono + Agua + Energía de la luz Glucosa + Oxígeno
El proceso global puede expresarse mediante la siguiente reacción
6 CO2 + 6 H2O + 686 kcal/mol C6H12O6 + 6 O2
• Clorofila y otros pigmentos
Para que la energía de la luz pueda ser usada por los seres vivos, primero
ha de ser absorbida. Una sustancia que absorbe la luz se denomina
pigmento
La molécula de clorofila está formada por una cabeza tetrapirrólica con un
• Los cloroplastos: plastidios que contienen
los pigmentos verdes clorofila a y b,
característicos de los seres fotoautótrofos,
transforman la energía solar en energía
química, a través de la fotosíntesis.
• Las membranas especializadas, donde se
encuentran embebidas la clorofila y otros
pigmentos, se llaman tilacoides (la
energía luminosa se utiliza para oxidar el
agua y formar ATP (compuesto rico en
energía) y NADPH (poder reductor)).
Normalmente, presentan un aspecto de
sacos o vesículas aplanadas. En los
eucariotas, los tilacoides forman parte de
la estructura interna de orgánulos
especializados, los cloroplastos.
• Una célula de hoja contiene
característicamente entre 40 y 50
cloroplastos, y no es extraño encontrar
unos 500.000 cloroplastos por milímetro
cuadrado de superficie foliar.
Las etapas de la fotosíntesis
• Las reacciones de la fotosíntesis
tienen lugar en dos etapas. En la
primera etapa (las reacciones
dependiente de la lu) o fase
luminosa, la luz impacta en las
moléculas de clorofila a que están
empaquetadas en una ordenación
especial, en las membranas
tilacoidales. Los electrones de la
clorofila a son lanzados a niveles
energéticos superiores, y las
moléculas de clorofila a se oxidan.
En una secuencia de reacciones
• En la segunda etapa de la fotosíntesis (las reacciones independientes de la luz) o
fase oscura, el ATP y el NADPH, formados durante la primera etapa, se usan para
reducir el dióxido de carbono a un glúcido sencillo. Esta incorporación de dióxido
de carbono en forma de materia orgánica, se denomina fijación del carbono, y se
produce en el estroma del cloroplasto.
Organización del aparato fotosintético,
mecanismos de transporte de electrones.
 Los cloroplastos son orgánulos donde tiene lugar la
fotosíntesis, están rodeados por una doble
membrana que delimita un espacio, el estroma,
donde se encuentran los tilacoides, unas
estructuras membranosas con forma de sacos
aplanados. En la membrana de los tilacoides se
encuentra el aparato fotosintetizador formado por
los fotosistemas (centros que contienen pigmentos
fotosintéticos, entre los cuales destaca la clorofila),
la cadena transportadora de electrones y las
enzimas ATP-sintetasas.
 La fase oscura ocurre en el estroma
Transporte de protones y síntesis de ATP en
cloroplastos.
• En los tilacoides del cloroplasto se encuentra la clorofila, los rayos del son al colisionar con
esta, desplazan algunos electrones de su orbita, aumentando su nivel de energía.
• Parte de estos electrones se transfieren a una cadena de moléculas transportadoras de
electrones y, como en cada componente de la misma, estos van pasando a orbitales de
energía decreciente, la energía sobrante se libera y las enzimas ATP-sintetasas la emplearan
para formar ATP. Los electrones restantes se transfieren a las moléculas de NADP+ que pasan a
su forma reducida (NADPH), y aportaran poder reductor (es decir electrones) durante la
formación de moléculas orgánicas en la siguiente fase.
• La clorofila recupera los electrones perdidos tomándolos del agua, que se escinde por fotolisis
(ruptura por la luz). El oxigeno resultante se libera al medio.
Ciclo de Calvin • El CO2, junto con el producto
resultante de la cadena de óxido-
reducción y la energía del ATP
producidas en la fase lumínica, son
utilizados en un conjunto de
reacciones químicas, denominado
ciclo de Calvin, que forma parte de
la fase oscura.
• Los productos obtenidos en el ciclo
de Calvin, junto con las sales
minerales, son usados, mediante
otras reacciones anabólicas, para
elaborar productos orgánicos más
complejos como glúcidos, lípidos,
aminoácidos y bases nitrogenadas.
Dado que se utiliza energía química,
el proceso es independiente de la
luz.
• Las reacciones de la segunda fase de la fotosíntesis requieren la presencia de
las moléculas NADPH y ATP, que sólo se forman en presencia de luz. Sin
embargo, mientras haya disponibilidad de estas moléculas, estas reacciones
pueden producirse, independientemente de si hay luz o no. Por eso se
denominan reacciones “independientes” de la luz.
• Esta energía se usa para reducir el carbono y sintetizar glúcidos sencillos
Foto respiración
U 4
NUTRICION MINERAL Y TRANSPORTE
Resultados de aprendizaje de la unidad: Identificar y conocer los ciclos de los
nutrientes esenciales para una planta
Nutrición mineral de las plantas
El crecimiento de las plantas depende de la disponibilidad de nutrientes
Dentro de los componentes de las plantas podemos considerar entre elementos
constitutivos como C, H y O (Entre el 90-95% del peso seco, principales
constituyentes de las sustancias orgánicas que forman el cuerpo vegetal )cuya
disponibilidad no es muy manejable y 5-10% restante del peso seco corresponde a
otros elementos cuya presencia es esencial para el correcto desarrollo de la planta.
Se les llama nutrientes minerales.
Entran en la planta, en general, en forma de iones inorgánicos disueltos en el agua
que la planta absorbe por las raíces.
• La nutrición de las plantas es autótrofa, pues sintetizan, con ayuda de la luz, los
compuestos orgánicos que necesitan a partir de nutrientes inorgánicos como agua,
dióxido de carbono y sales minerales.
• Las plantas cormofitas (plantas vasculares poseen un sistema de vasos
conductores)han desarrollado órganos específicos para la nutrición, como: la raíz, el
tallo y las hojas, además de un sistema de tejidos de transporte que lleva los
nutrientes a los diferentes órganos de la planta.
• Plantas talofítica, que no tienen verdaderos tejidos (las algas y los líquenes), el
proceso de nutrición es muy simple, al no poseer órganos específicos para la nutrición,
la incorporación de la materia inorgánica necesaria para realizar la fotosíntesis se
realiza directamente del medio, por lo general acuático.
• Los nutrientes son elementos obtenidos por las plantas, generalmente del suelo
• Algunos se acumulan en la planta en cantidades considerables, son los
macronutrientes: nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, calcio y azufre. Otros se
encuentran en cantidades mucho menores, son los micronutrientes: hierro, cobre,
cinc, molibdeno, manganeso, boro y cloro.
• Distintas sales minerales son absorbidas por las planta son transportadas,
utilizadas y reutilizadas
• La función de nutrición es el proceso por el cual los seres vivos obtienen la
materia y energía que necesitan para formar sus propias estructuras y realizar sus
funciones vitales
• Los requerimientos cuantitativos de una planta o de un cultivo no son
fijos y cambian con las condiciones de crecimiento, la disponibilidad
de agua, luz, temperatura, la especie, etc. Es importante tener en claro
cuáles son los criterios que permiten distinguir entre elementos
esenciales y no esenciales.
• CRITERIOS DE ESENCIABILIDAD
1- Cuando en su ausencia la planta no puede completar su ciclo
biológico.
2- La acción del elemento debe ser específica, es decir, ningún otro
elemento puede sustituirlo totalmente.
3- El elemento debe estar implicado directamente en la nutrición
vegetal, bien como constituyente de un metabolito esencial o que sea
requerido para el funcionamiento de una enzima. esencial a un
elemento
Los elementos esenciales para las plantas son 16 incluyendo O, H y C
provenientes de H2O, CO2 y aire, los demás corresponden a los
nutrientes minerales, los cuales, según la cantidad absorbida por la
planta, se clasifican en macronutrientes y micronutrientes.
Nutrientes imprescindible para el vegetal
Necesidades y excesos de nutrientes
• La necesidad de nutrientes es diversa en los diferentes cultivos, en tanto que la
disponibilidad de nutrientes es diferentes en los diferentes cultivos
• Cada relación suelo-cultivo es única y debemos contar con conocimientos sobre
ambos para evaluar la adecuación de lo disponible a lo requerido
• No hay relación directa entre los nutrientes que contiene una planta y los que
necesita. En muchos casos se absorbe nutrientes en exceso y en otros la planta
sobrevive aunque el nutriente sea deficitario
• La absorción de cantidades excesivas de nutrientes muchas veces es perjudicial
para las plantas
curva de acción o curva de cosecha
Para estudiar las relaciones cuantitativas que
existen entre el suministro de sales minerales
y el crecimiento de una planta, se utilizan
varios métodos; uno de ellos el unifactorial, y
consiste en introducir un elemento en un
medio nutritivo, bajo diferentes
concentraciones y medir el crecimiento
correspondiente de las plantas.
fase de deficiencia, cuando es muy acusada
va acompañada de síntomas patológicos
fase óptima, en la cual el crecimiento es
máximo
fase de toxicidad, debida a un exceso del
elemento que provoca la disminución del
crecimiento.
El punto crítico de la curva, normalmente se
acepta como la concentración en la cual se
reduce entre un 5 a 10% el rendimiento
máximo y por debajo de él hay una
deficiencia más o menos marcada del
elemento en cuestión.
curva de crecimiento unifactorial. a: zona de déficit, b:punto crítico, c: zona de
óptimo crecimiento, d: zona de toxicidad
• Pero debemos tener en cuenta que los elementos
interaccionan entre si y por lo tanto no solo hay
que considerar las concentraciones de cada uno,
sino las concentraciones relativas de ellos entre
sí. Esto hace que la interacción de nutrientes sea
muy compleja y los estudios se lleven al nivel de
interacciones binarias y ternarias.
• En las interacciones binarias se hacen variar las
proporciones relativas de dos elementos,
manteniendo siempre su suma constante y sin
variación de los elementos restantes. La curva de
crecimiento se presenta con una producción
máxima Ym para una proporción dada Xm de los
dos nutrientes estudiados: X1 y X2.
Conclusiones generales
Cada genotipo y especie de planta requiere una nutrición mineral óptima para su
normal crecimiento y desarrollo (Kovacik et ál. 2007). Asociado a ello, una
adecuada nutrición mineral es fundamental para alcanzar una producción
agrícola que garantice la seguridad alimentaria, de manera que soporte la
creciente demanda de una población mundial que día a día aumenta (FAO 1998).
