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La gran mayoría de plantas son organismos autótrofos, es decir, que no necesitan alimentarse o nutrirse de otros seres vivos, sino que fabrican su propio alimento a partir de elementos inorgánicos.

Mediante la fotosíntesis de las plantas, la respiración y su capacidad de absorción de nutrientes mediante las raíces, ellas reciben todo lo que necesitan. De todos los elementos de los que las plantas pueden absorber, hay 16 de ellos que están considerados elementos esenciales. Son los siguientes: oxigeno, hidrogeno, carbono, magnesio, azufre, calcio (ecología verde s/f).

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Cesia María Gamez Ayala 20201001174.

Karla Fernanda Salinas Méndez 20201005729.

Claudia Rachel Ayala Irías 20202200008.

Hilary Rachell Salinas Rivas 20201003659.

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Las relaciones hídricas en plantas se refieren a la absorción, transporte y pérdida de agua, procesos esenciales para mantener la turgencia celular y la fotosíntesis. (Taiz, L., & Zeiger, E. 2010).

Procesos y funciones involucrados

Absorción de agua: A través de las raíces, principalmente por ósmosis.

Transporte de agua: Movimiento de agua desde las raíces hasta las hojas a través del xilema, impulsado por la transpiración.

Transpiración: Pérdida de agua en forma de vapor a través de los estomas en las hojas. (Universidad Nacional Agraria La Molina, 2016).

Mecanismos de adaptación y supervivencia

Estomas regulables: Apertura y cierre de estomas para controlar la pérdida de agua.

Raíces profundas: Desarrollo de sistemas radiculares profundos para acceder a agua subterránea.

Cutícula cerosa: Presencia de una cutícula gruesa para reducir la evaporación. (Universidad Nacional Agraria La Molina, 2016).

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La fotosíntesis es un proceso biológico complejo en el que se pueden distinguir dos fases bien diferenciadas, una primera, de absorción y conversión de energía, y otra segunda, de toma y asimilación de elementos constitutivos de la materia orgánica (carbono, nitrógeno y azufre). La energía luminosa es absorbida por biomoléculas fotosensibles y transformada en una forma de energía bioquímica estable. Ambas fases, la foto-absorción de energía y la fotoasimilación de los elementos esenciales, están perfectamente coordinadas e interrelacionadas (n.d.)

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Las nuevas tecnologías están cambiando nuestro mundo y nuestras vidas más que nunca, y en este contexto, la disciplina de Nutrición Vegetal debe aprovechar las posibilidades tecnológicas y biotecnológicas que ya están presentes y las que se están desarrollando.

Si bien los fertilizantes han tenido un gran impacto en el aumento de los rendimientos a lo largo de los años, actualmente debemos reducir el impacto ambiental causado por el exceso de fertilización, proponiendo alternativas innovadoras para una nutrición vegetal sostenible.

Deben abordarse los desafíos que surgen como el cambio climático, la degradación continua de la estructura del suelo y la baja fertilidad, pero también el aumento del coste y la baja disponibilidad de fertilizantes. Esto requerirá enfoques innovadores para la nutrición de las plantas que conduzcan a una agricultura más sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

Lograr ese objetivo requerirá explorar todas las fuentes de nutrientes orgánicos e inorgánicos disponibles con alta eficiencia, utilizar los sistemas biológicos y nuevas tecnologías y bio-tecnologías adaptadas a las características específicas de cada agroecosistemas y sistemas alimentarios.

Las acciones incluyen:

Hojas de ruta de nutrientes impulsadas por la sostenibilidad,

Soluciones de nutrición biológica

Recuperación y reciclaje de nutrientes

Fertilizantes climáticamente inteligentes

Nuevas micro y nanotecnologías para aplicaciones de nutrientes

Agricultura de precisión (Tasa de fertilización variable)

Soluciones basadas en la naturaleza (sociedad española de la biología de plantas, 8 de noviembre del 2022).

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Es el proceso por el cual la energía del Sol se convierte en energía química aprovechable para los organismos en la Tierra, liberando además en el proceso, el oxígeno indispensable para la vida en nuestro planeta (Ing., 2022)

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ECODUO: Empresa prestadora de servicios de residuos solidos EPS RS

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Prácticamente todos los animales y plantas necesitan agua, luz, aire y nutrición para crecer y sobrevivir. Las plantas verdes obtienen su nutrición a través de un complejo proceso químico conocido como fotosíntesis.
Entonces, ¿qué es la fotosíntesis ?
La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas verdes y ciertos microorganismos utilizan la energía del sol para producir azúcar. El agua y el dióxido de carbono son las principales materias primas del proceso. El oxígeno normalmente se libera como subproducto durante el proceso fotosintético.

A partir de la energía generada, otros organismos vivos, incluidos animales y plantas, obtienen el combustible para vivir. Los organismos dependen de la energía para los procesos metabólicos y fisiológicos que tienen lugar en sus células.

Si bien el proceso de fotosíntesis es complejo, las reacciones generales se pueden resumir de la siguiente manera:
Luz solar + agua + dióxido de carbono = glucosa (carbohidrato) + oxígeno molecular.
La reacción total se puede denotar con la siguiente ecuación:
6H2O + 6CO2 = C6H12O6+ 6O2
Ahora que sabes qué es la fotosíntesis, veamos dónde ocurre.

¿Dónde se lleva a cabo la fotosíntesis?

En las plantas, la fotosíntesis normalmente ocurre en las hojas. Debe tener en cuenta que una hoja típica tiene varias capas de células. Entonces, el proceso de fotosíntesis tiene lugar en una capa intermedia conocida como mesófilo.

Las hojas tienen aberturas reguladas conocidas como estomas en la parte inferior. Estas aberturas permiten la entrada y salida de dióxido de carbono y oxígeno, respectivamente. Los estomas también regulan el balance de agua en la hoja. De hecho, se ubican debajo de la hoja principalmente para minimizar la pérdida de agua.

Cada estoma presenta células protectoras, que se hinchan o encogen en reacción al cambio osmótico, lo que da como resultado la apertura y el cierre de los estomas.

Dentro de cada célula del mesófilo, hay orgánulos llamados cloroplastos. Varias reacciones químicas tienen lugar en varias partes de los cloroplastos. La fotosíntesis es una de estas reacciones.
LEE: ¿Qué es una cadena alimentaria y qué es una red alimentaria?
Los cloroplastos tienen características especiales que les permiten realizar las reacciones de fotosíntesis. Cada cloroplasto contiene estructuras en forma de disco llamadas tilacoides. Estos tilacoides se apilan como panqueques en montones conocidos colectivamente como grana.

El espacio alrededor de la grana está lleno de líquido y se conoce como estroma, mientras que el espacio entre un tilacoides y el otro se llama espacio tilacoidal.

Incrustado en la membrana de cada tilacoide hay un pigmento de color verde llamado clorofila. La clorofila le da a las plantas su color verde y ayuda a capturar la luz solar que se necesita para el proceso de fotosíntesis.

Ahora ya sabes dónde ocurre la fotosíntesis. Exploremos las dos etapas de este proceso.

¿Cuáles son las dos etapas de la fotosíntesis?

Las dos etapas sucesivas en las que tiene lugar la fotosíntesis son:

Las reacciones dependientes de la luz

El Ciclo de Calvin, o las reacciones independientes de la luz

Echemos un vistazo detallado a estas etapas:

Las reacciones dependientes de la luz

La primera fase de la fotosíntesis son las reacciones dependientes de la luz. Esta fase requiere luz solar. La clorofila absorbe la energía de la luz solar y la convierte en energía química.

Esta energía química se almacena en dos formas:

Nicotinamida Adenina Dinucleótido Fosfato (NADPH) una molécula transportadora de electrones

Trifosfato de adenosina (ATP), una molécula portadora de energía

Las reacciones dependientes de la luz ocurren en la membrana tilacoide dentro del cloroplasto. La conversión de energía luminosa en energía química se produce en una multiproteína conocida como fotosistema. Hay dos tipos de fotosistemas:

Estos fotosistemas se encuentran en la membrana de los tilacoides y cada uno ayuda a captar la energía de la luz solar activando electrones. Las moléculas portadoras de energía, que impulsan las reacciones independientes de la luz, transportan luego estos electrones excitados.

Los fotosistemas se componen de un centro de reacción y un centro de captación de luz. El complejo de captación de luz presenta pigmentos que transmiten la energía de la luz a dos moléculas especiales de clorofila:

Moléculas P700: estas son moléculas de clorofila PSI y absorben luz con una longitud de onda máxima de 700 nm

Moléculas P680: estas son moléculas de clorofila PSII y absorben luz con una longitud de onda máxima de 680 nm.

LEE: ¿Cómo se lleva a cabo la fotosíntesis en las plantas del desierto?
Las reacciones dependientes de la luz comienzan en PSII, y aquí está el desglose del proceso:

Una molécula de clorofila P680 absorbe un fotón de luz. Esto ocurre en el centro de recolección de luz de PSII

La energía que se produce a partir de la luz se transmite de una molécula P680 a otra hasta que llega al centro de reacción (RC) del PSII.

El RC tiene un par de moléculas de clorofila P680. Los altos niveles de energía en las moléculas excitan un electrón, haciéndolo inestable y, por lo tanto, se libera.

El complejo de recolección de luz captura más fotones de luz, se transfiere más energía al RC y se liberan más electrones y el ciclo continúa.

Estos electrones liberados se transportan a través de la cadena de transporte de electrones (ETC). ETC engloba una serie de complejos proteicos y portadores móviles.

Una vez liberados del PSII, los electrones se reemplazan dividiendo el agua en electrones, iones de hidrógeno y oxígeno. El proceso se llama fotólisis ya que la luz se usa para dividir el agua.

Los iones de oxígeno e hidrógeno producidos durante la fotólisis se liberan en la luz de los tilacoides antes de que el oxígeno finalmente se libere a la atmósfera como un subproducto de la fotosíntesis.

A medida que los electrones se transportan a través del ETC, los iones de hidrógeno del estroma se transportan y liberan en la luz del tilacoides. En consecuencia, la luz tendrá una mayor concentración de iones de hidrógeno, también conocida como protón.

El gradiente de protones en la luz da como resultado que los iones de hidrógeno se transfieran a la ATP sintasa y entreguen la energía que se usa para combinar ADP y Pi para generar ADP.

A través del ETC, los electrones se transfieren al citocromo b6f, luego a la plastocianina y finalmente llegan a PSI.

Esto es lo que sucede después:

En PSI, los electrones obtienen energía de la luz absorbida por las moléculas de clorofila P700 antes de ser transportados al portador móvil, la ferredoxina.

De la ferredoxina, se trasladan a la ferredoxina NADP reductasa (FNR). FNR es el aceptor de electrones final y donde se genera NAPDH al combinar los electrones y el ion de hidrógeno con NADP.

Los electrones del PSII reemplazan los electrones perdidos del PSI a través del ETC.

LEE: Bioma del bosque de coníferas: temperatura, clima, ubicación, plantas, animales
Reacciones independientes de la luz (el ciclo de Calvin)

El Ciclo de Calvin es la segunda fase del proceso de fotosíntesis y tiene lugar en el estroma del cloroplasto. En las reacciones independientes de la luz, el dióxido de carbono se transforma en glucosa y otros productos utilizando los electrones del NADPH y la energía del ATP.

Aquí hay un desglose del proceso:

Una molécula de dióxido de carbono se combina con una molécula de bisfosfato de ribulosa (RuBP), que es una molécula de 5 carbonos.

Esta combinación da como resultado un intermediario inestable de 6 carbonos, que se desintegra rápidamente, dando como resultado dos moléculas de 3 carbonos llamadas 3-fosfoglicerato (PGA).

Las dos moléculas de PGA obtienen energía del ATP y generan dos moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato (BPGA).

Cada molécula de BPGA se combina con un electrón de NADPH, produciendo como resultado dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato (G3P).

Estas dos moléculas de G3P pueden producir solo una molécula de glucosa. Eso significa que es necesario regenerar más RuBP para producir más moléculas de glucosa. Para lograr esto, se requerirán 12 moléculas de G3P.

En este punto, debes darte cuenta de que el proceso de fotosíntesis requiere 6 moléculas de dióxido de carbono. Puedes ver eso en la ecuación de la fotosíntesis (6CO2).

Estas 6 moléculas de dióxido de carbono deberán utilizarse para generar las 12 moléculas de G3P. Eso significa que los pasos utilizados para generar las dos primeras moléculas de G3P tendrán que repetirse otras cinco veces para generar diez moléculas de G3P más.

Mientras que las dos moléculas de G3P se utilizan para generar glucosa, las diez moléculas adicionales se utilizan para regenerar RuBP.
Fuentes:

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☝ Prácticamente todos los animales y plantas necesitan agua, luz, aire y nutrición para crecer y sobrevivir. Las plantas verdes obtienen su nutrición a

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Otros pigmentos como los carotenoides también participan en la captura de luz.

La energía luminosa se convierte en energía química en forma de ATP y NADPH durante la fase luminosa.

Esta energía se utiliza en la fase oscura para sintetizar compuestos orgánicos.

Ocurre en las membranas de los tilacoides dentro de los cloroplastos.

(n.d.)

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Se lleva a cabo en los cloroplastos de las células vegetales.

Principalmente involucra la conversión de dióxido de carbono y agua en glucosa y oxígeno.

Implica la fotólisis del agua, liberando oxígeno como subproducto.

Tiene lugar en el estroma de los cloroplastos.

El dióxido de carbono se fija en compuestos orgánicos, como la glucosa.

Las dos fases están estrechamente coordinadas; la energía producida en la fase luminosa se utiliza en la fase oscura.

La fotosíntesis es fundamental para la producción de oxígeno y la base de la cadena alimentaria.

(n.d.)

