Nutrición en Plantas: Fundamentos

Las plantas necesitan moléculas orgánicas para dos funciones principales:

• Obtener la energía que requieren para sus funciones vitales.
• Aumentar tamaño, desarrollarse y formar órganos nuevos.

Además de las plantas, hay otros seres autótrofos como muchos protoctistas, moneras, algas, etc.

Fases de la Nutrición Vegetal

En la fase de nutrición, se distinguen dos partes:

• Síntesis de materia orgánica o fotosíntesis: Proceso por el cual se transforma la energía luminosa y moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas.
• Utilización de la materia orgánica: Proceso por el cual la materia orgánica se degrada, principalmente gracias a la respiración celular, liberando energía (ATP).

Tipos de Nutrientes

Las plantas requieren dos tipos de nutrientes minerales:

• Macronutrientes: Elementos esenciales necesarios en cantidades relativamente grandes (C, H, O, N, K, Ca, Mg, P y S).
• Micronutrientes: Elementos necesarios en cantidades muy pequeñas (Fe, B, Zn, Cu, Al, Mo, Na, Cl, Si, Mn, Co, etc.).

Transporte de Agua y Nutrientes

Las plantas consumen mucha agua debido a que pierden aproximadamente un 98% del agua absorbida por las raíces a través de la transpiración. Las plantas de climas áridos presentan una cubierta especial que dificulta el intercambio de gases, resuelto gracias a los estomas.

Para la penetración de compuestos inorgánicos, existen dos mecanismos (la velocidad de penetración varía según la temperatura, la presión y otros factores):

• Transporte pasivo (difusión/ósmosis)
• Transporte activo

El agua entra por los pelos absorbentes de la raíz y atraviesa las capas de células intermedias hasta alcanzar el xilema.

Conceptos Clave en el Transporte de Agua

• Potencial hídrico: Es el efecto combinado de la concentración de soluto y la presión. En las plantas, el agua se mueve desde una zona de mayor potencial hídrico hacia una de menor potencial hídrico.
• Transpiración: La evaporación del agua a través de las hojas genera una succión que permite la entrada de agua por las raíces, aprovechando la cohesión entre las moléculas de agua. Esto genera el flujo de agua. Los estomas, mediante las células oclusivas, regulan esta pérdida de agua y, por tanto, el flujo.
• Capilaridad: Aprovechando la fuerza de cohesión de las moléculas de agua, el xilema forma vasos de menos de un milímetro de diámetro, lo que provoca un ascenso continuo del agua.

Procesos Energéticos Clave

Las plantas captan aproximadamente el 1% de la energía solar que llega. Esta energía se almacena en forma de energía química, acumulada en los enlaces covalentes de las moléculas orgánicas, como los glúcidos.

Fotosíntesis

La fotosíntesis se produce a partir de dióxido de carbono, sales minerales y agua. Los productos resultantes son compuestos orgánicos y oxígeno. La fotosíntesis se produce gracias a unos orgánulos llamados cloroplastos, llenos de clorofila. La clorofila se produce por el contacto con la luz. Los cloroplastos tienen dos membranas; en su interior hay un tercer conjunto de membranas que forman sacos llamados tilacoides, donde se encuentra la clorofila y los fotosistemas. La clorofila se excita y pierde un electrón con la luz, iniciando así las reacciones químicas. La fotosíntesis consta de dos partes:

Fases de la Fotosíntesis

• Fase luminosa: Tiene lugar en las membranas de los tilacoides. En esta fase, la energía luminosa se convierte en energía química (ATP y NADPH). Se producen dos procesos principales:
  • Fotólisis del agua: la molécula de agua se rompe, liberando electrones, protones (H+) y oxígeno (O2).
  • Síntesis de ATP y NADPH.
• Fase oscura (Ciclo de Calvin): Tiene lugar en el estroma del cloroplasto. Utilizando el ATP y el NADPH generados en la fase luminosa, se reduce el dióxido de carbono para sintetizar glúcidos (materia orgánica).

Respiración Celular

Las células vegetales obtienen energía principalmente a partir de la oxidación de glúcidos. Los glúcidos excedentes pueden almacenarse, por ejemplo, en forma de almidón. Durante la respiración celular, los glúcidos se oxidan, transformándose en CO2 y agua, y liberando energía (ATP) que se utiliza para las funciones vitales. Las plantas realizan respiración celular continuamente (día y noche), mientras que la fotosíntesis solo ocurre en presencia de luz.

Nutrición Alternativa en Plantas

Las plantas también pueden obtener nutrientes mediante simbiosis y parasitismo.

Simbiosis

Relación en la que dos organismos obtienen beneficio mutuo.

• Simbiosis Rhizobium-Leguminosa: Relación entre bacterias del género Rhizobium (moneras) y plantas leguminosas. Las bacterias del suelo se adhieren a los pelos absorbentes de las raíces, se dividen y penetran en el interior de las células, formando nódulos. Dentro de estos nódulos, las bacterias fijan el nitrógeno atmosférico, que la planta utiliza para sintetizar compuestos orgánicos.
• Micorrizas: Simbiosis entre un hongo y la raíz de una planta terrestre. El hongo aumenta la superficie de absorción de la raíz (función de pelo radicular) y facilita la captación de agua y nutrientes (savia bruta) para la planta, mientras que el hongo recibe glúcidos de la planta.

Plantas Carnívoras

Son organismos autótrofos que viven en suelos pobres en nutrientes (especialmente nitrógeno). Han desarrollado adaptaciones en sus hojas para capturar y digerir pequeños animales (principalmente insectos) y obtener así los nutrientes que les faltan en el suelo.

Plantas Parasitarias

Viven sobre otras plantas (huéspedes) y obtienen nutrientes de ellas, causándoles alteraciones. Se clasifican según el tipo de savia que absorben:

• Holoparásitas: No realizan fotosíntesis y obtienen toda su nutrición (savia elaborada) del huésped. Ejemplo: la Cuscuta.
• Hemiparásitas: Poseen clorofila y realizan fotosíntesis, pero obtienen agua y sales minerales (savia bruta) del huésped. Ejemplo: el muérdago.