Para seguridad alimentaria y esfuerzos por mejorar los sistemas agrícolas
productivos, no sólo en términos de cantidad, sino también de calidad
(Bourguignon y Chakravarty 2003). Satisfacer necesidades básicas de la
población, también debe tener en cuenta el medio ambiente.
Deficiencia de nutrientes.
• cuando su concentración en los tejidos cae por debajo de los niveles que permiten un
crecimiento óptimo.
• puede presentarse por ausencia del elemento o bien, porque éste se halla en una
forma química que no puede ser utilizada por la planta
• pueden deberse a efectos antagónicos entre diferentes elementos, de tal forma que
la presencia de un nutriente en una determinada concentración, puede impedir la
absorción de otro.
• En las plantas se producen una serie de alteraciones metabólicas que pueden retrasar
e incluso interrumpir el crecimiento y desarrollo vegetal.
• Originan una serie de patologías que permiten a los agricultores identificar las
deficiencias en los cultivos.
• La aparición de síntomas patológicos puede ir acompañada de una disminución en el
rendimiento del cultivo.
• El sitio de aparición de los síntomas patológicos es muy importante para emitir un
diagnóstico: tejidos jóvenes o viejos, ya que esto nos da una idea sobre la movilidad
o inmovilidad del elemento dentro de la planta.
• durante el crecimiento, los elementos móviles presentes en las hojas viejas se
traslocan a los meristemas, apareciendo primero los síntomas en las hojas viejas,
mientras que los inmóviles permanecen fijos en los tejidos maduros, apareciendo los
síntomas en los órganos jóvenes, que no tienen de dónde obtenerlos.
• Numerosos síntomas, como el amarillamiento y la necrosis, son comunes a las
deficiencias de varios elementos, por lo que la determinación sintomatológica a
veces no es correcta
A nivel funcional
• La deficiencia de macro y micronutrientes, así como la falta de equilibrio en el balance
de nutrientes, produce una disminución en la tasa de fotosíntesis. El efecto de la
nutrición mineral sobre la fotosíntesis es complejo y puede ser debido a efectos
directos o indirectos. Concretamente en las hojas, la deficiencia mineral produce una
bajada en la tasa de fotosíntesis neta por diversos motivos: disminución en la síntesis
de clorofila, disminución en la capacidad del transporte electrónico fotosintético,
disminución en la actividad de carboxilación y de otras enzimas, descenso de la
conductancia estomática y aumento en los procesos respiratorios (Kozlowsky &
Pallardy 1997).
Metabolismo del nitrógeno en las plantas
• El N, es especialmente importante para la vida del vegetal, convirtiendo las formas
inorgánicas, simples (N2, NO3-, NH4+), en formas orgánicas de mayor complejidad
(aminoácidos, amidas, proteínas, ácidos nucleicos).
• Fuentes principales de N: una inmediata, constituida por los nitratos del suelo -
NO3-- y otra mediata, que corresponde al N2 atmosférico.
• La forma –NH4+ puede ser absorbida por las plantas, pero comúnmente se oxida a
nitritos –NO2- y nitratos –NO3-, por medio de los organismos nitrificantes.
nutrición nitrogenada
Amonificación ------------- nitritación ---------------- nitratación
• N orgánico >>>>>> –NH3 (amoníaco) >>>>>>>>> NO2- (nitrito) >>>>>>>>
NO3- (nitrato)
Nitrosomonas Nitrobacter
-bacterias quimiosintéticas-
En oscuridad (raíz), la respiración constituye la fuente principal de los h+ que
se requieren para la reducción de los nitratos. bajo la presencia de luz (hojas)
el proceso se liga a la fotosíntesis, que provee los NADPH y ATP necesarios
para la reducción.
• Después de ser absorbido el –NO3- es reducido a –NH3 y convertido en aminoácidos por
un proceso conocido como asimilación del nitrato.
*nitratorreductasa nitritorreductasa L-ác. glutámico
deshidrogenasa
• NO3- (nitrato) >>>>>> NO2- (nitrito) >>>>>>>> –NH3 (amoníaco)
>>>>>>>>> aminoácido
*Enzima catalizadora
Fijación del nitrógeno
atmosférico
• Una serie de organismos muy especializados lo
fijan, reducen y posteriormente convierten en
proteína. La capacidad de fijar nitrógeno es
bastante restringida, las plantas superiores son
incapaces de fijarlo, excepto en asociación
simbiótica.
• la planta hospedante contribuye con
compuestos carbonados como fuente
energética.
• Las asociaciones mejor conocidas son las de
leguminosas con bacterias del género
Rhizobium, en nódulos radicales.
FASES DE LA NUTRICIÓN MINERAL:
Permeabilidad y absorción de los nutrientes
• Para que un nutriente pueda ser absorbido por las raíces de las plantas debe encontrarse
disuelto en la solución del suelo
• Generalmente las plantas absorben formas minerales iónicas de los nutrientes
• En algunos casos pueden absorber moléculas orgánicas simples pero en general son
procesos minoritarios respectos a los anteriores
• La concentración de nutrientes en el suelo es generalmente baja por lo tanto hay grandes
diferencias entre suelos
• Existen importantes diferencias de concentración entre nutrientes y sus formas, se trata
de un sistema dinámico donde continuamente las plantas están retirando nutrientes,
mientras los solidos minerales y la MO del suelo están liberando nutrientes
En las plantas cormofitas la incorporación de la mayoría de bioelementos se lleva a cabo
en las raíces, por medio de la absorción de agua y sales minerales del suelo.
1. Absorción: pasiva – activa
Se da en el aparato radical en contacto con las soluciones del suelo.
Pasiva: no requiere el gasto de energía metabólica ocurre en zona denominada espacio
externo (difusión libre de minerales en célula o tejidos)
Mecanismo: por movimiento en masa del agua con minerales que ingresan a las células
de las raíz junto con el agua absorbida
También interviene la transpiración que genera el paso del agua
Activa: Requiere gasto de energía metabólica, la célula va a gastar energía.
Ocurre a través del fenómeno del ion transportador.
• Una vez que el agua y las sales minerales han
penetrado en las células epidérmicas, forman la
savia bruta, que continúa circulando radialmente en
el interior de la raíz hacia el cilindro central donde se
encuentra el xilema. El transporte hasta llegar a los
vasos leñosos se puede realizar de dos maneras:
• • Vía A o simplástica. El agua y los solutos son
transportados por ósmosis y transporte activo de
unas células a otras a través de plasmodesmos*.
• • Vía B o apoplástica. El movimiento se realiza por
difusión simple por el exterior de la membrana
celular, y engloba las paredes celulares y los espacios
intercelulares. Este movimiento se ve interrumpido
en la endodermis de la raíz, donde existen
engrosamientos de suberina entre las células, la
banda de Caspary, que regulan el paso de
sustancias.
• Las micorrizas, asociación simbiótica de hongos y
raíces de plantas, es otro medio muy eficaz que
facilita la absorción de agua y nutrientes del suelo,
especialmente fosfatos y oligoelementos.
PARA RECORDAR:
*Ósmosis: Las membranas de las células vegetales son permeables al agua
y relativamente impermeables a solutos, por lo que el agua se mueve a
través de las mismas desde donde la concentración de solutos es menor
hacia donde es mayor.
*Coloide: Tipo de mezcla en la cual una sustancia se encuentra en el seno
de otra pero sin llegar a disolverse.
*Plasmodesmos: Poros en la pared celular que comunican células vecinas.
• Metabolismo del fósforo burgos
• Transporte de solutos. Transporte activo y pasivo.
• peralta
2. transporte de las sales minerales
• Circulación/reutilización de sales
• peralta
Transporte de iones a través de una
membrana
• Centeno Lisbeth NO
Procesos de transporte en membranas
• Centeno Lisbeth
Proteínas de transporte a través de
membranas
U 3
Balance hídrico de las plantas
Resultados de aprendizaje de la unidad:
Identificar la relación agua, suelo y planta con sus diferentes etapas dentro de la planta
.
El agua en el suelo, (alava)
• En el sistema suelo-planta-atmósfera el agua se mueve en fase vapor
desde la superficie del suelo y desde las paredes de las células del
mesófilo hasta la atmósfera. El movimiento dentro del suelo se produce
fundamentalmente en fase líquida, como así también la mayor parte
del recorrido dentro de la planta. El movimiento de agua en el suelo en
fase vapor es cuantitativamente poco importante, salvo en los primeros
centímetros de un suelo húmedo.
 El agua del suelo se distingue entre:
- Agua gravitacional: agua que se infiltra por gravedad a las capas profundas.
- Agua capilar: agua que permanece retenida por las partículas del suelo. Es la que permanece
disponible para ser absorbida por las raíces, aunque también puede evaporarse.
- Agua hidroscópica: agua que esta absorbida a los coloides del suelo y es retenida con fuerza
considerable, por lo cual solo una pequeña fracción puede ser absorbida por las plantas.
• La máxima cantidad de H2O que puede retener un suelo es la capacidad de campo. El
H2O se va evaporando hasta el punto que el suelo ya no puede ceder H2O a la planta,
esto es el punto de marchitez permanente. Por encima de la capacidad de campo la
planta no puede crecer pues nos cargamos la fase gaseosa y la raíz no puede respirar.
El H2O entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente es el agua
capilar.
• En un suelo arcilloso la capacidad de campo es de 50% de H2O, en uno arenoso solo
del 15%, y los puntos de marchitez son 20% y5% respectivamente lo q muestra q el
arcilloso puede perder un 30% de H2O mientras que el arenoso solo un 10% (hay que
regar continuamente). La cantidad de H2O no es importante (para uno encharcamiento
y para el otro sequía). El contenido en sales disminuye la disponibilidad de H2O.
• El suelo esta constituido por pequeñas
partículas de roca y materia orgánica
que albergan espacios rellenos de aire
y agua. Del suelo, las plantas van a
extraer agua y sales minerales.
Solamente los minerales que están
disueltos en el agua pueden entrar en
la raíz.
