LA NUTRICIÓN VEGETAL

1. LA NUTRICIÓN VEGETAL TEMA 7

2. 1. El proceso de nutrición en vegetales • Los vegetales poseen nutrición autótrofa, es decir son capaces de fabricar o sintetizar sus propios nutrientes, biomoléculas orgánicas sencillas, a partir de materia inorgánica y utilizando la energía luminosa procedente del sol.  • Este proceso es enormemente importante no sólo para las plantas sino también para los animales que nos alimentamos directa o indirectamente de las plantas. Es por esto que en los ecosistemas los vegetales se denominan productores y los animales consumidores.

3. 2. Nutrición autótrofa • El proceso mediante el cual los vegetales fabrican sus nutrientes a partir de materia inorgánica atrapando la energía luminosa del sol se denomina fotosíntesis. Durante la fotosíntesis, por tanto, hay una transformación de materia inorgánica a materia orgánica y una transformación de energía luminosa a energía química contenida en las moléculas orgánicas que se forman. • Además durante este proceso se libera al aire como producto sobrante O2, que desde que comenzó este proceso en la Tierra (hace unos 3.000 millones de años) ha ido cambiado la atmósfera y ha hecho posible que aparezca la respiración celular que tienen la gran mayoría de los organismos y mediante la cual obtienen el máximo de energía de los nutrientes.

5. 3. Procesos de absorción, transporte y utilización 3.1. Mecanismos de entrada de sustancias La absorción o incorporación de materia inorgánica por parte de los vegetales para transformarlos en materia orgánica durante la fotosíntesis se realiza a través de las raíces cuando se trata de absorción de agua y sales minerales o a través de los estomas, cuando se trata de incorporar CO2.

6. Las raíces de las plantas están recubiertas en la zona pilífera, por el tejido epidérmico o epidermis que presenta células con proyecciones hacia el exterior llamadas pelos absorbentes a través de las cuales pasa el agua y las sales, aunque también pueden pasar entre las células de la epidermis y del parénquima sin necesidad de entrar al interior de las células. Actualmente se ha descubierto que incluso, los vegetales absorben agua por las zonas suberificadas aunque en mucha menor proporción.El agua se absorbe por el proceso de ósmosis desde el exterior de la planta, donde la concentración de sales es menor, hasta el interior de la misma, donde la concentración de sales es mayor. Las células epidérmicas se hinchan y se vuelven hipotónicas con respecto a las que hay alrededor y el agua va pasando por ósmosis de célula a célula y entre las células hasta llegar a los vasos conductores del xilema

8. La pared celular es pasiva respecto a la entrada de agua y sales, pero la membrana plasmática tiene permeabilidad selectiva respecto al paso de sustancias. Las sales minerales y el agua pueden pasar entre la pared y la membrana de los pelos absorbentes y seguir entre las células de la raíz (vía apoplásica) o pueden pasar atravesando las células (vía simplástica ) en cuyo caso las membranas celulares permiten el paso de sales de forma selectiva. En cualquier caso al llegar al cilindro central de la raíz donde se encuentran los vasos conductores se encuentran con una capa de células especiales del parénquima cortical que están muy juntas sin que exista espacio intercelular entre ellas. Además cada célula de esta capa llamada endodermis está rodeada de una banda cérea o banda de Caspari que es impermeable al agua, y que impide el paso de sustancias entre las células de la endodermis obligando a las sales y al agua a atravesar las membranas plasmáticas de las células endodérmicas. El agua pasa fácilmente por ósmosis pero la mayoría de los iones sufren un paso selectivo y entran mediante transporte activo dirigiéndose al interior de los vasos leñosos.

10. 3.2. Distribución y transporte de sustancias • El fluido que entra al xilema a través de la endodermis se denomina savia bruta.Para lograr que la savia bruta alcance las zonas aéreas de la planta donde se utilizarán en la fotosíntesis, se necesitan varios mecanismos:- La presión radicular que ejerce el flujo de agua desde el suelo hasta el interior de la raíz, por la diferencia de presión osmótica. Esta presión es suficiente para desplazar agua a través del xilema una corta distancia, para conseguir que llegue a más de 20 m en la copa de los árboles se tiene que dar un segundo mecanismo.

11. - La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua. Recordemos que la molécula de agua es un dipolo y se unen unas a otras mediante puentes de hidrógeno; estas atracciones intermoleculares producen una elevada cohesión pudiendo soportar presiones negativas de hasta 140 kg por cm2 sin que se interrumpa la columna de savia bruta. El ascenso de savia bruta se favorece por la capilaridad de los vasos leñosos a los que se adhieren las moléculas de agua, siendo el ascenso por los vasos más eficaz cuanto menor es el diámetro del vaso (ascenso por capilaridad). El empuje del agua molécula a molécula es la causa de la presión negativa observada en el xilema. El movimiento de la columna de savia bruta por el xilema se produce por presión radicular y por el tercer mecanismo.

12. - La transpiración sobre todo en las hojas debida al aporte energético del sol, produce un efecto de succión ya que la pérdida de agua por los estomas hace que la columna de savia bruta avance.