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La fotosíntesis es el único mecanismo de entrada de energía para la biosfera (con excepción de los procesos que realizan algunas bacterias quimio-sintéticas que obtienen energía de la oxidación de sustratos inorgánicos).(Crespo, 2016)

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La siguiente información fue seleccionada por Portalfruticola.com de una investigación de Jorge Enrique Sáenz Guarin desde la Universidad Nacional de Colombia
La fotosíntesis

La fotosíntesis es el único mecanismo de entrada de energía para la biosfera (con excepción de los procesos que realizan algunas bacterias quimio-sintéticas que obtienen energía de la oxidación de sustratos inorgánicos). La fotosíntesis incluye reacciones de oxido-reducción. Básicamente en el proceso de oxidación la molécula de agua libera electrones con producción de oxigeno y la reducción del dióxido de carbono para formar carbohidratos (Salisbury y Ross, 1994).

La fotosíntesis es importante para el hombre, entre otros aspectos, porque mediante ella se producen alimentos y oxígeno (Barceló et al., 1983). Pero además, de forma directa o indirecta ella alimenta casi la totalidad del mundo vivo en el planeta (Campbell y Reece, 2005).

Los primeros organismos foto-sintetizadores probablemente aparecieron hace tres mil o tres mil quinientos millones de años. A medida que ellos proliferaron fueron estableciendo interdependencias y relaciones que no solo los transformaron sino que cambiaron el aspecto del planeta. Los organismos antiguos vivían en un medio sin oxigeno libre en la atmósfera, que estaba compuesta en gran porcentaje por hidrogeno. El oxigeno, inclusive sería toxico para estos organismos primitivos, como lo es actualmente para los anaerobios. La energía era adquirida por procesos como la fermentación o la glucólisis, que debieron propiciar la acumulación paulatina de dióxido de carbono en la atmósfera primitiva. Si los seres vivos utilizaban directamente la energía solar, usando dióxido de carbono y liberando oxigeno, seguramente aprovechaban los recursos de su medio de forma más eficiente, marcando un hito en la historia y evolución de la vida en el planeta. La condición para realizar la fotosíntesis es la absorción de fotones, partículas cuánticas por parte de ciertos pigmentos (Curtis y Barnes, 2001).

La fotosíntesis es un proceso endergónico porque se necesita la participación de la energía radiante del sol para iniciar la cadena de reacciones que llevan a la formación de los compuestos orgánicos que almacena el organismo.
La reacción global de la fotosíntesis es:
(CH2O)n es una manera abreviada de representar al almidón u otros carbohidratos mediante una fórmula empírica. El almidón es el producto de la fotosíntesis más abundante. La fotosíntesis se ve afectada por diferentes factores medioambientales, como la intensidad y calidad de de la luz, la humedad del aire, la temperatura, la disponibilidad de agua, de nutrientes minerales y de dióxido de carbono. La fotosíntesis de una sola hoja se apoya en más de cincuenta reacciones individuales, cada una dependiente de las variables ambientales (Cogua, 2011).

De la capacidad que las plantas manifiesten para compensar los efectos ambientales, depende su rendimiento y supervivencia en un medio ambiente determinado. La tasa de fotosíntesis puede variar en las próximas décadas dependiendo de las respuestas adaptativas a los niveles cambiantes de CO2, que incluyen desde respuestas directas al propio CO2 hasta respuestas indirectas debidas a los cambios de temperatura y del régimen hídrico que pueden ocurrir en el futuro (Cogua, 2011).

Los cloroplastos

Los organelos celulares donde ocurre la fotosíntesis son los cloroplastos. Su ubicación se ilustra en la Figura 1.1 el tamaño y la forma de los cloroplastos varía; ellos se originan a partir de estructuras conocidas como protoplastidios (cloroplastos jóvenes), dividiéndose a medida en que se desarrolla el embrión. Los cloroplastos se encuentran envueltos por un juego doble de membranas controladoras del tránsito hacia afuera y hacia adentro de las moléculas. Internamente están constituidos por un material gelatinoso rico en enzimas denominado estroma. Es aquí donde ocurre la reacción de conversión del dióxido de carbono en carbohidratos. Los cloroplastos poseen membranas laminares y en forma de sacos cerrados aplanados, como vesículas, llamados tilacoides. Los tilacoides forman pilas denominadas grana, que están comunicados entre sí por otros tilacoides de forma más alargada. En las membranas tilacoidales están las clorofilas y otros pigmentos que participan en la absorción de la luz, enzimas para el transporte de electrones y el factor de acoplamiento para la formación de ATP. Los principales pigmentos presentes en las membranas tilacoides son la clorofila a y la clorofila b. a su vez se encuentran otros pigmentos llamados carotenos y xantofilas (Salisbury y Ross,1994).
Los cloroplastos y su ubicación celular
Los pigmentos fotosintéticos Para que la energía luminosa pueda ser utilizada por los seres vivos, debe ser absorbida por los pigmentos fotosintéticos. Estos pigmentos son sustancias capaces de absorber la luz, en determinadas longitudes de onda, así, por ejemplo, la clorofila es el pigmento que le da el característico color verde a las plantas, absorbe la luz en longitudes de onda correspondientes al violeta, al azul y al rojo, reflejando la luz verde (Azcon y Talon, 1993).

La clorofila
Estructura de la molécula de clorofila
La clorofila es un compuesto del tipo tetrapirrol, es decir, consta de cuatro anillos de pirrol unidos por puentes de metilo que constituyen la porfirina. El tetrapirrol es la estructura básica de la porfirina, que al igual que en la clorofila, es parte de la hemoglobina y el citocromo.

En el centro de la estructura se halla un elemento metálico (el magnesio). El anillo IV se esterifica con un alcohol (el fitol), compuesto por una serie de veinte carbonos con un doble enlace. Es esta "cola" de naturaleza cerosa la que hace que el pigmento sea insoluble en agua, pero soluble en algunos solventes orgánicos. De aquí la naturaleza doble de la clorofila con el centro de la porfirina hidrófilo y el fitol hidrófobo (Azcon y Talon, 1993).
Clorofilas a y b
Como ya se mencionó la clorofila a es el pigmento relacionado de forma directa con la conversión de energía luminosa en energía química. Sin embargo, también se encuentra otro tipo de clorofila, la clorofila b y los pigmentos denominados carotenoides, los cuales son rojos, anaranjados o amarillos, que en las hojas verdes se enmascaran por la abundancia de clorofilas. Estos pigmentos accesorios a la clorofila, le permiten a las plantas absorber una gama más amplia del espectro de luz disponible para realizar fotosíntesis, actuando como receptores que transfieren energía. Como se muestra en la Figura 1.3 Existe igualmente la clorofila c, que se halla en algas pardas. En algas rojas se ha encontrado clorofila d. Finalmente hay un tipo de clorofila (bacterioclorofila) que es el pigmento de las bacterias fototróficas (Cogua, 2011).

Los carotenoides

Los pigmentos amarillos y rojos conocidos como carotenoides tienen un sistema de dobles enlaces conjugados formado por átomos de carbono, son compuestos insolubles en agua, aunque si en solventes grasos. Se dividen en hidrocarburos insaturados o carotenos y en derivados oxigenados llamados xantofilas. En las plantas se encuentra un carotenoide llamado beta-caroteno. Estos son pigmentos de color rojo, anaranjado o amarillo (Curtis y Barnes, 2001). Los carotenoides participantes de la fotosíntesis, se denominan carotenoides primarios, a diferencia de los que se encuentran en flores y frutos conformando cromoplastos, y en heterótrofos como bacterias, levaduras y hongos (Cogua, 2011).

Organización de los pigmentos en los tilacoides

Como se señaló anteriormente, la unidad fotosintética estructural en los eucariotas son los cloroplastos, ubicados principalmente en las hojas. Los tejidos internos de cada hoja se encuentran tapizados por células epidérmicas, cubiertas por la cutícula, una capa cerosa. El oxigeno y el dióxido de carbono ingresan a las hojas a través de poros especiales llamados estomas. Un porcentaje alto de la fotosíntesis se realiza en las células del parénquima de empalizada, que se encuentra bajo la epidermis y constituye el mesófilo. Los cloroplastos se orientan en el interior de las células para facilitar que las membranas de los tilacoides capturen la luz por (Curtis y Barnes, 2001).

Etapas de la fotosíntesis

El fisiólogo inglés F. F. Blackman tras desarrollar diferentes experimentos, sugirió que en el proceso fotosintético se presentan por lo menos dos factores limitantes: La intensidad lumínica y la temperatura. Por lo cual existe un grupo de reacciones que es dependiente de la luz pero independiente de la temperatura, como se observa en el esquema global de la fotosíntesis figura 1.4 (Curtis y Barnes, 2001).

En las experiencias de Blackman las reacciones que dependían de la temperatura incrementaban su velocidad, solamente hasta alrededor de los 30°C. Luego la velocidad disminuía. Con base en la evidencia experimental hallada se dedujo que estas reacciones eran controladas por enzimas, pues es la forma en que se espera que las enzimas respondan a la temperatura. Esto contribuyó a diferenciar una etapa de reacciones lumínicas, dependiente de la luz y una etapa enzimática, independiente de la luz, o de reacciones "oscuras". Estas últimas reacciones necesitan de los productos químicos sintetizados en las reacciones "lumínicas", pero pueden ocurrir tanto en la luz como en la oscuridad (Curtis y Barnes, 2001).
Esquema global de la fotosíntesis
Absorción de luz

Las reacciones lumínicas se puede sintetizar así: los pigmentos que absorben la luz se dividen en dos grupos, los que absorben y transfieren la energía hacia el centro de reacción y los que conforman este centro de reacción que constituyen un tipo particular de moléculas de clorofila (clorofila a P 680 y P700) y que ejecutan la reacción fotoquímica (Melgarejo, 2010).

Para que se dé la fotosíntesis se requiere de la cooperación de dos tipos de fotosistemas llamados I y II (PS I y PS II). En el P SII el agua es usada como donador de electrones liberando oxígeno como producto. En el PSI, se reduce el aceptor terminal donando un electrón a la ferredoxina para desde allí reducir el NADP que finalmente se utiliza en la conversión del CO2 en carbohidratos (Melgarejo, 2010).

Los fotosistemas I y II trabajan juntos simultáneamente aunque el fotosistema I puede operar independientemente, como se explica en la Figura 1.5. En el modelo actual, la energía lumínica llega a el fotosistema II, donde es captada por la molécula P680 de la clorofila a. Un electrón de la molécula P680 es lanzado a un nivel de energía más alto, desde el cual se transfiere a una molécula aceptora de electrones primaria. El electrón pasa cuesta abajo al fotosistema I a lo largo de una cadena de transporte de electrones. A razón del paso de los electrones a lo largo de la cadena de transporte, se establece un gradiente de protones a través de la membrana tilacoidal; la energía potencial de este gradiente electroquímico se usa para formar ATP a partir de ADP, proceso quimiosmótico similar al de la mitocondria. Este proceso se conoce como fotofosforilación (Curtis y Barnes, 2001).
Otros tres hechos se destacan simultáneamente:
1. La molécula de clorofila P680, al perder su electrón, busca un reemplazante. Lo encuentra en la molécula de agua, la cual, mientras está unida a una molécula que contiene manganeso, es privada de un electrón y luego se rompe en protones y gas oxígeno.

2. Se captura energía lumínica adicional en la molécula reactiva P700 de clorofila del fotosistema I. La molécula se oxida y el electrón es lanzado a un aceptor de electrones primario, desde el cual viaja cuesta a bajo al NADP+.

3. El electrón eliminado de la molécula P700 del fotosistema I es reemplazado por el electrón que se desplazó cuesta abajo desde el aceptor de electrones primario del fotosistema II. Así, en la luz hay un flujo continuo de electrones desde el agua al fotosistema II, al fotosistema I, al NADP+ (CURTIS, Helena, BARNES, Sue, 2001). La energía recuperada en estos pasos esta representada por una molécula de ATP (cuya formación libera una molécula de agua) y de NADPH, que entonces se transforman en las fuentes principales de energía para la reducción del dióxido de carbono. Para generar una molécula de NADPH, deben absorberse 4 protones, 2 por parte del fotosistema II y 2 por parte del fotosistema I (Curtis y Barnes, 2001).
Reducción y fijación de CO2
En una segunda etapa de la fotosíntesis la energía se utiliza para reducir al carbono. El carbono está disponible para las células fotosintéticas en forma de dióxido de carbono. En las plantas, el dióxido de carbono llega a las células fotosintéticas a través de aberturas especializadas de las hojas y tallos verdes, llamadas estomas (Curtis y Barnes, 2001).

En esta segunda etapa de la fotosíntesis, el ATP y el NADPH formados en la primera etapa se utilizan para reducir el carbono del dióxido de carbono a un azúcar simple. Entonces, la energía química almacenada temporalmente en las moléculas de ATP y de NADPH se transfiere a moléculas adecuadas para el transporte y el almacenamiento de energía en las células de las algas o en el cuerpo de las plantas. La resultante de este proceso es la formación de un esqueleto de carbono, a partir del cual pueden construirse luego otras moléculas orgánicas (Cogua, 2011).

Las reacciones de fijación de carbono se realizan en condiciones que no requieren luz, aunque algunas enzimas son reguladas por ésta y se realizan en el estroma mediante el Ciclo de Calvin, Figura 1.6. El NADP y el ATP formados en las reacciones que capturan energía lumínica se utilizan para reducir el dióxido de carbono. El ciclo produce gliceraldehído fosfato, a partir del cual puede formarse glucosa y otros compuestos orgánicos (Cogua, 2011).

