Transpiración de las plantas: concepto, proceso, factores, importancia
¿Qué es la transpiración de las plantas?
La transpiración de las plantas y restos de organismos vegetales es el proceso de pérdida de agua en forma gaseosa que se da a través de los estomas, que son unas estructuras especializadas ubicadas en las láminas foliares.
La transpiración está vinculada con diversos procesos fisiológicos de las plantas, las cuales absorben y pierden agua continuamente. A través de este mecanismo homeostático se da la mayor parte de la evaporación de agua, a medida que se absorbe el dióxido de carbono atmosférico necesario para los procesos fotosintéticos.
En promedio, una hoja puede intercambiar con el ambiente hasta el 100% de su contenido hídrico durante un día cálido, seco y soleado. Así mismo, los cálculos realizados por algunos autores permiten estimar que, durante la vida de una planta, esta puede perder una masa equivalente a más de 100 veces su peso fresco a través de las hojas por transpiración.
Muchos fisiólogos y ecofisiólogos vegetales se dedican a “medir” la tasa de transpiración de los vegetales, pues ello les puede dar información acerca de su estado fisiológico e incluso de algunas de las condiciones ambientales a las que están sometidas continuamente las plantas.
¿Dónde y por qué ocurre la transpiración?
La transpiración se define como la pérdida de agua en forma de vapor y es un proceso que ocurre principalmente a través de las hojas, aunque también puede darse, pero en mucha menor medida, a través de pequeñas “aberturas” (lenticelas) en la corteza de los tallos y las ramas.
Ocurre gracias a la existencia de un gradiente de presión de vapor entre la superficie foliar y el aire, por lo que se deduce que ocurre por un aumento de la presión de vapor de agua interna en las hojas.
De esta forma se hace mayor a la del vapor que circunda la lámina foliar, lo que puede provocar la difusión del mismo desde la zona más concentrada hacia la menos concentrada.
Los estomas
Este proceso es posible debido a la existencia de unas estructuras que “interrumpen” la continuidad de la superficie foliar (epidermis) y que se conocen como estomas.
Los estomas permiten la liberación “controlada” del vapor de agua desde las hojas, evitando la evaporación por difusión directa desde los tejidos epidérmicos, que ocurre pasivamente y sin ningún tipo de control.
Un estoma consiste en dos células “guarda”, que tienen forma de “salchicha” o de “riñón”, las cuales forman una estructura en forma de poro, cuyo cierre o apertura está controlado por diferentes estímulos hormonales y ambientales:
- Se puede decir que, en condiciones de oscuridad, de déficit hídrico interno y a temperaturas extremas, los estomas permanecen cerrados, “tratando” de evitar grandes pérdidas de agua por transpiración.
- La presencia de luz solar, abundante disponibilidad de agua (externa e interna) y una temperatura “óptima”, promueven la apertura estomática y el incremento de las tasas transpiratorias.
Cuando las células guarda se llenan de agua, estas se vuelven turgentes, provocando la apertura del poro estomático; caso contrario a lo que ocurre cuando no hay suficiente agua, que es cuando los estomas permanecen cerrados.
Proceso de transpiración
Aclarado el concepto de los estomas, el proceso de transpiración, entonces, se da de la siguiente manera:
1- El agua transportada en el xilema de las plantas vasculares se difunde hacia los tejidos foliares, especialmente hacia las células del mesófilo.
2- Dicha agua puede evaporarse como resultado de altas temperaturas e irradiación solar; el vapor de agua así generado permanece en unos espacios aéreos característicos que se encuentran en el mesófilo (se “concentra”).
3- Este vapor de agua se mueve por difusión hacia el aire cuando los estomas se abren, bien sea en respuesta a alguna fitohormona (sustancia reguladora el crecimiento vegetal), a una condición ambiental, etc.
La apertura del estoma implica un intercambio de vapor de agua desde la planta hacia la atmósfera, pero al mismo tiempo permite la difusión de dióxido de carbono desde el aire hacia los tejidos foliares, proceso que ocurre principalmente debido a un gradiente de concentración.