13. Después de la utilización de agua, sales minerales y CO2 durante la fotosíntesis, se forman biomoléculas orgánicas sencillas que utilizando agua como vehículo de transporte forman la savia elaborada. Esta sufre un transporte en cualquier dirección por los vasos liberianos que corren paralelos y asociados a los vasos leñosos en todo el recorrido en el que se van repartiendo los nutrientes a las células. El mecanismo de circulación de savia elaborada se explica mediante la hipótesis del flujo de presión

14.  Según esta hipótesis las células fotosintetizadoras producen savia elaborada formada por agua, glucosa, sacarosa (en mayor cantidad), aminoácidos y otras sustancias nitrogenadas, hormonas etc, encontrándose dichos nutrientes a concentraciones elevadas siendo llevados a los vasos cribosos del floema mediante transporte activo lo cual produce un aumento de la concentración, que provoca la cesión de agua por los vasos del xilema o por las células parenquimáticas de los alrededores. El agua entra por ósmosis y ayuda al transporte de los nutrientes, que son extraídos por las células que lo necesitan para utilizarlos o para almacenarlos haciendo que la concentración de nutrientes disminuya, con lo que la mayor parte del agua regresa al xilema.

16. 3.3. Utilización de las sustancias. Fotosíntesis • Tanto los compuestos inorgánicos absorbidos por las plantas, como los compuestos orgánicos que la planta sintetiza sufren una serie de reacciones dónde se utilizan; estas constituyen el metabolismo. Las reacciones metabólicas de formación de compuestos complejos a partir de otros más simples con aportación de energía constituyen una parte del metabolismo que se denomina anabolismo. Las reacciones de degradación de compuestos orgánicos hasta otros más sencillos con desprendimiento de energía que la célula aprovecha constituyen el catabolismo.

17. En las hojas y tallos verdes, concretamente en el parénquima clorofílico que hay en ellas se produce la fotosíntesis, proceso que se incluye dentro del anabolismo autótrofo. Gracias al CO2, al agua a las sales minerales y a la energía luminosa captada las células del parénquima clorofílico y en el interior de los cloroplastos mediante este proceso se sintetizan azúcares y otras biomoléculas que serán transportadas a otras zonas de la planta. El oxígeno producido durante la fotosíntesis difunde al exterior a través de los estomas de la epidermis. 

18. Los productos formados durante la fotosíntesis pueden ser utilizados inmediatamente o pueden ser almacenados para ir utilizándolos gradualmente, en cualquier caso son nutrientes que las células utilizarán para obtener energía o para construir estructuras celulares.La ecuación global de la fotosíntesis en la que se forma glucosa es: 6CO2 + 6H2O --> C6H12O6 + 6O2

19. 4. Intercambio de gases 4.1. Estructuras que llevan a cabo el intercambioEl CO2 necesario para la formación de compuestos orgánicos es absorbido a través de los estomas que se encuentran en la epidermis que recubre las partes aéreas de la planta, siendo especialmente abundantes en el envés de las hojas. El dióxido de carbono difunde hacia las células donde se va a utilizar en la fotosíntesis, y el oxígeno que se desprende en dicho proceso también es liberado a través de los estomas por el mismo mecanismo de difusión simple.

21. Los estomas están formados por dos células estomáticas oclusivas que mediante cambios de turgencia controlan la apertura o cierre del orificio del estoma. Cuando están turgentes se abre y cuando están flácidas se cie rra controlando así la salida y entrada de oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua. En la mayoría de las plantas los estomas están abiertos durante el día, cuando se está realizando la fotosíntesis y se cierran por la noche cuando no se desprende oxígeno en la fotosíntesis.

22. La apertura o cierre de los estomas está determinado por la concentración de potasio, por la luz, por la concentración de dióxido de carbono, por la acción de las hormonas (ácido abcísico) por la temperatura y por la humedad del suelo. En el caso de tallos leñosos donde existen lenticelas o grietas en la corteza, estas son también zonas de paso de gases.

24. 4.2. Sentido funcional del intercambio gaseoso • El dióxido de carbono es necesario como fuente de carbono para fabricar compuestos orgánicos durante la fotosíntesis; en este mismo proceso se forma oxígeno procedente del agua que la planta toma por las raíces. Por otra parte, las células necesitan oxígeno para realizar la respiración celular y poder obtener energía de los nutrientes, además las células producen dióxido de carbono como desecho de la respiración.

25. El oxígeno que se necesita para la respiración puede proceder de la actividad fotosintética y el dióxido de carbono procedente de la respiración celular puede intervenir en la fotosíntesis, de forma que hay un abastecimiento interno. Se transportan disueltos en el agua del floema llegando así a todos los tejidos radicales y a los tejidos del tallo. Las raíces también pueden absorber gases disueltos en el agua y distribuirse a través del xilema.

26. 5. La excreción y la secreción • Los vegetales no tiene aparatos excretores como ocurre en los animales. Existen tejidos excretores y secretores cuyas células elaboran determinadas sustancias como resultado de la actividad metabólica. Los vegetales no producen desechos metabólicos en cantidad comparable a los animales, siendo en su mayoría reutilizados en procesos de síntesis de diferentes sustancias. Los productos de desecho no útiles son acumulados en la planta en tejidos excretores o pueden ser exportados al exterior en cuyo caso serían tejidos secretores.

27. La diferenciación entre productos de secreción y de desecho no está clara. Pueden salir al exterior a través de las lenticelas o incluso a través de los estomas. Ejemplos de sustancias excretadas serían el látex de las higueras o de las lechetreznas que se acumula en los conductos laticíferos y las resinas que se almacenan en las coníferas en el interior de canales resiníferos. Como productos de secreción se puede mencionar al néctar y aceites.