• Estos nutrientes son absorbidos a
través de unas células especializadas
llamadas pelos absorbentes, que se
encuentran fundamentalmente en la
zona pilífera de la raíz, cuyas paredes
son delgadas y carecen de cutícula, lo
que le confiere una alta capacidad de
absorción. La membrana celular es la
barrera semipermeable que separa el
exterior del interior celular y que
determina la absorción selectiva de
nutrientes. El agua atraviesa la
membrana y penetra en los pelos por
ósmosis
• Los pelos absorbente son en
realidad, células epidérmicas
especializadas que durante el
proceso de diferenciación sufren
una evaginación, que tiene por
objeto aumentar la superficie de
absorción
• Pueden introducirse a través de los
poros del suelo de muy pequeño
diámetro. Los pelos absorbentes
incrementan de esta manera la
superficie de contacto entre la raíz
y el suelo.
• Después, los nutrientes tiene que
atravesar los distintos tejidos de la
raíz hasta llegar a xilema que, a su
vez, los conducirá hasta el aparato
fotosintético de la planta.
 Las raíces mantienen el aporte continuo de agua que las plantas necesitan para su nutrición, y compensan la
pérdida de la misma por transpiración. En algunos casos existen mecanismos de incorporación de agua
atmosférica a través de células epiteliales de otros órganos.
LOS MECANISMOS DE MOVIMIENTO
DEL AGUA
• Los mecanismos que intervienen en el movimiento de agua en el sistema
suelo-planta-atmósfera varían según el compartimiento y las condiciones
reinantes en los mismos, siendo los más importantes el movimiento por
difusión, flujo masal y mezclado turbulento.
Difusión
• Las moléculas de agua en solución no permanecen estáticas, estan en
continuo movimiento, chocando unas con otras e intercambiando energía
cinética. Este movimiento es cuantitativamente mas importante en fase
gaseosa que en fase líquida. La difusión es un proceso espontáneo que
determina el movimiento de moléculas, iones o partículas coloidales
desde una región de un sistema a regiones adyacentes donde estas
especies poseen menor energía libre (tienen menos capacidad de realizar
trabajo).
• Es un proceso puramente físico que no requiere gasto de energía por parte de la planta; es un
movimiento desordenado de moléculas del soluto. Cuando las moléculas del soluto (agua, sal,
nutrientes, etc.) se mueven desde una zona de mayor concentración a otra zona de menor
concentración, a través de una membrana diferencialmente permeable.
Gradiente de Concentración. (G.C).
• Se llama así, a la diferencia entre las concentraciones moleculares en dos puntos (P1 y P2),
dividida por la distancia (d) que los separa.
Características de la Difusión.
• 1. El movimiento de los nutrientes es al azar, en todas las direcciones chocando unas con otras.
• 2. Un aumento de temperatura trae consigo un incremento en el ritmo del movimiento
molecular.
• 3. Cuanto más pequeña y más ligera sea una molécula, tanto más rápidamente se moverá.
Otra Definición:
• Es el movimiento neto de moléculas de una sustancia (soluto), desde una región de mucha
actividad molecular (concentración), hacia una región de menor actividad molecular, de una
sustancia en particular. La presión de difusión, de un líquido, es generalmente mucho mayor que
la de un gas y comúnmente se mide en atmósferas (1 atm = 14.7 lb. / Pulg2).
• Osmosis.
- Es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable, sin
embargo una considerable porción de agua pasa a través de una membrana
por FLUJO DE MASA, más que por difusión.
• La concentración del agua en una célula, por ejemplo de una hoja, se
reduce cuando el agua se evapora de la célula.
• - Rara vez se alcanza un equilibrio osmótico (agua) en las células vegetales
vivas; cuando esto sucede, es solamente por periodos limitados (cortos)
de tiempo. Sin embargo, por el principio de difusión; el agua entrara a una
célula siempre que su presión de difusión sea mayor afuera que adentro.
• Flujo masal
• Se dice que hay flujo masal cuando todas las moléculas que componen la masa de
agua (incluyendo las sustancias disueltas en ella), se mueven simultaneamente en la
misma dirección (estrictamente, el componente direccional dependiente del flujo
masal es muy superior a aquellos que dependen del movimiento aleatorio de las
moléculas y al componente difusional que pudiera existir).
• Este movimiento se produce en respuesta a diferencias de presión hidrostática, y la
magnitud del flujo dependerá de las diferencias de presión hidrostática, de la
geometría del medio y de la viscosidad de la solución. Para el caso sencillo de un tubo
cilíndrico,
Mezclado turbulento
• El movimiento de vapor de agua desde las inmediaciones de la hoja hasta la
atmósfera que se halla sobre el cultivo se produce fundamentalmente por mezclado
turbulento.
• Este proceso lleva al mezclado rápido de estas capas de aire, determinando así la
transferencia de vapor de agua (u otras sustancias) entre regiones de alta y regiones
de baja concentración a una tasa muy superior a la que se produciría por difusión
molecular. El grado de turbulencia tiene un efecto marcado sobre la velocidad del
mezclado de las capas adyacentes, y esa turbulencia aumenta con la velocidad del
viento y la rugosidad de la superficie
• El mezclado turbulento difiere de la difusión en que las tasas de transferencia son
mucho más elevados, pero es similar al primer proceso en cuanto a la fuerza motriz:
la diferencia de concentraciones en distintos puntos del sistema.
absorción de agua por la raíz.
• La absorción de agua consiste en su
desplazamiento desde el suelo hasta la raíz, y
es la primera etapa del flujo hídrico en sistema
continuo suelo-planta-atmósfera.
• En una planta en crecimiento activo, existe una
fase de agua líquida que se extiende desde la
epidermis de la raíz a las paredes celulares del
parénquima foliar.
• el vapor de agua se mueve desde el interior de
la hoja al exterior siguiendo un gradiente de
potencial hídrico. Este proceso, denominado
transpiración, es la fuerza motriz más
importante para el movimiento del agua a
través de la planta.
• El sistema radical sirve para sujetar la planta al
suelo y, sobre todo, para encontrar las grandes
cantidades de agua que la planta requiere.
• Desde los pelos radicales, el agua se mueve a través de
la corteza, la endodermis (la capa más interna de la
corteza) y el periciclo, hasta penetrar en el xilema
primario.
• El camino que siguen el agua y sales minerales desde la
epidermis de la raíz hasta el xilema del cilindro vascular,
en la planta puede ser apoplástico o simplástico, o una
combinación de ambos.
• Vía tanscelular o simplástica, es decir, pasando de una
célula a célula a través de los plasmodesmos. Como la
concentración de sales minerales en el suelo es menor
que la concentración de sales en el interior de la planta,
su ingreso es las células se realiza por transporte activo,
a través de unas proteínas transportadoras que se
encuentran en las membranas celulares y supone un
coste energético (ATP) para la planta. El agua penetra en
los tejidos de la raíz por osmosis.
• Vía extracelular o apoplástica, es decir, aprovechando los grandes espacios
intercelulares existentes entre las células parenquimáticas del córtex de la raíz.
• Al llegar a la endodermis (Capa interna del córtex) ambos caminos convergen, debido
a que esta capa resulta infranqueable por la vía extracelular. Los espacios
intercelulares de la endodermis esta fuertemente sellados por la banda de Caspari
muy impermeable
Factores que afectan a la absorción de
agua
• Hay varios factores que afectan a la absorción de agua por las raíces:
• La temperatura favorece los procesos del metabolismo celular y, por tanto, incrementa
la absorción. Las temperaturas bajas la disminuyen.
• La mayor aireación del suelo provoca un aumento de la superficie de absorción,
formándose raíces muy ramificadas y pelos radicales largos y numerosos.
• El aumento de la cantidad de agua en el suelo favorece su entrada a las raíces,
siempre que la concentración de sales en el suelo sea inferior a la del interior de los
pelos radicales.
• La capacidad de retención del suelo es importante, pues en muchos casos el agua del
terreno no es agua libre o circulante, sino que está retenida en forma de coloides*.
Además, en ocasiones parte del agua queda fuertemente adherida a las partículas del
suelo.
Transporte de agua a través del xilema
Transpiración. Anatomía y fisiología de la hoja y
estomas
Pérdida de agua líquida por las plantas
1. .
2. .
U 6
Respiración
Resultados de aprendizaje de la unidad: Reconoce los factores
involucrados en la respiración de las plantas
Conceptos generales
Ciclo de Krebs.
Factores que influyen sobre la
respiración.
Respiración aerobia.
U 7
Crecimiento y Desarrollo
Resultados de aprendizaje de la unidad: Conoce los procesos fisiológicos que intervienen
en el ciclo biológico de las plantas

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  • 1. Instituto Tecnológico Superior Ciudad de Valencia Fisiología Vegetal Mgs. Diego Franco O. dafo12@yahoo.es 0985230030
  • 2. Información general A. Código de la Asignatura: FIV 211 h. Asignatura: Fisiología Vegetal b. Carrera: Tecnología Agropecuaria c. Unidad de Organización Curricular: Básica i. Período Académico: DICIEMBRE 2021 - MAYO 2022 d. Modalidad: Presencial j. Nivel: Segundo Matutino e. Créditos: 3 k. Profesor Responsable de la Asignatura: Mgs. Diego Franco Ochoa f. Horas: 96 l. Profesores: g. Horas de clase: Teóricas: 24 Practicas: 24 Autónoma: 48 m. Horas de Tutorías: Presenciales: Virtuales: PRERREQUISITOS Y CORREQUISITOS Prerrequisito Correquisito Asignatura: Código: Asignatura Código Botánica BOT111
  • 3. EVALUACIÓN DEL ESTUDIANTE POR RESULTADOS DE APRENDIZAJE. Tipos de evaluaciones Primer Parcial Segundo Parcial Examen Final Calificación Final Evaluaciones Frecuentes Participación en clase 10% 10% 30% Lecciones 10% 10% Deberes 10% 10% Otros 10% 10% Evaluaciones Parciales Pruebas parciales 10% 10% Informes 10% 10% Otros 10% 10% Subtotal Ponderado 35% 35% 30% 100%
  • 4. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA • OBJETIVO GENERAL Estudiar los componentes vegetales y sus interacciones, en relación a factores endógenos (propios de las plantas) y exógenos (medio ambiente: bióticos y abióticos) en las diferentes etapas del desarrollo del vegetal y la aplicacidón del conocimiento teórico para una agricultura sostenible. • OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Conocer la importancia de la Fisiología Vegetal, conceptos y definiciones y su relación con otras ciencias. • Establecer los mecanismos y factores nutricionales relacionados con procesos metabólicos y el comportamiento fisiológico de las plantas • Identificar los factores bióticos y abióticos más importantes que determinan el proceso fisiológico de la Planta. • Establecer la Importancia de los procesos fisiológicos que intervienen en el ciclo vital de las plantas.
