Floema y xilema: Todo sobre la "sangre" de las plantas que alimenta al mundo

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El contenido de este artículo de nuestra sección de Agrotecnia fue elaborado con información proveniente de Escuelapedia.com, Naturalmente Ciencias, la cual fue revisada y reeditada por PortalFrutícola.
Floema y xilema: Todo sobre la “sangre” de las plantas que alimenta al mundo

Floema y xilema son tejidos vasculares de las plantas traqueofitas, es decir, plantas portadoras de vasos que realizan el transporte de savia en los organismos vegetales: pteridófitas, gimnospermas y angiospermas, comunicando el sistema radicular a las estructuras foliares, intermediada por el tallo. Ambos son conductores de savia.

El xilema transporta la savia bruta (savia cruda o savia inorgánica, ya que está compuesta de nutrientes retirados del suelo por la planta, agua y sales minerales) y está localizado en la cama más interna del tallo. Transporta la savia de las raíces hasta las hojas, donde realizará la fotosíntesis. Está formado por células muertas que tienen la función de evitar la deformación causada por la presión de la savia.

El floema transporta savia elaborada (o savia org√°nica, producto de la fotos√≠ntesis, donde los nutrientes son convertidos en glucosa) y se encuentra en la capa m√°s externa del tallo. Transporta savia elaborada de las partes clorof√≠licas (lugar en el que sucede la fotos√≠ntesis) hasta las partes vivas de la planta, zonas en que la glucosa quedar√° convertida en energ√≠a. El floema est√° formado por c√©lulas vivas, alargadas y sin n√ļcleo.

Floema y xilema: Savia bruta

El transporte de savia bruta, constituida por agua y sales minerales, conducida por el xilema, es realizado a partir de la capacidad de absorci√≥n por las ra√≠ces y distribuci√≥n con destino esencial a las hojas. Su composici√≥n b√°sica re√ļne elementos de vasos, elementos traqueales, traqueidas, fibras y c√©lulas del par√©nquima.

El¬†transporte de savia elaborada, formada por sustancias org√°nicas producidas en la fotos√≠ntesis, tiene su conducci√≥n por el floema, partiendo de las hojas en direcci√≥n al resto de √≥rganos, principalmente los de reserva energ√©tica (ra√≠ces y tallo). Est√° formado por: elementos de tubos cribosos, c√©lulas acompa√Īantes, fibras y c√©lulas de par√©nquimas.

Floema y xilema

Las plantas como organismos autótrofos

La plantas poseen una nutrición autótrofa, en otras palabras, son capaces de fabricar moléculas orgánicas (fundamentalmente glucosa) a partir de sustancias inorgánicas sencillas con ayuda de una fuente de energía externa, la energía lumínica.

As√≠ pues, las sustancias nutritivas que requiere una planta son muy sencillas: agua, sales minerales y di√≥xido de carbono (no nombramos la energ√≠a solar porque √©sta no es una sustancia, sino un tipo de energ√≠a). Las plantas, mediante el proceso de la fotos√≠ntesis que tiene lugar en los cloroplastos de las c√©lulas,¬† fabrican glucosa, la cual es una mol√©cula org√°nica que sirve como fuente de energ√≠a qu√≠mica (y tambi√©n para construir otras peque√Īas y grandes mol√©culas estructurales como la celulosa).

En relación con esto, a la planta se le plantean las siguientes dificultades:

1. La fotosíntesis se realiza mayoritariamente en células de las hojas, a cierta altura sobre el suelo (a veces, varios metros), pero el agua y las sales minerales deben ser adquiridos desde el suelo, en las raíces. Por tanto, la planta debe transportar estas sencillas sustancias hacia arriba, venciendo la fuerza de gravedad.

2. No todas las células de la planta realizan fotosíntesis (por ejemplo, las células de las raíces no lo hacen). Por lo tanto, una vez que la glucosa es fabricada en las células de las hojas, parte de ella debe ser transportada hacia otros lugares para abastecer a la totalidad de las células.

Pelos absorbentes o pelos radicales

La planta debe absorber agua y sales minerales a través de las raíces. Para ello, las células de la capa más superficial de la raíz cuentan con unas finísimas extensiones en forma de filamentos que se proyectan hacia fuera, llamados pelos absorbentes o pelos radicales. De esta forma, se aumenta de forma significativa la superficie de contacto de la raíz con el medio externo.

Floema y xilema: Pelillos absorbentes

Las células que forman los pelillos absorbentes tiene una importante habilidad: son capaces de transportar sales minerales desde el medio externo hacia el interior de la célula, incluso si la concentración de sales dentro de la célula es mayor que fuera (gastando algo de energía, claro). De esta forma, la concentración de sales se hace mayor dentro de las células con respecto al exterior.

Plasmodesmos

Existen dos alternativas para que el agua penetre en la ra√≠z: pueden hacerlo pasando por dentro de las c√©lulas transport√°ndose de una a otra a trav√©s de peque√Īos orificios llamados¬†plasmodesmos¬†(transporte intracelular o simpl√°stico) o bien tienen la posibilidad de atravesar los espacios de la pared celular que separan una c√©lula de otra (transporte extracelular o apopl√°stico). Observa la imagen de la izquierda donde se representan ambas v√≠as.

