Relación agua

EL AGUA EN EL PLANETA
El contenido de agua del planeta se estima en 1.300 trillones de litros. Esta
cantidad ha estado circulando siempre por la Tierra, originando y conservando la
vida en ella
 97,23 %: océanos y casquetes polares
 2,15 %: acuíferos, verdadera reserva para el hombre,
 0,009 %: lagos
 0,008 %: mares interiores
 0,005 %: humedad del suelo
 0,001 %: atmósfera
 0,0001%: ríos
El agua de los polos no es directamente utilizable a gran escala, y es necesario
recurrir a los acuíferos, algunos de los cuales son fósiles, es decir, no
renovables, y a los ríos
CICLO DEL AGUA

El agua existe en la Tierra en tres estados:
 sólido
 líquido
 gas

El ciclo comienza con: evaporación del agua desde la superficie del
océano.
Condensación: aire humedecido se enfría y el vapor se transforma en agua
Precipitación: Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen. Si en
la atmósfera hace mucho frío, nieve o granizo. Si es más cálida, caerán
gotas de lluvia
Una parte del agua que llega a la tierra será aprovechada por los seres
vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el
océano: escorrentía
Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua
subterránea: percolación.







Agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la
evaporación.
Al evaporarse, el agua deja atrás todos los elementos que la
contaminan o la hacen no apta para beber (sales minerales, químicos,
desechos). Por eso el ciclo del agua nos entrega un elemento puro.
Hay otro proceso que también purifica el agua, y es parte del ciclo: la
transpiración de las plantas.
LA ESCASEZ DE AGUA

Los años de rápido crecimiento demográfico y el creciente consumo de agua
para la agricultura, la industria y las municipalidades han creado
tensiones en los recursos de agua dulce mundialmente. En algunas zonas la
demanda de agua ya es superior al suministro de la naturaleza, y se prevé
que un número cada vez mayor de países enfrentarán condiciones de
escasez de agua en un futuro cercano.

En 2025 más de 2.800 millones de personas vivirán en 48 países que
encaran tensiones hídricas o escasez de agua: Oriente y Norte de África o
en el África subsahariana son algunos de los territorios con mayor
problemática
IMPORTANCIA DE LOS ECOSISTEMAS

Son los reguladores indispensables de la calidad y la cantidad del
agua. Se necesita una porción considerable del total de agua dulce
disponible en el ciclo hidrológico para sostenerlos — ciénagas, ríos, zonas
pantanosas costeras — y a las millones de especies que albergan.

Los bosques son importantes reguladores del agua. La estructura de las
raíces actúa absorbiendo el agua y liberándola lentamente a lo largo del
año:
 mantenimiento del caudal de los ríos
 reposición del suministro de agua subterránea
 reducción de la erosión del suelo
 liberación de la humedad en la atmósfera.

Si se perjudican los bosques y las tierras agrícolas sufren erosión, la
sedimentación obstruye el cauce de los ríos, las inundaciones se vuelven
más frecuentes, las reservas de agua subterránea desaparecen y el
clima cambia
AGUA Y CARACTERISTICAS FISICAS DEL SUELO

El suelo es un sistema complejo, compuesto por partículas sólidas, agua
con sustancias en disolución y aire. El aire y la solución del suelo ocupan
los espacios o poros comprendidos en la matriz sólida.

Propiedades del suelo que afectan a la retención del agua en él
mismo:
 textura
 estructura
 porosidad.

Existen dos clases de poros determinados por su dimensión:
 Los poros grandes o "no capilares", que no retienen fuertemente el
agua, por capilaridad la atraen libremente después de lluvias o riego,
y se supone que normalmente están llenos de aire
 Los poros pequeños, "capilares", que sí la retienen. Contienen el
agua que queda después de que la mayor parte del desagüe libre se
halla efectuado (agua retenida en el suelo a capacidad de campo).
MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO

La cuota de infiltración de agua en el suelo es un factor extremadamente
importante para la recarga de humedad del suelo mediante lluvia o riego .
Los factores que lo afectan: contenido hídrico inicial, la permeabilidad
superficial, características internas del suelo y el grado de hidratación de los
colóides del suelo, debido a que este reduce el área de corte seccional de las
partículas de arcilla disponible para la entrada de agua.

