Transpiración vegetal: definición, mecanismos y factores que la afectan
Descubre qué es la transpiración vegetal, sus mecanismos y factores (luz, temperatura, humedad, viento, suelo) que regulan la pérdida de agua y su impacto en las plantas.
La transpiración es la evaporación del agua de las plantas, especialmente de las hojas. Es un tipo de translocación y forma parte del ciclo del agua. La cantidad de agua que pierde una planta depende de su tamaño, la intensidad de la luz, la temperatura, la humedad, la velocidad del viento y el suministro de agua del suelo. Además de estos factores ambientales, influyen características propias de la planta como el área foliar, la densidad y apertura de los estomas, el grosor de la cutícula y la presencia de pelos foliares (tricomas).
La transpiración fue estudiada por primera vez de forma sistemática por Stephen Hales (17 de septiembre de 1677 - 4 de enero de 1761), un clérigo inglés. Con sus experimentos demostró lo que todavía se considera la explicación principal: la evaporación del agua en las hojas genera una fuerza (tensión) que, junto con las fuerzas de cohesión y adhesión entre las moléculas de agua, impulsa la columna continua de agua desde las raíces hasta las hojas.
Mecanismos de transpiración
La pérdida de agua por las plantas ocurre por diferentes vías:
- Transpiración estomática: es la vía predominante. El agua se evapora desde las células del mesófilo hacia los espacios intercelulares y sale al exterior a través de los estomas abiertos. La apertura y cierre de los estomas regulan fuertemente el intercambio de agua y dióxido de carbono, condicionando la relación entre transpiración y fotosíntesis.
- Transpiración cuticular: ocurre a través de la cutícula epicuticular cuando esta no es completamente impermeable. Es relativamente baja en plantas con cutículas gruesas.
- Transpiración lenticular: ocurre a través de lenticelas en tallos y otras superficies y normalmente contribuye poco al total.
El transporte ascendente del agua se explica principalmente por la teoría de la cohesión-tensión: la evaporación desde las hojas crea una tensión (presión negativa) en la columna de agua del xilema; la cohesión entre moléculas de agua y la adhesión al tejido vascular permiten mantener esa columna y arrastrar agua desde las raíces. En condiciones particulares puede contribuir la presión radicular (presión positiva generada por las raíces) y procesos locales de recarga de vasos embolizados. La transpiración depende del gradiente de potencial hídrico entre la savia y la atmósfera; cuanto más seca la atmósfera (mayor déficit de presión de vapor) mayor es la fuerza que impulsa la evaporación.
Factores que afectan la transpiración
Los factores pueden agruparse en ambientales y propios de la planta:
- Luz: estimula la apertura estomática para permitir el intercambio gaseoso necesario para la fotosíntesis; esto aumenta la transpiración durante el día.
- Temperatura: al aumentar la temperatura se incrementa la evaporación y también el déficit de presión de vapor, elevando la transpiración.
- Humedad relativa: una humedad baja exterior incrementa el gradiente de vapor y la pérdida de agua; una humedad alta la reduce.
- Viento: la velocidad del viento reduce la capa límite alrededor de la hoja, facilitando la eliminación del vapor y aumentando la transpiración.
- Suministro de agua en el suelo: la disponibilidad de agua limita la transpiración; con estrés hídrico las plantas cierran estomas para conservar agua.
- Características foliares: área foliar total, orientación de las hojas, grosor de la cutícula, presencia de tricomas y densidad de estomas influyen en la tasa de pérdida de agua.
- Señales hormonales: la hormona ácido abscísico (ABA) produce cierre estomático durante sequía; además el CO2 interno, señales circadianas y otras hormonas modulan la apertura estomática.
Patrones diarios y estacionales
La transpiración suele mostrar un ritmo diurno: baja durante la noche (estomas cerrados) y máxima en las horas de mayor radiación y temperatura. Estacionalmente, depende del fenotipo (crecimiento activo, caída de hojas en especies caducas) y de la disponibilidad de agua del suelo.
