SECRETARIA DE EDUCACION PÚBLICA

DIRECCION GENERAL DE INSTITUTOS TECNOLOGICOSINSTITUTO TECNOLOGICO DE

CHINAINGENIERIA EN AGRONOMIA

FISIOLOGIA VEGETAL UNIDAD 7:

ALUMNO: ELISEO PUC ARANDAPROFESOR: M.C. ING VICTORIANO

N. VELASQUEZ KU4BA

FISIOLOGIA VEGETAL

a ecofisiología es el estudio de las adaptaciones fisiológicas de los organismos al hábitat o al medio ambiente (Etherington 1982). La ecofisiología vegetal tiene como referente las plantas, centrándose en la distribución de las mismas y su capacidad de adaptarse y/o aclimatarse o

no a diferentes ambientes, generando así un rango con límites y óptimos, dependiendo muchas veces, no sólo de la especie, sino de la plasticidad fenotípica de la misma.

LDentro de esta posible adaptación (que incluye cambios a nivel genético) y aclimatación (que genera cambios transitorios no subyacentes en cambios genéticos), la ecofisiología vegetal pretende dilucidar los mecanismos fisiológicos que explican algunas observaciones ecológicas.

Al estudiar las plantas en su ambiente, se deben tener en cuenta múltiples factores ambientales, a diferencia de los estudios de fisiología que se realizan en vivero, donde es posible controlar ciertas variables para evaluar una sola de estas en la planta. Es por esto que la ecofisiología se considera una ciencia de síntesis donde participa no sólo la planta sino su ecosistema incluyendo la atmósfera (temperatura, viento, radiación, precipitación, humedad), el suelo (textura, capacidad de intercambio catiónico, microorganismos, disponibilidad de nutrientes) y los Microorganismos cercanos que generan competencia, simbiosis, cooperación o patogenicidad.

Las principales áreas de la ecofisiología son el estudio de la respuesta a estrés que puede ser ocasionado por: salinidad, déficit hídrico, anegamiento, déficit o exceso de algún nutriente, toxicidad por metales, altas o bajas temperaturas, disturbancia (contaminación, claros de bosque, fuego) e interacciones entre organismos (Balaguer 2004); donde la planta debe responder a los cambios ambientales para poder mantener sus funciones metabólicas y fisiológicas.

La ecofisiología también tiene en cuenta cambios a nivel morfológico; por ejemplo, en regiones secas es frecuente el desarrollo de suculencia para acumulación de agua, la presencia de estomas sólo en el envés, tricomas para reflejar la radiación, entre muchas otras adaptaciones.

Cuando se tiene como objetivo evaluar la respuesta de determinada planta a un ambiente se miden variables como la tasa fotosintética, la fluorescencia de la clorofila, la tasa transpiratoria, el potencial hídrico, el índice de área foliar, entre otras. A continuación se explicará el fundamento de algunos equipos para estudios en fisiología vegetal, y la importancia que tiene dicha variable dentro del conjunto integral de respuesta de la planta a las condiciones del entorno.

Tipos de estrés vegetal

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Factores del estrés por presencia de patógenos

Existen varios grupos de organismos que causan daños en las plantas. Sin duda, uno de los más perjudiciales es el grupo de los insectos, porque pueden llegar a representar verdaderas plagas en el campo. Podemos clasificar los insectos según el modo en que perjudican a la planta: insectos succionadores de savia, roedores de brotes, excavadores de galerías, vectores de agentes patógenos, etc.

Las infestaciones de nematodos tienen una creciente importancia debido a la próxima desaparición de los desinfectantes químicos convencionales. Estos habitantes de los suelos atacan a las raíces, con deformaciones y agallas, pero sus síntomas son muy visibles en la

parte aérea del vegetal: marchitamiento, amarillamiento, pérdidas de vigor y, particularmente, pudrición.