Ciclo de Calvin

Esta transformación se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto. El CO2 entra al cloroplasto atravesando las membranas celulares del organelo por medio de canales específicos. Este gas entra al cuerpo de la planta merced a la apertura estomática, que a la vez facilita la salida de vapor de agua, en el proceso que se denomina transpiración (Cogua, 2011). El ciclo de Calvin representa la ruta central de reducción del CO2 a moléculas orgánicas. Se inicia cuando la enzima ribulosa 1,5 bi-fosfato carboxilasa oxigenasa (Rubisco) realiza la carboxilación del CO2 y origina dos moléculas de tres carbonos (Melgarejo, 2010). Se han realizado diversos experimentos para dilucidarlo, estos han tenido éxito gracias al uso de radioisótopos en las algas verdes Chlorella pyrenoidosa y Scenedesmus obliquus. Después de proporcionar 14CO2 por 60 segundos aparecen en cultivos de las algas mencionadas varios compuestos marcados; fosfatos de azucares, ácidos orgánicos, y aminoácidos. Acortando el tiempo de aplicación del 14CO2 paso a paso se reducen los productos marcados generados. A menos de 2 segundos aparece solo un compuesto marcado, el ácido 3-fosfoglicerico (3-PGA) compuesto de tres carbonos. De tal manera que el primer paso de la reducción del CO2, consiste en una carboxilación, durante la cual el CO2 es incorporado a una molécula aceptora que tiene 5 carbonos, la ribulosa- 1,5-di fosfato la cual al escindirse origina dos moléculas del 3-PGA. El mecanismo de la reducción del CO2 es un proceso cíclico de varios pasos enzimáticos parciales (Melgarejo, 2010).

Metabolismo Hatch/Slack

Existen otros procesos adaptativos en diferentes tipos de plantas, por ejemplo algunas plantas unen primero el dióxido de carbono a un compuesto conocido como ácido fosfoenol pirúvico o Fosfoenol piruvato (PEP) para formar el compuesto de cuatro carbonos, ácido oxaloacético (un intermediario del ciclo de Krebs). Entre otras plantas que tienen este tipo de metabolismo están el maíz y el sorgo. En ellas el dióxido de carbono incorporado al ácido oxaloacético es finalmente transferido a la RuBP y entra en el ciclo de Calvin, pero sólo después de haber pasado a través de una serie de reacciones que lo transportan a sitios más profundos dentro de la hoja. Estas reacciones se presentan en las células del mesófilo, donde los cloroplastos se caracterizan por tener una extensa red de tilacoides organizados en granas bien desarrollados. El ácido málico o el ácido aspártico, según la especie es transportado a las células de la vaina de los haces merced la red de plasmodesmos. Los cloroplastos de estas células, que forman vainas apretadas alrededor de los haces vasculares de la hoja tienen granas poco desarrollados y frecuentemente contienen granos de almidón. Las plantas que utilizan esta vía, o ruta Hatch-Slack, como se observa en la se llaman comúnmente plantas C4, gracias al compuesto de 4 carbonos que sirve como aceptor del CO2 (Cogua, 2011).
Metabolismo Hatch/Slack
Metabolismo ácido de las crasuláceas ó plantas MAC (CAM)

Hay unas especies vegetales de climas áridos, que tienen hojas gruesas con una baja proporción superficie-volumen, cutícula gruesa y baja tasa de transpiración. A dichas plantas se les llama suculentas. Por lo general presentan células fotosintéticas de la hoja o el tallo en el mesófilo esponjoso. En algunas plantas suculentas el metabolismo del CO2 es poco usual, inicialmente se investigó en miembros de la familia Crassulaceae, por lo que se le denominó como Metabolismo Acido de las Crasuláceas (MAC o CAM en inglés).

La nueva ruta fotosintética mencionada se ha encontrado en algunas especies vegetales suculentas o semi-suculentas de los géneros Bryophyllum, Kalanchoe, Sedum, Kleinia, Crassula, Opuntia (Salisbury y Ross, 1994). Las plantas MAC o CAM incorporan dióxido de carbono durante la noche fijándolo en ácidos orgánicos que acidifican el medio y lo liberan durante el día para inmediatamente utilizarlo en el ciclo de Calvin. Este tipo de metabolismo permite reducir las pérdidas de agua asociadas a la apertura de los estomas (Cogua, 2011).

Factores ambientales y fotosíntesis

Se estima que la cantidad de carbono que se fija cada año en el planeta va de 70.000 a 120.000 millones de toneladas métricas o lo que equivale alrededor de 170 a 290 gigatoneladas de materia seca, con fórmula mínima 0. Esta vasta productividad se presenta a pesar de la baja concentración atmosférica de . Más del 13% del carbono atmosférico se utiliza cada año en la fotosíntesis, y una cantidad casi igual se intercambia con disuelto en los océanos. En la fotosíntesis influyen factores como el agua, la concentración de CO2,la luz, los nutrientes y la temperatura, de igual forma la edad y la genética del vegetal (Salisbury y Ross, 1994).
CO2
La cantidad de CO2 es determinante del rendimiento, a pesar de ello algunas reacciones de la fotosíntesis pueden realizarse en su ausencia. Sin embargo, sin este gas sencillamente no habría síntesis de carbohidratos. La concentración de CO2 en la atmósfera no es optima para la fotosíntesis, en la práctica agrícola se utiliza una adición artificial de CO2 gaseoso, bajo condiciones de iluminación constante, para aumentar la tasa fotosintética y el rendimiento en la producción de material biológico (Salisbury y Ross, 1994). Se sabe que el CO2 produce un incremento inmediato de la tasa de la fotosíntesis, especialmente en las plantas C3. Sin embargo, cuando las plantas crecen continuamente con CO2 elevado, tienen lugar cambios bioquímicos que disminuyen la capacidad fotosintética de la hoja, así los grandes incrementos iniciales de la fotosíntesis con alta concentración de CO2 no suelen mantenerse tan elevados cuando pasan semanas o meses. Este fenómeno se conoce como aclimatación de la fotosíntesis (Cogua, 2011).
Agua
Extracelularmente en las plantas superiores el agua transporta materiales como sales que viajan desde las raíces a todas las partes de la planta. Además de ser materia prima en el proceso fotosintético, el agua contribuye como reactivo en varias reacciones metabólicas. Los iones que forma la molécula de agua (H) y (OH), se ensamblan y recombinan en nuevas moléculas de agua (Cogua, 2011).
Luz
Sin luz no hay fotosíntesis, las plantas requieren de la luz en términos de intensidad y de calidad de la radiación. Con un incremento de la intensidad lumínica aumenta la intensidad fotosintética primero en forma lineal, luego disminuye suavemente y por ultimo alcanza un valor constante, es decir la capacidad fotosintética está saturada de luz. Este valor de saturación es alcanzado por las diferentes especies con diferente velocidad. En plantas heliófilas esto ocurre después de llegar a intensidades de radiación altas y en plantas umbrófilas esta saturación se alcanza rápidamente, es decir, se requieren intensidades de luz bajas (Cogua, 2011).
Temperatura
De la dependencia de la fotosíntesis de los factores luz y temperatura, se concluye que la fotosíntesis no es un proceso constante, se compone de un conjunto de reacciones fotoquímicas que dependen de la luz y de una serie de reacciones enzimáticas dependientes de la temperatura. Estas últimas se hacen evidentes en el estado de saturación de luz, punto en el cual un aumento de la temperatura aumenta la intensidad fotosintética (Cogua, 2011). El transporte, la industria, la deforestación, la agricultura y otras actividades humanas, están provocando un aumento de la concentración atmosférica de CO2 (aproximadamente una ppm por año) y de otros gases como el metano. La acumulación de estos gases tiende a calentar la atmósfera, lo cual podría conducir, a cambios regionales o globales que afectarían parámetros como la temperatura, las precipitaciones, la humedad del suelo y el nivel del mar, todos ellos relacionados con la fotosíntesis y por tanto con la vida misma en el planeta. (Cogua, 2011).

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DIAGRAMAS DE FOTOSINTESIS (1) DIAGRAMAS DE FOTOSINTESIS (2) Fuente: Universidad Nacional de Colombia www.portalfruticola.com

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Fisiología vegetal: La Fotosíntesis, el proceso que alimenta al mundo - PortalFruticola.com

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La siguiente información fue seleccionada por Portalfruticola.com de una investigación de Jorge Enrique Sáenz Guarin desde la Universidad Nacional de Colombia La fotosíntesis es el único mecanismo de entrada de energía para la biosfera (con excepción de los procesos que realizan algunas bacterias quimio-sintéticas que obtienen energía de la oxidación de sustratos inorgánicos).

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Científicos han logrado aumentar la eficiencia fotosintética en algunas plantas mediante la ingeniería genética. Esto incluye la optimización de la enzima Rubisco, que juega un papel crucial en la fijación del carbono (Acosta, 2020)

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Por Mª Belén Acosta, Técnica en jardinería y recursos naturales y paisajísticos.

La fotosíntesis es un proceso a través del cual los organismos vegetales y algunas bacterias pueden crear materia orgánica usando materia inorgánica y luz. La fotosíntesis es un proceso que, aunque todos hemos oído mencionar numerosas veces, no todo el mundo conoce en profundidad. Es algo a lo que vale la pena dedicar unos minutos, pues se trata de uno de los principales responsables de que la vida en nuestro planeta sea tal y como lo es ahora.

Si quieres aprender más acerca de dónde se produce o cómo se realiza la fotosíntesis, acompáñanos en este artículo de EcologíaVerde en el que aclaramos qué es la fotosíntesis, su proceso y su importancia, entre más detalles.

Qué es la fotosíntesis y cuál es su función

Para empezar, hay que aclarar que la fotosíntesis es un proceso mediante el cual los organismos vegetales y algunas bacterias son capaces de crear materia orgánica a partir de materia inorgánica y luz. Esto es lo que diferencia a los organismos autótrofos, capaces de sintetizar su propio alimento a partir de sustancias inorgánicas, de los heterótrofos, que necesitan alimentarse de organismos autótrofos o de otros heterótrofos.

Te recomendamos leer estos otros artículos de EcologíaVerde sobre los Organismos autótrofos: qué son, características y ejemplos y la Diferencia entre organismos autótrofos y heterótrofos con ejemplos.

Fórmula de la fotosíntesis

Como todo proceso químico, la fotosíntesis tiene su fórmula. En este caso, es igual en todas las plantas y organismos capaces de llevarla a cabo. Dicho proceso de la fotosíntesis de las plantas:
6 H2O + 6 CO2 + luz = C6H12O6 + 6 O2
¿Qué significa todo esto? La fórmula anterior del proceso de la fotosíntesis significa que para realizar el paso elemental de la fotosíntesis de las plantas son necesarias:

La presencia de 6 moléculas de agua (H2O).

La presencia de 6 moléculas de dióxido de carbono (CO2).

El aporte de fotones o energía lumínica.

Gracias a los cloroplastos y al proceso de fotosíntesis, estos ingredientes se acaban transformando en una molécula de glucosa (C6H12O6) y 6 moléculas de oxígeno (02). El oxígeno es expulsado de vuelta a la atmósfera, mientras que la glucosa se utiliza para proporcionar energía a la planta y producir compuestos como proteínas, almidón o lípidos, entre otros.

Entonces, ¿cuáles son los productos resultantes de la fotosíntesis? Los productos resultantes de este proceso son la glucosa y el oxígeno.

Fases de la fotosíntesis

Ahora que ya sabes qué es la fotosíntesis y la fórmula de su proceso, vamos a conocer las etapas de la fotosíntesis. Cuando nos referimos a la fotosíntesis de las plantas, que es lo más común, diferenciamos 4 etapas o fases principales: absorción, circulación, fotosíntesis y alimentación.

1. Absorción: en la etapa de absorción la planta absorbe agua y minerales del entorno, generalmente mediante sus raíces.

2. Circulación: en esta etapa de la fotosíntesis de las plantas los nutrientes absorbidos circulan a través del vegetal hasta las hojas, que es donde se realizar casi siempre la fotosíntesis.

3. Fotosíntesis: en la etapa propia de la fotosíntesis es donde se lleva a cabo el proceso de transformar agua, dióxido de carbono y luz en energía para la planta. Es un proceso muy complejo en el que pueden diferenciarse dos grandes fases de la fotosíntesis: la fase luminosa y la fase oscura. En la fase luminosa, la planta utiliza la energía lumínica para convertir las moléculas de CO2 y H2O en ATP, una unidad básica de energía bioquímica que todos los seres vivos usamos. Los responsables de esto son los cloroplastos, unos orgánulos que cuentan con su propio ADN y están presentes en todos los seres vivos capaces de llevar a cabo el proceso de fotosíntesis gracias a la clorofila que contienen, que les da a las plantas su color verde característico. Aquí puedes aprender más sobre Qué es la clorofila y sus tipos. En la fase oscura, el ATP producido en la fase luminosa se transforma en materia orgánica, en un proceso químico complejo que ya no necesita de luz.

4. Alimentación y crecimiento: por último, la planta usa los compuestos producidos para alimentarse y para producir nuevas estructuras y crecer.

Por qué es importante la fotosintesis

La importancia de la fotosíntesis es vital en nuestro planeta. Sin la acción durante millones de años de los primeros organismos fotosintéticos, la atmósfera no se habría cargado de los niveles de oxígeno que permitieron la formación de la capa de ozono. Sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta del Sol no habría permitido la vida terrestre, relegando las posibilidades de subsistencia a los organismos acuáticos, protegidos de los rayos UV.

La fotosíntesis es la responsable del oxígeno que permite vivir a todos los animales. Sin embargo, es fácil caer en el error de pensar que las grandes masas forestales del planeta son las responsables de buena parte de la producción de oxígeno, pues no es así.

Los grandes bosques y selvas son importantes y vitales por muchos otros motivos, pero la realidad es que la respiración de las plantas y la gran cantidad de vida que contienen acaban resultando en que su aporte positivo de oxígeno es bastante reducido.

Para encontrar la base de la producción de oxígeno en la Tierra hay que dirigirse precisamente al mar, y saber mirar a cosas muy pequeñas. El fitoplancton está formado por las algas unicelulares y las cianobacterias fotosintéticas que no pueden apreciarse a simple vista y que, sin embargo, suponen la base irreemplazable de la cadena trófica marina y de la producción de oxígeno en nuestro planeta.

Entre el 50% y el 85% del oxígeno producido actualmente en el planeta es liberado por estos microorganismos autótrofos, a los cuales les debemos prácticamente todo.