Cuanto mayor es el contenido de arcilla, mayor es el volumen total
de poros, pero los poros dentro de los agregados de arcillas son muy finos
y, por tanto, la fuerza capilar puede ser muy grande. Conforme se seca el
suelo, no solo la planta no es capaz de extraer agua sino que la
velocidad del movimiento hacia la superficie de la raíz desciende
rápidamente conforme se vacían poros progresivamente más finos, y
cuando el ritmo de suministro baja por debajo de las necesidades de la
planta puede darse el marchitamiento
SUELO ROCOSO:

No tiene horizonte A ni B por lo que la roca aparece en la superficie. Son
duros e impermeables por lo que aparecen secos, sin materia orgánica en su
superficie.
SUELO ARENOSO

Compuestas por más del 70% de arena y son ligeras. Debido a que sus
partículas son sueltas son suelos porosos y permeables, dejan pasar el agua
con facilidad pero no retienen la humedad y los elementos nutritivos.

Requieren mucho agua y fertilización
.
SUELO ARCILLOSO

Están compuestas por más del 25% de arcilla, tienen una textura blanda,
más compacta que los arenosos, son menos permeables y retienen la
humedad.

tienen gran capacidad de almacenar elementos nutritivos para las plantas
además de agua con lo que permiten obtener abundante producción y
resisten bien a la sequía en verano
SUELO ORGÁNICO:

Poseen materia orgánica en abundancia. Son permeables y esponjosos,
retiene una cantidad de agua tal que los hace especialmente fértiles.

Son muy sensibles a las heladas de primavera y de otoño.
PROCESOS QUE AFECTAN AL SUELO






1)Degradación de la cubierta vegetal. Deforestación derivada de la
eliminación de la cubierta vegetal ocasionada por la tala, los incendios, la
lluvia ácida, etc.
2) Erosión hídrica. Efecto de las corrientes de agua que arrastran la
cubierta que cubre el suelo. Se acelera cuando el ecosistema se altera por
acción de las actividades humanas como la deforestación y el cambio de uso
de suelo (construcción de carreteras, asentamientos humanos, explotación
agrícola, pecuaria o forestal).
3) Erosión eólica. Remoción de la cubierta del suelo ocasionada por el
viento. Tiene especial impacto en las zonas áridas y semiáridas, generado
por el sobre pastoreo, la tala inmoderada y la práctica inadecuada de
actividades agrícolas.
4) Salinización. Ocasionada por el aumento de la concentración sales
solubles en el suelo, generada por el rompimiento del equilibrio
hídrico/salino. Esto reduce de una manera muy importante el desarrollo
vegetal.
5) Reducción de la materia orgánica del suelo. Se genera cuando la
cubierta vegetal que provee los nutrientes orgánicos al suelo, es removida.
6) Encostramiento y compactación del suelo. Estos procesos ocurren
como consecuencia de los procesos primarios: escasez de materia orgánica,
uso intensivo de maquinaria agrícola o sobre pastoreo.

7) Acumulación de sustancias tóxicas. El envenenamiento del suelo con
frecuencia es generado por un uso excesivo de abonos y fertilizantes así
como de métodos químicos de control de plagas
AGUA EN LA PLANTA

El agua es esencial para la supervivencia y el crecimiento de las plantas: su
flujo va desde el suelo a través de las raíces y tallos a las hojas y de ahí al
aire. se puede explicar sobre la base de la existencia de gradientes de
potencial hídrico a lo largo de la vía. Se producirá de modo espontáneo si
 en la raíz es menor que  suelo.
Las funciones más importantes del agua en la planta son:


Constituyente esencial del protoplasma , puede suponer hasta
un 95% del peso total.
Disolvente de muchas otras sustancias esenciales para el desarrollo
de la planta.

Participa en reacciones químicas del protoplasma. Interviene
directamente como reactivo en la fotosíntesis, respiración, hidrólisis
del almidón, entre otras.

Del agua almacenada en las vacuolas celulares depende la turgencia
de la célula y la rigidez de la planta como conjunto.

