UNIDAD TEMÁTICA 6: NUTRICIÓN,
EXCRECIÓN Y COORDINACIÓN
TEMA 13: NUTRICIÓN Y EXCRECIÓN
CONTENIDO
TEMA 13: NUTRICIÓN Y EXCRECIÓN
1. EL MEDIO
INTERNO. HOMEOSTASIS. Funciones del medio interno.
2. LA
NUTRICIÓN EN ANIMALES. Digestión. Respiración (intercambio de gases).
Circulación. Excreción.
3. LA
NUTRICIÓN EN VEGETALES. Absorción por las raíces. Transporte de la savia
bruta y la savia elaborada por xilema y floema. Intercambio gaseoso para
fotosíntesis.
1. El medio interno.
Homeostasis
Los seres vivos se encuentran
inmersos en el medio ambiente en el que viven. Con ese medio ambiente
establecen relaciones de intercambio de materia y de energía. En los organismos
unicelulares este intercambio se realiza directamente a través de la superficie
celular (a través de la membrana plasmática). Pero en los organismos
pluricelularessólo las células situadas
en la superficie de la masa multicelular se encuentran en contacto directo con
el medio ambiente. Las demás células deberían supeditar la captación de materia
y energía, así como su eliminación, a un lento proceso de difusión entre
células vecinas a favor de gradiente de concentración. La lentitud e ineficacia
de este proceso hace necesaria la existencia de un intermediario entre las
células de estos organismos pluricelulares y el exterior. Así surgió el
concepto de medio interno, propuesto por el fisiólogo francés CLAUDE
BERNARD en 1858, como mecanismo de conexión de los organismos pluricelulares
con el medio ambiente.
El medio interno será
pues el líquido o líquidos que se encuentran en contacto con las células de los
animales, que constituyen su ambiente, y que permiten el intercambio de toda
clase de materiales con rapidez y eficacia. Los vegetales no presentan medio
interno, ya que sus células están protegidas contra la desecación por sus
paredes celulósicas y, generalmente, el intercambio de productos nutritivos y
de desecho entre ellas se realiza por medio de unos mecanismos muy elementales
que estudiaremos al final de este tema.
El mismo BERNARD fue quien hizo
ver que la constancia de este medio interno -la sangre- es mayor cuanto
más compleja es la especie animal. La fijeza del medio, expresión de ClaudeBernard, encontraba en la
regulación de los niveles de glucosa en sangre su ejemplo inicial. Pero esa
"fijeza" se hace extensible a otras sustancias, así como a constantes
físicas o físico-químicas, como temperatura, densidad, viscosidad, pH, presión osmótica, etc. que proporcionan a las células
-independientemente de las condiciones ambientales externas- unas condiciones
óptimas de trabajo que permiten al organismo desarrollarse en diversos ambientes
que de otra forma le estarían vetados.
Como consecuencia de estos
estudios surge el concepto de homeostasis, como el conjunto de procesos
fisiológicos encaminados a mantener la estabilidad del medio interno
(entendiendo por estabilidad no algo estático sino más bien un equilibrio
dinámico).
La necesidad de poseer un medio
interno es palmaria en los organismos triblastos (en
los diblastos, como las esponjas y los celentéreos no
es apremiante esa necesidad, pues tienen superficies muy amplias y sus paredes
están formadas por sólo dos capas celulares).
Como partes diferentes del medio
interno hay que distinguir:
-El plasma intersticial:
líquido en íntimo contacto con las células, a las que rodea y envuelve.
-El líquido celomático:
ocupa el celoma de los animales que lo poseen.
-La sangre o hemolinfa de los invertebrados: en el plasma de los
invertebrados suele haber disuelto algún pigmento respiratorio.
-La sangre de los vertebrados:
compuesta de plasma, glóbulos rojos (llamados también eritrocitos o hematíes),
glóbulos blancos (leucocitos) y plaquetas (trombocitos).