Aquí puedes aprender más sobre Qué es el fitoplancton.

Si deseas leer más artículos parecidos a Fotosíntesis: qué es, fases e importancia, te recomendamos que entres en nuestra categoría de Curiosidades de la naturaleza.

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Fotosíntesis: qué es, fases e importancia - Resumen con esquemas

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La fotosíntesis es un proceso por el cual los organismos vegetales y algunas bacterias son capaces de crear materia orgánica a partir de materia inorgánica y luz. Gracias a este proceso se alimentan.

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Fase luminosa: Captura de luz solar y producción de ATP y NADPH.

Fase oscura (Ciclo de Calvin): Utilización de ATP y NADPH para convertir CO₂ en glucosa.

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Se han desarrollado sistemas que imitan el proceso natural de la fotosíntesis para producir combustibles limpios. Estos sistemas utilizan materiales avanzados para capturar la luz solar y convertirla en energía química de manera más eficiente (Rodríguez, 2022)

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Fotosíntesis, el gran invento de la evolución

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La vida en la Tierra, y en definitiva, el mundo que conoces, es posible gracias a una simple reacción química mediada por plantas, algas y algunas bacterias: la fotosíntesis.

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Se ha profundizado en el estudio del Ciclo de Calvin, la fase oscura de la fotosíntesis, donde se utiliza ATP y NADPH para producir glucosa. Este conocimiento ha permitido identificar nuevas formas de mejorar la producción de biomasa en plantas
(IB hacks & lessons,2021)

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CICLO DE CALVIN. EXPLICACIÓN SENCILLA NIVEL PREPARATORIA / BACHILLERATO.

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Adaptaciones en la estructura de las hojas para maximizar la captura de luz.

Mecanismos de apertura y cierre de estomas para regular la entrada de CO₂ y la pérdida de agua.(n.d.)

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1. Mesófilo en empalizada: Esta capa de células alargadas, ubicada justo debajo de la epidermis superior, está llena de cloroplastos y se especializa en capturar la luz solar. Los cloroplastos pueden rotar hacia la parte superior de la hoja para maximizar la absorción de luz

2. Mesófilo esponjoso: Situado debajo del mesófilo en empalizada, este tejido tiene una estructura más laxa que permite el intercambio de gases, facilitando la difusión de CO₂ hacia las células fotosintéticas

3. Forma y disposición de las hojas: Las hojas pueden tener formas y disposiciones variadas para maximizar la captura de luz. Por ejemplo, las hojas largas y delgadas de las hierbas permiten una mayor superficie expuesta a la luz.

(Descubre Las Sorprendentes Adaptaciones De Las Plantas A La Luz Solar, 2023)

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Investigaciones recientes han mostrado cómo algunas plantas pueden ajustar su proceso fotosintético para sobrevivir en condiciones extremas, como altas temperaturas o sequías. Esto es crucial para el desarrollo de cultivos más resistentes al cambio climático (Rodney, 2024)

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La fotosíntesis es clave para mantener el equilibrio de nuestro planeta. Convierte la luz del sol en energía que alimenta la vida en la Tierra. Este proceso crea alimentos a partir de la luz solar, principalmente carbohidratos.

Además, ayuda a limpiar el aire al absorber CO2, un gas que calienta el planeta. Así, la fotosíntesis contribuye a un aire más limpio y un suelo más fértil. Es vital no solo por nutrir la vida en la Tierra, sino también por su papel en mantener la diversidad de especies y combatir el cambio climático.

Principales Puntos

La fotosíntesis es esencial para el equilibrio ecológico.

Transforma la energía solar en moléculas orgánicas.

Reduce la concentración de gases de efecto invernadero como el CO2.

Contribuye a la supervivencia en el planeta y la biodiversidad.

Protege la calidad del suelo y apoya la agricultura.

¿Qué es la Fotosíntesis?

La fotosíntesis permite a plantas, algas y ciertas bacterias convertir luz solar en energía química. Almacenada principalmente en azúcares. Es esencial para el Ciclo de Vida en la Tierra. Proporciona la base para la respiración celular y otros procesos en seres vivos.

Definición de Fotosíntesis

Se define como el proceso de la fotosíntesis donde plantas y autótrofos transforman luz, CO2 y agua en azúcares y oxígeno. Esto se logra gracias a la clorofila en los cloroplastos de las células vegetales.

Procesos Involucrados en la Fotosíntesis

La fotosíntesis consta de fases luminosa y oscura. En la primera, la clorofila capta luz solar. Esta se convierte en ATP y NADPH.

En la fase oscura, o Ciclo de Calvin, se utiliza ATP y NADPH para producir glucosa. La glucosa es vital para la respiración celular y otros procesos metabólicos en organismos.

Importancia del Dióxido de Carbono

El CO2 es crucial en la fotosíntesis. Es un reactante clave junto con el agua y la luz solar. Ayuda en la síntesis de glucosa y regula gases en la atmósfera. Así, la fotosíntesis contribuye al equilibrio ecológico y la salud planetaria.

La fotosíntesis es vital para el Ciclo de Vida en la Tierra. Gracias a la clorofila, se transforma energía solar en nutrientes. Y el CO2 juega un rol crítico en la producción de glucosa para la respiración celular.

El Rol de la Clorofila y la Luz Solar en la Fotosíntesis

La clorofila y la luz solar son clave en la fotosíntesis. Cumplen roles importantes para la existencia en nuestro planeta. La clorofila, un pigmento, captura energía de luz solar. Luego, transforma esta energía en compuestos químicos beneficiosos.

Función de la Clorofila

La clorofila absorbe la luz solar. Esto empieza el proceso de fotosíntesis. Este pigmento puede captar diferentes tipos de luz gracias a su estructura. Al capturar luz, la clorofila convierte esta en energía química. Esta energía es esencial para procesos que dependen de luz.

Absorción de Luz Solar

Durante la fotosíntesis, la clorofila atrapa luz solar. Este paso involucra capturar fotones y producir energía. Dicha energía se guarda en ATP y NADPH. Es vital para generar glucosa en la etapa oscura de la fotosíntesis.

Elemento

Función en la Fotosíntesis

Clorofila

Captación de energía lumínica y transformación en energía química.

Luz Solar

Fuente primaria de energía para la fotosíntesis.

El Proceso de la Fotosíntesis en Detalle

La fotosíntesis es un proceso que tiene dos partes: la fase de luz y la fase oscura. Se realizan en distintas áreas de los cloroplastos. Juntas, convierten energía solar en energía química y luego en glucosa.

Fase Luminosa y Fase Oscura

En los tilacoides de los cloroplastos ocurre la fase luminosa. Aquí, la luz solar se transforma en ATP y NADPH mediante reacciones en cadena. Esta energía es vital para la próxima etapa.

Por otro lado, la fase oscura tiene lugar en el estroma del cloroplasto. Se conoce como ciclo de Calvin. Aquí, el CO2 se transforma en glucosa usando ATP y NADPH. Ambas fases trabajan en equipo para crear glucosa y otros compuestos orgánicos.

Intercambio de Gases en las Hojas

El intercambio de gases es fundamental para la fotosíntesis. Ocurre principalmente a través de los estomas de las hojas. Las plantas absorben CO2 y liberan O2 durante este proceso. Este intercambio es crucial no solo para la fotosíntesis, sino también para el equilibrio de gases en nuestro planeta.

La Fotosíntesis y su Contribución a la Vida Terrestre

La fotosíntesis es esencial, ya que produce Oxígeno Atmosférico vital para respirar. Este proceso también es la base de la Cadena Alimenticia. Así, las plantas transforman la luz solar en alimentos que nutren tanto a autótrofos como a heterótrofos, incluyendo humanos.

Las plantas no solo nos alimentan, sino que ofrecen beneficios médicos importantes. Ellas son clave en la creación de medicinas y materiales de construcción. La fotosíntesis impacta directamente en nuestra Salud Humana y sobrevivencia, mostrando su importancia en nuestra vida y economía.

Aspectos

Contribución a la Vida Terrestre

Tipos de Fotosíntesis en Plantas y Otros Organismos

Existen dos tipos principales de fotosíntesis: oxigénica y anoxigénica. Cada tipo está ligado a distintos seres vivos y mecanismos.

Fotosíntesis Oxigénica

La fotosíntesis oxigénica es realizada por plantas, algas y cianobacterias. Este proceso divide moléculas de agua para obtener electrones. Como resultado, se genera oxígeno.

Este oxígeno ha sido esencial para la evolución de la vida aeróbica. También ayuda a mantener ciclos naturales importantes.

Fotosíntesis Anoxigénica

Por otro lado, la fotosíntesis anoxigénica no produce oxígeno. Es realizada por algunas bacterias fotosintéticas. Estas usan elementos como el azufre en lugar de agua.

Este tipo de fotosíntesis se da en lugares sin oxígeno. Aún así, contribuye a los ciclos naturales al incorporar otros elementos.

Fotosíntesis en Bacterias y Algas

Bacterias fotosintéticas y las algas realizan ambos tipos de fotosíntesis. Las algas son clave en ecosistemas acuáticos. Ayudan a las cadenas alimenticias y absorben CO ₂.

Las bacterias fotosintéticas son importantes en nichos especiales. También son útiles en biotecnología. Pueden hacer fotosíntesis en condiciones únicas.

Tipo

Organismos Participantes

Productos Generados

Ejemplos de Uso

Fotosíntesis Oxigénica
Plantas, Algas, Cianobacterias

Oxígeno

Sostenimiento de la Vida Aireada

Fotosíntesis Anoxigénica Bacterias Fotosintéticas
Azufre, Sulfuro

Ambientes Anóxicos, Biotecnología

Fotosíntesis en Bacterias y Algas

Bacterias Fotosintéticas, Algas

CO ₂ (Absorción)

Mantenimiento de los Ciclos Biogeoquímicos

Importancia Ecológica y Económica de la Fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso vital para nuestra ecología y economía. Nos permite reciclar nutrientes y equilibrar los gases importantes, como el oxígeno y el dióxido de carbono. La luz solar es convertida en energía química por las plantas. Esto apoya a la vida en el planeta y combate el cambio climático.

Este proceso también es clave para nuestra economía. Es la base de la agricultura y nos da alimentos esenciales. Además, contribuye a la medicina y otras industrias al proveer materiales naturales. Así, la fotosíntesis ayuda al desarrollo sostenible y nuestra economía a largo plazo.

La deforestación y el daño a las plantas ponen en riesgo estas funciones vitales. Menos áreas verdes significan más CO2 en el aire, lo que empeora el cambio climático. Por eso, es crucial proteger los bosques y apoyar la agricultura sostenible. Entender y promover la fotosíntesis nos llevará a un futuro mejor para todos.

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La Fotosíntesis: Proceso y Importancia en la Vida

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Descubre cómo La Fotosíntesis: Proceso y Importancia en la Vida es fundamental para el equilibrio ecológico y la supervivencia en nuestro planeta.

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                                                                                      Bioenciclopedia. (n.d.)

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Caracteristicas generales: Es la evaporación de agua de la superficie de las células de las hojas de las plantas en crecimiento activo. El agua perdida es remplazada por la absorción adicional de agua del suelo, lo que forma una columna continua de agua en el xilema de la planta. (Transpiración - Resumen | la Transpiración - Movimiento del Agua A Través de las Plantas    - Passel, s. f.).

Su pérdida se produce a través de estructuras anatómicas como los estomas, lenticelas o cutícula siendo de esta manera un determinante primario del balance energético de la hoja y del estado hídrico de la planta. (Guía de estudio sobre transpiración. (n.d.))

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Evolucion que se ha dado en la relaciones hidricas y transpiracion 

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Evolucion que se ha dado en la relaciones hidricas y transpiracion 

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Un importante avance en el conocimiento sobre los movimientos del agua en las plantas fue el descubrimiento de las acuaporinas. Estas proteínas de membrana fueron descubiertas en los años 80, y su función es actuar como canales que facilitan la difusión del agua a través de membranas. En Arabidopsis, las acuaporinas están codificadas por más de 30 genes homólogos. (Universidad de Murcia, 2005)

Los estudios sobre las características anatómicas del xilema y la composición del fluido xilemático, han permitido establecer que, el agua y las sales minerales se transportan a larga distancia a través de esta ruta. En este sentido, Stout y Hoagland en 1939, realizaron un experimento que demostraba el transporte de minerales por el xilema, y la posibilidad de movimiento lateral de sustancias minerales entre el xilema y el floema. (Universidad de Murcia, 2005)

Desde el punto de vista fisiológico es importante conocer cómo se absorben y transportan los nutrientes minerales en las plantas. (Universidad de Murcia, 2005)

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Evaporacion del agua: Esto ocurre en cualquier parte de la planta que esté expuesta al aire, pero lo podemos evidenciar más en las hojas, pues son los órganos que lo realizan con una mayor intensidad. (Casals, 2021)

Transporte del agua:El agua es transportada desde las raíces a través del xilema hacia las hojas. La pérdida de agua en las hojas crea una presión negativa en el xilema, que facilita el transporte del agua desde las raíces. (Casals, 2021)

Evaporacion Interna: El agua se evapora desde el interior de las células de la epidermis de las hojas hacia los espacios intercelulares dentro de la hoja. ( Casals, 2021)

Regulacion de estomas: Están rodeados por células guardianas que regulan su apertura y cierre en respuesta a factores ambientales como la luz, entre otros. (Casals, 2021)

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Evaporación: El vapor de agua se mueve desde el interior de la hoja hacia el exterior, atravesando la epidermis y los estomas.

Regulación Estomática: La presencia de luz (especialmente luz solar) provoca la apertura de los estomas para permitir el intercambio de gases necesario para la fotosíntesis, un alto nivel de CO₂ dentro de la hoja puede hacer que los estomas se cierren para reducir la pérdida de agua. (Universidad Nacional Agraria La Molina, 2016).

