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Procesos Termodinámicos y de Humedad en las Plantas

Actualizado: 30 de ene de 2019

La temperatura, la humedad y la luz son elementos esenciales en el cultivo y desarrollo de las plantas. La alta temperatura del aire probablemente impone dos tensiones fisiológicas importantes en las plantas: 1. Calentamiento de los tejidos vegetales y 2. Aumento de la pérdida de agua a través de los poros (estomas) en la superficie de las hojas donde el agua líquida se evapora (transpiración).



Fuente: Thermopedia


La temperatura, la humedad y la luz son elementos esenciales en el cultivo y desarrollo de las plantas. La alta temperatura del aire probablemente impone dos tensiones fisiológicas importantes en las plantas: 1. Calentamiento de los tejidos vegetales y 2. Aumento de la pérdida de agua a través de los poros (estomas) en la superficie de las hojas donde el agua líquida se evapora (transpiración).


La temperatura de la planta y la del ambiente no son iguales porque las plantas son capaces de enfriarse por evaporación y de calentarse por irradiación, por lo que las plantas buscan alcanzar su temperatura óptima. Cuando los niveles de luz son altos, la planta se calentará demasiado, produciéndose una diferencia entre la temperatura ambiental y la de la planta. Para enfriarse, el índice de transpiración de la planta deberá aumentar. Al igual que ocurre con la temperatura, el índice de transpiración depende de condiciones medioambientales como la luz, el nivel de CO2 en la atmósfera y la humedad relativa, pero también de la especie de la planta.


Un aumento de la temperatura del aire reduce la humedad relativa (aumenta el déficit de presión de vapor), lo que aumenta la demanda de evaporación y la tasa de transpiración. Cuando el suministro de agua está restringido, los estomas se cierran causando que la tasa de transpiración disminuya, lo que resulta en un aumento de la temperatura de la hoja. Cuando el suministro de agua no es limitante, el enfriamiento transpiracional es una forma eficaz de evitar el calor.


Las plantas constan de diferentes partes y cada una de ellas reacciona de un modo distinto a la temperatura. La temperatura de los frutos es similar a la del aire; cuando la temperatura del ambiente aumenta, lo hace también la de los frutos y viceversa. Sin embargo, la temperatura de los frutos fluctuará menos que la del ambiente y tardará más en hacerlo (hasta un par de horas más en algunos casos).


La temperatura de las hojas en la parte más alta del follaje experimentará mayores fluctuaciones que la de las hojas situadas en la parte baja. Asimismo, el follaje de la zona superior se calentará más fácilmente por irradiación y, por lo tanto, alcanzará temperaturas más altas que las del ambiente cuando los niveles de luz sean altos. El enfriamiento transpiracional a menudo reduce las temperaturas de la hoja a 5 °C por debajo de la temperatura ambiente, mientras que las temperaturas pueden reducirse en 15 °C en casos extremos. Esto contrasta con las plantas que crecen en condiciones áridas donde las temperaturas de la hoja pueden ser de 15 °C o más por encima de la T° ambiente.


La temperatura de las flores, por el contrario, es mayor que la temperatura de las hojas o la del aire, además, los pétalos transpiran a mucha menos velocidad que las hojas.

CASO: La exposición a altas temperaturas aumenta la capacidad de enfriamiento de la planta. Modelo Arabidopsis thaliana.


Un estudio realizado por científicos de la Universidad de Briston - Reino Unido, ha comprobado que las plantas desarrolladas a altas temperaturas muestran una mayor transpiración y capacidad de refrigeración de las hojas, usando como modelo a las plantas de Arabidopsis thaliana que fueron sembradas y pre-crecidas a diferentes temperaturas durante 2 semanas en irradiación continua de 22 °C, luego fueron transferidas durante dos semana más a 22 °C (izquierda) y 28 °C (derecha), cuyo ejemplar sometido a 28 °C muestra los pecíolos alargados y un aumento de la elevación de la hoja de la superficie del suelo (Imagen a y b), dando lugar a arquitecturas de plantas significativamente diferentes. Además las plantas crecidas en condiciones de alta temperatura mostraron mayor pérdida de agua y una mayor capacidad de enfriamiento foliar en comparación con los otros brotes a una temperatura más baja, a pesar de que el primero no mostró aumento en el área de los poros estomáticos de la hoja, lo que se puede notar en la imagen térmica de la planta, donde el color azul corresponde a la temperatura más baja, mientras que el rojo corresponde a la T° más alta. (Imagen c). Las hojas en planta alargada son aproximadamente 1 °C más frías que las plantas compactas. Estos datos apoyan la posibilidad de que los cambios mediados por temperatura en la arquitectura de la planta pueden afectar directamente el movimiento del agua y la temperatura de la hoja, y plantear la cuestión de si el alargamiento y la elevación del pecíolo podrían representar una estrategia de enfriamiento de la hoja.



Fuente: Current Biology


Referencias

· Bridge, L. J., Franklin, K. A., & Homer, M. E. (2013). Impact of plant shoot architecture on leaf cooling: a coupled heat and mass transfer model. Journal of The Royal Society Interface, 10(85), 20130326.

· Crawford, A. J., McLachlan, D. H., Hetherington, A. M., & Franklin, K. A. (2012). High temperature exposure increases plant cooling capacity. Current Biology, 22(10), R396-R397.

· http://plantsinaction.science.uq.edu.au/content/1472-heat-avoidance

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