Participa en la diseminación de estructuras vegetales como
esporas, frutos y semillas.
TRAYECTORIA DEL AGUA POR LA RAIZ

El agua entra en la mayoría de las plantas por las raíces, especialmente por
los pelos radicales, situados unos milímetros por encima de la caliptra.
Poseen una elevada relación superficie/volumen y, pueden introducirse a
través de los poros del suelo de muy pequeño diámetro

Desde los pelos radicales, el agua se mueve a través de la corteza, la
endodermis y el periciclo, hasta penetrar en el xilema primario. El camino
seguido estará determinado por las resistencias que los caminos alternativos
pongan a su paso:
 Simplasto: conjunto de protoplastos interconectados mediante
plasmodesmos. Abundan lípidos, sustancias hidrófobas, orgánulos y
partículas que aumentan la viscosidad del medio
 Apoplasto :conjunto de paredes celulares y espacios intercelulares.
Formado principalmente por celulosa y otras sustancias hidrófilas,
presenta una menor resistencia al paso de agua

El camino que siguen el agua y los solutos en la planta puede ser
apoplástico o simplástico, o una combinación de ambos. Pero se piensa que
el agua discurre en la raíz mayoritariamente por el apoplasto mojando
paredes y espacios intercelulares
Epidermis
Protoplastos
(SIMPLASTO)
Agua
Corteza
Paredes celulares
(APOPLASTO)
Plasmodesmos
Agua
Endodermis
Periciclo
Vasos
del
xilema
Pelo absorbente
Espacios intercelulares
(APOPLASTO)
Banda de Caspary
ASCENSO DE AGUA HASTA HOJAS



El ascenso del agua a través de la raíz y tallo, se realiza por el xilema, el
cual está compuesto por traqueas, traquídeias, vasos, fibras y células
parenquimáticas. Donde existen dos teorías que explicarían el ascenso del
agua por el xilema: Teoría de la cohesión – tensión y la Teoría de la presión
de raíz.
La conducción a través de la hoja se realiza con los vasos conductores que
penetran a la hoja formando venas que tienen uno o más haces vasculares .
Una vez que el agua sale de los vasos vasculares en la hoja, se mueve a
través de las paredes celulares, aquí se evapora a través de las superficies
de las células del mesófilo, saliendo a los espacios intercelulares y
difundiendo como vapor hacia la atmósfera, fundamentalmente a través de
los ostíolos de los estomas.
DEFICIT HIDRICO EN PLANTA
-Reducción del crecimiento
-Síntesis de materiales de la pared celular.
-División celular.
-Desarrollo y morfología vegetal.
-Reducción de ahijamiento de gramíneas.
-Aumenta la absorción de hojas y frutos.
-Reduce el tamaño de la hoja.
-Desarrollo reproductor.
-Cierrre estomático.
-Disminución de la tasa transpiratoria y de la absorción de CO2.
-La fotosíntesis también se afecta como consecuencia de efectos
directos sobre procesos enzimáticos, transporte electrónico y
contenido en clorofilas.
-Inducen la transcripción de RNAm.
MODIFICACIONES EN LA RELACIÓN SUELO-AGUA:

Reducción
de
la
evaporación.
En
términos
generales
la
evapotranspiración en el riego localizado es análoga a la de otros sistemas.
Únicamente hay alguna ventaja a favor de riego localizado, que es el
verdadero ahorro de agua con relación a otros sistemas de riego, eliminando
las pérdidas en las conducciones, las ocasionadas por percolación profunda y
escorrentía superficial.

Distribución del sistema radical. Las raíces se adaptan velozmente al
régimen de humedad, concentrándose en el bulbo de mojamiento, que
puede contener una densidad de raíces tres o cuatro veces superior en un
suelo con riego no localizado. La mayor densidad de raíces no solo da lugar
a una mayor extracción de agua del suelo por la mayor superficie de
absorción, sino que además cualquier partícula de agua encuentra raíz más
próxima a menos distancia, la absorción es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia.