  • 5. • COMPETENCIAS GENÉRICAS DE LA ASIGNATURA: Relacionar las situaciones reales de los cultivos con la base teórica adquirida, conociendo las diferentes fuentes de información y sus accesos, con los conocimientos teóricos y avances de la ciencia de fisiología, genética, botánica, etc. • COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DE LA ASIGNATURA: - Relaciona las necesidades fisiológicas de agua, luz, temperatura con el desarrollo y productividad del cultivo. - Evalúa los conceptos de fotosíntesis, metabolismo y ambiente y sus implicaciones con los procesos productivos. - Muestra actitud científica en el uso de reguladores del crecimiento y desarrollo. - Analiza los mecanismos de absorción de los nutrientes esenciales y los factores que afectan la absorción; en los cultivos de plantas en soluciones nutritivas.
  • 6. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA: • Identifica los fundamentos fisiológicos de las plantas • Utiliza apropiadamente los procesos fundamentales de las plantas. • Aplica conceptos de absorción, transformación y distribución. • Interpreta las características por especies del reino vegetal para tener un mejor entendimiento de su fisiología y anatomía. • Conocer la fisiología de los diferentes órganos que componen a la planta para su entendimiento y comprensión.
  • 8. La supervivencia del género humano depende, y probablemente dependerá siempre del crecimiento y producción de los vegetales. (Alegría Muñoz, 2016)
  • 9. U.1. NOMBRE DE LA UNIDAD: Generalidades de la Fisiología Vegetal. RESULTADO DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD: Reconocer los procesos fisiológicos en las plantas, relacionados con la absorción y transporte de nutrientes 1. La planta y su fisiología. 2. La fotosíntesis. 3. Nutrición mineral. 4. Permeabilidad y absorción de los nutrientes.
  • 10. GENERALIDADES DE LA FISIOLOGÍA VEGETAL La fisiología vegetal es la subdisciplina de la botánica dedicada al estudio de los procesos metabólicos de las plantas
  • 11. Procesos de germinación, crecimiento, desarrollo, maduración, reproducción y muerte de las plantas. Y de cómo el medio ambiente actúa recíprocamente sobre la vida de las plantas. Analiza los procesos y funciones que gobiernan su crecimiento y desarrollo, a su vez describe y explica las funciones de cada órgano, tejido Explica a través de las leyes físicas y químicas como son capaces de utilizar la energía de la luz para sintetizar sustancias orgánicas para construir su cuerpo.
  • 12.
  • 13. La planta y su fisiología Procesos fundamentales tales como la fotosíntesis, la respiración, la nutrición vegetal, las funciones de las hormonas vegetales, los tropismos, los movimientos násticos, el fotoperiodismo, la fotomorfogénesis, los ritmos circadianos, la fisiología del estrés medioambiental, la germinación de las semillas, la dormancia, la función de los estomas y la transpiración, siendo estos dos últimos parte de la relación de las plantas con el agua.
  • 14. • La fisiología vegetal está basada en la facultad que poseen las plantas de crecer y de transformar sustancias simples (CO2, H2O, Luz, Nutrientes.) en otras complejas que satisfacen las necesidades del hombre, lo cual es el objeto de la fisiología vegetal. • principios básicos de la Fisiología Vegetal (aprovechamiento máximo de la energía solar) en la agricultura, conocer los procesos que tienen lugar en las plantas, además los efectos del medio ambiente sobre ellas; para aumentar los rendimientos por plantas y/o por unidad de área: 1. a la agricultura. 2. a la técnica forestal. 3. a la ganadería a través de la producción de pastos y forrajes. 4. Sistemas Múltiples agrícolas. 1. La planta y su fisiología
  • 15. • Fenómenos como la floración y la maduración y caída de los frutos, el letargo, la formación de raíces y aun la supresión de las plantas perjudiciales pueden controlarse en beneficio de determinados cultivos, mediante el uso de sustancias químicas especiales. Estas aplicaciones se basan en la información que ha reunido la fisiología vegetal en cuanto a los mensajeros químicos que las propias plantas utilizan en las regulaciones de sus actividades. • La fisiología vegetal realizo investigación en los siguientes campos. • Mejora de los métodos de propagación: Reproducción sexual y asexual. • Mejora de las prácticas de los cultivos: Métodos de siembra, deshierbo, riegos, fertilizaciones, etc. • Mejora de las cosechas o rendimientos: aumento del rendimiento. • Mejora de la conservación de los productos vegetales. • Mejora en el control de plagas y enfermedades: Combate a insectos, bacterias, nematodos, hongos. • Perfeccionamiento en la práctica de los fertilizantes químicos y abonos orgánicos.
  • 16. Qué es la Fisiología Vegetal
  • 17. Fisiología Vegetal  Ciencia con más de tres siglos de existencia hay múltiples definiciones.  Es una de las rama que conforman a la Biología Vegetal  Tiene por objeto el funcionamiento de las plantas en interacción con los factores del ambiente en que aquellas germinan, crecen, desarrollan, maduran, se reproducen y mueren.  Es decir, es la ciencia que tiene por objetivo estudiar los procesos que tienen lugar en las plantas, analizar cómo funcionan y explicar los fundamentos físicos y químicos de dicho funcionamiento en los niveles estructurales de molécula, célula, tejido, órgano, así como en la planta entera y la comunidad vegetal. Torres, 2018
  • 18. Definicion de fisiologia vegetal • Barcelo (1995). Es la ciencia que estudia las respuestas de las plantas vivas, o partes vivas de la misma frente a agentes externos o internos variables. Estudia el funcionamiento de las plantas o estudia los procesos que tienen lugar en el desarrollo y comportamiento de los vegetales, así como el examen de los mecanismos internos mediante los cuales realizan sus múltiples y complejos procesos de síntesis química y la forma en que se integran estos mecanismos. También se ocupa de los factores climáticos del medio y de las interacciones de las plantas con los organismos relacionados con ellas, en cuanto dichos organismos influyen y modifican el curso del desarrollo del vegetal. • Bidweel (1993). Es el estudio de los procesos de germinación, crecimiento, desarrollo, maduración, reproducción y muerte de las plantas. Y de cómo el medio ambiente actúa recíprocamente sobre la vida de las plantas. • Bonner y Galston (1965). Estudia el funcionamiento de las plantas; ósea los procesos que tienen lugar durante el crecimiento , desarrollo y comportamiento de los vegetales; también se ocupa de los factores climáticos del medio y de las interacciones de las plantas con los organismos relacionados con ellas, en cuanto dichos organismos influyan y modifiquen el curso del desarrollo vegetal.
  • 19. • Estudio de las funciones y procesos que ocurren en las plantas • Es un estudio de su modo de vivir y supervivencia incluyendo aspectos como el metabolismo, relaciones hídricas, nutrición mineral, desarrollo, movimiento, irritabilidad (respuesta al entorno), organización, crecimiento, y procesos de transporte. • La caracterización de los procesos vitales que se suceden en las plantas como respuesta a los factores ambientales. • Distintas clases de reacciones químicas se realizan continuamente en toda célula viva, transformando agua, sales minerales y gases del ambiente en tejidos orgánicos del vegetal.
  • 20. • Los procesos organizados del desarrollo hacen crecer la planta. El Anhídrido carbónico absorbido por las hojas y el agua y las sustancias minerales que toman las raíces constituyen las materias primas para el crecimiento. • Los órganos vegetales se hallan altamente especializados en sus actividades, su crecimiento integral y armónico se realiza gracias a su mutua cooperación y al continuo intercambio de sustancias entre ellos.
  • 21. • El nombre de Fisiología deriva del griego physis que significa función y logos que significa ciencia. Por tanto la Fisiología Vegetal es la ciencia que estudia cómo funcionan las plantas • El proceso fisiológico es sinónimo de proceso vital y se refiere a todo cambio químico que ocurre dentro de un ser vivo, sea intrínseco o producto de un intercambio con el medio externo.
  • 22. • El nombre de Fisiología deriva del griego physis que significa función y logos que significa ciencia. Por tanto la Fisiología Vegetal es la ciencia que estudia cómo funcionan las plantas Antecedentes de la Fisiología vegetal
  • 23. Desarrollo de la Fisiología como Ciencia Como disciplina se remonta a los siglos XVI y XVII Albrecht Thaer siglo XVII con la teoría del humus. Van Helmont 1629 inicio los estudios nutrición mineral Justus Von Liebig 1840 elaboró la teoría de la nutrición - aporte minerales Stephen Hales 1727 menciona importancia del aire y la luz en la vida vegetal  Joseph Priestley 1781 el poder de las plantas para purificar el aire Como la han llamado importantes hombres de ciencia del siglo pasado: Agrofisiología (Maximov, 1952), Fitofisiología (Kursanov, 1963) Fisiología de las Plantas Cultivadas Nikolai
  • 24. Desarrollo de la Fisiología como Ciencia • Theodore De Saussure 1804 el agua y el CO2 participan conjuntamente en la síntesis de materia orgánica realizada por las plantas • Pierre Pelletier y Joseph Caventou, 1817 llamaron clorofila al pigmento que da el color verde a las hojas • Theodor Engelmann en 1883 demostró que los cloroplastos son los centros desde donde se desprende el oxígeno • En el siglo XX, con el desarrollo de la instrumentación, la Fisiología Vegetal logró importantes descubrimientos, entre ellos: el descubrimiento de los ciclos de fijación del CO2 (el ciclo C3 por Melvin Calvin y el ciclo C4). • En los años más recientes el estudio de la Fisiología Vegetal se ha enriquecido con el empleo de las técnicas de Ingeniería Genética y Biología Molecular.
