La redistribución hidráulica es un mecanismo pasivo en el que el agua se transporta de suelos húmedos a secos a través de redes subterráneas. [1] Ocurre en plantas vasculares que comúnmente tienen raíces tanto en suelos húmedos como secos, especialmente plantas con ambas raíces pivotantes que crecen verticalmente hasta el nivel freático y raíces laterales que se asientan cerca de la superficie. A fines de la década de 1980, hubo un movimiento para comprender el alcance total de estas redes subterráneas. [2] Desde entonces se encontró que las plantas vasculares son asistidas por redes de hongos que crecen en el sistema de raíces para promover la redistribución del agua. [1] [3] [4]
Proceso
Los períodos cálidos y secos, cuando la superficie del suelo se seca hasta el punto de que las raíces laterales exudan el agua que contienen, provocarán la muerte de dichas raíces laterales a menos que se reemplace el agua. De manera similar, en condiciones extremadamente húmedas cuando las raíces laterales son inundadas por las aguas de la inundación, la falta de oxígeno también conducirá al peligro de las raíces. En las plantas que exhiben redistribución hidráulica, existen vías de xilema desde las raíces pivotantes hacia los laterales, de modo que la ausencia o abundancia de agua en los laterales crea un potencial de presión análogo al de la tracción transpiratoria . En condiciones de sequía, el agua subterránea se extrae a través de la raíz principal hacia los laterales y se exuda a la superficie del suelo, reponiendo la que se perdió. En condiciones de inundación, las raíces de las plantas realizan una función similar en la dirección opuesta.
Aunque a menudo se lo denomina elevación hidráulica, se ha demostrado que el movimiento del agua por las raíces de las plantas ocurre en cualquier dirección. [5] [6] [7] Este fenómeno se ha documentado en más de sesenta especies de plantas que abarcan una variedad de tipos de plantas (desde hierbas y pastos hasta arbustos y árboles) [8] [9] [10] y en una variedad de condiciones ambientales condiciones (desde el desierto de Kalahari hasta la selva amazónica). [8] [9] [11] [12]
Causas
El movimiento de esta agua se puede explicar mediante una teoría del transporte de agua a través de una planta. Esta teoría bien establecida del transporte de agua se llama teoría de la tensión de cohesión . En resumen, explica que el movimiento del agua por toda la planta depende de tener una columna de agua continua, desde las hojas hasta las raíces. Luego, el agua se extrae desde las raíces hasta las hojas que se mueven a través del sistema vascular de la planta , todo facilitado por las diferencias en el potencial hídrico en las capas límite del suelo y la atmósfera . Por lo tanto, la fuerza impulsora para mover el agua a través de una planta es la fuerza cohesiva de las moléculas de agua y un gradiente de presión desde las raíces hasta las hojas. Esta teoría todavía se aplica cuando la capa límite a la atmósfera está cerrada, por ejemplo, cuando los estomas de las plantas están cerrados o en plantas senescentes. [13] El gradiente de presión se desarrolla entre capas de suelo con diferentes potenciales hídricos, lo que hace que el agua se mueva por las raíces de las capas de suelo más húmedas a las más secas de manera similar a cuando una planta está transpirando.
Asociaciones de hongos
Se ha entendido que la elevación hidráulica ayuda a la planta huésped y sus plantas vecinas en el transporte de agua y otros nutrientes vitales. [2] En ese momento, la elevación hidráulica se describía como el movimiento de agua y nutrientes del suelo desde un huésped vascularizado hacia el suelo durante la noche principalmente. [2] Luego, después de estudios en la década de 2000, se tomó en consideración una palabra más completa donde describía un movimiento bidireccional y pasivo exhibido por las raíces de las plantas y además asistido por redes de micorrizas . [2] [3] [14] Un estudio de 2015 describió una "transferencia directa de agua redistribuida hidráulicamente" entre el huésped y los hongos en el sistema de raíces circundante. [3] Como se mencionó, la redistribución hidráulica no solo transporta agua sino también nutrientes. [14] Los hongos con mayor probabilidad de formar redes de agua y nutrientes son las ectomicorrizas y las micorrizas arbusculares . [3]
Significado
La importancia ecológica del agua redistribuida hidráulicamente se comprende mejor a medida que este fenómeno se examina con más detenimiento. Se ha descubierto que la redistribución del agua por las raíces de las plantas influye en el riego de los cultivos, donde los sistemas de riego dejan una gran heterogeneidad en la humedad del suelo. Este proceso de influencia también ayuda al éxito de las plántulas. [3] [4] Se ha demostrado que las raíces de las plantas suavizan u homogeneizan la humedad del suelo. Este tipo de suavizado de la humedad del suelo es importante para mantener la salud de las raíces de las plantas. Se ha demostrado que la redistribución del agua de las capas húmedas profundas a las capas poco profundas más secas por los árboles grandes aumenta la humedad disponible durante el día para satisfacer la demanda de transpiración.
Las implicaciones de la redistribución hidráulica parecen tener una influencia importante en los ecosistemas vegetales . El hecho de que las plantas redistribuyan o no el agua a través de las capas del suelo puede afectar la dinámica de la población de plantas , como la facilitación de las especies vecinas. [15] El aumento de la humedad del suelo disponible durante el día también puede compensar las bajas tasas de transpiración debido a la sequía ( ver también rizogénesis por sequía ) o aliviar la competencia por el agua entre especies de plantas competidoras. El agua redistribuida a las capas cercanas a la superficie también puede influir en la disponibilidad de nutrientes de las plantas. [dieciséis]
Observaciones y modelado
Debido a la importancia ecológica del agua redistribuida hidráulicamente, existe un esfuerzo continuo para continuar la categorización de las plantas que exhiben este comportamiento y adaptar este proceso fisiológico en modelos de la superficie terrestre para mejorar las predicciones del modelo.
Los métodos tradicionales de observación de la redistribución hidráulica incluyen trazas de isótopos de deuterio, [7] [9] [12] [17] flujo de savia, [8] [11] [18] [19] y humedad del suelo. [6] [9] En un intento por caracterizar la magnitud del agua redistribuida, se han desarrollado numerosos modelos (tanto empírica como teóricamente). [20]
Ver también
- Teoría de la tensión de cohesión
- Evapotranspiración
- Red de micorrizas
- Continuo de la atmósfera de la planta del suelo
- Potencial de agua
Referencias
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Otras lecturas
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