Destaquemos también las infecciones producidas por hongos, bacterias o virus. La virulencia de estos agentes infecciosos viene determinada en buena medida por la resistencia que sea capaz de ofrecer la planta y por las condiciones en que se encuentre. Los síntomas que se desencadenan en el vegetal a causa de una infección por un organismo patógeno son muy variados: necrosis y deformaciones, pudriciones y exudados o alteraciones del color como el mosaico foliar que causan algunos virus. Según el estadio o severidad de la infección, las pérdidas en la producción pueden resultar muy importantes.

Factores del estrés por causas asociadas a momentos fenológicos

Desde la germinación de la semilla a la fase de senescencia, la planta se desarrolla vegetativamente y se reproduce, pasando por una serie de etapas que conforman su ciclo biológico.

Dicho desarrollo viene enmarcado por una serie de cambios fisiológicos y metabólicos, los cuales permiten el crecimiento de la planta y la diferenciación de sus diversas estructuras, según el momento fenológico en que se encuentre.

Estos momentos de cambio suelen ser críticos para la planta en cuanto a su susceptibilidad frente a cualquier tipo de variación en las condiciones óptimas de desarrollo. Los factores del estrés coinciden con los estadios como el desarrollo embriogénico, la brotación, la floración, el cuajado y la maduración del fruto en que la planta es más sensible por los cambios interiores complejos que

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padece. La entrada en estas diferentes fases viene determinada genéticamente y depende de las condiciones ambientales.

La señal común de inicio de cada proceso es un cambio en los contenidos endógenos de hormonas, a los cuales les siguen cambios en la distribución interna de los metabolitos de la planta. Estas fases sensibles coinciden además con los estados críticos del cultivo para la obtención de una óptima producción.

Factores del estrés por causas climáticas

Entre ellos destacamos los causados por temperaturas bajas (estrés por frío, por helada) o elevadas (estrés porgolpe de calor). Por debajo o por encima de una determinada temperatura, dependiendo

del vegetal, las plantas sufren daños severos que limitan su óptimo funcionamiento. Una exposición al frío paraliza actividades enzimáticas e induce un descenso en la fluidez de las membranas celulares, con lo que el transporte de agua y nutrientes a través de las mismas puede verse afectado y la planta deja de producir. Si la bajada de

temperatura es intensa y repentina la planta corre el riesgo de congelación, con la consiguiente formación de cristales de hielo dentro de la célula, que provocarán una fuerte deshidratación celular.

Por el contrario, una exposición prolongada a temperaturas extremadamente elevadas daña a la célula por inactivación de enzimas y desnaturalización de proteínas, lo que induce un aumento en la fluidez de las membranas celulares, es decir, la permeabilidad de los solutos a través de ellas queda alterada. El calor intensifica también la respiración de las plantas con relación a la fotosíntesis, lo que puede provocar una paralización del crecimiento.

En nuestro clima mediterráneo, los veranos calurosos no sólo destacan por temperaturas altas sino que suelen ir acompañados de una fuerte sequía.

El conocido estrés hídrico puede ser tanto por una falta de agua (sequía), como por un exceso de ella (asfixia radicular). A modo de ejemplo, el primero se produce cuando la transpiración de la planta es mayor que la absorción de agua. Una de sus primeras manifestaciones es la pérdida de turgencia celular, lo que conlleva la deshidratación de la célula, el cierre estomático y la bajada de la capacidad fotosintética.

Por último, existen los daños físicos causados por agentes climáticos como el viento o el granizo, los cuales provocan la ruptura de partes o de todo el vegetal con los consiguientes retrasos o pérdidas de la producción que conlleva.

Factores del estrés asociados al manejo del cultivo

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Las prácticas culturales llevadas a cabo en los campos de cultivo para optimizar las producciones pueden causar daños en las plantas y su medio si se realizan de forma inadecuada. Por ejemplo, la utilización de pesticidas puede provocar en la planta problemas de fitotoxicidad por tratamientos fitosanitarios.

Por otro lado, debido a una mala gestión del agua, la salinización de los suelos se está convirtiendo en uno de los grandes problemas de la agricultura mundial. El estrés salino provoca en el vegetal problemas de toxicidad debido a la elevada concentración salina, a la vez que se produce un efecto osmótico que impide a la planta absorber el agua y los nutrientes que necesita.