Una vez absorbida el agua ya hemos alcanzado un primer objetivo: el agua y las sales minerales est√°n dentro de las c√©lulas de las ra√≠ces‚Ķ pero a√ļn lejos de su objetivo, que son las hojas.

Transporte de savia bruta a través del xilema

Floema y xilema

Para lograr que el agua, las sales minerales y otras sustancias producidas por las propias células de la raíz asciendan hasta las hojas, las plantas cuentan con un ingenioso sistema de conducción formado por unas células muy especializadas que en conjunto se denominan xilema.

El¬†xilema¬†es un tejido muy peculiar porque muchas de sus c√©lulas ¬°se ‚Äúsacrifican‚ÄĚ para cumplir su funci√≥n! Aunque suene un poco contradictorio, las c√©lulas del xilema son m√°s eficaces muertas que vivas. Conforme crecen van engrosando sus paredes celulares formando estructuras en espiral o anulares. Adem√°s, van uni√©ndose unas a otras para formar distintos tipos de tubos. Finalmente mueren, la c√©lula desaparece, pero queda su pared celular que contribuir√° a formar conductos alargados como tuber√≠as que recorren todo el tallo desde las ra√≠ces hasta las hojas.

Floema y xilema: Traqueidas

Existen dos tipos principales de tubos conductores: Unas son las¬†traqueidas, formadas por c√©lulas muy finas y alargadas que comparten buena parte de su pared y que presentan estrechamientos puntuales de la misma para facilitar el pasado de sustancias de una c√©lula a otra. √Čste se llama punteaduras.¬†El otro tipo son los¬†vasos o tr√°queas, con un di√°metro algo mayor¬† y con¬†perforaciones¬†completas en las zonas de pared compartidas con otras c√©lulas.

Probablemente te est√°s preguntando: “si las c√©lulas de los conductos del xilema est√°n muertas, ¬Ņc√≥mo consiguen transportar la savia hacia arriba?”.

Tensión-adhesión-cohesión

El truco está en usar mecanismos físicos que no requieren la intervención de procesos biológicos. El agua asciende a través de los tubos del xilema gracias a varios procesos físicos que en conjunto forman un mecanismo que se suele denominar tensión-adhesión-cohesión.

Las ideas fundamentales de este mecanismo fueron propuestas hace ya más de un siglo por Henry H. Dixon. El mecanismo de tensión-adhesión-cohesión se basa en los siguientes fenómenos o procesos:

Floema y xilema: Capilaridad

La capilaridad es un fenómeno curioso que hace que algunos líquidos asciendan en contra de la gravedad de forma espontánea, por el interior de conductos muy finos. Cuanto menor sea el diámetro del conducto, mayor altura podrá alcanzar la columna de líquido que asciende. Es un movimiento provocado por una fuerza resultante de una pugna entre otras dos: la tensión superficial del agua y la adhesión del agua a superficies sólidas de algunas sustancias:

a) Cohesión y tensión superficial:

Las moléculas de agua, debido a su polaridad, establecen uniones entre ellas que son responsables de la fuerte cohesión (unión) que hay entre ellas.

Dentro de una masa de agua cada mol√©cula es atra√≠da por igual en todas direcciones por sus vecinas, pero justo en la superficie del l√≠quido en contacto con el aire la cosa cambia: La cohesi√≥n de las mol√©culas del agua ‚Äútira‚ÄĚ de las mol√©culas de agua hacia dentro del fluido y tambi√©n en direcci√≥n paralela a la superficie del fluido.

De esta forma, la cohesión hace que la capa de moléculas en contacto con el aire posee una tensión que hace que se comporte como la lámina elástica.

La superficie del agua opone resistencia al ser deformada, ya que la situación de máximo equilibrio será aquella en la que la superficie de contacto agua-aire sea mínima. La fuerza de la tensión superficial es la responsable de la forma que adoptan las gotas de agua o de que insectos de poco peso sean capaces de caminar sobre la superficie del agua sin hundirse.

b) Tensión superficial y adhesión:

Entre las moléculas de agua y las de superficies sólidas de muchas sustancias también puede establecerse una fuerza de atracción que hace que el agua se adhiera a dichas superficies. Si la adhesión a la superficie sólida es más fuerte que la cohesión entre las moléculas de agua, en el borde del líquido en contacto con el material sólido se formará una curvatura cóncava de la superficie.

Sin embargo, la tensión superficial del agua genera una fuerza que tira de las moléculas que forman la parte baja de la curva para intentar reducir la superficie de contacto aire-agua creando un lámina plana.

El resultado es que se genera una fuerza neta ascendente que hace subir la columna de agua ligeramente. El resultado final es que el agua puede llegar a trepar literalmente conducto arriba venciendo la fuerza de la gravedad.

