RELACIONES HIDRICAS

Objetivos

Cuestiones

 


 

RELACIONES HIDRICAS

 

Objetivos

 

1.- Definir, usar o reconocer aplicaciones de cada uno de los siguientes términos: Transpiración, cohesión, presión osmótica (P ), presión de turgencia, coeficiente de reflexión, presión matricial, potencial hídrico (Y ), potencial osmótico (Y s), potencial de presión (Y ), potencial matricial (Y ), plasmolisis, plasmolisis incipiente, capacidad de campo, corriente transpiratoria, teoría de cohesión, cavitación, embolismo, presión radicular, gutación, flujo hidráulico (Jv), conductancia hidráulica (Lp), resistencia hidráulica (R), resistencia difusiva, estoma, células guardia (oclusivas), ácido abscísico (ABA), enfriamiento transpiracional, absorción, osmorregulación, solutos compatibles, halófitas, xerófitas, aclimatación.

 

2.- Describir la ruta del movimiento del agua desde el suelo a las hojas, a través de los diferentes tejidos e identificar donde se produce por flujo de masa o difusión.

Cuestión: 2 y 4.

 

3.- Relacionar las propiedades del agua con su comportamiento en las plantas e identificar los diferentes tipos de movimiento hídrico y su localización dentro de la planta.

Cuestión: 2 y 4.

 

4.- Explicar el origen del potencial de turgencia en las células vegetales y su significado para el movimiento del agua en el interior de las células.

Cuestión: 3.

 

5.- Explicar y calcular la dirección y flujo del agua dentro, fuera de o entre plantas u otros sistemas en términos de gradiente de potencial hídrico, estructura y resistencia al movimiento del agua.

Cuestiones: 1,2,3,6,10 y 11.

 

6.- Describir los principales factores que afectan al potencial hídrico en el sistema suelo-planta-atmósfera u otros sistemas y escribir las ecuaciones para Y y D Y en términos de estos factores. Calcular Y y D Y , y predecir el sentido el movimiento del agua en unas situaciones dadas.

Cuestiones: 3,5,6 y 8.

 

7.- Describir métodos sencillos para medir Y , P y P en plantas.

Cuestión: 7.

 

8.- Explicar como el agua se mueve hacia la parte superior de los árboles y describir las principales causas del embolismo y cavitación en el xilema y su recuperación.

Cuestiones: 5 y 8.

 

9.- Describir los principales tipos de resistencia hidráulica y de difusión (del vapor de agua) en el sistema suelo-planta-atmósfera y los factores que afectan al grado de esas resistencias.

Cuestiones: 9, 10 y 11.

 

10.- Relacionar la estructura y propiedades de los estomas con sus funciones.

Cuestión: 12.

 

11.- Explicar como se abren los estomas y que factores regulan su apertura.

Cuestiones: 13 y 14.

 

12.- Enumerar los principales factores que afectan a la tasa de transpiración y explicar como actúan.

Cuestiones: 14 y 15.

 

13.- Citar y explicar las principales consecuencias de una alta resistencia hidráulica en las raíces.

Cuestión: 15.

 

14.- Explicar la importancia de la osmorregulación en las plantas que crecen en terrenos salinos o secos.

Cuestión: 16.

 

15.- Conocer y explicar los mecanismos por los que las plantas sobreviven durante periodos de sequía.

Cuestiones: 17, 18 y 19.

 

Cuestiones

 

1.- Para comprobar si ha asimilado los conceptos de Y , Y s, Y p y Y m, a continuación se van plantear diferentes cuestiones con situaciones diversas (a-d) a las que se someten dos recipientes A y B,. De acuerdo con la información que se suministre en cada situación, decida si el Y en A es igual, mayor o menor que en B.

  1. El agua de un vaso A está siendo absorbida por una jeringuilla B.
  2. Una masa de arcilla seca A se coloca en un recipiente con agua B, después de 4 horas, la masilla de arcilla se expandió incrementando su peso en un 50%.
  3. Una vejiga de cerdo A, que se comporta como una membrana semipermeable, se rellenó parcialmente con una solución de agua marina, se cerró herméticamente, y se sumergió en un recipiente con agua destilada B. Después de una hora, el peso de A se incrementó en un 30%.
  4. La vejiga de cerdo A se rellena parcialmente con agua marina, se sella y sumerge en una disolución de azúcar B. Después de una hora, el peso de la vejiga no ha cambia.