-La linfa de los vertebrados:
compuesta de plasma y leucocitos.
a) Funciones del medio
interno
Las funciones del medio interno
son más complejas conforme aparecen elementos disueltos, y figurados o formes.
-La función nutricia es
la más sencilla, pues para ella sólo se requiere que los nutrientes sean
solubles en el líquido. El conjunto de intercambios entre el medio interno y el
externo es lo que englobamos bajo el término de nutrición.
-La función respiratoria
aumenta su complejidad -y su eficacia- con la presencia de pigmentos
respiratorios (hemoglobinas, hemocianinas y otros) disueltos en el líquido biológico o encerrados dentro de glóbulos. Esos
pigmentos permiten un transporte eficaz del oxígeno por el medio interno.
La sangre de los
vertebrados, muestra una gama creciente de funciones, proporcional a la
variedad de proteínas plasmáticas existentes: funciones específicas de transporte
(iones, hormonas, agua), regulación (hormonal, hídrica), ahorro
(coagulación), defensa (anticuerpos),y las funciones propias de los elementos figurados o formes de la
sangre (eritrocitos, transportede oxígeno; leucocitos, defensa;
plaquetas, coagulación).
Las funciones fisiológicas que
posee el medio interno de los vertebrados son, como hemos dicho, enormemente
variadas. Podríamos esquematizarlas de la siguiente manera:
1) Funciones metabólicas de transporte
*Función transportadora de
nutrientes: disueltos, fijados a proteínas plasmáticas, o en suspensión (como
las grasas, en la linfa).
*Función transportadora
respiratoria: transporte de oxígeno y de CO2.
*Función transportadora
excretora: para eliminar los productos de excreción por las nefronas.
*Función transportadora
reguladora: de productos químicos (regulación humoral), distribución del calor
(regulación térmica), trasiego de agua (regulación hídrica) o iones (regulación
osmótica, acidez, etc.).
2) Función de ahorro. Por el
mecanismo de coagulación se evita la pérdida accidental innecesaria del medio
interno.
3) Función de defensa. Frente
a la invasión de elementos extraños, gracias a la intervención de elementos
celulares tipo linfocitos y a la elaboración de anticuerpos
específicos.
2. La nutrición en animales
Los animales son heterótrofos,
es decir, incapaces de sintetizar sus propios alimentos a partir de materia
inorgánica. La necesidad de tomarlos ya elaborados hace que vivan, directa o
indirectamente, a expensas de los vegetales.
Llamamos nutrición al
intercambio material y energético entre el ser vivo y el medio ambiente. En el
caso de los animales, por ser heterótrofos y pluricelulares, la función
nutritiva se lleva a cabo según los siguientes procesos:
*Digestión: es el proceso
por el cual las grandes moléculas que ingieren los animales son degradadas para
-una vez transformadas en moléculas más sencillas- ser absorbidas por las
células al poder atravesar ya las membranas celulares.
Por el proceso de digestión los glúcidos, lípidos y prótidos se transforman en moléculas
sencillas: monosacáridos, glicerina, ácidos grasos y aminoácidos.
*Respiración: proceso por
el cual los animales incorporan el O2 necesario para que se lleve a
cabo la respiración celular, y eliminan el CO2 que se produce como
resultado del catabolismo.
No podemos olvidar que, por la
respiración celular, los materiales orgánicos más sencillos fruto de la
digestión son oxidados, por lo que se obtiene gran cantidad de energía en forma
de ATP (de fácil utilización para el organismo) y se desprende CO2.
Para que se lleve a cabo esta verdadera respiración (intracelular), se requiere
un aporte continuo de O2 y una eliminación de CO2 y es a
este intercambio de gases al que impropiamente llamamos respiración
(respiración pulmonar, branquial, traqueal, etc).