Potencial Hídrico: os gradientes de potencial hídrico dirigen el movimiento del agua a través de la planta, facilitando el transporte desde las raíces hasta las hojas y equilibrando la presión interna. (Universidad Nacional Agraria La Molina, 2016).

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La nutrición mineral de las plantas es una de las ramas de la Fisiología Vegetal más antigua, y está relacionada con la adquisición de nutrientes minerales y sus funciones en las plantas. Dado que el interés práctico por la nutrición mineral de las plantas está íntimamente relacionado con la producción vegetal, las primeras aportaciones científicas sobre la nutrición mineral fueron realizadas a finales del siglo XVIII (n.d.)

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Proceso mediante el cual las plantas obtienen y utilizan nutrientes esenciales para su crecimiento y desarrollo.(Acosta, 2020a)

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Como todos los seres vivos, las plantas necesitan alimentarse. Todos sabemos que lo hacen principalmente mediante sus raíces y recibiendo luz, pero, ¿cómo funciona exactamente el proceso de nutrición vegetal? ¿Cómo se alimentan las plantas y qué necesitan para obtener la energía para vivir?

Si quieres aprender más acerca de cómo se nutren las plantas, sigue leyéndonos en este artículo de EcologíaVerde en el que explicamos el proceso de nutrición de las plantas con esquemas y más datos interesantes.

La gran mayoría de plantas son organismos autótrofos, es decir, que no necesitan alimentarse o nutrirse de otros seres vivos, sino que fabrican su propio alimento a partir de elementos inorgánicos.

Mediante la fotosíntesis de las plantas, la respiración y su capacidad de absorción de nutrientes mediante las raíces, ellas reciben todo lo que necesitan. De todos los elementos de los que las plantas pueden absorber, hay 16 de ellos que están considerados elementos esenciales. Son los siguientes:

Las plantas obtienen el oxígeno y el carbono con el proceso de la respiración. El hidrógeno lo obtienen del agua que sus raíces absorben y el resto de micronutrientes minerales los obtienen también por absorción de las raíces, es decir, del suelo o tierra.

Aprende más acerca de Qué necesitan las plantas para vivir y los Organismos autótrofos: qué son, características y ejemplos con estos otros artículos didácticos de EcologíaVerde.

Todo el proceso de nutrición de las plantas puede dividirse en varias fases distintas:

Absorción y transporte de nutrientes hasta el xilema

El proceso empieza cuando la planta absorbe las sales minerales y el agua desde sus raíces. La absorción se lleva a cabo por medio de unas partes especializadas de las raíces, que reciben el nombre de pelos absorbentes. Una vez absorbidos, las raíces transportan los nutrientes y el agua hasta el xilema, que es por donde se conduce la savia.

Transporte de agua y sales minerales

La combinación de las sales minerales o micronutrientes absorbidos por las raíces y el agua da lugar a lo que llamamos savia bruta.

A diferencia de los animales, que invierten grandes cantidades de energía en bombear la sangre por todo su organismo, las plantas son capaces de elevar la savia hasta sus hojas con un gasto de energía muy bajo. Esto lo consiguen mediante la acumulación de agua en los tejidos de la raíz, que empuja la savia hacia arriba, además de la fuerza principal, que es la creada por la succión que produce la transpiración del agua en las hojas.

Así, el agua para las plantas es importante doblemente, pues cumple las funciones tanto de nutrición como de ayuda al transporte de la savia hacia distintas partes de la planta.

Intercambio de gases

El intercambio de gases de las plantas se da en los estomas y las lenticelas. Los primeros están situados sobre todo en el envés de las hojas las hojas, aunque pueden encontrarse en menor concentración por todo el tejido epidérmico. Los segundos, en cambio, se encuentran en la epidermis de ramas y tallos de plantas de tipo leñoso. Descubre más sobre Qué son los estomas de una planta aquí.

Gracias a ellos, la planta absorbe oxígeno y libera dióxido de carbono en su respiración, proceso que se invierte durante el día al hacer la fotosíntesis y, por tanto, entonces absorbe dióxido de carbono y libera oxígeno.

Fotosíntesis y distribución de nutrientes

En esta fase, las hojas, gracias a la clorofila, consiguen producir glucosa a partir de dióxido de carbono, agua y energía luminosa. Es un proceso increíblemente importante, que ha dado forma al mundo tal y como hoy lo conocemos, pues ha servido para llenarlo de vegetación de todo tipo.

Durante la fotosíntesis se sintetiza en las hojas una mezcla de azúcares, sales y amnioácidos, que es lo que llamamos savia elaborada y ya es alimento utilizable por la planta. Estos nutrientes son transportados por el floema hacia las zonas de consumo, como frutos, semillas o zonas en desarrollo.

Respiración de las plantas

La respiración de las plantas se da habitualmente durante la noche. Como otros seres vivos, las plantas utilizan el oxígeno para degradar nutrientes, como el almidón. A lo largo de este proceso, que se da en los estomas, la planta absorbe oxígeno y libera dióxido de carbono. Conoce más sobre este tema en este otro post acerca de Por dónde respiran las plantas y cómo lo hacen.

Además de todo esto, existen casos especiales de la nutrición de las plantas, como los de las plantas carnívoras, las plantas parásitas o las simbióticas, con mecanismos propios de alimentación.

La principal diferencia entre la nutrición de las plantas y la de los animales es que, mientras que las plantas en su mayoría organismos autótrofos, exceptuando casos muy concretos, los animales son siempre organismos heterótrofos.

La nutrición autótrofa se caracteriza por ser capaz de crear materia orgánica a partir de elementos inorgánicos.

La nutrición heterótrofa, en cambio, es aquella en la cual el organismo transforma materia orgánica en nutrientes.

En este otro artículo puedes conocer más sobre la Diferencia entre organismos autótrofos y heterótrofos con ejemplos.

Debido a esto, las plantas forman la base de la cadena alimenticia, ya que son las encargadas de transformar la luz y los micronutrientes o elementos inorgánicos del entorno en materia orgánica y macronutrientes. Después, los animales herbívoros se alimentan de ellas, y producirán en sus organismos otras estructuras y nutrientes como proteínas animales y grasas, que serán absorbidas por los animales carnívoros.

Ahora que ya conoces bien el proceso de nutrición de las plantas, puede que quieras aprender más sobre El ciclo de vida de las plantas y los Tipos de tejidos vegetales, sus características y funciones con estos otros artículos de EcologíaVerde.

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NUTRICIÓN de las PLANTAS: Proceso con ESQUEMAS

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¿Cómo es el proceso de nutrición de las plantas? Si quieres aprender sobre cómo se nutren las plantas, continúa con EcologíaVerde y conoce el proceso de alimentación de las plantas, qué necesitan y...

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En el proceso de nutrición de las plantas, se distinguen las siguientes fases: Absorción y transporte de agua y sales minerales desde la raíz hasta el xilema, Transporte del agua y sales minerales por el xilema, intercambio de gases por las hojas, transporte de materia orgánica por el floema, respiración celular, excreción de los productos de desecho del metabolismo.

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Mecanismos de apertura y cierre de estomas

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Mecanismos de apertura y cierre de estomas

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1. Células de guarda: Los estomas están flanqueados por células de guarda que regulan su apertura y cierre. Cuando hay suficiente agua en la hoja, las células de guarda se hinchan y abren el estoma, permitiendo la entrada de CO₂ y la salida de vapor de agua

2. Regulación hídrica: En condiciones de baja disponibilidad de agua, las células de guarda colapsan y cierran el estoma para evitar la pérdida excesiva de agua. Esto también limita la entrada de CO₂, lo que puede afectar la fotosíntesis

(9.3: Anatomía de la Hoja, 2022)

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Las células de guarda tienen una forma similar a la de un paréntesis y funcionan como una especie de puerta que regula la apertura y cierre de los estomas. Este proceso es crucial para el intercambio de gases (como el dióxido de carbono y el oxígeno) y para la transpiración, que es la pérdida de agua en forma de vapor.

(Células de guarda: definición, función y estructura de los estomas en las plantas, 2021)

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Definición: ¿Qué es una célula de guarda?

Esencialmente, las células de guarda son dos células con forma de frijol que rodean un estoma. Como células epidérmicas, juegan un papel importante en el intercambio gaseoso dentro y fuera de las hojas de las plantas al regular la apertura y cierre de los poros conocido como estoma. Además, son los canales a través de los cuales se libera el agua de las hojas al medio ambiente.

Como tal, las células de guarda juegan un papel crucial en la fotosíntesis al regular la entrada de materiales necesarios para el proceso. Además de regular el intercambio gaseoso (así como la liberación de agua de las hojas), también se ha demostrado que contienen cloroplastos que también los convierten en un sitio de fotosíntesis.

Algunos de los factores que influyen en las actividades de la célula de guardia incluyen:

* En griego, la palabra "estoma" significa boca.

* Aunque los estomas se encuentran comúnmente en las hojas de las plantas, pueden también se encuentran en los tallos.

Estructura de las celdas de protección

Como se mencionó, las celdas de protección son bean / células en forma de riñón ubicadas en la epidermis de las plantas. Como tales, al igual que los tricomas y las células del pavimento, también son células epidérmicas.

Entre cada par de células protectoras hay un estoma (un poro) a través del cual el agua y los gases se intercambian. La apertura y el cierre de estos poros (conocidos colectivamente como estomas) es posible gracias al engrosamiento y encogimiento de las células protectoras de la epidermis.

* El número de los estomas en una hoja / órgano de una planta depende en gran medida del tipo de planta y de su hábitat.

Ultraestructura de las celdas de protección

En diferentes tipos de plantas, se ha demostrado que las células de guarda contienen cantidades variables de los típicos orgánulos celulares (entre otras estructuras) con algunas características únicas. Por ejemplo, en comparación con el resto de una hoja, la cutícula de las células protectoras es más permeable al vapor de agua, lo que a su vez influye en sus actividades / funciones.

También se ha demostrado que las células de guarda tienen numerosos ectodesmos. Aquí, también se ha demostrado que la cutícula es más permeable a varias sustancias polares. Esto es particularmente importante dado que es la concentración de estas sustancias la que influye en el espesamiento y la contracción de las células de guarda.

* Células en guardia , la cutícula tiende a ser más gruesa en las partes externas.

* Permeabilidad de la cutícula también depende de su composición química.

En las células de guarda jóvenes y en desarrollo, la pectina y la celulosa se depositan gradualmente en los plasmodesmos (una fina capa de citoplasma). Sin embargo, desaparece a medida que maduran las células de guarda, mientras que las pocas que se conservan carecen de función.

También hay perforaciones en sus paredes que permiten el paso de orgánulos relativamente grandes. . Por ejemplo, los plástidos y las mitocondrias pueden atravesar estas perforaciones.

También se pueden encontrar varios componentes en diferentes tipos de células de protección en diferentes cantidades y orientaciones.

En las células de guarda con forma de mancuerna, las fibrillas se encuentran radialmente en la pared exterior. Sin embargo, esta orientación puede cambiar con el engrosamiento y la contracción de las células. Además de las fibrillas y microfibrillas, se han identificado varias otras sustancias en varias células de guarda.

En Zea mays, por ejemplo, se ha identificado lignina además de celulosa . Por otro lado, la pectina se ha identificado en las células protectoras de muchas plantas.

Algunos de los orgánulos que se encuentran en las células de guarda incluyen:

· Microtúbulos: sirven para orientar las microfibrillas de celulosa. También contribuyen a la construcción y desarrollo de células de guarda.

· Retículo endoplásmico: las altas cantidades de retículo endoplásmico rugoso presentes en las células de guarda están involucradas en la síntesis de proteínas.Además de la síntesis de proteínas, el RE también participa en la formación de vacuolas y vesículas.

· Lisosomas: contienen una serie de moléculas que contribuyen al buen funcionamiento de la célula. . Éstos incluyen; lipasas, endopeptidasas, fosfatos y ADNasa.

· Gotas de lípidos: en las células de guarda son los intermediarios en la síntesis de cera y cutina

· Núcleos: están ubicados en el centro de las celdas de guardia. Se ha demostrado que cambian su forma general con formas con la apertura y el cierre del estoma.

· Plastidios: en las células de guarda, los plastos como los cloroplastos varían en número de una planta a otra. Si bien algunos de estos plástidos pueden estar poco desarrollados, otros están bien desarrollados y son capaces de realizar funciones como la fotosíntesis. En las células de guarda con cloroplastos funcionales, grandes cantidades de almidón durante la noche

· Mitocondrias: se pueden encontrar grandes cantidades de mitocondrias en las células de guarda (en comparación con las células mesófilas) que es evidencia de actividades metabólicas altas.

Estomas

Básicamente, los estomas se refieren tanto al poro (estoma) como a las células protectoras que los rodean la epidermis. Alrededor de las celdas de guarda hay celdas subsidiarias que se han utilizado para clasificar los diferentes tipos de estomas.

Mientras que el estoma (poro / apertura) es el canal a través del cual ingresan los gases los espacios de aire en las hojas, la apertura y el cierre de estas aberturas están regulados por celdas de protección ubicadas en la epidermis.

Clasificación de estomas

Generalmente, los estomas se clasifican según la distribución y estructura.

Tipos de estomas según la distribución / ubicación:

· Tipo de lirio de agua: se encuentran en la epidermis superior de las hojas. Se pueden encontrar en muchas plantas acuáticas como el nenúfar.

· Tipo manzana (tipo morera): son estomas que se encuentran típicamente en la superficie inferior de las hojas . Como tales, se pueden encontrar en plantas como nueces, manzanas y melocotones, entre otras.

· Tipo de papa: la mayoría de estos estomas se pueden encontrar en el superficie inferior de las hojas, mientras que algunas se pueden encontrar en la superficie superior. Como tales, se encuentran típicamente en hojas anisostomáticas y anisostomáticas (por ejemplo, papa, tomate, repollo, etc.)

· Tipo de avena: se encuentran en hojas isostomáticas (donde los estomas se distribuyen en la superficie superior e inferior de las hojas)

· Tipo Potamogeton - están ausentes o no son funcionales como es el caso de las plantas acuáticas sumergidas.