  • 25. Importancia de la Fisiología Vegetal para la producción vegetal Desde sus inicios hasta hoy han encontrado aplicaciones en los objetos y campos de la Agricultura Floricultura, Horticultura, Fruticultura, Silvicultura, preparación de los suelos número de semillas o propágulos por unidad de área a sembrar densidad de siembra o plantación profundidad de siembra cantidad de agua y el momento de aplicarla la poda en plantaciones establecidas entre otras muchas prácticas fitotécnicas
  • 26. Relación de la Fisiología con otras ciencias Biosfera Ecología Ecosistemas Anatomía Organismos Órganos Histología Citología Tejidos Células Química Genética Compuestos Presentes Mejoramiento de cruces
  • 27. Ciencias que hacen uso de la fisiología vegetal Escuelas de Ciencias Agrícolas Facultades de Ciencias Biológicas Facultades de Ciencias de la Salud
  • 28. Aplicaciones de Fisiología Biotecnología Producción de Alimentos Conservación de los ecosistemas y especies vegetales
  • 29. Usos de la Fisiología Alternativa A La Petroquímica Aumento En La Calidad Y Producción De Alimentos Plantas Resistentes Mejora De La Calidad Tecnológica
  • 30. Significado de las plantas para la vida en la Tierra Presentes de los inicios de la vida Las plantas retiran cerca de 2 GT-2 billones de toneladas de carbono- por año de la atmósfera Las encontramos en varios ambientes Alimentos Vestimenta Medicina Estudios demuestran que aproximadamente el 40 % de la masa seca vegetal consiste en carbono fijado en la fotosíntesis
  • 31. U 2 EL AGUA Y LAS CÉLULAS VEGETALES Resultados de aprendizaje de la unidad: Aplica la importancia del agua para mejorar los rendimientos agrícolas
  • 32. Importancia del agua La vida esta íntimamente asociada al agua. Es el alimento más importante para todos los seres vivos.
  • 33.
  • 34. Propiedades del agua y función biológica en la planta. El agua es esencial para la supervivencia, el crecimiento y la actividad metabólica de las plantas. Su estructura y propiedades influyen en todos los constituyentes celulares. El agua y la temperatura son los principales factores que controlan la distribución de la vegetación sobre la superficie de la tierra; donde la temperatura permite, las plantas crecen principalmente por la cantidad y distribución de la precipitación más que por cualquier otro factor aislado
  • 35. la cantidad de agua que se requiere para el proceso fotosintético es pequeña y solo constituye, aproximadamente, un 0.01% de la cantidad total utilizada por la planta. La razón de esta escasa utilización reside en que la mayoría de las funciones en las que participa son de naturaleza física. Las moléculas de agua se adsorben en las superficies de las partículas formando capas de hidratación, que influyen en las reacciones físicas y químicas. El agua, en su forma liquida, permite la difusión y el flujo masivo de solutos, y por esta razón es esencial para el transporte y la distribucion de nutrientes y metabolitos en toda la afecta, directa o indirectamente, a la mayoría de los procesos fisiológicos. Por todo ello, la fisiología vegetal es, en gran medida, el estudio de las relaciones hídricas.
  • 36. Propiedades fisiológicas de la molécula de H2O Absorbe poca radiación visible (más infrarroja). Transparente (si no habría problemas con los pigmentos). Aumenta de volumen al congelarse, debido a las interacciones q se dan dejando muchos huecos. Alto calor de evaporación. Alto calor especifico (para subir 1 ºC la Tª de 1 gr. de H2O se necesita mucha energía). Cohesión – adhesión: cohesión es la unión entre las moléculas de H2O, adhesión es la interacción con otras sustancias. Capilaridad es la interacción entre las dos anteriores. Buen disolvente.
  • 37. Se denomina cohesión a la tendencia de las moléculas de agua a permanecer unidas por los puentes de hidrogeno. Esta es la razón de que las columnas finas de agua en los vasos xilematicos puedan ascender sin romperse hasta la cima de un árbol. forman capas de hidratación alrededor de iones y de macromoleculas tales como las proteinas.
  • 38. Funciones del H2O en la planta - Estructural = da la turgencia a la planta. Semilla 5% en la planta adulta hasta el 95% es H2O. - Metabólica = es indicador de la actividad metabólica ya que es disolvente, fuente de iones, gases, además de reactivo. - En procesos fisiológicos = transporte xilemático y flemático. Regulación de la Temperatura
  • 39. FORMAS DE PERDIDA DE AGUA DE LOS SUELOS
  • 42. • Es un disolvente de muchas sustancias tales como sales inorgánicas, azúcares. En su forma líquida, permite la difusión y el flujo masivo de solutos, por esta razón, es esencial para el transporte y distribución de nutrientes y metabolitos en toda la planta.
  • 43. El movimiento de agua ocurre El agua se toma por los pelos radiculares, después pasa al xilema, a continuación a los mesófilos y por último a los estomas.
  • 44. Los mecanismos de movimiento del agua Es un proceso físico que no requiere gasto de energía por parte de la planta. Cuando el H2O se mueve de regiones de alta concentración a regiones de baja concentración (ó alta concentración de solutos). Ocurre porque las moléculas están en constante agitación térmica. a través de una membrana diferencialmente permeable.
  • 45. Flujo de masa Se dice que hay flujo masal cuando todas las moléculas que componen la masa de agua (incluyendo las sustancias disueltas en ella), se mueven simultaneamente en la misma dirección. Predomina en el transporte a largas distancias (Xilema) y en el espacio extracelular (suelo)
  • 46. Osmosis Aunque el agua puede pasar directamente a través de la membrana, las proteínas transportadoras de nombre acuaporinas suelen facilitar la ósmosis formando canales que admiten específicamente el agua. La osmosis es un fenómeno biológico importante para el metabolismo celular membrana semipermeable es aquella estructura que contiene poros, al igual que cualquier filtro, de tamaño minúsculo El término ósmosis (del griego osmos, que significa "empuje") se refiere al movimiento de agua o cualquier otro solvente a través de una membrana selectivamente permeable. Evidentemente, en el caso de las células, el disolvente siempre es agua. El agua fluye de manera espontánea desde una región de menor concentración a una de mayor concentración de solutos (mayor concentración de agua).
  • 47. El agua y las células vegetales El agua en las vacuolas de las células vegetales, ejerce presión sobre el protoplasma y la pared celular, manteniendo así la turgencia en hojas, raíces y otros órganos de la planta. El agua es el componente mayoritario en la planta (aproximadamente un 89-90% del peso fresco en plantas herbáceas y más del 50% de las partes leñosas) afecta, directa o indirectamente, a la mayoría de los procesos fisiológicos.
  • 48. Funciones del agua en la planta: • Es el componente estructural de la célula • Es un medio dispersante (disolvente) • Transporte y circulación (sales e iones) • Participa en reacciones metabólicas: • -Hidrolisis: desdoblamiento de sustancias de complejas a simples • -Fotosíntesis: aporta electrones • -Respiración: transporta electrones • División y alargamiento celular • (tamaño) • Función Termo – Reguladora
  • 49. Osmosis y células vegetales
  • 50. Hipertónico.- La célula elimina H20 y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo plasmólisis, la planta se marchita Isotónico.- Existe equilibrio Hipotónico.- La célula H2O y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia, dando soporte a la planta.
  • 51.
  • 52.
  • 53. U 3 BALANCE HÍDRICO DE LAS PLANTAS Identifica la relación agua, suelo y planta con sus diferentes etapas dentro de la planta
  • 55. Herramienta que permite estimar a paso diario la evolución del contenido de agua en el suelo, para determinar períodos de déficit hídrico y programar riegos. Cuando regar? Cuanto regar ? El BALANCE HÍDRICO
  • 56. BALANCE DE AGUA EN LA PLANTA EL BALANCE HÍDRICO EN LA PLANTA REPRESENTA EL ESTADO, CONTENIDO DE AGUA EN SUS TEJIDOS Y ES DETERMINADO POR LAS PROPORCIONES ENTRE LA ABSORCIÓN Y LA TRANSPIRACIÓN BAJO LA INFLUENCIA DE LOS FACTORES QUE AFECTAN A AMBOS PROCESOS EL CONTENIDO HÍDRICO FOLIAR (EN %) EL DEFICIT HÍDRICO EN EL TEJIDO FOLIAR (EN %) EL POTENCIAL HÍDRICO FOLIAR (UNIDAD DE PRESIÓN)
  • 57. ▲ ψa = -0,03 a -1.5 MPa ▲ ψa = - 0.2 a - 3 MPa ▲ ψa = - 10 a – 200 MPa Atmósfera 1 – Evapotranspiración potencial (ETo) 2– Componentes de la demanda 3 – Aproximaciones Planta 1 – Coeficiente de cultivo único (kc) 2 – Coeficiente de cultivo dual Suelo 1 - Capacidad de almacenaje 2- Suelo Superficial (Evaporación, escurrimiento)
  • 59. Importancia del Suelo para el uso del BH 2 - Suelo Superficial (evaporación, escurrimiento) 3 - Zona efectiva de raíces (absorción de agua) 4 - Suelo profundo (potencial explorado) A A C C 1 - Capacidad de almacenaje Textura Capacidad de campo (θ cc) Punto de marchitez permanente (θ pmp) Densidad aparente
  • 60. Para hacerse una idea de la cantidad de agua que necesita una planta
  • 61. EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA POR LAS PLANTAS EL CONCEPTO DE EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA POR LAS PLANTAS ES POSIBLE IDENTIFICAR COMO LA RELACIÓN O PROPORCIÓN EXISTENTE ENTRE LAS MAGNITUDES DE LA FOTOSÍNTESIS Y LA TRANSPIRACIÓN PARA LO CUAL SE REQUIERE CUANTIFICAR: EL NÚMERO DE UNIDADES DE AGUA CONSUMIDA POR EL PROCESO DE LA TRANSPIRACIÓN (UNIDADES DE VOLUMEN, PESO, MOLÉCULAS DE VAPOR EXPULSADAS, ETC), EN DEPENDENCIA DEL MÉTODO EMPLEADO PARA MEDIR EL USO DE AGUA POR TRANSPIRACIÓN Y EL CONCEPTO QUE SEA ASUMIDO PARA EXPRESARLA Y EL, EL NÚMERO DE UNIDADES DE BIOMASA FORMADA POR LA FOTOSÍNTESIS O EL NÚMERO DE MOLÉCULAS DE CO2 ABSORBIDAS POR EL PROCESO, EN DEPENDENCIA DEL MÉTODO EMPLEADO PARA MEDIR LA FOTOSÍNTESIS Y EL CONCEPTO QUE SEA ASUMIDO PARA EXPRESAR LA EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA., ¿?