Floema y xilema: Evapotranspiración y tensión

La capilaridad está muy bien para entender cómo la savia bruta puede ascender espontáneamente por los tubos finísimos tubos de xilema, pero una vez que la columna de agua o de savia bruta llega al extremo del conducto, la capilaridad no es suficiente para explicar cómo la savia bruta puede seguir subiendo desde la raíz.

El mecanismo que nos falta tiene que ver con la evaporación del agua que se produce en las hojas  y el gasto de agua que se hace de ella en la fotosíntesis.

Cuando las moléculas de agua son retiradas del extremo del tubo de xilema, debido a la transpiración de las hojas; el hueco tiende a ser llenado inmediatamente por otras moléculas que estén por debajo. Esto genera una tensión o presión negativa que, literalmente, tira de la columna de agua hacia arriba.

La fuerte cohesión entre las moléculas de agua evita que la columna de savia dentro del tubo se rompa; de forma que toda la savia dentro del tubo asciende como una unidad. Naturalmente, tiene que haber un aporte constante de agua desde las raíces. De lo contrario, como ocurre en situaciones de sequía, la columna de savia puede interrumpirse provocando problemas para la planta.

La siguiente imagen trata de explicar el fenómeno la tensión generada por evapotranspiración:

Floema y xilema

Transporte de la savia elaborada a través del floema

La realidad es que a√ļn no hemos resuelto m√°s que la mitad del problema; porque una vez que las c√©lulas fotosint√©ticas fabriquen los gl√ļcidos es necesario distribuir estas mol√©culas y sus derivados hasta otras muchas c√©lulas alejadas que no son capaces de fabricarlas.

Para esta distribución, las plantas cuentan con otro tejido denominado floema, que también forma conductos que recorren toda la planta, pero con algunas diferencias importantes con respecto al xilema.

En primer lugar, las c√©lulas conductoras del floema se mantienen vivas, aunque pierden su n√ļcleo y bastantes org√°nulos. Por lo general, poseen un di√°metro menor, que los conductos del xilema.

Floema y xilema: Tubos cribosos

Al igual que en el xilema, las c√©lulas floem√°ticas se alinean en hileras y unen sus paredes. En la zonas de uni√≥n se forman unas estructuras denominadas placas cribosas. En estas zonas existen peque√Īas perforaciones de hasta 15 micr√≥metros de di√°metro; (no tan grandes como las perforaciones del xilema) que permiten pasar la savia elaborada de una c√©lula a la siguiente. A los conductos formados por la uni√≥n de muchas de estas c√©lulas se los llama tubos cribosos.

Durante cierto tiempo se pensó que las sustancias elaboradas podían transportarse mediante difusión a través de los tubos del floema; pero cuando se realizaron cálculos para conocer la velocidad de transporte a través del floema se vio que era necesario otro mecanismo.

Actualmente, se cree que el mecanismo que impulsa la savia elaborada, a trav√©s del floema es el que propuso el cient√≠fico alem√°n¬†Ernst M√ľnch¬†en 1926. El mecanismo se denomina¬†flujo de presi√≥n¬†y consiste en los siguiente:

La sacarosa

Una vez que las c√©lulas fotosint√©ticas fabrican mol√©culas org√°nicas gracias a la fotos√≠ntesis, especialmente glucosa y fructosa, gran parte de estas mol√©culas se asocian para formar¬†sacarosa, que¬†es la mol√©cula org√°nica preferida para transportar gl√ļcidos a trav√©s de la planta.

La sacarosa es transportada hacia dentro del floema; de forma que la savia elaborada llega a contener una alta concentración de esta sustancia; (la sacarosa constituye el 90% de las sustancias presentes en la savia elaborada; dejando aparte el agua, claro). Al ser la concentración de sacarosa dentro del floema mucho mayor que fuera; se genera una presión osmótica que hace que el agua entre en el floema aumentando así su presión. Esta presión empuja la savia elaborada a lo largo de los conductos del floema.

Una vez que estos llegan a su destino, que es el extremo final de los conductos del floema, una gran cantidad de sacarosa es extra√≠da del floema; ‚Äúarrastrando‚ÄĚ consigo cierta cantidad de agua. Esto favorece la circulaci√≥n de savia elaborada al provocar un descenso de presi√≥n en el extremo final. La sacarosa, una vez en su destino, podr√° ser utilizada para diferentes fines.

Floema y xilema: Haces vasculares

Haciendo un rápido resumen, las raíces absorben sales minerales mediante transporte activo, lo que genera una presión osmótica que hace que se absorba agua.

Estas sustancias llegan hasta los conductos de xilema, quienes se encargan de transportar savia bruta desde las raíces hasta las estructuras fotosintéticas; mediante un mecanismo de cohesión-adhesión-tensión.

Una vez fabricadas las sustancias orgánicas, los conductos de floema se encargan de transportar la savia elaborada, rica en moléculas orgánicas fabricadas; en las hojas a otras regiones de la planta mediante un mecanismo de flujo de presión; basado en mecanismos de presión osmótica.

Fuente: Escuelapedia.com, Naturalmente Ciencias

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