*Transporte: proceso por
el que los nutrientes -tanto sólidos como líquidos- son llevados a todas las
células del organismo pluricelular, y las sustancias de desecho (no
aprovechables) son retiradas de esas células.
Se dan sistemas circulatorios
abiertos -en los que la sangre circula por los vasos y por las cavidades del
cuerpo-, como en artrópodos (p.ej., insectos), y
sistemas circulatorios cerrados -en los que la sangre circula siempre dentro de
vasos que la llevan a las diversas células y tejidos del cuerpo- como en
anélidos y en vertebrados.
*Excreción: proceso por
el que son eliminados del organismo los productos del catabolismo, ya que
resultan inútiles, y en muchos casos perjudiciales por su efecto tóxico.
Por el hígado se eliminan la
colesterina y otras sustancias; por el aparato respiratorio, la mayor parte del
CO2; pero los aparatos especializados en esta función son el aparato
excretor y los tegumentos (una de cuyas funciones es precisamente la de
eliminar sustancias de desecho).
a) Procesos digestivos (ingestión
del alimento y masticación, digestión, absorción y egestión)
Como ya hemos dicho, para que
los nutrientes pasen al interior de las células deben ser transformados en
moléculas relativamente sencillas capaces de atravesar la membrana celular. A esto
van encaminados los diferentes procesos digestivos, que vamos a estudiar en el
caso concreto de mamíferos. En estos procesos intervienen diversas enzimas hidrolíticas.
*Ingestión del alimento y
masticación
Llamamos ingestión a la
captación de alimentos por la boca del animal. La ingestión va acompañada
muchas veces de procesos mecánicos de masticación encaminados a
desmenuzar el alimento sólido y facilitar la acción de las enzimas digestivas.
La digestión que se lleva a cabo
en la boca es la primera parte de la digestión propiamente dicha, es decir,
podemos denominarla preparación de los alimentos. En la boca, los dientes
mastican el alimento con ayuda de la lengua. Las glándulas salivares segregan
la saliva que lubrifica el alimento (para que sea deglutido con mayor
facilidad) y contiene amilasas que hidrolizan el almidón a maltosa.
Los mamíferos tienen en cada
mandíbula 4 incisivos, 2 caninos, 4 premolares y 6 molares: los incisivos y los
caninos cortan el alimento, mientras que los premolares y los molares lo
trituran.
El alimento pasa por el esófago
gracias a los movimientos peristálticos del mismo y llega al estómago.
*Digestión
En el estómago permanecen los
alimentos durante mucho tiempo. Allí sufren la acción del jugo gástrico (de
carácter ácido debido al HCl que contiene), que en el
caso de los mamíferos presenta -junto con el HCl- las
siguientes enzimas: el cuajo (importante en mamíferos jóvenes por actuar
sobre la leche), la lipasa gástrica (que actúa sobre las grasas
neutras convirtiéndolas en ácidos grasos y glicerina) y la pepsina
(la más importante: se trata de una proteasa
que actúa sólo en medio ácido).
(En rumiantes la digestión es
más lenta, pues su estómago se encuentra dividido en 4 cavidades por las que
pasan los alimentos).
En el estómago también se dan
movimientos peristálticos que favorecen la mezcla homogénea de los alimentos
con el jugo gástrico. El resultado es una masa semilíquida llamada quimo.
Realizada la digestión
estomacal, el quimo sale por el píloro al intestino delgado. En la
primera parte del intestino delgado se encuentra con un ambiente alcalino: el
píloro permitirá el paso del quimo, poco a poco, para ir neutralizándolo.
En el intestino el alimento
sufre la acción del jugo pancreático, la bilis y el jugo
intestinal. Poco a poco, debido a la composición química de estos jugos y a
los movimientos peristálticos del intestino, el primitivo quimo ácido
procedente del estómago pasará a ser un líquido llamado quilo,
de carácter alcalino.