  • 62. LA EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA ES MUY VARIABLE, AL ESTAR DETERMINADA POR LA RELACIÓN FOTOSÍNTESIS / TRANSPIRACIÓN, PROCESOS AMBOS MUY INFLUIDOS POR FACTORES PROPIOS DE LA PLANTA, SUELO, CLIMÁTICOS Y FACTORES BIOLÓGICOS. EJEMPLOS: PLANTASC3 EXHIBEN LA MENOR EUA (1 A 3 G CO2 FIJADO POR KG DE H2O TRANSPIRADA), LAS PLANTAS C4 POSEEN UNA MAYOR EUA (2 A 4 G CO2 FIJADO POR KG DE H2O TRANSPIRADA) Y LAS PLANTAS CAM EXHIBEN LA MÁS ALTA EUA (10 A 40 G CO2 FIJADO POR KG DE H2O TRANSPIRADA). VARIACIÓN DE LA EUA POR LAS ESPECIES DE PLANTAS ¿?
  • 63. • Coeficientes de transpiración (CT), • Productividad transpiratoria (PT), • Eficiencia transpiratoria (ET), • Eficiencia del uso de agua (EUA), • Eficiencia en el uso del agua de la fotosíntesis (EUAF), y; • Eficiencia en el uso del agua de la productividad (EUAP). Todos estos términos o índices relacionan a los procesos de la fotosíntesis y la transpiración. EXPRESIONES DE LA EFICIENCIA HÍDRICA
  • 64. VALORES DEL COEFICIENTE DE TRANSPIRACIÓN EN DIFERENTES ESPECIES DE PLANTAS. PLANTA CT AUTOR Maíz (C3) 233-386 Briggs y Shantz (1913) Sorghum (C3) 300-400 Habichuela 214 Alfalfa 1068 Girasol 490 Caña de Azúcar (C3) 212 Papa 300-450 Arroz 600 Arroz 240-519 Angladette (1969) Piña (CAM) 30-50 Chandler (1967) Frutales 200-400 Citrus 300-500 González – Secilia (1968) Citrus 300-600 Bartholomew Citrus auruntifolia 335-538 Torres (1977) Citrus sinensis 250-400 Tomate 595 Yanukovich (1940) Pimiento 810 ¿?
  • 65. Impactos del déficit agua en la planta
  • 66. Factores afectados por el déficit de H2O Descenso en la absorción de H2O Pérdida de transpiración Cierre de estomas No se da expansión celular Disminuye la fotosíntesis y la reducción biológica de N2 y NO3, Menor transporte xilemático. Todo esto incide en el crecimiento, de manera q el crecimiento es menor. Relación raíz / parte aérea (la planta invierte más en la raíz para poder obtener más agua y minimizar la perdida)
  • 67. fotosíntesis • La vida en la Tierra continúa dependiendo de la fotosíntesis. Los organismos fotosintéticos capturan la energía de la luz y, en una serie de reacciones muy compleja, la utilizan para fabricar los glúcidos, y liberar el oxígeno, a partir del dióxido de carbono y del agua
  • 68. La ecuación global de la fotosíntesis puede resumirse de la siguiente manera: Dióxido de carbono + Agua + Energía de la luz Glucosa + Oxígeno El proceso global puede expresarse mediante la siguiente reacción 6 CO2 + 6 H2O + 686 kcal/mol C6H12O6 + 6 O2 • Clorofila y otros pigmentos Para que la energía de la luz pueda ser usada por los seres vivos, primero ha de ser absorbida. Una sustancia que absorbe la luz se denomina pigmento La molécula de clorofila está formada por una cabeza tetrapirrólica con un
  • 69. • Los cloroplastos: plastidios que contienen los pigmentos verdes clorofila a y b, característicos de los seres fotoautótrofos, transforman la energía solar en energía química, a través de la fotosíntesis. • Las membranas especializadas, donde se encuentran embebidas la clorofila y otros pigmentos, se llaman tilacoides (la energía luminosa se utiliza para oxidar el agua y formar ATP (compuesto rico en energía) y NADPH (poder reductor)). Normalmente, presentan un aspecto de sacos o vesículas aplanadas. En los eucariotas, los tilacoides forman parte de la estructura interna de orgánulos especializados, los cloroplastos. • Una célula de hoja contiene característicamente entre 40 y 50 cloroplastos, y no es extraño encontrar unos 500.000 cloroplastos por milímetro cuadrado de superficie foliar.
  • 70. Las etapas de la fotosíntesis • Las reacciones de la fotosíntesis tienen lugar en dos etapas. En la primera etapa (las reacciones dependiente de la lu) o fase luminosa, la luz impacta en las moléculas de clorofila a que están empaquetadas en una ordenación especial, en las membranas tilacoidales. Los electrones de la clorofila a son lanzados a niveles energéticos superiores, y las moléculas de clorofila a se oxidan. En una secuencia de reacciones
  • 71. • En la segunda etapa de la fotosíntesis (las reacciones independientes de la luz) o fase oscura, el ATP y el NADPH, formados durante la primera etapa, se usan para reducir el dióxido de carbono a un glúcido sencillo. Esta incorporación de dióxido de carbono en forma de materia orgánica, se denomina fijación del carbono, y se produce en el estroma del cloroplasto.
  • 72. Organización del aparato fotosintético, mecanismos de transporte de electrones.  Los cloroplastos son orgánulos donde tiene lugar la fotosíntesis, están rodeados por una doble membrana que delimita un espacio, el estroma, donde se encuentran los tilacoides, unas estructuras membranosas con forma de sacos aplanados. En la membrana de los tilacoides se encuentra el aparato fotosintetizador formado por los fotosistemas (centros que contienen pigmentos fotosintéticos, entre los cuales destaca la clorofila), la cadena transportadora de electrones y las enzimas ATP-sintetasas.  La fase oscura ocurre en el estroma
  • 73. Transporte de protones y síntesis de ATP en cloroplastos. • En los tilacoides del cloroplasto se encuentra la clorofila, los rayos del son al colisionar con esta, desplazan algunos electrones de su orbita, aumentando su nivel de energía. • Parte de estos electrones se transfieren a una cadena de moléculas transportadoras de electrones y, como en cada componente de la misma, estos van pasando a orbitales de energía decreciente, la energía sobrante se libera y las enzimas ATP-sintetasas la emplearan para formar ATP. Los electrones restantes se transfieren a las moléculas de NADP+ que pasan a su forma reducida (NADPH), y aportaran poder reductor (es decir electrones) durante la formación de moléculas orgánicas en la siguiente fase. • La clorofila recupera los electrones perdidos tomándolos del agua, que se escinde por fotolisis (ruptura por la luz). El oxigeno resultante se libera al medio.
  • 74. Ciclo de Calvin • El CO2, junto con el producto resultante de la cadena de óxido- reducción y la energía del ATP producidas en la fase lumínica, son utilizados en un conjunto de reacciones químicas, denominado ciclo de Calvin, que forma parte de la fase oscura. • Los productos obtenidos en el ciclo de Calvin, junto con las sales minerales, son usados, mediante otras reacciones anabólicas, para elaborar productos orgánicos más complejos como glúcidos, lípidos, aminoácidos y bases nitrogenadas. Dado que se utiliza energía química, el proceso es independiente de la luz.
  • 75. • Las reacciones de la segunda fase de la fotosíntesis requieren la presencia de las moléculas NADPH y ATP, que sólo se forman en presencia de luz. Sin embargo, mientras haya disponibilidad de estas moléculas, estas reacciones pueden producirse, independientemente de si hay luz o no. Por eso se denominan reacciones “independientes” de la luz. • Esta energía se usa para reducir el carbono y sintetizar glúcidos sencillos
  • 77. U 4 NUTRICION MINERAL Y TRANSPORTE Resultados de aprendizaje de la unidad: Identificar y conocer los ciclos de los nutrientes esenciales para una planta
  • 78. Nutrición mineral de las plantas El crecimiento de las plantas depende de la disponibilidad de nutrientes Dentro de los componentes de las plantas podemos considerar entre elementos constitutivos como C, H y O (Entre el 90-95% del peso seco, principales constituyentes de las sustancias orgánicas que forman el cuerpo vegetal )cuya disponibilidad no es muy manejable y 5-10% restante del peso seco corresponde a otros elementos cuya presencia es esencial para el correcto desarrollo de la planta. Se les llama nutrientes minerales. Entran en la planta, en general, en forma de iones inorgánicos disueltos en el agua que la planta absorbe por las raíces.
  • 79. • La nutrición de las plantas es autótrofa, pues sintetizan, con ayuda de la luz, los compuestos orgánicos que necesitan a partir de nutrientes inorgánicos como agua, dióxido de carbono y sales minerales. • Las plantas cormofitas (plantas vasculares poseen un sistema de vasos conductores)han desarrollado órganos específicos para la nutrición, como: la raíz, el tallo y las hojas, además de un sistema de tejidos de transporte que lleva los nutrientes a los diferentes órganos de la planta. • Plantas talofítica, que no tienen verdaderos tejidos (las algas y los líquenes), el proceso de nutrición es muy simple, al no poseer órganos específicos para la nutrición, la incorporación de la materia inorgánica necesaria para realizar la fotosíntesis se realiza directamente del medio, por lo general acuático.
  • 80. • Los nutrientes son elementos obtenidos por las plantas, generalmente del suelo • Algunos se acumulan en la planta en cantidades considerables, son los macronutrientes: nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, calcio y azufre. Otros se encuentran en cantidades mucho menores, son los micronutrientes: hierro, cobre, cinc, molibdeno, manganeso, boro y cloro. • Distintas sales minerales son absorbidas por las planta son transportadas, utilizadas y reutilizadas • La función de nutrición es el proceso por el cual los seres vivos obtienen la materia y energía que necesitan para formar sus propias estructuras y realizar sus funciones vitales
  • 81. • Los requerimientos cuantitativos de una planta o de un cultivo no son fijos y cambian con las condiciones de crecimiento, la disponibilidad de agua, luz, temperatura, la especie, etc. Es importante tener en claro cuáles son los criterios que permiten distinguir entre elementos esenciales y no esenciales. • CRITERIOS DE ESENCIABILIDAD 1- Cuando en su ausencia la planta no puede completar su ciclo biológico. 2- La acción del elemento debe ser específica, es decir, ningún otro elemento puede sustituirlo totalmente. 3- El elemento debe estar implicado directamente en la nutrición vegetal, bien como constituyente de un metabolito esencial o que sea requerido para el funcionamiento de una enzima. esencial a un elemento Los elementos esenciales para las plantas son 16 incluyendo O, H y C provenientes de H2O, CO2 y aire, los demás corresponden a los nutrientes minerales, los cuales, según la cantidad absorbida por la planta, se clasifican en macronutrientes y micronutrientes. Nutrientes imprescindible para el vegetal
  • 82.
