Las plantas: ¿Cómo se las arreglan para establecerse, crecer, y

Las plantas:
¿Cómo se las arreglan para establecerse,
crecer, y reproducirse?
¿Qué es lo que requieren para alimentarse,
cómo lo obtienen?
¿Cómo las afecta el ser humano?
germinación,
crecimiento,
diferenciación
AUTÓTROFOS
sol
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
hoja
cloroplastos
Fotosistema (en membrana de tilacoides)
sol
Plantas verdes
herbívoros
microorganismos
omnívoros
carnívoros
CO2
Luz
• Alta superficie de contacto
• Ejemplo: planta adulta (maíz)
superficie de contacto 10m2
Humano adulto 2m2
Bidens pilosa
Hidrógeno
48.6%
Carbono
28.2%
Oxígeno
21.6%
Nitrógeno
0.84%
Silicio
0.32%
Potasio
0.18%
Magnesio
0.05%
Fósforo
0.05%
Calcio
0.04%
Azufre
0.04%
Hierro
0.01%
Otros elem.
0.07%
MAÍZ
8 partes agua
2 partes materia seca
Funciones:
1. Absorber agua
2. Nutrientes inorgánicos
3.Anclar y mantener la planta en el suelo
Respiración
CO2
H2O
Fijación por plantas terrestres y acuáticas
CO2
• Depósitos de carbón
• Hidrocarburos
• Bi-carbonato de calcio (mar)
H2O
sólida, líquida, gaseosa
Plantas acuáticas
Disponibilidad estacional de agua
Agua
•
•
•
•
•
•
•
•
Fuente de H y O para fotosíntesis
Medio para reacciones químicas
Vehículo de compuestos en los organismos
Solvente de CO2
Agente regulador de la temperatura
Enfriador (evaporación)
Generador de turgencia
Los tejidos vegetales 60% a 90% agua
Oxígeno
fotosíntesis
respiración
Materia orgánica en descomposición
Compactación
Inundaciones
Nutrientes
• Macronutrientes: N, P, S, K, Ca, Mg
• Micronutrientes: Fe, Cu, Zn, B, Mn, Mo, Cl
• Especiales: Co, Na, Si
Rocas de la corteza terrestre
No solubles
Suelo
Solubles
hongos
bacterias
Microorganismos: modifican la
composición química de
la rizósfera, la comunidad
biológica y la asimilación de
nutrientes
Degradadores: descomposición
de materia orgánica y liberación
de elementos
Plantas carnívoras
Existen distintas formas de captura de presas, los
mecanismos pasivos y los activos.
Pasivos:
Trampas adhesivas
Drosera, Pinguicula, Byblis
Trampas en forma
de jarro
Sarraceniaceae, Catopsis,
Nepenthes
Productividad: tasa de producción de materia
y energía por los autótrofos
•
•
•
•
•
Tipo de suelo
Roca de origen
Cantidad lluvia
Temperatura
Composición de la comunidad
Deforestación
LLUVIA ACUMULADA/ año:
1. Selvas 4m altura
2. Desierto 20mm altura
¿Cómo evitan las
plantas la
desecación?
Espinas x hojas
Almacenando agua en sus tejidos
Perdiendo hojas
ATMÓSFERA CO2
TRANSPIRACIÓN
TALLOS Y HOJAS
RAÍCES
SOLUCIÓN DEL SUELO (Agua, sales minerales)
PRESIÓN HÍDRICA
TURGENCIA
marchitez - muerte
•
La presión osmótica es la presión hidrostática producida por una solución en un
volumen dividido por una membrana permeable debido a la diferencia en
concentraciones del soluto.
Movimiento del agua
1
pelos radicales y raíces finas
RUTAS:
• Transmembranal
(atraviesa la
membrana celular)
• Apoplástica
(atraviesa pared
celular y apoplasto)
• Simplástica
(por conexiones
intercelulares
“plasmodesmos”)
XILEMA
Tallos y hojas
2
• Una membrana semipermeable separa
dos compartimentos con concentraciones
distintas de un soluto: con el paso del
tiempo, el soluto difundirá hasta alcanzar
el equilibrio a ambos lados.
Transpiración •
AGUA
600litros
Agua interna que se
pierde por estomas,
cutícula y lenticelas
MAÍZ
1 kg
1%
biomasa
CO2
(estomas) Factores
Ambientales:
Luz
Temperatura
Aire
Agua
agua
¿Porqué se pierde tanta agua?
Metabolismo CAM
•Marismas
•Desiertos
•Plantas epífitas
Los organismos sólo pueden sobrevivir, crecer, reproducirse, y mantener una
población variable dentro de ciertos límites.
Ley del mínimo (Leibig 1840)
Límites de tolerancia (Shelford 1911)
• Condición: Factor ambiental que varía en el espacio
y tiempo. Limita la distribución de los organismos.
• Salinidad: Concentración de solutos en forma de
sales en el agua o suelo (cloruros y sulfatos de sodio,
de calcio, de magnesio).
Efectos: • Disminución del crecimiento
• Disminución de la producción
(frutos y semillas)
• Muerte
Inundación
Salinidad
Pérdida de oxígeno
Inactividad de la raíz
Marchitez
No fotosíntesis
Acumulación etileno
(absición hojas)
Salida de calcio (mensajero
secundario)
Alteraciones en proteínas
Acumulación ácido
absícico
Disminuye toma de agua
Toxicidad por iones
Inhibición desarrollo hojas
Senescencia
Deformaciones en
crecimiento
Disminución de
transpiración y fotosíntesis
Acidificación citoplasma
Crecimiento de plantas en suelos
salinos
•
Halófitas:
1.