Entre las enzimas del jugo
pancreático (segregado por el páncreas) cabe destacar 2 proteasas:
la tripsina y la quimotripsina. La bilis (que
segrega el hígado) presenta sales minerales y sales biliares. El jugo
intestinal presenta peptidasas, una lipasa y
enzimas que hidrolizan disacáridos.
*Absorción
Los productos de la digestión
son absorbidos en el intestino delgado por las vellosidades intestinales
(irrigadas por muchos capilares sanguíneos), con un epitelio de células con microvellosidades que favorecen esa absorción.
Entonces pasan a la circulación sanguínea.
*Egestión
Es el proceso por el que se
eliminan las sustancias que no han podido ser digeridas. Éstas pasan del
intestino delgado al intestino grueso, donde es reabsorbida una gran cantidad
de agua. lasheces fecales son expulsadas al
exterior por el recto.
b) Procesos respiratorios
(intercambio de gases)
Hemos aclarado anteriormente que
respiración es el conjunto de reacciones intracelulares por las cuales
materiales orgánicos sencillos son oxidados en presencia de O2 para
obtener energíaen forma de ATP con
desprendimiento de CO2.
Impropiamente llamamos
respiración al proceso de incorporación de O2 que realizan los
animales. Según la complejidad de los organismos se distinguen 5 tipos de
respiración:
-Respiración directa (por
difusión): absorción directa del O2 a través de la superficie
celular. En protozoos, esponjas y celentéreos.
-Respiración traqueal
(por tráqueas): tubos que se ramifican desde el exterior hasta llegar a todas
las células. En insectos.
-Respiración cutánea (por
la piel): lombriz de tierra, rana.
-Respiración branquial
(por branquias): en contacto con el agua (de donde toman el O2 que
lleva disuelto). En peces, moluscos, crustáceos y algunos anfibios.
-Respiración pulmonar
(por pulmones): en contacto con el aire (de donde toman el O2).
Reptiles, aves, mamíferos y algunos anfibios.
En los dos primeros casos el O2
accede directamente a las células: se habla de incorporación directa. En
los tres últimos, el O2 es transportado por la sangre hasta las
células: incorporación indirecta.
Los factores que influyen en la
incorporación de O2 a través de las superficies respiratorias
(tráqueas, piel, branquias, pulmones, etc.) son principalmente 2:
-Que el gas se tome del agua
o del aire, pues el agua posee 5-7 cm3O2/l
mientras que el aire tiene 210 cm3O2/l.
-Las diferencias de tensión a
ambos lados de las membranas respiratorias, pues los gases se difunden de
las zonas con mayor tensión hacia las zonas con menor tensión.
Los movimientos de inspiración y
espiración mantienen la ventilación pulmonar que renueva el aire de los
pulmones para que sea rico en oxígeno. El O2 pasa de los alveolos pulmonares a los capilares y oxigena la sangre,
mientras que el CO2 pasa desde esa sangre venosa a los pulmones.
Entre los capilares sanguíneos y los tejidos del cuerpo sucede lo contrario.
c) Procesos de transporte
(circulación desde el punto de vista del transporte de nutrientes y sustancias
de desecho)
Los animales con respiración
directa y digestión intracelular no necesitan sistemas de transporte, pues cada
célula puede conseguir los nutrientes de forma directa o por difusión desde las
que la rodean.
En los animales de organización
más complicada la simple difusión de nutrientes sería muylenta, y por eso precisan un sistema de
transporte interno que denominamos aparato circulatorio.
Dentro del reino animal nos
encontramos con los siguientes tipos de sistemas circulatorios:
-Sistema circulatorio abierto:
los vasos no forman un circuito completo sino que desaguan en la cavidad del
cuerpo llamada hemiceloma. Se da en artrópodos
y en moluscos.
-Sistema circulatorio cerrado:
la sangre circula siempre dentro de los vasos. Eninvertebrados como los anélidos la sangre es
impulsada por unos tubos del sistema, dotados de musculatura, que se contraen.