  • 83. Necesidades y excesos de nutrientes • La necesidad de nutrientes es diversa en los diferentes cultivos, en tanto que la disponibilidad de nutrientes es diferentes en los diferentes cultivos • Cada relación suelo-cultivo es única y debemos contar con conocimientos sobre ambos para evaluar la adecuación de lo disponible a lo requerido • No hay relación directa entre los nutrientes que contiene una planta y los que necesita. En muchos casos se absorbe nutrientes en exceso y en otros la planta sobrevive aunque el nutriente sea deficitario • La absorción de cantidades excesivas de nutrientes muchas veces es perjudicial para las plantas
  • 84. curva de acción o curva de cosecha Para estudiar las relaciones cuantitativas que existen entre el suministro de sales minerales y el crecimiento de una planta, se utilizan varios métodos; uno de ellos el unifactorial, y consiste en introducir un elemento en un medio nutritivo, bajo diferentes concentraciones y medir el crecimiento correspondiente de las plantas. fase de deficiencia, cuando es muy acusada va acompañada de síntomas patológicos fase óptima, en la cual el crecimiento es máximo fase de toxicidad, debida a un exceso del elemento que provoca la disminución del crecimiento. El punto crítico de la curva, normalmente se acepta como la concentración en la cual se reduce entre un 5 a 10% el rendimiento máximo y por debajo de él hay una deficiencia más o menos marcada del elemento en cuestión. curva de crecimiento unifactorial. a: zona de déficit, b:punto crítico, c: zona de óptimo crecimiento, d: zona de toxicidad
  • 85. • Pero debemos tener en cuenta que los elementos interaccionan entre si y por lo tanto no solo hay que considerar las concentraciones de cada uno, sino las concentraciones relativas de ellos entre sí. Esto hace que la interacción de nutrientes sea muy compleja y los estudios se lleven al nivel de interacciones binarias y ternarias. • En las interacciones binarias se hacen variar las proporciones relativas de dos elementos, manteniendo siempre su suma constante y sin variación de los elementos restantes. La curva de crecimiento se presenta con una producción máxima Ym para una proporción dada Xm de los dos nutrientes estudiados: X1 y X2.
  • 86. Conclusiones generales Cada genotipo y especie de planta requiere una nutrición mineral óptima para su normal crecimiento y desarrollo (Kovacik et ál. 2007). Asociado a ello, una adecuada nutrición mineral es fundamental para alcanzar una producción agrícola que garantice la seguridad alimentaria, de manera que soporte la creciente demanda de una población mundial que día a día aumenta (FAO 1998). Para seguridad alimentaria y esfuerzos por mejorar los sistemas agrícolas productivos, no sólo en términos de cantidad, sino también de calidad (Bourguignon y Chakravarty 2003). Satisfacer necesidades básicas de la población, también debe tener en cuenta el medio ambiente.
  • 87. Deficiencia de nutrientes. • cuando su concentración en los tejidos cae por debajo de los niveles que permiten un crecimiento óptimo. • puede presentarse por ausencia del elemento o bien, porque éste se halla en una forma química que no puede ser utilizada por la planta • pueden deberse a efectos antagónicos entre diferentes elementos, de tal forma que la presencia de un nutriente en una determinada concentración, puede impedir la absorción de otro. • En las plantas se producen una serie de alteraciones metabólicas que pueden retrasar e incluso interrumpir el crecimiento y desarrollo vegetal. • Originan una serie de patologías que permiten a los agricultores identificar las deficiencias en los cultivos.
  • 88. • La aparición de síntomas patológicos puede ir acompañada de una disminución en el rendimiento del cultivo. • El sitio de aparición de los síntomas patológicos es muy importante para emitir un diagnóstico: tejidos jóvenes o viejos, ya que esto nos da una idea sobre la movilidad o inmovilidad del elemento dentro de la planta. • durante el crecimiento, los elementos móviles presentes en las hojas viejas se traslocan a los meristemas, apareciendo primero los síntomas en las hojas viejas, mientras que los inmóviles permanecen fijos en los tejidos maduros, apareciendo los síntomas en los órganos jóvenes, que no tienen de dónde obtenerlos. • Numerosos síntomas, como el amarillamiento y la necrosis, son comunes a las deficiencias de varios elementos, por lo que la determinación sintomatológica a veces no es correcta
  • 89. A nivel funcional • La deficiencia de macro y micronutrientes, así como la falta de equilibrio en el balance de nutrientes, produce una disminución en la tasa de fotosíntesis. El efecto de la nutrición mineral sobre la fotosíntesis es complejo y puede ser debido a efectos directos o indirectos. Concretamente en las hojas, la deficiencia mineral produce una bajada en la tasa de fotosíntesis neta por diversos motivos: disminución en la síntesis de clorofila, disminución en la capacidad del transporte electrónico fotosintético, disminución en la actividad de carboxilación y de otras enzimas, descenso de la conductancia estomática y aumento en los procesos respiratorios (Kozlowsky & Pallardy 1997).
  • 90. Metabolismo del nitrógeno en las plantas • El N, es especialmente importante para la vida del vegetal, convirtiendo las formas inorgánicas, simples (N2, NO3-, NH4+), en formas orgánicas de mayor complejidad (aminoácidos, amidas, proteínas, ácidos nucleicos). • Fuentes principales de N: una inmediata, constituida por los nitratos del suelo - NO3-- y otra mediata, que corresponde al N2 atmosférico. • La forma –NH4+ puede ser absorbida por las plantas, pero comúnmente se oxida a nitritos –NO2- y nitratos –NO3-, por medio de los organismos nitrificantes. nutrición nitrogenada Amonificación ------------- nitritación ---------------- nitratación • N orgánico >>>>>> –NH3 (amoníaco) >>>>>>>>> NO2- (nitrito) >>>>>>>> NO3- (nitrato) Nitrosomonas Nitrobacter -bacterias quimiosintéticas-
  • 91. En oscuridad (raíz), la respiración constituye la fuente principal de los h+ que se requieren para la reducción de los nitratos. bajo la presencia de luz (hojas) el proceso se liga a la fotosíntesis, que provee los NADPH y ATP necesarios para la reducción. • Después de ser absorbido el –NO3- es reducido a –NH3 y convertido en aminoácidos por un proceso conocido como asimilación del nitrato. *nitratorreductasa nitritorreductasa L-ác. glutámico deshidrogenasa • NO3- (nitrato) >>>>>> NO2- (nitrito) >>>>>>>> –NH3 (amoníaco) >>>>>>>>> aminoácido *Enzima catalizadora
  • 92. Fijación del nitrógeno atmosférico • Una serie de organismos muy especializados lo fijan, reducen y posteriormente convierten en proteína. La capacidad de fijar nitrógeno es bastante restringida, las plantas superiores son incapaces de fijarlo, excepto en asociación simbiótica. • la planta hospedante contribuye con compuestos carbonados como fuente energética. • Las asociaciones mejor conocidas son las de leguminosas con bacterias del género Rhizobium, en nódulos radicales.
  • 93.
  • 94. FASES DE LA NUTRICIÓN MINERAL: Permeabilidad y absorción de los nutrientes • Para que un nutriente pueda ser absorbido por las raíces de las plantas debe encontrarse disuelto en la solución del suelo • Generalmente las plantas absorben formas minerales iónicas de los nutrientes • En algunos casos pueden absorber moléculas orgánicas simples pero en general son procesos minoritarios respectos a los anteriores • La concentración de nutrientes en el suelo es generalmente baja por lo tanto hay grandes diferencias entre suelos • Existen importantes diferencias de concentración entre nutrientes y sus formas, se trata de un sistema dinámico donde continuamente las plantas están retirando nutrientes, mientras los solidos minerales y la MO del suelo están liberando nutrientes
  • 95. En las plantas cormofitas la incorporación de la mayoría de bioelementos se lleva a cabo en las raíces, por medio de la absorción de agua y sales minerales del suelo. 1. Absorción: pasiva – activa Se da en el aparato radical en contacto con las soluciones del suelo. Pasiva: no requiere el gasto de energía metabólica ocurre en zona denominada espacio externo (difusión libre de minerales en célula o tejidos) Mecanismo: por movimiento en masa del agua con minerales que ingresan a las células de las raíz junto con el agua absorbida También interviene la transpiración que genera el paso del agua Activa: Requiere gasto de energía metabólica, la célula va a gastar energía. Ocurre a través del fenómeno del ion transportador.
  • 96. • Una vez que el agua y las sales minerales han penetrado en las células epidérmicas, forman la savia bruta, que continúa circulando radialmente en el interior de la raíz hacia el cilindro central donde se encuentra el xilema. El transporte hasta llegar a los vasos leñosos se puede realizar de dos maneras: • • Vía A o simplástica. El agua y los solutos son transportados por ósmosis y transporte activo de unas células a otras a través de plasmodesmos*. • • Vía B o apoplástica. El movimiento se realiza por difusión simple por el exterior de la membrana celular, y engloba las paredes celulares y los espacios intercelulares. Este movimiento se ve interrumpido en la endodermis de la raíz, donde existen engrosamientos de suberina entre las células, la banda de Caspary, que regulan el paso de sustancias. • Las micorrizas, asociación simbiótica de hongos y raíces de plantas, es otro medio muy eficaz que facilita la absorción de agua y nutrientes del suelo, especialmente fosfatos y oligoelementos. PARA RECORDAR: *Ósmosis: Las membranas de las células vegetales son permeables al agua y relativamente impermeables a solutos, por lo que el agua se mueve a través de las mismas desde donde la concentración de solutos es menor hacia donde es mayor. *Coloide: Tipo de mezcla en la cual una sustancia se encuentra en el seno de otra pero sin llegar a disolverse. *Plasmodesmos: Poros en la pared celular que comunican células vecinas.
  • 97. • Metabolismo del fósforo burgos
  • 98. • Transporte de solutos. Transporte activo y pasivo. • peralta 2. transporte de las sales minerales
  • 100. Transporte de iones a través de una membrana • Centeno Lisbeth NO
  • 101. Procesos de transporte en membranas • Centeno Lisbeth
  • 102. Proteínas de transporte a través de membranas
  • 103. U 3 Balance hídrico de las plantas Resultados de aprendizaje de la unidad: Identificar la relación agua, suelo y planta con sus diferentes etapas dentro de la planta .