Métodos de medición
Existen varias técnicas para cuantificar la transpiración y el flujo de agua:
- Potómetro: mide la pérdida de masa o volumen en una rama aislada; útil en experimentos de laboratorio o invernadero.
- Porómetro: mide la conductancia estomática en hojas individuales.
- Lisímetros: determinan la evapotranspiración a escala de parcela midiendo el balance de agua del suelo y la planta.
- Sensores de flujo de savia (sap flow): miden el flujo de agua en tallos y troncos en plantas en campo.
- Isótopos y modelos: se usan para estimar la contribución de diferentes fuentes de agua y para modelizar la transpiración a escala de ecosistemas.
Importancia ecológica y aplicaciones prácticas
La transpiración tiene implicaciones clave:
- Regulación térmica: la evaporación enfría las hojas, protegiendo los tejidos fotosintéticos del sobrecalentamiento.
- Transporte de nutrientes: el flujo de agua arrastra iones y solutos desde las raíces hacia hojas y órganos en crecimiento.
- Ciclo hidrológico: contribuye a la humedad atmosférica y a la evapotranspiración total de los ecosistemas.
- Agricultura y manejo del riego: conocer las tasas de transpiración ayuda a optimizar el riego, mejorar la eficiencia del uso del agua (WUE) y seleccionar cultivares más resistentes a la sequía.
Adaptaciones para reducir la pérdida de agua
Las plantas han desarrollado estrategias para limitar la transpiración en ambientes secos:
- Estrategias fisiológicas: cierre estomático rápido, metabolismo CAM o fotosíntesis C4 que reducen la pérdida de agua por unidad de carbono fijado.
- Adaptaciones morfológicas: hojas reducidas o enrolladas, cutículas gruesas, tricomas reflectantes, estomas hundidos o menor densidad estomática.
- Comportamientos: movimientos foliares (p. ej. rolado de hojas) o fases fenológicas (reducción del área foliar) en respuesta a sequía.
En resumen, la transpiración es un proceso vital que conecta la fisiología de la planta con el ambiente. Controla el intercambio de agua y gases, influye en la productividad y la supervivencia de las plantas y tiene efectos directos sobre el manejo del agua en la agricultura y la conservación de ecosistemas.
Cómo funciona la transpiración
La superficie de las hojas está salpicada de aberturas denominadas estomas, que actúan más bien como poros. En la mayoría de las plantas hay más en el envés de las hojas que en el haz. Los estomas están delimitados por células de guarda que abren y cierran el poro. La transpiración se produce cuando las células protectoras abren los estomas. Esto permite que el oxígeno y el vapor de agua salgan y que el dióxido de carbono entre. El dióxido de carbono se utiliza en la fotosíntesis y el oxígeno se produce en la fotosíntesis.
La transpiración también arrastra el agua a través de la planta. Esto lleva consigo los nutrientes minerales de las raíces a los brotes. El agua sale de las hojas hacia la atmósfera. Esto ejerce una atracción sobre la columna de agua, que hace que el agua suba en contra de la gravedad. El agua entra en la planta por las raíces mediante ósmosis y transporta los nutrientes minerales disueltos a las partes superiores de la planta a través del xilema. Un árbol completamente desarrollado puede perder varios cientos de galones de agua a través de sus hojas en un día caluroso y seco. Alrededor del 90% del agua que entra en las raíces de una planta se utiliza para este proceso.
Las plantas del desierto y las coníferas tienen adaptaciones que reducen la pérdida de agua. Algunos ejemplos son: cutículas gruesas, superficies foliares reducidas, estomas hundidos y pelos. Todo ello reduce la transpiración y conserva el agua. Muchos cactus realizan la fotosíntesis en tallos suculentos, en lugar de en hojas. La superficie incluso de un tallo grueso es mucho menor que la superficie total de las hojas de un árbol. Además, los estomas de las plantas del desierto suelen estar cerrados durante el día y abiertos por la noche, cuando la transpiración es menor.
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