En vertebrados aparece un órgano especializado: el corazón.
*Transporte de alimentos
En invertebrados se da
directamente hacia las células. En vertebrados, los nutrientes van desde el
intestino al hígado por la vena porta; en el hígado sufren numerosas
transformaciones químicas, son almacenados y posteriormente salen por la vena
hepática para ser distribuidos por el resto del organismo.
*Transporte de gases
En vertebrados superiores el
latido cardiaco consta de una sístole (contracción) y una diástole
(relajación). En el hombre -cuyo corazón presenta 2 aurículas y 2 ventrículos-
la sucesiva sístole de las aurículas y los ventrículos marca el ritmo de las 2
circulaciones: la circulación menor o pulmonar (que sirve para reoxigenar la sangre procedente de las distintas partes del
cuerpo) y la circulación mayor o periférica (que distribuye esa sangre
oxigenada por los tejidos).
d) Excreción (significado
biológico, homeostasis)
Como consecuencia del
catabolismo los animales producen sustancias de desecho (CO2, NH3,
urea, ácido úrico, etc.) que deben ser eliminadas mediante un proceso llamado
excreción, pues no sólo son inútiles para el organismo sino que pueden llegar a
resultar perjudiciales.
Dentro de los animales nos
encontramos con distintos mecanismos de excreción:
-Excreción directa: en
unicelulares (protozoos), esponjas y celentéreos.
-Vacuolas pulsátiles:
en protozoos de agua dulce (para eliminar agua).
-Protonefridios:
en platelmintos y larvas de anélidos y moluscos.
-Nefridios: en anélidos.
-Tubos de Malpighi:
en insectos.
-Glándulas verdes: en
crustáceos.
-Riñones: en vertebrados.
En la mayor parte de los
animales la función excretora cumple un doble papel:
a)Elimina productos de desecho.
b)Regula el contenido de agua del
cuerpo, así como el de sales y otras sustancias disueltas en los líquidos
corporales.
En definitiva, la excreción se
ocupa de mantener la estabilidad del medio interno -tan necesaria para la vida-
mediante un conjunto de procesos que denominamos homeostasis.
El riñón de vertebrados lleva a
cabo esta función con la elaboración de la orina a partir de la sangre
que transporta los productos de desecho procedentes del catabolismo celular: la
enorme irrigación sanguínea de los riñones hace que éstos filtren muchas veces
al día toda la sangre del individuo y elaboren la orina.
Las unidades funcionales del riñón
son las nefronas. En cada nefrona
(que podríamos describir como un tubo largo y sinuoso) se distingue un glomérulo
de Malpighi (formado por la cápsula de Bowman -ensanchamiento del tubo- y la red de
capilares sanguíneos que la rodean),el tubo contorneado proximal,
seguido del asa de Henle y el tubo
contorneado distal, que desemboca en el conducto evacuador,
también llamado tubo colector.
La orina se forma por un proceso
de filtración que se produce en la cápsula de Bowman,
y al que sigue una absorción de agua y de otras sustancias útiles que pasaron
de los capilares sanguíneos a la cápsula de Bowman.
Como consecuencia, de cada nefrona sale una orina
concentrada cuyo principal producto de desecho es la urea. Esa orina es
recogida por los uréteres (uno por riñón), llevada por ellos hasta la vejiga,
y expulsada desde allí al exterior por la uretra.
3. La nutrición en vegetales
Dentro de las plantas nos
encontramos con 4 grandes divisiones:
-Briofitas (musgos y hepáticas)
-Pteridofitas (helechos y
equisetos)
-Gimnospermas (coníferas)
-Angiospermas (plantas con flor)
*Las briofitas son talófitos (no forman tejidos) eucarióticos que realizan
fotosíntesis. Están adaptados a vivir en el medio terrestre, aunque carecen de
tejidos conductores y superficiales. Su desarrollo está ligado a ambientes
sombreados y húmedos, al menos durante determinada época del año, porque son
incapaces de regular su contenido hídrico. Requieren el agua de lluvia o el
rocío tanto para evitar su desecación como para poder reproducirse.
