Apuntes y ejercicios de botánica
La nutrición en las metafitas
Funciones de nutrición en metafitas
1. Concepto de funciones de nutrición. Concepto de medio interno.
Son todas aquellas actividades que realizan los organismos pluricelulares que permiten que todas y cada una de sus células dispongan de los nutrientes que necesitan y puedan eliminar las sustancias de desecho que producen.
En los organismos pluricelulares no todas las células se encuentran en contacto directo con el medio externo, del que extraen los nutrientes y al que expulsan las sustancias de desecho. Para solucionar ese problema las células de estos organismos están rodeadas de un líquido, denominado medio interno, que contiene los nutrientes que las células necesitan y al que estas pueden expulsar sus sustancias de desecho.
Como es lógico, la actividad de las células tiende a hacer que cambien las características del medio interno (las células cogen nutrientes y expulsan sustancias de desecho) por lo que los organismos pluricelulares poseen toda una serie de procesos dedicados a mantener constantes las características del medio interno. El conjunto de procesos fisiológicos encargados de mantener constante la composición del medio interno recibe el nombre de homeostasis.
ESQUEMA GENERAL DE LA NUTRICIÓN
Los organismos pluricelulares han desarrollado una serie de estructuras que facilitan o permiten los intercambios entre todas sus células y el medio externo y que por tanto se encargan de mantener constante el medio interno y de la homeostasis. Estas estructuras son muy distintas (puesto que las necesidades de sus células son también muy distintas) en los organismos heterótrofos (metazoos) y los organismos autótrofos (metafitas) aunque cumplen una función análoga. Las principales estructuras encargadas de las funciones de nutrición son:
EN METAZOOS EN METAFITAS
Aparato Digestivo --------------------------------------- La raíz
Aparato Respiratorio --------------------------- Aparato Estomático
Aparato Circulatorio-----------------------------Tejidos Conductores
Aparato Excretor---------------------------------Secreción y Excreción
2.- La absorción de nutrientes en la raíz de las metafitas.
Los vegetales toman el carbono del CO2 atmosférico, y del agua el O y el H que necesitan, el resto de los bioelementos que necesitan los pueden obtener de las sales minerales.
Los organismos vegetales menos evolucionados (briofitas) tienen una organización talofítica (carecen de verdaderos tejidos) y pueden incorporar los nutrientes a través de toda su superficie, pues son perfectamente permeables a estos compuestos, debido a esto viven en ambientes acuáticos o muy húmedos para evitar la deshidratación, tomando del agua en la que viven sus nutrientes.
Los organismos vegetales más evolucionados, con organización cormofítica (tienen verdaderos tejidos) viven en ambientes aéreos y tienen la mayor parte de su superficie corporal impermeabilizada para evitar la deshidratación. Necesitan estructuras especiales para tomar los nutrientes. Estas estructuras son los estomas situados en las hojas, que permiten el intercambio gaseoso y la raíz.
La raíz, además de servir como elemento de sujeción al sustrato, tiene como misión absorber agua y sales minerales. La epidermis de la raíz presenta unas células con unas prolongaciones filiformes llamadas pelos radiculares o radicales cuya misión es aumentar la superficie, pues es a través de ellos por donde se absorben los nutrientes. Los iones de las sales minerales prenetran en las células de la epidermis por transporte activo manteniéndose una mayor concentración de sales en el interior de la raíz que en el exterior, como consecuencia el agua entra en la raíz por ósmosis. A continuación el agua y las sales minerales se dirigen hacia los vasos conductores situados en el centro de la raíz desde donde serán transportados a todas las partes de la planta gracias al xilema (uno de los tejidos conductores).
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3.- Aparato Estomático de las metafitas:
Las metafitas más primitivas (briofitas: musgos y hepáticas) viven en medios muy húmedos o en agua y la superficie de su cuerpo es permeable a los gases. El intercambio de gases se produce directamente, no hay estructuras especiales.
Las metafitas más evolucionadas que están adaptadas a la vida terrestre, para evitar la deshidratación, la superficie del organismo está recubierta por una capa impermeable formada por lípidos que se llama cutícula, esta impide el intercambio de gases ya que es impermeable. Aparecen unas estructuras encargadas de permitir el intercambio de gases llamadas estomas. Los estomas son unos orificios que aparecen en el envés de las hojas y en los tallos jóvenes. Estos orificios comunican el exterior con el parénquima fotosintético (tejido formado por células fotosintéticas). A través de estos orificios escapa el O2 que producen las células y entre el CO2 que es consumido como fuente de carbono.
A través de los estomas sale constantemente vapor de H2O en un proceso llamado transpiración y que es necesario para el normal funcionamiento de una metafita. Cuando la humedad ambiental disminuye, el proceso de transpiración podría producir la deshidratación de la metafita, con lo que, para evitarlo los estomas se cierran. El cierre de los estomas se produce debido a un cambio de forma de las células que limitan el orificio estomático y que se denominan células oclusivas.
Las células oclusivas de los estomas tienen forma arriñonada cuando el estoma está abierto, cuando la humedad disminuye de los tejidos, la presión osmótica de esta células disminuye y debido a un reborde de su pared celular de estas células, cambian su forma y se vuelven alargadas.