La carencia de algún elemento esencial se manifiesta en diferentes sintomatologías fisiológicas y/o morfológicas según el caso. El llamado estrés carencial muchas veces no viene dado por la presencia insuficiente de un determinado elemento en el suelo, sino porque éste se halle en una forma que la planta no lo pueda absorber.

Por otro lado, existen los daños físicos que la planta puede sufrir debido a un inadecuado uso de las herramientas y maquinaria agrícola. La práctica de la poda, los daños en las raíces por labores culturales, etc.; cuando se produce una herida en la planta, su severidad no depende tanto del daño en sí, sino del riesgo de padecer una infección, ya que la herida puede actuar como vía de entrada de organismos patógenos.

La correcta realización del trasplante es otra práctica cultural importante en agricultura. El factor crucial que determina el desarrollo de la plántula en esta primera fase del cultivo es el buen inicio de la actividad radicular.

Deficiencia y exceso de agua

Se piensa que las plantas primitivas se originaron en los mares donde fenómenos como la transpiración, la marchitez o la sequía no existen por naturaleza. Cuando las plantas comienzan a poblar la tierra, el problema fue mantener el control de la pérdida de agua, a fin de mantener el contenido de agua del protoplasma necesario para el mantenimiento de sus funciones vitales. En el medio terrestre las plantas deben resistir una pérdida casi continua de agua hacia la atmósfera; por

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lo tanto el paso hacia la tierra sólo fue posible cuando se desarrollaron adaptaciones eficaces para estas nuevas condiciones.

Como la absorción y la pérdida de agua son los fenómenos que regulan el balance de agua de la planta, las adaptaciones en estas dos direcciones se hicieron necesarias. Por una parte, se desarrolló una cubierta casi impermeable de tejidos con cutina o suberina los cuales mitigaron enormemente los riesgos de transpiración y paralelamente debieron desarrollarse estructuras especiales (estomas) para permitir el intercambio gaseoso.

Por otra parte evolucionaron las raíces y los rizoídes, que son órganos muy eficaces en la extracción de humedad del suelo. En las plantas acuáticas el sistema radical no es un problema para la absorción de agua en cambio en las terrestres que crecen en suelos drenados deben tener un sistema de raíces bien ramificado y de rápido crecimiento para obtener el agua para el crecimiento.

La relación entre el agua absorbida y el agua perdida es llamada balance hídrico o balance del agua en la planta, que se cuantifica correctamente como potencial agua. La absorción y transpiración están controladas por el medio y por las plantas. Los factores externos se relacionan a:

- Cantidad de agua disponible para la absorción

- Intensidad de los factores que estimulan la transpiración

ADAPTACIONES

Toda característica de un organismo o sus partes que tenga valor definitivo en lo que respecta a permitirle a dicho organismo existir en las condiciones de su hábitat, puede llamarse adaptación. Tales rasgos pueden asegurar cierto grado de éxito, ya sea permitiéndole a la planta hacer uso total de las cantidades de nutrimento, agua, calor o luz disponibles, o bien confiriéndole un alto grado de protección contra algunos factores adversos, como son las temperaturas extremas, la sequía y los parásitos. Al acumular adaptaciones, los organismos utilizan los recursos del planeta cada vez eficientemente, y al cabo de un prolongadísimo período de desarrollo, muchas, si no es que la gran mayoría de las características, de una especie son adaptativas. De hecho, se dice que un organismo es “un paquete de adaptaciones”.

En esta diversidad de adaptaciones algunas especies se han convertido en tolerantes a un factor estresante o a varios, mientras otras, son muy sensibles al mismo. La tolerancia o resistencia a un estrés puede cambiar a medida que la planta crece: ser sensible a las bajas temperaturas en el estado de plántula y volverse resistente en el de planta adulta.

La falta de adaptación puede provocar el desmedro del organismo, o su muerte y aún la desaparición de la especie.

A la capacidad de adaptación de una especie se la denomina plasticidad

MECANISMOS DE ADAPTACION DE LAS PLANTAS

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Las plantas como otros seres vivos, también han desarrollado mecanismos de adaptación.