Tienen células especializadas en
el transporte de sustancias pero no llegan a constituir tejidos. La nutrición
se realiza por la captación que cada célula hace del agua y de las sales
minerales procedentes del medio.
*Las pteridofitas son metafitas que tienen células agrupadas en tejidos
especializados para el transporte de sustancias nutritivas. Son, por tanto,
plantas cormofíticas (sí forman tejidos).
La formación de tejidos les
permite adquirir dimensiones muy superiores a las de los musgos y por eso
pueden captar la luz con más facilidad. Sin embargo, igual que las briofitas,
necesitan el agua de lluvia o el rocío para reproducirse.
a) Nutrición en plantas
superiores
En general, las plantas
necesitan grandes cantidades de agua para su sostenimiento: 1) por la continua
emisión de vapor de agua por las hojas y 2), en la época de crecimiento o de
formación de nuevas hojas, por la enorme absorción de agua que realizan las
vacuolas.
Como además la planta sintetiza
toda su materia orgánica, ha de obtener del suelo todos los elementos minerales
necesarios. Como estos elementos se encuentran allí en cantidades muy pequeñas,
la planta debe tomar grandes cantidades de agua para conseguir los elementos
precisos.
Con esta finalidad absorbe agua
por la raíz.
El agua con sales minerales
diluidas sube por la planta y constituye la llamada savia bruta o savia
ascendente, que llega hasta las hojas. En las hojas tiene lugar la
fotosíntesis que ya estudiamos. Allí se elaboran las sustancias orgánicas
solubles (principalmente hidratos de carbono), que se reparten por todas las
células del vegetal en un movimiento descendente, y que constituyen la savia
descendente o savia elaborada.
En resumen:
I) Absorción de agua y sales
minerales por las raíces.
II) Ascenso de esa savia bruta.
III) Elaboración de materia
orgánica en las hojas gracias al proceso de fotosíntesis.
IV) Distribución de la savia
elaborada (solución de sustancias orgánicas) por todo el vegetal.
Por los vasos leñosos (xilema)
circula la savia bruta, y por los tubos liberianos (floema) la savia
elaborada.
A diferencia de las arterias y
venas que presenta el sistema circulatorio de los animales -que se ramifican en
vasos de distinto calibre-, todos los tubos del xilema y del floema son finos,
aproximadamente del mismo tamaño, y se disponen en paquetes de tubos paralelos
llamados haces vasculares, que discurren a lo largo del tallo y van
perdiendo grosor a medida que algunos de los vasos que los forman se desvían
para penetrar en las ramas y en las hojas.
I) Absorción radicular y
formación de la savia bruta
Para absorber agua las plantas
presentan un órgano hundido en el suelo que es la raíz. La raíz se
constituye como el órgano de absorción de agua por excelencia, gracias al gran
desarrollo de sus ramificaciones y a la presencia de infinidad de pelos
absorbentes en las mismas.
La absorción de agua por las
células de la raíz es pasiva: el agua penetra como consecuencia de las
tensiones del xilema y también sigue gradientes osmóticos provocados por
nutrientes minerales que han sido absorbidos activamente (con gasto de energía)
a través de las membranas celulares de la raíz.
A medida que son absorbidos los
iones de las sales inorgánicas, se incorporan a moléculas orgánicas
(aminoácidos, amidas, etc.). Por eso los solutos de la savia del xilema son en
parte sustancias orgánicas.
Cuando la concentración de sales
en el suelo es baja y la transpiración pequeña, la absorción se da cerca de la
superficie de la raíz, particularmente a través de las células de los pelos
radicales. Estas células están muy próximas a las partículas del suelo y a la
disolución que las rodea, y además aumentan el área de contacto entre el suelo
y las raíces. A partir de esta zona de la raíz -muy activa metabólicamente
y con abundancia de pelos radicales-, los tejidos -más viejos- se suberifican y
se vuelven relativamente impermeables (aunque todavía absorben un poco).
