¿Cómo se Nutren las Plantas?
Definiciones Clave
- Alimento: Sustancia que toman los organismos para su subsistencia.
- Nutriente: Sustancia que las células incorporan para sus procesos metabólicos.
Incorporación de Agua y Sales Minerales
Para que las plantas puedan absorber agua y sales minerales, estas sustancias deben atravesar las membranas celulares. El mecanismo varía según el tipo de planta.
En Musgos
Al no poseer órganos especializados para la absorción (como raíces verdaderas), los musgos absorben agua y nutrientes a través de las membranas celulares presentes en toda la superficie de la planta.
En Plantas Vasculares y Espermatofitas
En estas plantas, la entrada de agua y sales minerales se realiza principalmente por las raíces y se distribuye por los vasos conductores. Los nutrientes vegetales esenciales están formados por agua (H₂O), minerales y energía lumínica (luz).
Intercambio de Gases: Respiración y Fotosíntesis
Las plantas intercambian gases con el exterior. Son organismos autótrofos, aunque algunas de sus células pueden ser heterótrofas (como las de la raíz). Realizan tanto la respiración celular como la fotosíntesis, procesos para los cuales el oxígeno (O₂) y el dióxido de carbono (CO₂) son fundamentales.
A diferencia de los animales, las plantas no han desarrollado un sistema respiratorio complejo. Su metabolismo es relativamente poco activo, por lo que los gases disueltos en el agua y presentes en los espacios intercelulares son suficientes. El CO₂ es necesario principalmente en las hojas, ya que son los órganos que contienen clorofila y realizan la fotosíntesis.
Mecanismos de Entrada de Gases
En helechos y espermatofitas, los principales mecanismos son:
- Estomas: Pequeñas aberturas, principalmente en las hojas, formadas por células oclusivas que, en función de su turgencia, abren o cierran el ostiolo (el poro). Su apertura está regulada por factores como la luz y la humedad. En climas húmedos, los estomas se abren, mientras que en climas secos se cierran para evitar la pérdida de agua. La concentración del ion potasio (K⁺) también juega un papel crucial en su fisiología.
- Pelos radicales: Protuberancias de las raíces que absorben el agua del suelo, la cual contiene gases disueltos.
- Lenticelas: Protuberancias porosas en los tallos leñosos que permiten el intercambio de gases directamente con la atmósfera.
Captación de Luz: El Papel de la Clorofila
La captación de la energía lumínica es fundamental para la fotosíntesis. Esta función se realiza gracias al pigmento de la clorofila.
- En las plantas con semillas, las hojas son los órganos especializados en esta tarea.
- En los helechos, esta función la cumplen los frondes.
- En los musgos, las estructuras fotosintéticas están integradas en el tallo.
Fisiología del Transporte en Plantas
Existen dos vías principales de transporte de sustancias dentro de las plantas, cada una con su propio sistema de vasos conductores:
- Vía ascendente (Xilema): Transporta la savia bruta (compuesta por agua y sales minerales disueltas) desde la zona de captación (raíces) hacia las células fotosintéticas (hojas).
- Vía descendente (Floema): Transporta la savia elaborada (compuesta por agua, azúcares como la sacarosa y otras sustancias orgánicas) desde las células autótrofas (hojas, denominadas zona fuente) hacia las células no fotosintéticas o heterótrofas (zona sumidero), que consumen esta materia orgánica para crecer o almacenarla.
El Movimiento de la Savia Bruta
El movimiento de la savia bruta a través del xilema puede variar según las estaciones. Por ejemplo, en invierno, los vasos del xilema pueden ser taponados por calosa (un polisacárido), deteniendo o ralentizando el flujo.
Procesos Clave: Cohesión, Adhesión y Tensión
El ascenso de la savia bruta se explica por la Teoría de la Cohesión-Tensión, que se basa en tres procesos físicos:
- Cohesión: Las moléculas de agua se mantienen fuertemente unidas entre sí gracias a los puentes de hidrógeno, formando una columna continua.
- Adhesión: Las moléculas de agua se adhieren a las paredes de los vasos conductores (xilema), lo que facilita su ascenso a través de capilares de pequeño diámetro.
- Tensión: La transpiración (evaporación de agua) en las hojas a través de los estomas genera una tensión o fuerza de succión que “tira” de la columna de agua hacia arriba. Esta tensión, combinada con la cohesión y la adhesión, provoca el ascenso de la savia bruta desde la raíz hasta las hojas.
El Movimiento de la Savia Elaborada
La savia elaborada, rica en sacarosa y otras sustancias orgánicas, se transporta a través del floema, cuyas células están comunicadas por placas cribosas.
El Proceso de Translocación
El movimiento de la savia elaborada se conoce como translocación y se explica por el modelo de flujo por presión:
- En la zona fuente (ej. hojas), la sacarosa se carga en el floema mediante transporte activo, lo que requiere energía.
- Esta alta concentración de solutos provoca que el agua entre al floema desde el xilema por ósmosis, generando una alta presión hidrostática.
- En la zona sumidero (ej. raíces, frutos), la sacarosa sale del floema para ser utilizada o almacenada por otras células.
- Al disminuir la concentración de sacarosa, el agua sale del floema por ósmosis, reduciendo la presión en esa zona.
Esta diferencia de presión entre la zona fuente y la zona sumidero es lo que impulsa el movimiento de la savia elaborada a través de la planta.
Estructuras Vegetales Especializadas en la Nutrición
Anatomía de la Raíz
- Epidermis: Es la capa más externa, formada por una sola fila de células. Algunas de estas células presentan prolongaciones llamadas pelos radicales, que aumentan drásticamente la superficie de absorción.
- Parénquima cortical (o córtex): Zona formada por células no fotosintéticas con espacios intercelulares por donde circulan agua y gases.
- Endodermis: Es la capa más interna del córtex. Sus células están impermeabilizadas por una estructura llamada Banda de Caspary, que actúa como una barrera selectiva, obligando al agua y a los solutos a pasar a través de la membrana celular.
- Cilindro vascular: Es la parte más interna de la raíz, donde se localizan los tejidos conductores: el xilema y el floema.
Vías de Transporte en la Raíz
Existen dos rutas principales para que el agua y los minerales lleguen desde el suelo hasta el cilindro vascular:
Vía Apoplástica
Es la principal vía para el agua. Las sustancias se mueven a través de los espacios intercelulares y las paredes celulares del córtex sin entrar en el citoplasma de las células. Este camino se ve interrumpido por la Banda de Caspary, que obliga a las sustancias a atravesar la membrana de las células de la endodermis para continuar.
Vía Simplástica
Es la principal vía para las sales minerales. Las sustancias atraviesan la membrana de los pelos radicales y se mueven de célula en célula a través de conexiones citoplasmáticas (plasmodesmos) hasta llegar a los vasos conductores.