Pero, más allá de esos mecanismos de adaptación, las características de los seres vivos están estrechamente ligadas al ambiente en el que habitan. Es decir, todos los seres vivos han experimentado y experimentan procesos evolutivos que les permiten vivir en el medio ambiente.

Las plantas no pueden arrancar, ni esconderse como los animales, ni adecuar su comportamiento a condiciones cambiantes tan rápidamente como los animales. Las plantas deben soportar heladas, vientos, soles abrasadores, suelos envenenados o condiciones de asfixia. Por todo ello, las plantas reflejan muy bien en su aspecto las características del lugar en que viven . Cada una de sus estructuras corporales está conformada de modo que sea capaz de resistir las inclemencias, cambio y difíciles condiciones del entorno.

* Las plantas de lugares muy secos se retraen y se cubren de capas protectoras.

* Las plantas que viven en lugares húmedos se desparraman y se abren.

* Las plantas de lugares fríos se redondean y se espesan.

* Las plantas de lugares cálidos se adelgazan y se aclaran.

* Las plantas de sitios ventosos se aferran al suelo y lo recubren como un manto.

* Las plantas de sitios muy iluminados se cubren de pelos blancos para reflejar la luz.

* Las de sitios oscuros enrojecen, ya que los pigmentos rojos son capaces de captar la luz débil, o desarrollan lentes que la concentran.

* Las plantas de los lugares muy pobres en nutrientes se hacen carnívoras.

* Las de lugares con poco oxígeno se ahuecan y desarrollan tubos respiratorios.

Adaptación de los vegetales del desierto

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El clima del desierto impone a los vegetales la adaptación a condiciones de suelos de gran sequedad, y a los factores climáticoscaracterizados por altas temperaturas durante el día y bajas durante la noche. La escasez de lluvias durante el año y los bruscos cambios de temperatura durante el día y la noche., son un factor limitante para que la vida vegetal se desarrolle en plenitud; aun así algunos organismos pueden sobrevivir bajo estas condiciones. Los vegetales de zonas

desérticas tienen raíces extensas y superficiales para absorber el agua, que acumulan en tallos gruesos con forma cilíndrica o esférica, y están poco ramificados de manera que sea mínima la superficie del vegetal expuesta a la deshidratación. Deshidratación es la pérdida de agua por parte de un ser vivo.

Un ejemplo característico de este tipo de vegetal es el cactus, planta perenne que tiene tallos carnosos redondos o aplanados y una superficie áspera; es capaz de almacenar grandes cantidades de agua en su tallo, el cual se adelgaza durante períodos de sequía, y cuando caen lluvias ocasionales se vuelve a

ensanchar debido a la incorporación del agua que almacenará por otro periodo.

La mayoría de las especies tienen espinas cortas y rígidas; algunas son, sin duda, hojas modificadas y otras, transformaciones de los pelos con el fin de evitar la transpiración y con ello la pérdida de agua. En este tipo de vegetales, es el tallo el que realiza directamente el proceso de elaboración del alimento de la planta llamado fotosíntesis. Los cactus requieren fundamentalmente un suelo arenoso, relativa cantidad de agua y abundante y cálida luz solar.

¿Cómo defienden los cactus el agua almacenada?

Las espinas también le sirven para defenderse de los animales del desierto que intentan tomar su agua para sobrevivir.

Otros vegetales modifican sus hojas recubriéndose de una capa gruesa que les impide la desecación, y otros pueden almacenar agua en sus hojas que también se recubren de espinas para evitar ser consumidas por animales sedientos. En períodos de sequía algunos vegetales pierden su parte aérea y sólo quedan los tallos subterráneos, que son capaces de almacenar agua y alimentos.

Adaptación de las plantas a zonas lluviosas.

En las regiones lluviosas del sur de Chile las bajas temperaturas y la humedad se mantienen constantes durante todo el año. Los vegetales que habitan en estas regiones no modifican en gran

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medida su estructura típica conformada por raíz, tallo y hojas. Las condiciones climáticas caracterizadas por abundantes lluvias durante la mayor parte del año, permiten el desarrollo de extensos bosques donde abundan vegetales de mucha importancia económica para el país, como los eucaliptus, los pinos, etc. La abundancia de vegetales contribuye en gran medida con la humedad del aire, debido al alto porcentaje de agua que evaporan; algunos científicos lo expresan diciendo: “los vegetales actúan como tiradores de agua al ambiente”.