Régimen de salinidad. Después de la aplicación de un riego, las sales que
contiene la solución del suelo, más las aportadas por el agua de riego, se
encuentran disueltas en el agua del suelo. A partir de ese momento tanto la
evaporación como la transpiración disminuyen la humedad del suelo,
mientras que prácticamente no eliminan las sales disueltas. En
consecuencia, la concentración de sales va aumentando hasta que se aplica
el riego siguiente.

El efecto de las sales disueltas es aumentar la presión osmótica de la
solución y en consecuencia dificultar la absorción de agua por las raíces
Vamos a hacer un breve repaso de la importancia de las plantas respecto a la
disponibilidad de agua. A partir de aquí veremos cómo las plantas se adaptan de
manera natural a ciertos cambios del entorno y cómo el hombre puede utilizar
estas adaptaciones de manera inducida para obtener nuevos cultivos resistentes.
La evapotranspiración
La evapotranspiración forma parte del ciclo del agua, como ya hemos dicho, es
esencial para la renovación del agua en la atmósfera.
La evapotranspiración es una variable clave para el cálculo del balance de agua del
suelo, para la detección de estrés hídrico como así también para los modelos de
rendimiento de cultivos.
Evaporación y transpiración
Dentro de la evapotranspiración podemos distinguir dos conceptos:
 EVAPORACIÓN- es la parte de agua que se evapora procedente de las
aguas superficiales, bien sea del mar o de las aguas continentales, o que se
evapora a partir de la cubierta vegetal donde quedó retenida procedente de
la lluvia
 TRANSPIRACIÓN- es la parte de agua que eliminan los vegetales por sus
estomas y que constituye un residuo de su metabolismo y también se
evapora a la atmósfera.





Importancia de la capa vegetal en el suelo




Permite la evapotranspiración-permite que el agua quede en la
superficie y sea evaporada
Disminuye la infiltración(aumenta la evaporación)- el agua que se
infiltra en parte puede quedar retenida en un nivel freático del que no va a
salir o puede pasar un tiempo de retención hasta llegar al afloramiento por
manantiales de los que sí se podrá evaporar
Influye sobre el agua de escorrentía superficial- otra parte del agua va
a resbalar por los troncos de árboles y llegar hasta ríos más limpia incluso
de lo que cayó
Previene de la erosión- si no hay un manto de vegetación suficiente sobre
el suelo el agua puede tener efecto erosivo y arrastrar todos los nutrientes
que se encuentren en él haciendo que pierda fertilidad

Influye en la caracterización del ecosistema- la capa vegetal que
recubre el suelo influirá sobre el tipo de animales que se encuentren sobre
ella y forma parte de las cadenas tróficas. Un cambio provocado
bruscamente sobre la vegetación puede ocasionar un ecosistema no viable e
incluso resultar irreversible.
ADAPTACIONES DE LAS PLANTAS A AMBIENTES
EXTREMOS
Adaptaciones vegetales al ambiente
Las adaptaciones son la demostración físico-molecular del cambio evolutivo.
Existirá un componente morfológico y un componente metabólico de adaptación,
sin embargo, muchas veces es difícil separarlos y van unidos para ser realmente
efectivos.
ADAPTACIONES AL ESTRÉS HÍDRICO
 Adaptaciones metabólicas
o Metabolismo CAM- Las plantas pueden cerrar los estomas durante el
día y coger el CO2 de noche evitando las horas de mayor calor y por
tanto mayor evaporación de agua
o Plantas efímeras- Son plantas que completan su ciclo de vida muy
rápido y aprovechan los escasos tiempos de lluvias
 Adaptaciones morfológicas
o Xerófitas















Cactus
 Raíz
Mayor longitud y más cantidad o suculentas
Raíces superficiales
Vasos conductores de gran diámetro
Esclerificación del córtex

Tallo
Pocas ramas
Tallos fotosintéticos
Suculencia
Pubescencia
Tejido cortical grueso
Suberificación del xilema

Hojas
Pequeño tamaño y poco numerosas o suculentas
Disminución de la superficie foliar
Disposición vertical de las hojas
Muchos estratos epidérmicos y ceras
Estomas encriptados
o Hidrófitas