Basado en la estructura

· Anomocítico: un número pequeño de células subsidiarias rodean los estomas. En su mayor parte, estas células (células subsidiarias) son idénticas a las otras células epidérmicas.

· Crucíferas: el estoma está rodeado por tres tipos de células subsidiarias. células que varían en tamaño.

· Paracítico: el estoma está rodeado por dos células (subsidiarias) que están dispuestas de manera paralela al eje de las células de guarda.

· Graminaceous: aquí, las celdas de protección tienen forma de mancuerna. Con células subsidiarias dispuestas en paralelo a ellas.

· Diacítico: el estoma en esta clasificación son dos células de guarda. La pared de las células subsidiarias que rodean el estoma forma un ángulo recto con las células de protección.

· Ciclocítico: aquí, un mínimo de cuatro células subsidiarias rodean la celda de protección. .

* 80 a 90 por ciento de la transpiración ocurre a través de los estomas. El agua también se pierde a través de la transpiración lenticular y cuticular.

* Solo una pequeña cantidad del agua absorbida (aproximadamente el 2 por ciento) se utiliza para la fotosíntesis en las plantas.

Adaptaciones

Las celdas de protección tienen una serie de adaptaciones que contribuyen a sus funciones.

Estos incluyen:

Tienen perforaciones a través de las cuales los solutos y el agua entran o salen de las células. Esta es una de las adaptaciones más importantes. de las células de guarda porque el movimiento de solutos y agua dentro y fuera de las células de guarda hace que se encojan o se hinchen. A su vez, esto da como resultado el cierre o la apertura del estoma / poro a través del cual se intercambian el agua y los gases.

Contienen cloroplastos. Aunque no contienen tantos cloroplastos como las células mesófilas, se ha demostrado que las células guardianas son las únicas células epidérmicas con cloroplasto.

Como tales, las células de guarda de las plantas de soma son sitios fotosintéticos donde se producen azúcares y energía. Vale la pena señalar que el cloroplasto está ausente o inactivo en algunas células de protección.

Contienen receptores de hormonas, lo que les permite responder adecuadamente a los cambios en su entorno. Por ejemplo, la escasez de agua en el suelo provoca la liberación de una hormona (ácido abscísico (ABA)).

Esta hormona se transporta desde las células de la raíz a los receptores en guardia células que a su vez hacen que las células de guarda cierren el estoma para evitar una pérdida excesiva de agua.

En forma de frijol / riñón: la forma de las células de protección es conveniente para el cierre y la apertura del estoma para regular el intercambio gaseoso y la liberación de agua.

Las celdas de protección están rodeadas por una pared exterior delgada y elástica que contribuye al movimiento de agua y solutos dentro y fuera de la celda.

Ubicación: según el hábitat , las celdas de guardia pueden ubicarse d en la superficie superior o inferior de la hoja. Esto regula la cantidad de agua perdida al medio ambiente.

En la mayoría de las plantas acuáticas, las células protectoras, y por lo tanto los estomas, se encuentran en la superficie superior de la hoja, lo que permite que se libere más agua al medio ambiente. Sin embargo, para las plantas en áreas más cálidas / secas, estas células se encuentran en la superficie inferior de la hoja y tienden a ser menos numerosas.

Mecanismo de cierre y apertura

Una de las funciones más importantes de las celdas de guarda es controlar el cierre y la apertura de la estoma / poros. Si bien la apertura de estos poros permite que el agua se libere al medio ambiente, también permite que el dióxido de carbono ingrese a la célula para la fotosíntesis (así como la liberación de oxígeno al medio ambiente). Por esta razón, las células de guarda juegan un papel crucial en la fotosíntesis.

Según una serie de estudios, se ha demostrado que factores como la intensidad de la luz y las hormonas influyen en la hinchazón o contracción de las células de protección y, por tanto, en la apertura y el cierre de la poros.

Aquí, con respecto a la apertura de los poros, estos factores influyen en la absorción de agua en la célula, lo que hace que las células de protección se inflen. Esta inflación / hinchazón da como resultado la apertura de los poros que a su vez permite el intercambio gaseoso (así como la liberación de agua / transpiración).

Si bien el proceso parece simple, la vía de señalización que influye en las actividades de las células de guarda aún no se ha entendido completamente. Por esta razón, se han presentado (y refutado) varias teorías para describir todo el proceso / mecanismo. Independientemente, varios aspectos se comprenden bien y se destacarán en esta sección.

Las teorías destinadas a explicar el movimiento del agua dentro y fuera de las celdas de guardia incluyen:

· Teoría del pH: un aumento en la concentración de iones de hidrógeno provoca una disminución en el pH que a su vez da como resultado la conversión de glucosa-1-fosfato en almidón.

· Teoría del almidón-azúcar: la conversión del almidón en azúcar hace que el potencial osmótico aumente, atrayendo agua hacia las células de protección.

· Teoría de la bomba de potasio-protón: a través de una secuencia de eventos, los iones de potasio se transportan a las células de guarda durante el día, lo que aumenta la concentración de soluto y atrae agua hacia la célula.

· Teoría del transporte de K + activo: un aumento de los iones de potasio se debe a la conversión del almidón en fosfoenolpiruvato y, en consecuencia, en ácido málico.

Dióxido de carbono e Detección y señalización

Uno de los factores que influye en la hinchazón y la contracción de las células de protección es la concentración de dióxido de carbono. En casos de alta concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, los estudios han demostrado que los canales de aniones se activan y provocan que los iones de potasio salgan de las células. Al mismo tiempo, el cloruro se libera de las células y finalmente se reutiliza en la despolarización de la membrana.

Con los solutos saliendo de la célula, su concentración fuera de la célula aumenta en comparación con la del interior de la célula. Como resultado, el agua sale de la célula a través de la ósmosis. A su vez, esto hace que la celda se contraiga y cierre la apertura / poro.

* Se sugiere que el malato sea un efector intermedio entre el gas (dióxido de carbono) y la activación del canal.

* A baja presión parcial de dióxido de carbono en la atmósfera, ocurre lo contrario. .

Detección y señalización del ácido abscísico (ABA)

En diferentes tipos de plantas, ABA (una hormona vegetal) tiene una serie de funciones que van desde el control de la germinación de las semillas hasta su impacto en las células de guarda.

En condiciones ambientales como la sequía o el aumento de la salinidad en el suelo, se ha demostrado que las raíces producen esta hormona en mayores cantidades. La detección de esta hormona por las células de guarda provoca cambios en la ingesta o eliminación de iones de las células lo que a su vez provoca la apertura o cierre del estoma. Aquí, se demostró que una subunidad de Mg-quelatasa se une a la hormona y, por lo tanto, actúa como intermedio.

En casos de altas cantidades de ABA, la salida de aniones como así como se produce potasio a través de los canales. Al mismo tiempo, se inhibe la importación de iones de potasio, lo que evita que los iones se muevan hacia la célula (de lo contrario, esto provocaría una alta concentración de solutos en la célula).

Con una alta concentración de soluto fuera de la celda, el agua se expulsa a través de la ósmosis, lo que a su vez reduce la presión de turgencia de las celdas de protección. A su vez, esto hace que la apertura se cierre, evitando que las células pierdan más agua.

* En condiciones ambientales normales, los estomas se abren durante el día para permitir la entrada de dióxido de carbono y se cierran por la noche cuando tienen lugar reacciones independientes de la luz (reacciones fotosintéticas).

* Por la noche, el agua entra en las células subsidiarias desde las células de guarda, lo que hace que se vuelvan flácidas (reduciendo la presión de turgencia en las células de guarda) y provocando estoma para ser cerrado.

Ver también Células mesófilas y células meristemáticas.

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Cecie Starr. (1991). Biología: conceptos y aplicaciones.

June M. Kwak, Pascal Mäser, Julian I. Schroeder. (2009). The Clickable Guard Cell, Versión II: Modelo interactivo de mecanismos y vías de transducción de señales de la celda de protección.

J. M. Whatley. (1971). La falta de infraestructura de las células de guarda de Phaseolus vulgaris.

Mareike Jezek y Michael R. Blatt. (2017). El sistema de transporte de membrana de la célula protectora y su integración para la dinámica estomática.

Sallanon Huguette, Daniel Laffray y Alain Coudret. (1993). Estructura, ultraestructura y funcionamiento de las células de guarda de las plantas de rosas in vitro. ResearchGate.

Enlaces

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Células de guarda: definición, función y estructura de los estomas en las plantas

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Esencialmente, las células de guarda son dos células con forma de frijol que rodean un estoma. Como células epidérmicas, juegan un papel importante en el intercambio gaseoso dentro y fuera de las hojas de las plantas al regular la apertura y cierre de los poros conocido como estoma.

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Proceso de absorción de agua en las plantas.

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Proceso de absorción de agua en las plantas.

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La mayoría de las especies vegetales obtienen el agua del suelo. El agua se mueve a través del suelo, penetra al interior de las raíces y pasa a la parte área desde donde casi la totalidad pasa a la atmósfera por el proceso de transpiración. (Acevedo, E. (1979).

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Microorganismos del suelo y su efecto sobre la absorción de nutrientes. 

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Microorganismos del suelo y su efecto sobre la absorción de nutrientes. 

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Algunas funciones de los microorganismos del suelo, los efectos que ejercen sobre la nutrición de las plantas y algunas interacciones entre ellos y su ambiente. (Osorio-Vega, N. W. (2009)

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Las células de guarda son células especializadas que se encuentran en la epidermis de las hojas y otros órganos verdes de las plantas. Estas células rodean los estomas, que son pequeños poros en la superficie de las hojas (n.d.)

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Los estomas son el único mecanismo de las plantas para controlar las tasas de transpiración en el corto plazo.

Entre más seca sea la atmósfera, mayor será la fuerza motriz para el movimiento del agua fuera de la planta, incrementando la transpiración.

El aire caliente retiene más agua y crea una mayor fuerza motriz para impulsar el movimiento del agua fuera de la planta, incrementando las tasas de transpiración. (Rjcastillolopez, 2018)

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¿Qué factores regulan la transpiración en las plantas?

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El potasio (K) es un macro nutriente esencial requerido en grandes cantidades para el normal crecimiento y desarrollo de los cultivos. Algunas de las principales funciones de las plantas donde el K está comprometido son: la osmoregulación, la síntesis de los almidones, la activación de enzimas, la síntesis de proteínas, el movimiento estomático y el balance de cargas iónicas (Maathuis y Sanders, 1994; Marschner, 1995), (Kant, S., & Kafkafi, U. (2002)

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Disponibilidad y deficiencia del fósforo e interacción suelo-planta

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Disponibilidad y deficiencia del fósforo e interacción suelo-planta

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El fósforo es un elemento esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas. La mayoría de los suelos están deficientes en formas de fósforo asimilables, por lo que se requiere la aplicación de fertilizantes fosforados para alcanzar altos niveles de productividad. Sin embargo, la mayor parte del fósforo aplicado es rápidamente fijado en el suelo en fracciones que están pobremente disponibles por las raíces de las plantas. (Fernández, M. T. (2007)

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MICRONUTRIENTES EN LA FISIOLOGIA DE LAS PLANTAS: FUNCIONES, ABSORCION Y MOVILIDAD

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MICRONUTRIENTES EN LA FISIOLOGIA DE LAS PLANTAS: FUNCIONES, ABSORCION Y MOVILIDAD

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Los elementos con funciones específicas y esenciales en el metabolismo de las plantas se clasifican, según su concentración en la planta y conforme a sus requerimientos para el adecuado crecimiento y reproducción, en dos grupos: macronutrientes y micronutrientes (Marschner, 1995; Mengel y Kirkby, 2001; Epstein y Bloom, 2004), (Kyrkby, E., & Römheld, V. (2007).

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Son necesarios 15 nutrientes esenciales para el crecimiento de todas las plantas, aunque para determinadas especies se hayan ampliado alguno más como el cloro, silicio etc. El carbono, hidrógeno y oxígeno se obtienen del aire y del agua. Estos comprenden el 90 % de la materia seca. Los 12 elementos restantes se obtienen principalmente del suelo. El nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S) son consumidos en cantidades más o menos elevadas, denominándose macronutrientes. Los micronutrientes son el hierro (Fe), manganeso (Mn), cinc (Zn), cobre (Cu), boro (B) y molibdeno (Mo). Por otro lado algunos autores le dan importancia a otros dos micronutrientes los cuales son cloro (Cl) y Níquel (Ni). (Polo, L. A. T., Arroyo, E., & Vegetal, F. (2016)

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Regualacion estomatica: las celulas guardianas:

pueden hincharse o deshincharse para abrir o cerrar los estomas. (Acosta, 2021)

Estructuras de las hojas: Ejemplos son los cactos, cuyas hojas han evolucionado en espinas que disminuyen la pérdida de agua y proporcionan protección contra herbívoros. (Acosta, 2021)

En raices: Algunas plantas desarrollan raíces profundas que pueden acceder a fuentes de agua subterránea durante períodos de sequía. Ejemplos incluyen muchas plantas xerófitas y árboles en bosques secos. .(Acosta, 2021)

Células de Reserva: Algunas plantas desarrollan tejidos especializados para almacenar agua, como en los tallos de los cactos.(Acosta, 2021)

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Desarrollo y distribución de raíces bajo estrés.

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Desarrollo y distribución de raíces bajo estrés.