En cada una de las situaciones (a-d) de la cuestión 1. ¿Cuál es la naturaleza de la fuerza motriz, principal componente(s) del D Y , que causa el movimiento de agua entre los recipientes?


2.- La capacidad de absorber nutrientes de la raíz está determinada por la presión osmótica de los pelos radiculares.

3.-La figura muestra un sistema de dos compartimentos con dos soluciones diluidas (y m es próxima a 0 y puede ser ignorada), A y B, con presiones osmóticas P a y P b, separadas por una membrana permeable diferencial cuyo coeficiente reflexión s es próximo a 1 (Se comporta como una membrana semipermeable, deja pasa el agua pero no los solutos). El compartimiento B es abierto, pero el A es cerrado y está sometido a una presión Pa, ejercida por un pistón que se puede mover.

  1. Si Pa= 0 (presión atmosférica), P a= 0,3 Mpa y P b= 0,6 Mpa. ¿Cuál es el D Y y en que sentido se mueve el agua?
  2. Si el pistón ejerce una Pa = 0,6 Mpa, y P a y P b son ambos 0,6 Mpa. ¿Cuál es el D Y y en que sentido se mueve el agua?
  3. Si el pistón crea una succión (tensión) Pa=-0,3 Mpa, y P permanece como en a). ¿Cuál es el D Y y en que sentido se mueve el agua?.


4.- ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas?

  1. La mayor parte del agua que entra por las raíces durante el día circula por el floema y xilema.
  2. A través de la mayor parte del recorrido por la planta, el agua se mueve por difusión a través de las paredes celulares o protoplastos.
  3. Si se introduce una solución de detergente (que reduce la tensión superficial del agua) en el xilema del tronco, esto impediría al agua alcanzar las hojas superiores.
  4. Los gradientes de potencial hídrico hacen que el agua se mueva dentro de las células vegetales, pero no en las animales.


5.- ¿Cuál(es) de las siguientes situaciones son falsas o verdaderas?

  1. El potencial hídrico de células vacuoladas es mayor cuando están plasmolizadas.
  2. En un órgano fuente (por ej: una hoja madura), el potencial hídrico de los tubos del floema es menor que las células de parénquima que los rodean.
  3. Las plantas se marchitarán si sus células están plasmolizadas.
  4. El potencial de matriz y el hídrico de un suelo seco son mayores que el de un terreno húmedo.
  5. El potencial hídrico en el xilema se puede incrementar a través de la presión radicular y esto facilita la recuperación del embolismo.
  6. En una atmósfera con 100 % de humedad relativa, el vapor de agua no se puede evaporar desde las hojas al aire.


6.- En la siguiente tabla se representa datos con que se puede calcular el Y de diferentes partes de una plántula de roble durante el día y la noche. Calcule los valores de Y y complete la tabla con los mismos. Con ellos describe las rutas que sigue el movimiento del agua al mediodía (a) y medianoche (b) a través de las plantas de roble (asumiendo que s = 1 para todas las membranas). Dependiendo de sus respuestas en (a) y (b), explique la observación que los tubos xilemáticos frecuentemente se hinchan por la noche y se encogen por la noche.

Tejido

Mediodía (planta transpirando)

Medianoche (no transpira)

 

P

P

Y

P

P

Y

Cortex de la raíz

0,4

0,6

 

0,45

0,65

 

Confluencia entre el xilema de la raíz y el tallo

-0,5

0,1

 

-0,01

0,25

 

Xilema del tallo, 30 cm por encima del suelo

-0,6

0,1

 

0

0,2

 

Células foliares 30 cm por encima del suelo

0,2

1,0

 

0,5

0,75

 

7.- Para cada uno de los tejidos a-c seleccionar una o mas técnicas 1-6 para medir el potencial hídrico:

    1. Tubérculo de patata.
    2. Xilema en una ramita.
    3. Floema en un tallo de una planta de alubias.
      1. Bomba de presión.
      2. Una sonda de presión.
      3. La técnica de plasmolisis incipiente ( colocando el tejido en una serie de soluciones graduales de diferentes presiones osmóticas.
      4. Punto de congelación de líquido xilemático (par medir el contenido de soluto)
      5. Método vibratorio.
      6. La técnica estiletes de áfidos acoplado a un manómetro.


