El potencial hídrico (Ψw)
representa la energía libre del agua y determina hacia dónde se moverá.
El agua siempre se desplaza desde un potencial hídrico menos negativo hacia otro más negativo.
Se expresa en MPa (Megapascales).
Se calcula mediante:Ψw=Ψs+Ψp .donde-Ψs = potencial osmótico (siempre negativo)-Ψp = potencial de presión o turgor (positivo cuando la célula está turgente) Ejemplo
Suelo:
Ψw = -0,3 MPa
Raíz:
Ψw = -0,8 MPa
Como -0,3 es mayor que -0,8, el agua entra desde el suelo hacia la raíz.
*El CRA indica cuánta agua contiene una hoja respecto de la cantidad máxima que puede almacenar cuando está totalmente hidratada.
No mide energía.Mide hidratación.Se expresa en porcentaje.La fórmula es CRA=Peso fresco−Peso seco/Peso turgente−Peso seco×100.Ejemplo:Una hoja tiene:
Peso fresco = 8 g
Peso turgente =10 g
Peso seco =2 g
Entonces
CRA=8−2/10−2×100=75%
La hoja conserva el 75% del agua máxima.
¿Cómo se miden?
Potencial hídrico
Se mide mediante una cámara de presión de Scholander.
La presión necesaria para que salga una gota por el pecíolo corresponde aproximadamente al potencial hídrico de la hoja.
Contenido relativo de agua
Se pesa la hoja
- fresca
- totalmente hidratada
- seca
Luego se aplica la fórmula anterior.
2. Explique qué es el punto de marchitez permanente y su relación con el potencial hídrico.
El punto de marchitez permanente (PMP)
es el estado en que la planta ya no puede recuperar la turgencia aunque se coloque en oscuridad o ambiente húmedo, porque el agua está retenida con demasiada fuerza por el suelo.
¿Por qué ocurre?
El suelo posee un potencial hídrico muy negativo.
La raíz ya no puede extraer agua.
Las células pierden turgencia.
Los estomas permanecen cerrados.
La fotosíntesis disminuye.
Si continúa, la planta muere.
Generalmente el PMP ocurre cuando el potencial hídrico del suelo alcanza aproximadamente
-1,5MPa
3. Explique por qué el agua no puede subir por capilaridad hasta la copa de los árboles.
La capilaridad depende del radio de los vasos.
La altura se calcula con
h=2γcosθ/ρgrh
γ = tensión superficial
ρ = densidad
g = gravedad
r = radio del vaso
Aunque el xilema posee vasos muy finos, la capilaridad solamente permite ascensos del orden de centímetros hasta alrededor de 1–2 metros, dependiendo del diámetro.
Los árboles pueden superar 30, 50 o incluso más de 100 m.
Por ello la capilaridad es insuficiente.
El verdadero mecanismo es la teoría cohesión-tensión:
- evaporación en la hoja
- generación de presión negativa
- cohesión entre moléculas de agua
- adhesión a las paredes del xilema
Todo ello forma una columna continua de agua que asciende desde las raíces.
4. Explique qué es el coeficiente de cultivo (Kc).
El coeficiente de cultivo (Kc)
relaciona la evapotranspiración de un cultivo específico con la evapotranspiración de referencia (ETo).
Se define como
Kc=ETc/ETo
donde
ETc = evapotranspiración del cultivo
ETo = evapotranspiración de referencia
Entonces
ETc=Kc×ETo
Ejemplo
Si
ETo = 5 mm/día
Kc =1,2
Entonces
ETc=1,2×5=6 mm/dia
Esto significa que el cultivo necesita aproximadamente 6 mm de agua por día.
Ejercicio 1Datos Potencial osmótico celular
Ψs=−1,0 MPa
Potencial de presión
Ψp=0,2 MPa
a)
Primero calculamos el potencial hídrico inicial de la célula. Ψw=Ψs+Ψp =−1,0+0,2=−0,8 MPa
Ahora calculamos el potencial osmótico de la solución usando la ecuación de Van’t Hoff:
Ψs=−iCRT
Para NaCl:
i=2
Con:
- C = 0,8 mol/L
- R = 0,008314 L·MPa·mol⁻¹·K⁻¹
- T = 293 K (20 °C)
Ψs=−(2)(0,8)(0,008314)(293)=−3,90MPa
Respuesta:
Ψsolución≈−3,9MPa
b)
En equilibrio:
Ψw,célula=Ψw,solución
Como la solución externa es mucho más negativa, la célula pierde agua hasta que su potencial de turgor cae a cero (plasmólisis incipiente). Bajo el supuesto simplificado del ejercicio:
Ψp=0 MPa
y el potencial osmótico celular se iguala al potencial hídrico de equilibrio:
Ψs≈−3,9 MPa
c)Al salir agua de la célula:
- disminuye el volumen celular,
- desaparece la turgencia,
- la célula se plasmoliza.
Respuesta:
el volumen final será menor que el inicial.
II. Ejercicio 2
Datos
Radio:10 μm
Convertimos:10×10−6m
Usamos:h=2γ/ρgrh
Con
γ =0,0728
ρ =1000
g =9,81
r =10×10⁻⁶
h=2(0,0728)/1000(9,81)(10−5)h≈1,48m
Respuesta
El agua puede ascender aproximadamente
1,5 m Esto demuestra por qué la capilaridad por sí sola no explica el transporte de agua en árboles altos.
a) Primer invernadero:Datos:
- Temperatura = 15°C
- T=273,15+15=288,15
- HR = 80% = 0,80
Paso 1. Calcular el potencial hídrico del aire:Ψaire=0,462(288,15)ln(0,80)=−29,7MPa
Paso 2. Calcular el DPV:Como
Ψhoja=0
Datos
- 25°C
- T=298,15 KT=298,15\ KT=298,15K
- HR = 60% = 0,60
Paso 1. Potencial hídrico del aire
Ψaire=0,462(298,15)ln(0,60)=−70,36MPaEntonces
Ψaire=−70,4MPaPaso 2. DPV
DPV=0−(−70,4 DPV=70,4 c) Cambio en la tasa de transpiración:En el segundo invernadero:
- El DPV pasa de 29,7 MPa a 70,4 MPa.
- La resistencia estomática se duplica.
Entonces:
J2/J1=70,4/2/29,7=1,19Por lo tanto,
J2≈1,19 J1Es decir, la tasa de transpiración aumenta aproximadamente un 19% respecto al primer invernadero, a pesar de que la resistencia estomática se duplica, porque el aumento del gradiente de potencial hídrico entre la hoja y el aire es mayor.
Si la planta en el primer invernadero transpira 10 L/h, ¿cuánto transpira en el segundo si se cierra la mitad de los estomas y la resistencia estomática aumenta al doble?