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3.1.- El metabolismo de las hojas. La fotosíntesis
La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos, donde se encuentran los pigmentos capaces de captar y absorber la energía luminosa procedente del sol. Estos pigmentos son: clorofila (verde) xantofila (amarillo) y carotenoides(anaranjados). Se trata de uno de los procesos anabólicos más importantes de la naturaleza, ya que la materia orgánica sintetizada en su transcurso permite la realización del mismo. En él:
Se transforma materia inorgánica en orgánica: a partir de la fuente de carbono del dióxido de carbono del aire.Fase oscura
Se transforma la energía luminosa en química: que es usada por todos los seres vivos. Los vegetales son el primer y único eslabón productor de la cadena trófica. Fase luminosa
El oxígeno se libera como producto residual y lo usan la mayor parte de los organismos para la respiración celular.
Existen factores ambientales que condicionan el rendimiento e intensidad de la fotosíntesis. Esto es muy importante desde el punto de vista biológico, puesto que lo que llamamos rendimiento fotosintético es lo mismo que cantidad de materia orgánica producida.
Los principales condicionantes de la fotosíntesis son: la concentración de dióxido de carbono, la concentración de oxígeno, la intensidad luminosa, el tiempo de iluminación o también llamado fotoperiodo, la humedad y la temperatura.
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4.- Circulación en las metafitas Introducción:
Los organismos pluricelulares tienen un problema en comparación con los unicelulares y es que no todas sus células se encuentran en contacto directo con el medio externo con el que tienen que realizar intercambio de nutrientes y sustancias de desecho. Para solucionarlo en los organismos pluricelulares todas las células están rodeadas por un fluido denominado medio interno con el que las células realizan sus intercambios. Para evitar que el medio interno se agote (se quede sin nutrientes y en él se acumules las sustancias de desecho) los organismos pluricelulares cuenta con toda una serie de estructuras que se encargan de movilizar (hacer circular) el medio interno, de manera que permanezca constante en sus características. Estas estructuras son: los tejidos vasculares en las metafitas y el aparato circulatorio en los metazoos.
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4.1. Tejidos Vasculares de las Metafitas:
Son tejidos especializados en el transporte de líquidos en el interior de las metafitas. Sólo aparecen en las metafitas más evolucionadas (metafitas vasculares o traqueofitas). Existen dos tipos de tejidos vasculares:
Xilema:
Tejido formado por unos conductos denominados vasos leñosos. Los vasos leñosos se forman por la unión de la pared celular de células que al especializarse mueren y hacen desaparecer los tabiques transversales de separación.
Por el interior de los vasos del xilema se mueve un líquido denominado savia bruta, formada por H2O, principalmente, y sales minerales. La savia bruta se origina en la raíz y sube por los vasos leñosos hasta los órganos fotosintéticos (hojas) donde el H2O y las sales minerales son utilizados en la fotosíntesis. No existe en las metafitas ningún órgano encargado de bombear la savia bruta en contra de la gravedad. Para explicar su ascenso se proponen tres posibles mecanismos:
La presión generada en la raíz por el transporte activo de sales.
Efecto suctor o succión que se genera en las hojas debido al proceso de la transpiración por los estomas.
La capilaridad o efecto capilar, los líquidos polares tienden a subir por los tubos de pequeño calibre debido a las interacciones que se generan entre las moléculas del líquido y las paredes del tubo.
Floema:
Es un tejido formado por conductos que están especializados en el transporte de fluidos dentro de las metafitas. Esos conductos se denominan vasos liberianos. Los vasos están formados por células vivas sin núcleo. Las células de los vasos liberianos están separadas por unos tabiques transversales inclinados y perforados llamados placas cribosas.
En el interior de los vasos liberianos se mueve un fluido llamado savia elaborada que esta formado principalmente por H2O y azúcares (sacarosa, fructosa y glucosa). También aparecen otras sustancias como aminoácidos. y algunos metabolitos.
La savia elaborada se produce en los órganos fotosintéticos (hojas) y por los vasos liberianos es transportada hasta el resto de los órganos de la metafita que utilizan esos azúcares de la savia elaborada como fuente de carbono. El movimiento de la savia elaborada se produce normalmente a favor de la gravedad, desde las partes más altas de la planta hasta las más bajas. Pero existe un mecanismo para impulsar a la savia elaborada dentro de los vasos liberianos, llamado transporte en masa, que es debido al transporte activo de azúcares desde los tejidos fotosintéticos hasta el interior de los vasos liberianos en los organismos fotosintéticos y desde el interior de los vasos liberianos al exterior, donde están los órganos no fotosintéticos. Este transporte activo genera un flujo de H2O desde los órganos fotosintéticos hasta los órganos no fotosintéticos.
5.- Excreción en las Metafitas:
La metafitas carecen de sistema excretor. Las sustancias de desecho (excepto O2) generalmente, o bien se reutilizan o se acumulan en el interior de ciertos compartimentos celulares. En muchas plantas se acumulan ciertos líquidos en conductos especiales, sin que esto tenga exclusivamente una función excretora, como ocurre con la resina, acumulada en los canales resiníferos, o el látex de los canales laticíferos, igual que ocurre con ciertas sustancias oloríferas, como aceites esenciales. Todas estas sustancias son segregadas en ciertas circunstancias.
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