8.- Explique lo siguiente:

  1. Semillas de pino piñonero secas y congeladas se hinchan cuando se colocan en agua.
  2. Tiestos de esquejes (no enraizados) se colocan normalmente en bolsas de polietileno y en ambientes sombreados para evitar el marchitamiento.
  3. Cuando se cortan manualmente y toscamente flores, esto suele provocar un marchitamiento prematuro en el florero.

9.- En los ápices radiculares, la banda de Caspary no está desarrollada. A) Explique por que el flujo radial del agua sucede principalmente a través del apoplasto en los ápices radiculares. B) Escribe una ecuación que defina la resistencia del flujo radial.


10.- Seleccione cual de los siguientes factores incrementan la tasa transpiración:

  1. Fuerte viento.
  2. Viento ligero.
  3. Aire seco.
  4. Aire húmedo (alta humedad relativa).
  5. Temperatura foliar por encima de la ambiental
  6. Temperatura foliar por debajo de la temperatura ambiental.


11.- Consideremos dos plantas hipotéticas, X e Y. El tallo de X tiene un único y central vaso xilemático con un radio de 1 mm; mientras que Y tiene 100 vasos xilemáticos, cada uno con un radio de 0,1 mm. La frecuencia de las placas cribosas es igual en el xilema de X e Y.

  1. Para idénticos gradientes de potencial hídrico, ¿Cuál de los dos, X o Y, tendrá el flujo de agua (Jv) mas alto y cuanto mas mayor será?
  2. ¿Qué factor hace que el volumen (Jv x area) que fluye difiera para las canalizaciones individuales en X y Y, con gradientes iguales de potencial hídrico?
  3. Sin cambiar el diámetro de los vasos xilemáticos, ¿Qué dos cambios tendrían que ocurrir para que se transporte idénticos volúmenes de agua a través de los tallos X e Y por unidad de tiempo?


12.- ¿Cuales de las siguientes propiedades o características (a-f) se encuentran normalmente en las células guarda (1) y son esenciales para que los estomas funcionen adecuadamente?

  1. Una bomba (canal) de K + en la membrana celular.
  2. Capacidad para sintetizar malato.
  3. La posesión de cloroplastos.
  4. Una bomba de protones en la membrana celular.
  5. La capacidad de generar mas turgencia que las células adyacentes.


13.- Sugiera una explicación para la siguiente observación:

Ciertos hongos liberan una toxina que induce o estimula el bombeo activo de protones fuera de las células. Cuando se infectaba con esos hongos, las plantas se marchitaban severamente y las hojas aisladas también se marchitaban si se trataban con esa toxina.


14.- La figura muestra los resultados obtenidos en un experimento con discos foliares de una hoja ancha de Castanea sativa. Los discos que flotaban en el agua se retiraban y secaba bajo corriente de aire durante 10 min. Posteriormente se colocaron bajo una corriente de aire saturada de agua. Se midió el peso fresco, la apertura estomática y el contenido en potasio de las células guarda desde el comienzo del periodo de aire seco.

 

  1. ¿Estos datos soportan la hipótesis que la apertura estomática está controlada directamente por el turgor de la hoja? ¿Qué otros factores deben estar implicados?
  2. ¿Estos datos prueban que el turgor de las células guardia depende solamente de su contenido en K+?


15.- Sugiera explicaciones para las siguientes observaciones (1)-(3):

  1. Las plantas colocadas en un ambiente soleado se marchitaría si se regase con agua muy fría a mediodía
  2. Plantas de jardín o cultivadas en tiestos que crecen naturalmente en hábitats sombreados frecuentemente se marchitan cuando se colocan a plena luz solar, incluso con el suelo húmedo.
  3. Muchas plantas de jardín son más susceptibles a la sequía y crecen pobremente expuestas al viento que cuando se cultivan en lugares abrigados.


16.- La figura muestra la evolución diurna de la transpiración y la conductancia foliar (=1/resistance) para un arbusto, que crece en condiciones desérticas (suelo húmedo).