 Raíz
Sirven sobre todo de anclaje
No están cutinizadas
Xilema reducido
 Tallo
Paredes epidérmicas delgadas
Gran cantidad de cloroplastos a nivel celular
Cámaras aeríferas
 Hojas
Paredes celulares delgadas
Gran superficie foliar
Poco tejido de sostén
Aerénquima
Junco
ADAPTACIONES A LA TEMPERATURA
 Adaptaciones metabólicas
o Plantas C4- Son plantas adaptadas a climas cálidos en los que la
fotorrespiración no sale rentable como estrategia para refrigerarse, la
tasa de fotosíntesis es más alta aunque sólo a temperaturas elevadas
o Especies termotolerantes- Son aquellas con capacidad de soportar
temperaturas bastante altas
 Aumento de la fotorrespiración- la fotorrespiración para algunas especies


puede tener propiedades refrigerantes, les sirve para dispersar calor.
Emisión de monoterpenos- estas sustancias según algunos estudios
bastante recientes pueden ser un mecanismo de defensa ante temperaturas
elevadas. Las plantas sometidas a un estrés por temperatura en algunas
especies emiten estas sustancias
Aumento de la evapotranspiración-es el mecanismo por excelencia de
refrigeración para las plantas siempre y cuando haya agua suficiente
ADAPTACIONES A LA SALINIDAD
 Adaptaciones metabólicas
o
Producción de osmotinas-y otras sustancias protectoras frente a
exceso de sales que regulan las concentraciones de osmolitos en las
plantas
o Secuestración en vacuolas- mediante transporte activo de solutos
que posteriormente se pueden disolver en agua pero sin causar
daños a tejidos sensibles
 Adaptaciones morfológicas
o Halófitas-sufren procesos de ósmosis. Hay 2 estrategias posibles:


Acumulación de agua

Poseen tejidos capaces de acumular mucha agua
Acumulación de sales

Equilibran la concentración porque acumulan agua por ósmosis

Tienen glándulas salinas que eliminan sal o la captan
Hay que tener en cuenta que todos estos cambios sólo dan resultado si el
proceso de alteración de las condiciones ambientales es lento. Todos estos
ecanismos se basan en la EXPRESIÓN diferencial de genes y llevan un tiempo.
Soluciones
El hombre a lo largo de la historia ha intentado mantener las cosechas,
ahora además se preocupa por el mantenimiento de los ecosistemas utilizando
técnicas bien estudiadas.
Las soluciones para evitar las condiciones ambientales inadecuadas pasan
por dos posibilidades, o bien se mejoran las especies que tenemos a disposición o
bien se mejoran las formas de cultivo.
MEJORA DE ESPECIES
Métodos clásicos
Desde que el hombre se hizo agricultor y recolector se vienen utilizando técnicas de
mejora genética aún sin saber cuál era su base biológica
 Selección de especies Se basa en la elección de especies que se hayan
visto mejores para subsistir en determinadas condiciones o que sean de
mejor calidad en cuanto a frutos o cualquier otra característica interesante.
 Injertos Se puede introducir una rama de una especie distinta o de un
ejemplar con mejores condiciones en otro de peor calidad y así mejorar el
cultivo sin necesidad de quitar esa planta.

Biotecnológicos
El desarrollo de la ingeniería genética desde que se empieza a conocer la
estructuración del DNA ha permitido que se sigan una serie de líneas de mejora a
partir de un previo trabajo de laboratorio.
Plantas modificadas genéticamnte
1. Selección de semillas de especies resistentes
2. Cultivo in vitro o en sustratos tratados
3. Selección de genes de expresión diferencial en las condiciones que interesan
4. Introducción de esos genes de “resistencia” mediante vectores en las
plantas a modificar