Cuando los índices de
transpiración son altos y la concentración de sales en la disoluciónes elevada, los iones son transportados a
través de todos los niveles superficiales de la raíz y por los espacios
intercelulares de la corteza, lo cual incrementa aún más el área de la
superficie de absorción.
La planta es capaz de controlar
hasta cierto punto las sustancias que entran.
Entre los elementos que precisa
absorber un vegetal se distinguen algunos que llamamos esenciales. Se considera
que un elemento es esencial si:
1) La planta no crece
normalmente ni completa su ciclo vital cuando es privada de él.
2) Puede demostrarse que el
elemento forma parte de una molécula claramente esencial para la estructura o
funcionalidad de la planta, como ocurre con el magnesio en la clorofila.
Los elementos esenciales se
clasifican en:
-Macronutrientes
(entre el 0'5 y el 3-4% del peso seco de la planta): nitrógeno (NO3-),
potasio (K+), calcio (Ca2+),
fósforo (fosfatos), magnesio (Mg2+) y azufre (SO4=).
-Micronutrientes
(tan sólo unas pocas partes por millón): hierro (Fe2+, Fe3+),
cobre (Cu2+), manganeso (Mn2+), cinc (Zn2+),
etc.
II) Transporte a través del
xilema
Las plantas terrestres muy desarrolladas,
tales como los árboles, poseen dos tipos de tejidos especializados para el
transporte a larga distancia: el xilema y el floema. El agua y
los elementos minerales disueltos ascienden por el xilema (leño), y los
productos de la fotosíntesis -primordialmente azúcares- se mueven desde las
hojas a otras partes de la planta por el floema (corteza).
En la tierra, las plantas
necesitan una estructura rígida de autosostenimiento;
esta estructura es el xilema, que consta de diminutos tubos rígidos a través de
los cuales pueden moverse el agua y los elementos minerales disueltos. La
rigidez de los tubos en el interior de un tallo es suficiente para que se
puedan sostener por sí mismos.
Sobre el mecanismo de
ascensión de la savia bruta se han elaborado muchas teorías, pero
generalmente se admite la participación de dos fuerzas:
-La presión radical que
se desarrolla desde abajo como consecuencia del empuje osmótico del agua
absorbida por los pelos de la raíz.
-La fuerza aspirante que
se ejerce desde la parte alta del vegetal (hojas), fruto de la pérdida de agua
por transpiración.
El movimiento que resulta por la
actuación de estas dos fuerzas es muy lento, de forma que el agua y las sales
minerales absorbidos por las raíces pueden tardar varios días en llegar a las
hojas.
Para la eficacia del mecanismo
de ascensión es precisa la continuidad de la savia bruta a lo largo de estos
vasos, pues una solución de continuidad haría que las fuerzas citadas
anteriormente no consiguiesen vencer la acción de la gravedad (del mismo modo
que una entrada de aire en el conducto de elevación hace ineficaz el trabajo de
una bomba elevadora de agua). Por eso hay un tercer mecanismo de ascensión
representado por las fuerzas de cohesión de las moléculas líquidas de la
savia bruta, que alcanzan valores de más de 350 atm e
impiden la ruptura de las finas columnas de agua que ascienden por los vasos
leñosos.
III) Intercambio gaseoso y
elaboración del alimento en las hojas
Continuamente tiene lugar un
intercambio de CO2, O2 y H2O entre todas las
partes de la planta y su ambiente.
Pero la hoja es el
intercambiador de gases más eficaz, y ya que casi todas las hojas están
cubiertas de una capa o cutícula relativamente impermeable, ordinariamente el
intercambio más importante tiene lugar a través de losestomas.