2.
3.
4.
Cloro-halófitas (acumuladoras de cloro) suculentas
Sulfato-halófitas (mayor concentración relativa de sulfato)
coriáceas
Alcalino-halófitas (alta concentración de sodio)
Halófitas-excretoras de sales (glándulas)
•
No halófitas
NOTA: Ninguna angiosperma es halófita obligada
Problema ecológico:
¿de qué modo el metabolismo de la planta
se desarrolla en altas concentraciones
salinas?
• Efecto osmótico¿?
• Interacción de iones en el plasma celular,
iones monovalentes: efecto hidratante
(cloruros)
iones divalentes: efecto deshidratante
(sulfatos)
Algas
• Monochrysis lutheri: sintetiza
ciclohexanetetrol como
respuesta a alta salinidad (4h),
al disminuir lo excreta (10min)
• Algas rojas y unicelulares
(glicerol galactosido)
• Flagelados verdes (glicerol y
manitol fotosintéticos)
Plantas cultivadas
agua de riego y acumulación de sales
•No tolerantes:
Cebolla, chícharos
•Tolerantes:
remolacha, jitomate,
centeno
a) iones sodio compiten con la captación de potasio, fertilización con calcio
b) Azufre lixivia sodio
Suriana maritima
dunas costeras
HALÓFITA EXTREMA
No halófitas
AGUA DE LLUVIA
• Raíces de rápido crecimiento y
acumulación de agua en el tallo
Opuntia wentiana
No halófitas
AGUA DE LLUVIA
• Raíces no funcionales, acumulan agua
entre las hojas
Bromelia humilis
No halófitas
AGUAS PROFUNDAS
• Raíces profundas que alcanzan estratos
acuíferos profundos
Prosopis juliflora
Manglar: comunidad arbórea, perennifolia
240 000 km2 de manglares en el mundo
6 600 km2 en México
(sexto país en el mundo con mayor extensión de
manglares)
Características:
•
1.
2.
3.
4.
Expuestas a:
Inundaciones
Suelos anóxicos
Cambios drásticos de salinidad
Olas y fuertes vientos
Distribución de los manglares
8 especies
6 especies
En México 488,000 ha (FAO)
40 especies
Migración de los
manglares
Origen:
Eoceno (38 millones de años)
Sureste de Asia
Corrientes marinas
Localización
•
•
•
•
•
Estuarios
Deltas de ríos
Lagunas costeras
Bahías tropicales
Bahías subtropicales
Especies en la península de Yucatán
•
•
•
•
Avicennia germinans
Conocarpus erecta
Laguncularia racemosa
Rhizophora mangle
Importancia
•
•
•
•
Sistemas altamente productivos
Áreas de desove
Áreas de apareamiento
Áreas de protección de organismos
juveniles
• Purificación de agua
1 ha manglar produce 88-150kg camarón anual
HERBIVORÍA
Cangrejo violinista
Consumen del 75 al 100% de semillas germinadas
Remueven de 9 al 79% de detritus
Son alimento de mas de 50 especies invertebrados y 60 de peces
Factores que los afectan
• Temperatura del aire (mes más frío 20º C, cambios de
temperatura de 5 º C)
• Corrientes oceánicas (corrientes frías). Protección (en costas
con protección de oleaje fuerte, las plántulas no son
arrastradas). Litorales someros con poca pendiente
•
•
•
•
•
Aguas salinas (menor competencia con otras especies)
Ámbito de mareas (mayor ámbito de mareas más manglar)
Sustrato lodoso (arena, lodo, turba, rocas coralinas)
Tala
Perturbaciones antropogénicas (carreteras, industrias)
NORMATIVIDAD
15‰
35‰
0‰
Mayor altura
Mayor riqueza
Mayor diversidad
70‰
Óptimo fisiológico
Agua de mar
membrana endotérmica
y exotérmica?
Agua pura
Xilema
Mecanismo de
ultrafiltración
RAÍCES: Eliminan el 100% de sal
ósmosis
Agua de mar
membrana endotérmica
y exotérmica?
Agua pura
Xilema
Mecanismo de
ultrafiltración
ósmosis
• PROTEÍNAS DE ESTRÉS “osmotina”
Alta concentración de Na+
largas y estrechas
células corticales
• MEMBRANA bombas de protones que captan
solutos
• Aumento de la superficie de absorción
Rhizophora mangle
• Mayor estabilidad (corrientes y vientos)
mangle rojo
• Zancos con lenticelas
Tolerancia: alta frecuencia de inundación y nivel de agua
Localización: en bordes
Avicennia germinans
mangle negro
Localización:
menor inundación
y mayor salinidad
• Neumatóforos TRANSFIEREN
OXÍGENO A LAS RAÍCES
SUMERGIDAS (lenticelas,
mayor superficie de absorción,
intercambio de gases)
• Glándulas excretoras de sal
10,000 neumatóforos
(adulto 3m)
• Vivíparos
(germinación
cuando aún
está unida a
la madre
• Tejidos de
flotación
• Viabilidad 35
días a 1 año
Zonación
< salinidad > inundación
C. erectus
A. germinans
L. racemosa
R. mangle