34.13 : El xilema y el transporte de recursos impulsado por la transpiración

El xilema de plantas vasculares distribuye agua y minerales disueltos que son llevados por las raíces al resto de la planta. Las células que transportan la savia del xilema están muertas en la madurez, y el movimiento de la savia del xilema es un proceso pasivo.

Las traqueidas y los elementos vasculares transportan la savia del xilema

Los elementos traqueales son las células de transporte del xilema. Carecen de citoplasma y orgánulos cuando están maduros y se consideran parte del apoplasto de la planta porque se conectan directamente con el espacio extracelular. Hay dos tipos de elementos traqueales: las traqueidas y los elementos del vaso.

las traqueidas son células alargadas con muros lignificados que contienen pequeños huecos llamados fosas, que conducen savia del xilema de una célula a otra en lugares donde sus paredes se superponen. Las plantas vasculares sin semillas y la mayoría de las gimnospermas, o plantas portadoras de conos, sólo tienen traqueidas, que se cree que se han desarrollado antes que los elementos del vaso.

Los elementos del vaso son células lignificadas más anchas que se apilan verticalmente para formar vasos. Están conectados por placas de perforación, estructuras especializadas de los extremos de las células que tienen espacios por los cuales la savia del xilema puede fluir. El diámetro más grande y la estructura más eficiente de las placas de perforación suponen que los recipientes compuestos por los elementos del vaso pueden mover un volumen mucho mayor de savia. La mayoría de las angiospermas, o plantas con flores, tienen tanto traqueidas como elementos de los vasos.

El transporte activo de minerales crea un gradiente de presión de agua desde las raíces hasta las hojas

Mientras que el agua entra en una planta pasivamente a través de células radiculares permeables, se requiere transporte activo para mover minerales en el xilema. La alta concentración resultante de solutos en las raíces crea un gradiente en el potencial de presión del agua dentro del xilema, con mayor presión en las raíces y menor presión en otras partes de la planta, donde los solutos están menos concentrados. El agua se moverá hacia las áreas de menor presión; sin embargo, este gradiente es sólo un menor contribuyente al transporte general de la savia a través del xilema.

Las fuerzas físicas sobre las moléculas de agua mantienen el líquido dentro del xilema

El transporte de la savia del xilema a través de una planta es posible en parte por algunas de las propiedades físicas del agua en sí. La hipótesis de cohesión-tensión para el transporte de la savia a través del xilema fue propuesta por primera vez en la década de 1890. La cohesión entre moléculas de agua es relativamente fuerte porque los tres átomos de una molécula de agua pueden participar en el enlace de hidrógeno con otras moléculas de agua. Esto significa que la tracción transpiracional en las hojas puede afectar a las moléculas de agua a lo largo del xilema, como los eslabones en una cadena, hasta las raíces.

Otra fuerza, la adhesión, permite que las moléculas de agua se peguen a las superficies dentro de la planta, como las paredes celulares de las células mesofílicas en la hoja, donde la tensión superficial del agua es esencial para extraer la savia de los vasos de las hojas cuando el vapor de agua está transpirando de las hojas. La adhesión de moléculas de agua a las paredes de los vasos del xilema evita que la savia se filtre hacia abajo y salga de la planta a través de las raíces cuando los estomas se cierran y la tensión producida por la transpiración cesa.