 

Explique:

  1. Las diferentes formas de las curvas de transpiración y conductancia foliar durante el día.
  2. Los probables cambios (y sus causas) en el potencial hídrico, tallo y células de la raíz durante el periodo de 24 horas (comenzando a las 6,30).

17.- Cuál de las siguientes aseveraciones son verdaderas o falsas? Comente sus respuestas donde sea necesario.

  1. Para plantas halófitas y xerófitas, la capacidad para generar una presión osmótica, tolerar bajas turgencias y restringir la perdida de agua es importante para la supervivencia cuando el agua es difícil de obtener.
  2. Un aumento de la vellosidad en las hojas está correlacionado con un incremento de la resistencia, por influencia de las pilosidades en la formación de capas de resistencia.
  3. Las plantas desérticas presentan normalmente sistemas radiculares de penetración profunda.
  4. Bajo condiciones idénticas de escasez hídrica (por ej: plantas en tiestos sin regar), una planta xerófita probablemente cierre sus estomas primero que una planta no xerófita.


18.- Describa al menos dos simples experimentos u observaciones para distinguir entre dos plantas suculentas, una halófita y otra desértica, cultivadas en tiestos, si no sabe distinguir a priori.


19.- Cite dos similitudes entre plantas xerófitas, siempre verdes y frío resistentes, y dos diferencias que describan su comportamiento o estado en condiciones de escasez hídrica.


20.- Semillas de Pinus pinea se colocan en soluciones de sacarosa de concentraciones conocidas: de 0,60 m hasta 0 m a 20 ºC y presión atmosférica. ¿Calcular el Y de las semillas de acuerdo con los resultados obtenidos en prácticas y el Y s de las soluciones?


21.- Calcular el Y p de una célula cuyo Y s es –25 bares y Y es –15 bares, suponiendo que su D Y m es 0.

Sol. Y p :=10 bares


22.- Sabiendo que el contenido de 1 célula está constituido por sustancias ionizadas en un 10% y su Y s es de –22 bares a 28 ºC. ¿Cuál es su concentración aproximada?

Sol. m = 0,8 m


23.- Se observa plasmolisis incipiente en un tejido que está en una disolución con una solución Y s de –25 bares a presión atmosférica. ¿Calcular Y del tejido?

Sol. Y s = -25


24.- Si introducimos un tejido en una solución con un Y = -15 bares no experimentando el tejido cambio de volumen. ¿Cuál será el Y s del tejido?

Sol. Y s = -15 bares


25.- Se mide el volumen del protoplasto de una célula al comienzo y al final de un experimento sobre plasmolisis incipiente y se observa que disminuye a un porcentaje del 90 % respecto al original. ¿Calcular el potencial osmótico original sabiendo que el potencial osmótico final es de –25 bares?

Sol. Y s inicial = - 22,5 bares


26.- Supongamos que una célula A tiene Y s = -10 bares y un Y p = 4 bares y otra célula B tiene un Y s = -6 bares y un Y p = 3 bares.

  1. Si ambas células se colocan en contacto hacia donde iría el agua y ¿por que?. Sol. Y A = -6 bares
  2. Y B = -3 bares. El agua va de B a A.

  3. Si la célula A se coloca en una solución con un Y s = -2 bares y la célula B en otra solución de Y s = -5 bares. ¿ Calcular el Y p y el Y de las células en el equilibrio suponiendo que no hay cambio de volumen. Si las células se ponen en contacto. ¿Cuál será el D Y y hacia donde fluiría el agua? Sol. Y A = - 2 bares y la Y B = -5 bares; Y pA = 8 bares, Y pB = 1 bar; D Y = -3bares; el agua va de A a B.
  4. Suponiendo que la célula A dobla su volumen al ser colocada en la solución y que la B aumenta solo un 10 %. ¿Cuáles serán los Y s en el equilibrio, suponiendo que Y del tejido será igual al de la solución circundante y que el volumen de ésta es tal que su Y no variará?, si las células se ponen en contacto. ¿Cuál será el D Y y hacía donde irá el agua?. Sol. Y sA = -5 bares, Y sB = -5,45 bares; D Y = 3 bares, Y pA = 3 bares, Y pB = 0,45 bares; el agua ira de A a B.