Un ejemplo en concreto sería cómo se puede mejorar una especie para que
esté preparada ante un cambio de salinidad en el medio en que se encuentra.
La cantidad de genes que se pueden modificar nos da idea de la gran
complejidad de los procesos que se llevan a cabo para la adaptación en los
vegetales:
 Genes de transportadores iónicos
 Genes de síntesis de osmoprotectores
 Genes para acuoporinas
 Genes para apertura/cierre estomático
 Genes para síntesis de sustancias impermeabilizantes
Se podrían modificar todos estos caracteres mediante un previo estudio de su
expresión y otros muchos que no se citan aquí o que están en fase de desarrollo.
Modificación externa de cultivos
Es una técnica que no va a la modificación de la expresión génica sino a una
modificación posterior en el vegetal ya crecido.
 Adición de ceras contra la evapotranspiración excesiva
 Protección de cultivos con plásticos
 Crear ambientes húmedos artificiales
 Utilizar bacterias modificadas genéticamente, prescindiendo de su actividad
patógena hacia plantas, que son capaces de segregar polisacáridos.
CULTIVO DE ESPECIES EN AMBIENTES EXTREMOS
SISTEMA DE GOTEO
Aprovecha el 95% del agua porque sólo da lo que necesita la planta. Se
necesitan grandes instalaciones pero la rentabilidad en cuanto al ahorro de agua es
muy importante.
Este tipo de instalaciones permiten además de riego la incorporación de
soluciones nutritivas que mejoren el rendimiento de las cosechas y la uniformidad
en el riego.

CULTIVOS HIDROPÓNICOS
Es bastante utilizado en la agricultura a gran escala. Son cultivos que tienen
como base el agua sin otro sustrato. El sistema consiste en poner plantones en
tuberías de PVC rellenas de agua. Los nutrientes se disuelven en esa agua en que
están inmersas las raíces y se va renovando gracias a un sistema especial que
incorporan estas instalaciones. Eso evita las malas condiciones que exiten en
algunos suelos.

CULTIVOS EN SUSTRATO ARTIFICIAL
Algunas especies no toleran la falta de sustrato, su estructura lo requiere así
que se pueden crear sustratos artificiales donde se incluyen las soluciones nutritivas
requeridas para cada planta. Los sustratos que se utilizan son muy variados y
fáciles de conseguir como grava, arena, serrín, lana de roca, turba, vermiculita,
materiales sintéticos...

CULTIVOS AEROPÓNICOS
Son cultivos que como los anteriores requieren de un complejo mecanismo
que intervenga en las labores de repartir los nutrientes que se requieran. En este
caso no hay ni agua ni sustrato artificial.

Hay que tener en cuenta que las especies que se cultivan de esta manera
están muy estudiadas (puesto que suelen ser de importancia económica) incluso a
nivel subespecífico y por eso la incorporación de nutrientes será muy efectiva.
Los sistemas se pueden dar juntos o separados, en realidad son bastante
complementarios las modificaciones y los sistemas de cultivo.
PROYECTOS DE REPOBLACIÓN VEGETAL
Existe la posibilidad de hacer una reforestación a partir de especies
autóctonas o bien utilizar especies foráneas que se adapten a las condiciones
climáticas o del suelo, incluso existe la posibilidad de modificar determinadas
especies como ya hemos visto para que se adapten.
Reforestación con especies foráneas
Un ejemplo muy típico y conocido por todos nosotros es la reforestación con
eucalipto que es un árbol muy resistente procedente de Australia y que se adapta
muy bien, además de que su madera puede ser explotada comercialmente. En
Asturias se ha utilizado como modo de reforestación rápida. En Andalucía se han
introducido además del eucalipto especies como el pino que al ser una conífera
también se adapta bien al clima.
En algunos casos esta reforestación resulta nociva porque puede llegar a
desplazar la flora autóctona y lleva a la pérdida de especies endémicas o al menos
autóctonas que no pueden competir con árboles tan grandes y resistentes.

Reforestación con especies autóctonas
En este caso se usan especies que se han perdido por una tala masiva bien
para introducir la actividad agrícola, para explotar comercialmente esos recursos
forestales.
Un ejemplo puede ser la replantación del Tabaquillo en los Andes o bananos
en Kenia que ha atajado el problema de la desertización puesto que como ya
hemos visto la vegetación es una barrera contra la pérdida de agua.

Reforestación con especies modificadas
Existe la posibilidad de que el cambio climático que sufre el planeta afecte a
cultivos que siempre han sido rentables en determinados lugares. En Brasil hay
equipos de investigación estudiando el genoma de la planta del café para poder
modificarla y hacerla resistente a las temperaturas más elevadas a las que nos
enfrentamos por la pérdida de la capa de ozono.