  • 104. El agua en el suelo, (alava) • En el sistema suelo-planta-atmósfera el agua se mueve en fase vapor desde la superficie del suelo y desde las paredes de las células del mesófilo hasta la atmósfera. El movimiento dentro del suelo se produce fundamentalmente en fase líquida, como así también la mayor parte del recorrido dentro de la planta. El movimiento de agua en el suelo en fase vapor es cuantitativamente poco importante, salvo en los primeros centímetros de un suelo húmedo.  El agua del suelo se distingue entre: - Agua gravitacional: agua que se infiltra por gravedad a las capas profundas. - Agua capilar: agua que permanece retenida por las partículas del suelo. Es la que permanece disponible para ser absorbida por las raíces, aunque también puede evaporarse. - Agua hidroscópica: agua que esta absorbida a los coloides del suelo y es retenida con fuerza considerable, por lo cual solo una pequeña fracción puede ser absorbida por las plantas.
  • 105. • La máxima cantidad de H2O que puede retener un suelo es la capacidad de campo. El H2O se va evaporando hasta el punto que el suelo ya no puede ceder H2O a la planta, esto es el punto de marchitez permanente. Por encima de la capacidad de campo la planta no puede crecer pues nos cargamos la fase gaseosa y la raíz no puede respirar. El H2O entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente es el agua capilar. • En un suelo arcilloso la capacidad de campo es de 50% de H2O, en uno arenoso solo del 15%, y los puntos de marchitez son 20% y5% respectivamente lo q muestra q el arcilloso puede perder un 30% de H2O mientras que el arenoso solo un 10% (hay que regar continuamente). La cantidad de H2O no es importante (para uno encharcamiento y para el otro sequía). El contenido en sales disminuye la disponibilidad de H2O.
  • 106. • El suelo esta constituido por pequeñas partículas de roca y materia orgánica que albergan espacios rellenos de aire y agua. Del suelo, las plantas van a extraer agua y sales minerales. Solamente los minerales que están disueltos en el agua pueden entrar en la raíz. • Estos nutrientes son absorbidos a través de unas células especializadas llamadas pelos absorbentes, que se encuentran fundamentalmente en la zona pilífera de la raíz, cuyas paredes son delgadas y carecen de cutícula, lo que le confiere una alta capacidad de absorción. La membrana celular es la barrera semipermeable que separa el exterior del interior celular y que determina la absorción selectiva de nutrientes. El agua atraviesa la membrana y penetra en los pelos por ósmosis
  • 107. • Los pelos absorbente son en realidad, células epidérmicas especializadas que durante el proceso de diferenciación sufren una evaginación, que tiene por objeto aumentar la superficie de absorción • Pueden introducirse a través de los poros del suelo de muy pequeño diámetro. Los pelos absorbentes incrementan de esta manera la superficie de contacto entre la raíz y el suelo. • Después, los nutrientes tiene que atravesar los distintos tejidos de la raíz hasta llegar a xilema que, a su vez, los conducirá hasta el aparato fotosintético de la planta.  Las raíces mantienen el aporte continuo de agua que las plantas necesitan para su nutrición, y compensan la pérdida de la misma por transpiración. En algunos casos existen mecanismos de incorporación de agua atmosférica a través de células epiteliales de otros órganos.
  • 108. LOS MECANISMOS DE MOVIMIENTO DEL AGUA • Los mecanismos que intervienen en el movimiento de agua en el sistema suelo-planta-atmósfera varían según el compartimiento y las condiciones reinantes en los mismos, siendo los más importantes el movimiento por difusión, flujo masal y mezclado turbulento. Difusión • Las moléculas de agua en solución no permanecen estáticas, estan en continuo movimiento, chocando unas con otras e intercambiando energía cinética. Este movimiento es cuantitativamente mas importante en fase gaseosa que en fase líquida. La difusión es un proceso espontáneo que determina el movimiento de moléculas, iones o partículas coloidales desde una región de un sistema a regiones adyacentes donde estas especies poseen menor energía libre (tienen menos capacidad de realizar trabajo).
  • 109. • Es un proceso puramente físico que no requiere gasto de energía por parte de la planta; es un movimiento desordenado de moléculas del soluto. Cuando las moléculas del soluto (agua, sal, nutrientes, etc.) se mueven desde una zona de mayor concentración a otra zona de menor concentración, a través de una membrana diferencialmente permeable. Gradiente de Concentración. (G.C). • Se llama así, a la diferencia entre las concentraciones moleculares en dos puntos (P1 y P2), dividida por la distancia (d) que los separa. Características de la Difusión. • 1. El movimiento de los nutrientes es al azar, en todas las direcciones chocando unas con otras. • 2. Un aumento de temperatura trae consigo un incremento en el ritmo del movimiento molecular. • 3. Cuanto más pequeña y más ligera sea una molécula, tanto más rápidamente se moverá. Otra Definición: • Es el movimiento neto de moléculas de una sustancia (soluto), desde una región de mucha actividad molecular (concentración), hacia una región de menor actividad molecular, de una sustancia en particular. La presión de difusión, de un líquido, es generalmente mucho mayor que la de un gas y comúnmente se mide en atmósferas (1 atm = 14.7 lb. / Pulg2).
  • 110. • Osmosis. - Es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable, sin embargo una considerable porción de agua pasa a través de una membrana por FLUJO DE MASA, más que por difusión. • La concentración del agua en una célula, por ejemplo de una hoja, se reduce cuando el agua se evapora de la célula. • - Rara vez se alcanza un equilibrio osmótico (agua) en las células vegetales vivas; cuando esto sucede, es solamente por periodos limitados (cortos) de tiempo. Sin embargo, por el principio de difusión; el agua entrara a una célula siempre que su presión de difusión sea mayor afuera que adentro.
  • 111. • Flujo masal • Se dice que hay flujo masal cuando todas las moléculas que componen la masa de agua (incluyendo las sustancias disueltas en ella), se mueven simultaneamente en la misma dirección (estrictamente, el componente direccional dependiente del flujo masal es muy superior a aquellos que dependen del movimiento aleatorio de las moléculas y al componente difusional que pudiera existir). • Este movimiento se produce en respuesta a diferencias de presión hidrostática, y la magnitud del flujo dependerá de las diferencias de presión hidrostática, de la geometría del medio y de la viscosidad de la solución. Para el caso sencillo de un tubo cilíndrico,
  • 112. Mezclado turbulento • El movimiento de vapor de agua desde las inmediaciones de la hoja hasta la atmósfera que se halla sobre el cultivo se produce fundamentalmente por mezclado turbulento. • Este proceso lleva al mezclado rápido de estas capas de aire, determinando así la transferencia de vapor de agua (u otras sustancias) entre regiones de alta y regiones de baja concentración a una tasa muy superior a la que se produciría por difusión molecular. El grado de turbulencia tiene un efecto marcado sobre la velocidad del mezclado de las capas adyacentes, y esa turbulencia aumenta con la velocidad del viento y la rugosidad de la superficie • El mezclado turbulento difiere de la difusión en que las tasas de transferencia son mucho más elevados, pero es similar al primer proceso en cuanto a la fuerza motriz: la diferencia de concentraciones en distintos puntos del sistema.
  • 113. absorción de agua por la raíz. • La absorción de agua consiste en su desplazamiento desde el suelo hasta la raíz, y es la primera etapa del flujo hídrico en sistema continuo suelo-planta-atmósfera. • En una planta en crecimiento activo, existe una fase de agua líquida que se extiende desde la epidermis de la raíz a las paredes celulares del parénquima foliar. • el vapor de agua se mueve desde el interior de la hoja al exterior siguiendo un gradiente de potencial hídrico. Este proceso, denominado transpiración, es la fuerza motriz más importante para el movimiento del agua a través de la planta. • El sistema radical sirve para sujetar la planta al suelo y, sobre todo, para encontrar las grandes cantidades de agua que la planta requiere.
  • 114. • Desde los pelos radicales, el agua se mueve a través de la corteza, la endodermis (la capa más interna de la corteza) y el periciclo, hasta penetrar en el xilema primario. • El camino que siguen el agua y sales minerales desde la epidermis de la raíz hasta el xilema del cilindro vascular, en la planta puede ser apoplástico o simplástico, o una combinación de ambos. • Vía tanscelular o simplástica, es decir, pasando de una célula a célula a través de los plasmodesmos. Como la concentración de sales minerales en el suelo es menor que la concentración de sales en el interior de la planta, su ingreso es las células se realiza por transporte activo, a través de unas proteínas transportadoras que se encuentran en las membranas celulares y supone un coste energético (ATP) para la planta. El agua penetra en los tejidos de la raíz por osmosis.
  • 115. • Vía extracelular o apoplástica, es decir, aprovechando los grandes espacios intercelulares existentes entre las células parenquimáticas del córtex de la raíz. • Al llegar a la endodermis (Capa interna del córtex) ambos caminos convergen, debido a que esta capa resulta infranqueable por la vía extracelular. Los espacios intercelulares de la endodermis esta fuertemente sellados por la banda de Caspari muy impermeable
  • 116.
  • 117. Factores que afectan a la absorción de agua • Hay varios factores que afectan a la absorción de agua por las raíces: • La temperatura favorece los procesos del metabolismo celular y, por tanto, incrementa la absorción. Las temperaturas bajas la disminuyen. • La mayor aireación del suelo provoca un aumento de la superficie de absorción, formándose raíces muy ramificadas y pelos radicales largos y numerosos. • El aumento de la cantidad de agua en el suelo favorece su entrada a las raíces, siempre que la concentración de sales en el suelo sea inferior a la del interior de los pelos radicales. • La capacidad de retención del suelo es importante, pues en muchos casos el agua del terreno no es agua libre o circulante, sino que está retenida en forma de coloides*. Además, en ocasiones parte del agua queda fuertemente adherida a las partículas del suelo.
  • 118. Transporte de agua a través del xilema
  • 119. Transpiración. Anatomía y fisiología de la hoja y estomas
  • 120. Pérdida de agua líquida por las plantas
  • 121. 1. . 2. . U 6 Respiración Resultados de aprendizaje de la unidad: Reconoce los factores involucrados en la respiración de las plantas
  • 124. Factores que influyen sobre la respiración.
  • 126. U 7 Crecimiento y Desarrollo Resultados de aprendizaje de la unidad: Conoce los procesos fisiológicos que intervienen en el ciclo biológico de las plantas