¿Qué vegetales captan mejor la luz en un bosque?

Los árboles más altos captan con mayor facilidad la luz, pero en las zonas intermedias e inferiores del bosque, la luz disminuye cada vez más; por esta razón en las zonas bajas de un bosque se desarrolla muy poca vegetación herbácea (hierbas, pastos). En el suelo de un bosque encontramos musgos y hongos adheridos a los troncos; éstos son vegetales que crecen favorecidos por la falta de luminosidad y por el aumento de la humedad.

Adaptación de las plantas a zonas muy frías.

Las plantas de zonas frías, como las altas montañas, suelen también tener formas redondeadas, en este caso decojín compuesto por muchos tallos muy apretados para poder conseguir un microambiente interior de calor y resguardarse del viento. Además, con esta forma se consigue retener también la humedad y los nutrientes (ya que estas plantas suelen vivir en sitios rocosos y muy azotados por el viento).

Otras plantas de lugares fríos están recubiertas por una densa maraña de pelos lanosos, o son de colores oscuros para absorber calor y derretir la nieve. Algunas matas gigantescas retienen las hojas muertas para que formen una capa protectora y otras cierran sus hojas durante la noche, como grandes coles, para retener el calor.

El pino, que es una conífera, necesita tener:

- Una raíz bastante larga con un profundo eje o raíz principal con abundantes ramificaciones secundarias para poder sostener a la planta y así absorber el agua. Otra adaptación es la corteza

del tallo y de las ramas, que son resinosas.

La resina es una sustancia ambarina, espesa y pegajosa que actúa como aislante térmico impidiendo el congelamiento del agua que circula dentro del tronco.

- Las hojas son de forma de aguja que surgen de cortas ramas en grupos de 3 o de 5. Son muy verdes, ya que poseen gran cantidad de clorofila como adaptación a la disminución de la

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intensidad luminosa en las latitudes en que crecen estos pinos y son hojas perennes, que se renuevan periódicamente.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA DE LAS PLANTAS

Todos los factores que intervienen en el metabolismo de la planta, es decir, en su funcionamiento, pueden disminuir o aumentar su resistencia.

Entre los factores que mejoran la resistencia de la planta,tenemos:

A. Especie o variedad de la planta

Adaptación genética de la planta al lugar del cultivo.

B. Suelo con buena fertilidad natural y rico en materia orgánica.

C. Abonos orgánicos La materia orgánica aplicada al suelo aumenta la resistencia de los cultivos debido a sus compuestos orgánicos y por su diversidad en macro y micronutrientes.

D. Abonos minerales de baja solubilidad Siempre que sean aplicados de manera correcta. E. Defensas naturales Productos como biofertilizantes, cenizas, suero de leche que ejercen una acción benéfica sobre el metabolismo de las plantas. Factores que disminuyen la resistencia de la planta:

A. Edad de la planta o de una parte de la planta Las plantas en fase de floración, así como hojas muy jóvenes o muy viejas son más atacadas por insectos y enfermedades.

B. Suelo Suelos pobres, muy trabajados, gastados, compactados, disminuyen la salud de los cultivos.

C. Luminosidad la falta de sol provoca una disminución de la actividad fotosintética, aumentando el ataque de insectos y enfermedades.

D. Humedad La falta o exceso de humedad provoca aumento de la población de insectos y enfermedades.

E. Tratamientos culturales desyerbe con corte de raíces y podas mal efectuadas disminuyen la resistencia de las plantas

F. Abonos químicos (sales solubles concentradas) Productos como la úrea, cloruro de potasio, superfosfatos y NPK no satisfacen la necesidad de las plantas, alterando su metabolismo.

G. Agrotóxicos La aplicación de agrotóxicos afecta la resistencia de las plantas.

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