¿Cómo bombean agua desde la raíz a la copa?

Las hojas son los órganos que realizan la fotosíntesis, pero esto no fue así siempre. Hace millones de años, las primeras plantas de la historia, las más primitivas, eran simples tallos con clorofila carentes de hojas. Las hojas de las plantas modernas son una evolución como consecuencia de la fusión de los tallos situados en un mismo plano.

Pero además de ésto (y de realizar de otras funciones), las hojas también son las encargadas de llevar el agua cargada de minerales (savia bruta) hasta ellas, pero desde arriba en vez de desde hacerlo desde abajo, ¿pero cómo pueden hacer esto así?, pues la lógica y la experiencia de cualquier ingeniero nos diría que generalmente debemos colocar una bomba en el punto más bajo, y no en el punto más alto, para impulsar hacia arriba de la forma más eficiente.

Los primeros botánicos pensaban, siguiendo el modelo mecánico de la bomba de agua, que la raíz de una planta era la que producía el movimiento del agua desde abajo hacia arriba, pero finalmente descubrieron que esto no era así porque la presión del sistema radical no puede mover la savia bruta más allá de algunos centímetros (capilaridad) y que lo que realmente impulsa al agua son las propiedades físicas y químicas de la molécula del agua (H2O) y del diseño del tejido que compone el xilema.

El agua es una molécula polar, es decir, posee polos positivos y negativos, como un imán, de tal forma que el polo negativo de una molécula atrae al positivo de otra y así sucesivamente. Esta propiedad le confiere las siguientes características:

- Adhesión: que es la atracción con otras moléculas. En el caso de las plantas, la adhesión se produce entre el agua y la moléculas de la pared de las células que forman el xilema, de tal forma que el agua se pega y sujeta literalmente a través de millones de células, formando un columna ("corriente") continua de agua. Un ejemplo de la utilidad de esta característica es el enorme poder absorbente (adherente) que posee el papel (fabricado con celulosa).

- Cohesión: que es precisamente la propiedad de atracción polar entre las moléculas de agua de la que hemos hablado anteriormente, permitiendo que unas moléculas de agua se conecten con otras a través de los polos opuestos y así faciliten el sostenimiento de la adhesión con las columnas formadas en el interior del xilema.

- Tensión: que es el "tirón" que se produce cuando el agua se evapora a través de los estomas. Es un efecto muy similar a la tensión y vacío que se produce cuando absorbemos un líquido a través de una pajita. Es tan similar el proceso que los científicos has conseguido medir y observar que el diámetro del tronco del árbol se reduce durante la transpiración, igual que la pajita de nuestro ejemplo se deforma por la tensión producida con nuestro sorbo. La presión atmosférica ayuda a que la tensión sea más eficacaz, empujando a las moléculas de agua hacia arriba, facilitando la adhesión y cohesión.

Es decir, la evaporación del agua a través de los estomas (del griego stoma = boca) de las hojas, provoca un diferencia de potencial hídrico (medida que predice hacia dónde tenderá a fluir el agua) entre la copa (parte superior del árbol) y sus raíces en contacto con el suelo (parte inferior), "empujando" savia bruta por la tensión (y la presión atmosférica exterior), por la cohesión de las moléculas del agua y su adhesión a las paredes de las células del xilema.

Hay que tener en cuenta que los estomas de las hojas controlan la cantidad de agua que evapora la planta, abriéndose o cerrándose, de tal forma que haya un perfecto equilibrio entre la transpiración y la pérdida de agua (marchitamiento). Podemos decir, que el marchitamiento se produce cuando se pierde la turgencia por falta de presión de la membrana plasmática sobre la pared de las células, lo que interrumpe el suministro de nutrientes, hormonas, etc., con el riesgo de debilitamiento e incluso muerte.

Los estomas están rodeados de unas células oclusivas que se alargan o se ensanchan en función de la cantidad de agua que absorben, de tal forma que abren o cierran el poro del estoma. Así cuando estas células absorben agua, se hinchan y se curvan, abriendo el poro del estoma. Por el contrario cuando no hay suficiente aporte hídrico (falta de agua en el suelo, exceso de evaporación en un ambiente seco, etc.), cierran el poro, lo que evita una mayor pérdida de agua por evaporación.

Con independencia de esta células oclusivas, los estomas también son sensibles a las concentraciones de CO2, a la luz azul del espectro solar, a las temperaturas elevadas, al viento, a la sequedad en el suelo, hormonas, etc., permitiendo que durante la noche se cierren, que durante el día se abran, que se pierda más o menos agua en función de las condiciones ambientales, etc. Por ejemplo, cuando las raíces detectan un suelo seco, inmediatamente comienzan a producir una hormona llamada ABA (ácido abscísico) que llega hasta las hojas, provocando el cierre de los estomas para tratar de resistir la sequía, evitando así la transpiración y las pérdida de agua.

Todo lo que hemos dicho hasta ahora nos da una idea de la importancia del riego adecuado para mantener el grado de humedad correcto en el suelo y no provocar que los estomas de las hojas se cierren, especialmente cuando más sol y calor hace, ya que cuando esto sucede, tampoco se produce el intercambio de CO2 que necesitan para realizar la fotosíntesis, lo que impide fabricar los nutrientes y sustancias necesarias para alimentarse y vivir de forma vigorosa. (En muchas ocasiones, la gente cree errónemanete que el sol quema las hojas, cuando en realidad es que las hojas simplemente se deshidratan por no mantener el grado de humedad adecuado en el suelo durante el proceso de transpiración (fotosíntesis) a pleno sol.

También es importante considerar que tras una poda muy fuerte o una defoliación total, estamos interrumpiendo la transpiración y, por tanto, estamos parando el flujo de savia bruta desde las raíces a la copa, lo que en algunos casos provoca lo que denominamos retirada de savia y la muerte de las ramas. Por esta razón, en muchas especies se aconseja defoliar o podar dejando una hoja en el ápice de la rama, de forma que mantenga la circulación de savia bruta y otras sustancias que fomentarán la brotación, además de servir para la fabricación de alimento.

No es casual que los estomas sean más frecuentes en el envés de la hoja, ya que esta zona la temperatura suele ser algo más baja que en la cara superior y además es más difícil que el polvo u otras sustancias obstruyan los estomas.

Nunca debemos olvidar que estamos tratando con un ser vivo y como a tal tendremos que cuidar.

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