La transpiración es la
pérdida de agua de las plantas en forma de vapor. Aunque se pierde agua a
través de todas las superficies de todas las células foliares, la mayor parte
se pierde a través de losestomas. Éstos son
poros cuyas aberturas están controladas por un par de células flexibles
llamadas células oclusivas o de cierre. Estas células se abren durante
el día y se cierran durante la noche o en condiciones de excesivo déficit
hídrico.
La abertura estomática
permite, además del escape del vapor de agua, la entrada de CO2 y O2
en las hojas para la fotosíntesis y la respiración. La fotosíntesis se detiene
durante la noche.
La mayor parte del agua que
absorben las raíces se pierde por la transpiración. Ésta es necesaria por:
a) Los
estomas deben estar abiertos durante el día para que entre el CO2.
b) Se requiere la llegada de
mucha agua para aportar las suficientes sales minerales a las hojas (la savia
del xilema es muy diluida).
Son tan eficientes los estomas
en la transpiración, que la hoja pierde a través de ellos tanta agua como la
que se perdería en una superficie totalmente cubierta de agua que tuviese la
misma extensión que la hoja (con la ventaja de que con el estoma la hoja puede
controlar el tamaño de la abertura del poro y, por tanto, la transpiración).
La savia xilemática
procedente del tallo se distribuye entre los tejidos xilemáticos
de todos los nervios, y desde los extremos de los nervios llega a las paredes
de otras células foliares: el ambiente de esas células foliares no será muy
diferente al que encuentran las células de las algas en el agua. Los solutos
son transportados hasta el interior de las células. Cualquier soluto que no sea
utilizado puede ser transportado a la superficie foliar o devuelto al floema
para ser aprovechado por células de otras partes de la planta. Algunas
sustancias sin valor se depositan en el interior de la planta en forma de
cristales (p. ej. el oxalato cálcico).
El tejido foliar es muy
esponjoso: las células están rodeadas por abundantes espacios gaseosos en
comunicación: el agua se evapora en esos espacios y difunde por ellos hacia los estomas.
La corteza del tallo también
tiene estomas cuando es joven, y estructuras similares (aberturas denominadas lenticelas) cuando es vieja. Los tallos muy jóvenes
funcionan de alguna manera como las hojas: fotosintetizan y transpiran. Los
viejos apenas fotosintetizan.
IV) Transporte de la savia
elaborada a través del floema
La savia elaborada circula por
los tubos liberianos, ocupando la gran vacuola central de las células que los
forman y atravesando los tabiques de separación por los orificios que éstos
presentan (tubos cribosos). A diferencia de la
savia bruta, la elaborada circula tanto hacia arriba como hacia abajo, pues
debe hacer llegar la materia orgánica que transporta a todas las células del
vegetal.
El mecanismo de circulación
de la savia elaborada ha sido también objeto de muchas teorías. La opinión
más aceptada defiende que el transporte se debe a una diferencia entre las
presión hidráulica que hay en los lugares donde se produce dicha savia y la
que hay en los lugares donde se recibe. Según esto, las células donde se
elabora la savia (hojas) se hallan turgentes, es decir, con una elevada presión
interna, mientras que las de los órganos receptores tienen menor presión. Los
tubos liberianos conectan, pues, partes del vegetal con presiones hidráulicas
muy diferentes. Así, la savia elaborada tiende a desplazarse desde los puntos
de mayor presión a los de menor presión. La circulación será mucho más lenta
que la de la savia bruta.
La circulación de la savia
elaborada presenta variaciones según las estaciones del año. Durante el
invierno se encuentra reducida al mínimo debido al taponamiento de las cribas de los vasos liberianos por una sustancia llamada calosa,
pero al llegar la primavera se reabsorbe y la circulación de la savia es mucho
más activa: precisamente cuando los nuevos brotes en fase de crecimiento
requieren un gran aporte de materias nutritivas.