Factores que afectan la transpiración
Existen múltiples factores que afectan la transpiración, aunque su importancia es relativa al tipo de planta que se considere.
Factores externos
Desde el punto de vista ambiental, la transpiración depende considerablemente de la radiación solar y la temperatura, así como de la disponibilidad de agua en el suelo, el déficit de presión de vapor de aire, la velocidad del viento, etc.
Para algunas plantas, la concentración de dióxido de carbono externa (CO₂) también es un elemento clave para la regulación de la transpiración (apertura estomática). Algunos textos indican que cuando los niveles de CO₂ internos disminuyen considerablemente, las células guarda permiten la apertura del poro estomático para propiciar la entrada de dicho gas.
Factores internos
En el contexto anatómico, las tasas transpiratorias varían en gran dependencia de las características externas de la superficie foliar (así como el área de superficie foliar). En la mayoría de las plantas vasculares, las hojas usualmente se recubren de unas “capas céreas” que se conocen conjuntamente como cutícula.
La cutícula es una estructura sumamente hidrofóbica (que repele el agua), por lo que evita la transpiración por simple evaporación desde el parénquima foliar hasta la superficie y con ello previene la desecación total de las células del tejido foliar.
La presencia o no de una cutícula “eficiente” en la retención de vapor de agua condiciona las tasas transpiratorias de una planta vascular. Además, la capacidad de absorción de agua por las raíces también puede ser un factor condicionante para la transpiración.
El ácido abscísico (ABA) es una fitohormona relacionada con la transpiración: promueve el cierre estomático al inhibir algunas de las enzimas necesarias para que se dé el ingreso del agua a las células guarda de los estomas, evitando su apertura.
Usualmente es una sustancia producida para “comunicarle” a la planta que hay carencias hídricas desde los tejidos radiculares.
Importancia
Homeostasis térmica
El agua es uno de los recursos naturales más importantes para todos los organismos vivos, por lo que las plantas no son la excepción. Por lo tanto, todos los procesos que tienen que ver con el intercambio hídrico entre una planta y el ambiente que la rodea son de suma importancia para su supervivencia.
Desde el punto de vista de la homeostasis térmica, la transpiración es fundamental para disipar el calor generado por la radiación solar. Esta disipación se da gracias a que las moléculas de agua que escapan hacia la atmósfera en forma de vapor de agua tienen una gran cantidad de energía, que rompe los enlaces que las “retienen” en la forma líquida.
El escape de las moléculas de agua “deja atrás” una masa de moléculas que posee menor energía que las que se disiparon, lo que propicia el enfriamiento del “cuerpo” de agua restante y, por ende, de toda la planta.
Transporte de agua por presión hidrostática negativa
Cuando las tasas de transpiración en las hojas son muy elevadas, la columna de agua en el xilema, que es parte del sistema vascular de muchas plantas, asciende rápidamente desde las raíces, promoviendo la absorción radicular de agua y de otros compuestos y nutrientes en el suelo.
Así pues, el agua se mueve desde el suelo hacia la atmósfera en el interior de las plantas gracias a la presión hidrostática negativa que ejercen las hojas durante la transpiración, lo que ocurre gracias a las propiedades cohesivas del agua, que mantiene grandes tensiones a lo largo de la columna de agua en el xilema.
Dicho de otra manera, la evaporación de agua y su liberación por transpiración aporta la mayor parte de la energía necesaria para el movimiento ascendente del agua, gracias a la existencia de un gradiente de potencial hídrico entre las láminas foliares y la atmósfera.
Fotosíntesis
Ya que la transpiración no solo se trata de la pérdida de agua en forma de vapor, sino que también implica la entrada de dióxido de carbono hacia los tejidos foliares, este proceso también es de suma importancia para la fotosíntesis, ya que el CO₂ es imprescindible para la síntesis de sustancias alimenticias.