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Analizan diferencias fenotípicas en el desarrollo y distribución de raíces en condiciones de sequía de 16 genotipos de fríjol común, contenido total de clorofila en hoja, diámetro de raíz, enraizamiento profundo, longitud de raíz, tasa de transpiración. (Polanía, J. A., Rao, I. M., Beebe, S., & García, R. (2009)

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FISIOLOGÍA DE CULTIVOS

Desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común (Phaseolus vulgaris L.) en un sistema de tubos con suelo

Root development and distribution under drought stress in common bean ( Phaseolus vulgaris L.) in a soil tube system

José A. Polanía 1, 2, Idupulapati M. Rao ¹, Steve Beebe ¹ y Ramiro García ¹

1 Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Cali (Colombia).
2 Autor de correspondencia. j.a.polania@cgiar.org

Fecha de recepción: 14 de octubre de 2008. Aceptado para publicar: 19 de febrero de 2009
RESUMEN
Se analizaron diferencias fenotípicas en el desarrollo y distribución de raíces en condiciones de sequía de 16 genotipos de fríjol común. Se desarrolló un método utilizando tubos plásticos transparentes insertados en otros de PVC, llenos de mezcla de suelo con arena (2:1, peso:peso), en condiciones de invernadero. 10 días después de emergencia se impusieron dos tratamientos de suministro hídrico: 80% de capacidad de campo (sin estrés) y sin aplicación de agua (para inducir estrés). Durante el ensayo se determinó contenido total de clorofila en hoja y tasa de transpiración. A la cosecha (32 días después de siembra) se determinó: área foliar, biomasas aéreas, contenido de carbohidratos totales no estructurales (CTN) en hojas y tallos. El suelo de los tubos fue dividido en cinco estratos de profundidad. Raíces en cada profundidad se lavaron determinándose su longitud, diámetro promedio y biomasa seca. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. El método resultó apropiado para determinar diferencias fenotípicas en longitud total y longitud específica de raíces y distribución de raíces a diferentes profundidades. Las líneas BAT 477, SEA 5 y SER 16 destacaron por su desempeño general en la producción de raíces bajo estrés por sequía.

Palabras clave: contenido total de clorofila en hoja, diámetro de raíz, enraizamiento profundo, longitud de raíz, tasa de transpiración.
ABSTRACT
Phenotypic differences in root development and distribution of 16 common bean genotypes grown under drought stress were analyzed. We developed a method using transparent plastic tubes (inserted in PVC tubes), filled with a soil-sand mix (2:1, weight: weight), to capture differences in root growth under greenhouse conditions. Ten days after emergence, two water supply treatments were imposed: 80% of field capacity (without stress) and withholding of water (to induce drought stress). Total leaf chlorophyll content and transpiration rate were measured during the trial. At harvest (32 days after planting), leaf area, shoot biomass, leaf and stem total nonstructural carbohydrates content (TNC) were determined. The soil in the tubes was divided into five layers from the top to the bottom of the tube (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-45 cm). Roots were washed from each soil layer to determine their length, diameter and dry biomass. A randomized complete block design was used with three replications. The method was suitable for determining phenotypic differences in total root length, specific root length and root distribution by soil depth. Three lines (BAT 477, SEA 5 and SER 16) were superior in their root development under drought stress.

Key words: total leaf chlorophyll content, root diameter, deep rooting, root length, transpiration rate.
Introducción
La agricultura demanda alrededor de 69% de todas las extracciones de agua en el mundo, mientras que esta cifra asciende a más de 80% en los países en desarrollo. Como el agua es un elemento esencial en la seguridad alimentaria, su carencia es una de las principales causas de hambrunas y subnutrición, especialmente en las zonas rurales donde la población depende de la agricultura local para obtener tanto alimentos como ingresos. Recientemente se estimó que la sequía es la causante de 60% de las emergencias alimentarías (FAO, 2003).

El fríjol común ( Phaseolus vulgaris L.) es un cultivo de pequeños agricultores en América Latina y África oriental y occidental, donde es a menudo cultivado en condiciones no favorables y con mínimos insumos (Beebe et al., 2008). Es una fuente poco costosa de proteína y calorías para pequeños agricultores de países con pobreza endémica (Rao, 2002). Sus rendimientos se ven afectados por varias causas, entre las cuales la sequía puede generar pérdidas entre 10 y 100%. En 1992, la sequía causada por el fenómeno de El Niño provocó pérdidas agrícolas de cerca de US$600 millones en Centroamérica y México, y de US$1 billón en el sureste africano. En 2001 una extensa sequía ocasionó una amplia hambruna y malnutrición en Honduras, oriente de El Salvador y noreste de Nicaragua, donde las pérdidas en cultivos de fríjol fueron de 68%. Adicionalmente, los modelos de cambio climático predicen que Centroamérica será más seca en las siguientes décadas. Cerca de 60% de las regiones productoras de fríjol sufre condiciones de sequía, que es el segundo factor más importante de reducción en rendimiento después de las enfermedades (Thung y Rao, 1999; Rao, 2002).

La investigación y el desarrollo de materiales vegetales adaptados a sequía es esencial para contribuir a la seguridad alimentaria de una población creciente que requiere incrementos significativos en la producción de alimentos. La investigación se ha concentrado más en la respuesta aérea de la planta a estrés por sequía que en la radicular, debido a las dificultades en la observación de las raíces en el campo (Huang y Gao, 2000). Sin embargo, las raíces son importantes para mantener la absorción de agua en suelos secos como característica de adaptación (Turner, 1979; Huang y Gao, 2000). Raíces profundas y extensión de estas en la profundidad del suelo son fundamentales para el comportamiento de los cultivos en limitaciones de suministro de agua si existe agua disponible en perfiles profundos del suelo (Sponchiado et al., 1989; Blum, 2002). Ho et al. (2005) sugieren que un superficial y abundante sistema radical es más efectivo en la absorción de nutrientes en los primeros 20 cm del suelo donde los nutrientes están concentrados, mientras que raíces profundas favorecen la adquisición de agua y la resistencia a sequía. La producción de raíces finas puede ser una estrategia para permitir la adquisición de agua y la entrada de minerales cuando el agua en el suelo es limitada; las raíces finas "son económicas de construir", pero son esenciales para la adquisición de agua y nutrientes debido a su alta área superficial por unidad de masa (Eissenstat, 1992; Huang y Fry, 1998).

El objetivo del presente trabajo fue evaluar en invernadero el desarrollo y la distribución de raíces de 16 genotipos de fríjol común bajo estrés por sequía, validar un método de tubos con suelo desarrollado para evaluación de raíces, e identificar y caracterizar los mecanismos radicales asociados a la tolerancia e igualmente algunos mecanismos de respuesta en la parte aérea de la planta.
Materiales y métodos
La investigación se realizó en las instalaciones del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) situado en Palmira (Valle del Cauca, Colombia), a 3°31' N y 76°19' W a 965 msnm, en condiciones de invernadero, con temperaturas entre 20 y 35°C, humedad relativa entre 70 y 90% y radiación fotosintéticamente activa máxima de 1.100 µmol fotones m⁻² s⁻¹. Como sustrato se usó un suelo Andisol (Soil Survey Staff, 1993), con pH ácido y alta capacidad de fijación de P, el cual se mezcló con arena de río lavada y tamizada en una relación 2:1 en base peso; la densidad aparente de la mezcla era de 1,13 g cm⁻³. El suelo se fertilizó en kg ha⁻¹ con 80 N, 50 P, 100 K, 101 Ca, 29,4 Mg, 20 S, 2 Zn, 2 Cu, 0,1 B y 0,1 Mo, con el objetivo de eliminar cualquier otro estrés abiótico. Las plantas crecieron por 32 d en tubos de acetato (50 cm de altura y 7,5 cm de diámetro) cubiertos por tubos de PVC, que contenían 2.400 g del sustrato.

El ensayo incluyó 15 líneas avanzadas de fríjol común ( Phaseolus vulgaris L.) del programa de mejoramiento del CIAT (BAT 477, BAT 881, BFB 139, DOR 364, EAP 9510-77, MCD 2004, RAB 651, RAB 655, SEA 5, SEA 15, SEC 16, SEN 34, SER 7, SER 8 y SER 16) y una accesión de germoplasma (G 21212) de fríjol. El experimento se estableció en un diseño de bloques completos al azar con dos niveles de suministro de agua: 80% capacidad de campo (CC) (riego) y sin riego (sequía terminal) con tres repeticiones.

Las plantas crecieron en condiciones óptimas de riego (80% CC) durante los primeros 10 d y después de este periodo de establecimiento fueron sometidas a los tratamientos de suministro de agua. El tratamiento con riego (80% CC) consistió en pesar los cilindros cada 3 d y aplicar la cantidad de agua consumida, mientras que a los cilindros bajo sequía terminal no se les aplicó riego.

Varios parámetros fisiológicos fueron medidos durante los 32 d de crecimiento y desarrollo de las plantas: contenido total de clorofila con un clorofilómetro MINOLTA SPAD® 502 (Soil Plant Analysis Development), y tasa de transpiración, con un porómetro Licor LI-1600. A los 32 d después de germinación, se midieron las variables: área foliar, distribución de biomasa área, contenido de carbohidratos totales no estructurales (CTN) en hoja y tallo, biomasa de raíces y longitud de raíces en diferentes profundidades del suelo. El tubo fue cortado en cinco profundidades (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 y 30-45 cm); las raíces en cada corte se extrajeron y lavaron para eliminar el sustrato, y fueron escaneadas con un equipo Epson expression 1680. Los datos de longitud y diámetro promedio de raíces fueron determinados con un sistema de análisis de imágenes WinRHIZO Pro 2003b (Regent Instruments, Canadá); después las raíces se secaron en horno a 60°C por 48 h. El contenido de CTN en hojas y tallos fue determinado con el método de Kand y Brink (1995). Se aplicó análisis de varianza con el sistema estadístico SAS y el nivel de error fue de P<0,05.
Resultados y discusión
Durante el crecimiento y desarrollo de las plantas, el rango de la temperatura máxima del aire fue entre 28 y 39°C, y el rango de la temperatura mínima del aire osciló entre 18 y 22°C. La humedad final de suelo al momento de cosecha (32 d) fue de 25% CC ( Fig. 1). La relación entre temperatura máxima y humedad del suelo indica que las plantas sufren considerable estrés por sequía desde los 15 d de desarrollo.

Se observaron diferencias genotípicas significativas en términos de producción de biomasa en los tratamientos de riego y sequía. El estrés por sequía redujo marcadamente la producción de biomasa total de los 16 genotipos evaluados cuando se comparan con la producción bajo riego ( Tab. 1). La producción de biomasa total fue relativamente menos afectada para las líneas MCD 2004 y SER 16 ( Fig. 2, Tab. 1) con una inhibición de producción de biomasa de 49 y 47%, respectivamente. En el otro extremo, BAT 881 y RAB 655 tuvieron una reducción en su producción de biomasa de 61 y 69%, respectivamente. Según Davies y Zhang (1991), a medida que el déficit hídrico crece, el proceso que se ve más afectado es la expansión y el crecimiento celular, debido a la reducción de la turgencia. Si el estrés es más severo, la fotosíntesis y la transpiración se abaten debido al cierre estomático y al bloqueo de la difusión de CO ₂ hacia el mesófilo, disminuyendo el crecimiento de la planta (Kumar et al., 1994).

El estrés hídrico incrementó el contenido de clorofila en las hojas de la mayoría de los genotipos (excepto de uno) ( Tab. 1). Los resultados en el contenido de CTN en las hojas no mostraron ninguna tendencia particular ( Tab. 1); sin embargo, los valores de CTN en tallo en general mostraron altas cantidades en condiciones de estrés, lo cual indica menos movilización de CTN desde los tallos hacia la formación de nuevas hojas. SEA 5 mostró menos CTN en los tallos en condiciones de estrés y G 21212 no acumuló CTN en cantidades significativas.

Los valores de área foliar en condiciones de estrés fueron mayores para SEC 16, SER 16 y MCD 2004 que para otros genotipos ( Fig. 3). Los genotipos más sobresalientes que tuvieron un considerable buen desarrollo de área foliar tanto en sequía como en riego fueron SEC 16 y MCD 2004, seguidos de SER 16 y SEA 15. Los genotipos G 21212 y SEA 5 mostraron buena respuesta en términos de área foliar en estrés hídrico pero menor desarrollo de área foliar bajo irrigación. BAT 881, SEN 34 y RAB 655 obtuvieron el menor desarrollo de área foliar bajo sequía terminal.

Resultados en la longitud total de raíz mostraron diferencias significativas entre genotipos en condiciones de sequía terminal ( Fig. 4). Las líneas SEA 5 y BAT 477 fueron sobresalientes en su longitud total de raíz pero también tuvieron valores bajos de longitud específica de raíz ( Fig. 5), lo cual indica el desarrollo de raíces ligeramente más gruesas. El anterior comportamiento de la línea BAT 477 usando este método de tubos concuerda con resultados obtenidos por otros investigadores que reportan a BAT 477 resistente a sequía y que posee la habilidad de raíces profundas (White et al., 1994a, 1994b) con gran eficiencia de absorción de agua (Guimaraes et al., 1996). Varias investigaciones han concluido que el sistema radicular es un rasgo importante en sequía. White y Castillo (1992) exponen que en fríjol común las diferencias en redimiendo están determinadas por el sistema de raíces. Sponchiado et al. (1989) encontraron que grandes producciones de raíces se asocian a mayor tolerancia a sequía en fríjol común, sugiriendo una evasión a la sequía debida al incremento de la extracción de agua del suelo. La tolerancia a estrés por sequía ha sido asociada a mayor capacidad para extraer agua del suelo. Una mayor capacidad para profundizar raíces en el perfil del suelo puede proveer a un genotipo una mejor adaptación a condiciones de estrés hídrico (White y Castillo, 1989). Entre los 16 genotipos evaluados, EAP 9510-77 y RAB 655 tuvieron pobre desarrollo de raíces en condiciones de sequía terminal.

Los resultados de diámetro promedio de raíz mostraron diferencias significativas entre genotipos en condiciones de riego y sequía terminal ( Fig. 6). La línea RAB 655 fue sobresaliente en el desarrollo de raíces delgadas en condiciones de estrés, mientras las líneas SEC 16, SER 16 y RAB 651 tuvieron raíces delgadas en condiciones de riego y sequía. La producción de raíces finas es importante en la adquisición de agua y la entrada de minerales debido a su alta área superficial por unidad de masa (Eissenstat, 1992; Huang y Fry, 1998). En ese sentido la línea RAB 655 presentó la mayor producción de raíces finas bajo estrés por sequía, y a la vez el menor desarrollo de longitud total de raíz y el peor vigor y producción de masa aérea. Un sistema radical con estas características seria importante y útil en zonas que se presentan sequía intermitente, porque al tener raíces finas superficiales puede aprovechar las disponibilidades de agua que se presentan con cierta intermitencia por lluvia. Las líneas MCD 2004 y DOR 364 fueron sobresalientes en el desarrollo de raíces gruesas en condiciones de sequía terminal. Las líneas MCD 2004 y SEA 5 tuvieron alto valor de volumen de raíz en condiciones de sequía terminal, mientras BAT 477 y SEC 16 mostraron altos volúmenes de raíz en ambas condiciones. Las líneas RAB 655, EAP 9510-77 y BAT 881 tuvieron un menor volumen de raíces en condiciones de sequía.

Se encontraron diferencias significativas en la distribución de la longitud de raíces a través de la profundidad del suelo entre genotipos en condiciones de sequía en profundidades de 10-20, 20-30 y 40-43 cm ( Fig. 7). Las líneas SEA 15, SEA 5 y G 21212 tuvieron mayor longitud de raíz en la profundidad de suelo de 30-43 cm, con valores de 11,8; 11,7 y 10,9 m/planta, respectivamente, lo cual indica que fueron las líneas con el sistema radical con tendencia a profundizar. La disponibilidad de agua tiende a incrementar con la profundidad, y un sistema de raíz profundo sería ventajoso en condiciones de sequía (Ryser, 2006; Ho et al., 2005). En los datos de distribución de raíces por perfil del suelo se pudo observar que la línea registrada como tolerante a sequía SEA 5 (Singh et al., 2001) es sobresaliente en la producción de raíces en la profundidad del tubo de 30-43 cm. La línea SER 16, identificada como adaptada a condiciones de sequía (Rao et al., 2006), también presentó una sobresaliente producción de longitud total de raíz acompañada de una buena profundización de raíces ( Fig. 4 y Fig. 7). Las líneas RAB 655 y EAP 9510-77 tuvieron la menor longitud de raíz en la profundidad de suelo de 30-43 cm con valores de 5,13 y 6,10 m/planta, respectivamente. Las líneas BAT 477 y SEA 5 tuvieron la mayor longitud de raíz en la profundidad del suelo de 0-5 cm, con 5,05 y 4,69 m/planta, respectivamente, mientras la línea DOR 364 mostró la menor longitud de raíz, con 2,12 m/planta en la profundidad de 0-5 cm. Sistemas radicales abundantes en los primeros centímetros del suelo son importantes para la absorción de nutrientes, los cuales están concentrados en este estrato del suelo (Ho et al., 2005). Igualmente esta característica contribuye a la adaptación por sequía intermitente en lugares donde periódicamente hay suministro de agua a través de lluvia, y un sistema radicular fino y no tan profundo puede tomar ventaja de estas condiciones.

Conclusiones
La evaluación de 15 líneas avanzadas y una accesión de germoplasma de fríjol común en invernadero usando un método de tubos con suelo para evaluación de desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía resultó en la identificación de tres líneas (SEA 5, BAT 477 y SER 16) superiores en desarrollo de raíces en condiciones de estrés hídrico. En trabajos anteriores, en condiciones de campo, estas líneas han sido registradas y reportadas como tolerantes a sequía por su buen desempeño. Un sistema radical profundo y vigoroso es un atributo importante para selección por estrés a sequía, como se observa en los resultados de esta investigación y lo reportado por otros investigadores. El sistema de evaluación de tubos plásticos transparentes con suelo es adecuado para identificar diferencias fenotípicas en raíces en términos de profundización y otros atributos radicales en fríjol común. Este nuevo método que involucra un cilindro transparente introducido en un tubo de PVC permite hacer un seguimiento a la dinámica de crecimiento de la raíces, e igualmente cuantificar diferencias en enraizamiento, el cual es difícil y costoso de realizar en condiciones de campo; y correlacionado con rendimiento y otros atributos determinados en campo puede brindar conocimientos más detallados sobre la fisiología del fríjol y otras especies bajo estrés a sequía.
Agradecimientos
Al gobierno de Alemania por contribuir al financiamiento parcial de este trabajo con una donación a través de BMZ-GTZ (No. 2002.7860.6-001.00; contrato No. 81060499 y No. 05.7860.9 - 001.00; contrato No. 81084613).
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Desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común (Phaseolus vulgaris L.) en un sistema de tubos con suelo

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FISIOLOGÍA DE CULTIVOS Desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común (Phaseolus vulgaris L.) en un sistema de tubos con suelo Root development and distribution under drought stress in common bean ( Phaseolus vulgaris L.) in a soil tube system José A. Polanía 1, 2, Idupulapati M.

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Enfriamiento de la Planta: es crucial para mantener la temperatura interna de la planta dentro de un rango óptimo para la fotosíntesis y otras funciones metabólicas. (Beneficios y Funciones de la Transpiración de las Plantas, s. f.)

Regulación del Agua: La pérdida de agua a través de la transpiración debe ser compensada por la absorción de agua del suelo para mantener la homeostasis. (Beneficios y Funciones de la Transpiración de las Plantas, s. f.)

Interacción con el Clima Local:tiene un impacto en el clima local. En áreas con alta densidad de vegetación, la transpiración puede aumentar la humedad del aire y moderar las temperaturas extremas. (Beneficios y Funciones de la Transpiración de las Plantas, s. f.).

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Beneficios y funciones de la transpiración de las plantas

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La transpiración en las plantas tiene múltiples beneficios, como la regulación de la temperatura, la absorción de nutrientes y la eliminación de desechos.

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Micorrizas del bosque tropical caducifolio y otras simbiosis fúngicas

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Micorrizas del bosque tropical caducifolio y otras simbiosis fúngicas

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Cada vez se sabe más de la diversidad vegetal en el bosque tropical caducifolio, su simbiosis micorrízicas. El estatus micorrízico y su morfología aportan información importante sobre su papel ecológico en estos ecosistemas. se describe la morfología y los tipos de asociaciones fúngicas que establecen algunas plantas dominantes del estrato arbóreo del bosque tropical caducifolio en época de secas y lluvias. (Álvarez-Manjarrez, J., Solís Rodríguez, A. U., Villarruel-Ordaz, J. L., Ortega-Larrocea, M. D. P., & Garibay-Orijel, R. (2021)

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Micorrizas del bosque tropical caducifolio y otras simbiosis fúngicas

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Problemas relacionados con la transpiracion. 

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Problemas relacionados con la transpiracion. 

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El estrés hídrico ocurre cuando una planta no puede obtener suficiente agua para satisfacer sus necesidades, lo que puede ser causado por una falta de agua en el suelo o problemas en la absorción de agua. (Poder del Agua, 2023)

Cierre de Estomas: Como respuesta al estrés hídrico, las plantas pueden cerrar sus estomas para reducir la pérdida de agua. Esto también limita la entrada de CO₂, reduciendo la fotosíntesis y el crecimiento.(Poder del Agua, 2023)

Pérdida de Turgencia: La pérdida de agua puede causar que las células pierdan su turgencia, resultando en hojas marchitas y una apariencia general deteriorada de la planta. (Poder del Agua, 2023)

Los problemas relacionados con la transpiración, como el estrés hídrico y el daño causado por enfermedades y plagas, tienen un impacto significativo en la salud y productividad de las plantas. La capacidad de una planta para manejar estos problemas está influenciada por sus adaptaciones estructurales y metabólicas, así como por las prácticas de manejo y control que se implementen. (Poder del Agua, 2023)

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La transpiración es un proceso esencial que ocurre en las plantas y que tiene un papel fundamental en su crecimiento y desarrollo. Consiste en la pérdida de agua por evapotranspiración a través de las hojas, principalmente. En este artículo analizaremos en detalle la transpiración en las plantas, los diferentes tipos de transpiración y los factores que influyen en este proceso.

¿Qué es la transpiración y por qué es importante para las plantas?

La transpiración es un proceso vital para las plantas, ya que les permite absorber agua y nutrientes del suelo, así como regular su temperatura interna. Se puede considerar como una especie de "respiración vegetal", en la que las plantas toman dióxido de carbono del aire y liberan oxígeno a través de sus hojas.
La transpiración es importante porque:

Permite que las plantas absorban agua y nutrientes del suelo.

Ayuda a enfriar la planta, evitando que se sobrecaliente.

Participa en el transporte de nutrientes desde las raíces hasta las partes superiores de la planta.

Contribuye a la fotosíntesis, proceso fundamental para la producción de alimentos en las plantas.

Tipos de transpiración en las plantas

Transpiración estomática

La transpiración estomática es el tipo más común de transpiración en las plantas. Se produce a través de los estomas, pequeñas aberturas presentes en la epidermis de las hojas y los tallos jóvenes. Los estomas se abren y cierran para regular la entrada y salida de agua y gases.
Los estomas desempeñan un papel clave en la regulación de la transpiración, ya que permiten:

El intercambio de gases necesarios para la fotosíntesis.

La entrada de dióxido de carbono para la producción de alimentos.

La salida de oxígeno y vapor de agua resultantes de la fotosíntesis.

Transpiración cuticular

La transpiración cuticular se produce a través de la cutícula, una capa cerosa que recubre la superficie de las hojas y los tallos de las plantas. La cutícula actúa como una barrera protectora contra la pérdida excesiva de agua, pero permite cierto intercambio gaseoso y de agua.
La cutícula cumple dos funciones principales:

Prevenir la deshidratación de la planta.

Protegerla contra daños externos, como el exceso de radiación solar o el ataque de microorganismos.

Transpiración lenticular

La transpiración lenticular ocurre a través de las lenticelas, unas estructuras en forma de lente que se encuentran en la superficie de los tallos y las raíces de las plantas. Estas lenticelas actúan como poros que permiten el intercambio de gases y evaporación de agua.
Las lenticelas son importantes porque:

Ayudan a la planta a respirar, permitiendo el paso de oxígeno.

Permiten la eliminación de gases de desecho, como dióxido de carbono y etileno.

Facilitan el escape del exceso de agua en los tallos y raíces.

Factores que influyen en la transpiración de las plantas

Luz solar y temperatura

La luz solar y la temperatura ambiente tienen un impacto significativo en la tasa de transpiración de las plantas. En general, a mayor intensidad de luz y temperatura, mayor será la tasa de transpiración.
El aumento de la intensidad de la luz y la temperatura puede llevar a:

La apertura de los estomas para permitir una mayor evaporación de agua.

Un mayor transporte de agua y nutrientes desde las raíces hasta las partes superiores de la planta.

Humedad ambiental

La humedad ambiental influye en la transpiración de las plantas, ya que afecta la capacidad del aire para absorber vapor de agua. A menor humedad ambiental, mayor será la tasa de transpiración.
La disponibilidad de agua en el aire puede afectar la apertura y cierre de los estomas, lo que puede llevar a:

Un aumento en la tasa de transpiración en ambientes secos.

Un cierre de los estomas para conservar agua en ambientes húmedos.

Disponibilidad de agua en el suelo

La disponibilidad de agua en el suelo es un factor clave que influye en la transpiración de las plantas. Cuando hay escasez de agua en el suelo, la planta tiende a cerrar los estomas para conservar agua.
La falta de agua en el suelo puede provocar:

Un cierre de los estomas para reducir la pérdida de agua por transpiración.

Una disminución en la tasa de transpiración y, como consecuencia, un crecimiento y desarrollo limitados.

Viento y movimiento del aire

El viento y el movimiento del aire pueden aumentar la tasa de transpiración de las plantas, ya que favorecen la evaporación de agua de los estomas.
El viento puede:

Incrementar la evaporación de agua de la planta.

Aumentar la tasa de transpiración.

Estado de las hojas y salud de la planta

El estado de las hojas y la salud general de la planta pueden influir en la transpiración. Las hojas dañadas o enfermas pueden presentar una disminución en la tasa de transpiración debido a la reducción en la superficie de las hojas expuestas al ambiente.
Es importante mantener las hojas en buen estado y asegurar la salud de la planta para un proceso de transpiración óptimo.
Impacto de la transpiración en el crecimiento y desarrollo de las plantas

La transpiración tiene un impacto significativo en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Una transpiración excesiva o insuficiente puede alterar la absorción de nutrientes y la función adecuada de la planta.
La transpiración inadecuada puede conducir a:

La reducción en la disponibilidad de agua y nutrientes para la planta.

El debilitamiento de la planta y sufrimiento de estrés hídrico.

La disminución en la tasa de fotosíntesis y producción de alimentos.

Conclusión

La transpiración es un proceso esencial en las plantas que les permite absorber agua y nutrientes, regular su temperatura y realizar la fotosíntesis. Es importante comprender los diferentes tipos de transpiración y los factores que influyen en este proceso para poder brindar un adecuado cuidado y manejo a las plantas. Tener en cuenta la luz solar, la temperatura, la humedad ambiental, la disponibilidad de agua en el suelo, el viento y el estado de las hojas y la salud de la planta es fundamental para garantizar un crecimiento y desarrollo óptimos.

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Transpiración en plantas: factores clave y procesos para su estudio

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Descubre más sobre la transpiración en plantas: factores clave, procesos y su importancia. Aprende cómo afecta el movimiento del agua.

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Control y Manejo de Problemas Relacionados con la Transpiración

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Control y Manejo de Problemas Relacionados con la Transpiración

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Los fungicidas son productos químicos diseñados para controlar o eliminar hongos que causan enfermedades en las plantas. Estas enfermedades pueden afectar las estructuras involucradas en la transpiración, como las hojas.

Es importante rotar diferentes tipos de fungicidas e insecticidas para evitar que las plagas y patógenos desarrollen resistencia. (Universidad Nacional Agraria La Molina, 2016).

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