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# Biología# Biología vegetal

El sorprendente papel de los aerosoles en la absorción de agua por las plantas

Los aerosoles juegan un papel clave en cómo las plantas absorben agua.

Irmgard Koch, Ansgar Kahmen, Jürgen Burkhardt

― 7 minilectura


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Los Aerosoles son partículas diminutas que flotan en el aire. Vienen de diversas fuentes, tanto naturales como creadas por humanos. Las fuentes naturales incluyen la sal del mar, el polvo de los desiertos, materiales biológicos como plantas y organismos vivos pequeños, e incluso el humo de incendios forestales y erupciones volcánicas. Por otro lado, desde la época industrial, la cantidad de estas partículas en la atmósfera se ha disparado principalmente por la quema de combustibles fósiles y actividades agrícolas.

Estas partículas en el aire son esenciales para las plantas, pero hay un detalle. Algunas de ellas pueden absorber humedad del aire, lo que puede influir en cómo las plantas toman agua. Las hojas también pueden interactuar con estos aerosoles de maneras interesantes, lo que puede afectar su salud y crecimiento en general. Tienen esta capacidad de formar una solución salina en su superficie, lo que puede jugar un papel en cómo se mueve el agua dentro de la planta.

Movimiento del agua a Través de las Hojas

Las hojas tienen pequeños orificios llamados Estomas que permiten la entrada y salida de gases, incluyendo vapor de agua. Sin embargo, la idea de que el agua puede entrar fácilmente a través de estos estomas ha sido debatida durante mucho tiempo. Usualmente se piensa que el agua tiene dificultades para entrar debido a algo llamado tensión superficial. Sin embargo, estudios recientes usando técnicas de imagen avanzadas han demostrado que el agua puede realmente encontrar su camino hacia las hojas a través de finas películas de agua que pueden formarse bajo ciertas condiciones.

Estas películas pueden conectar la superficie de la hoja con el sistema de agua interno de la planta, llevando a un fenómeno llamado activación hidráulica de los estomas. Es como tener un plan de respaldo para la pérdida de agua, donde el agua líquida puede salir de la planta incluso si los estomas están mayormente cerrados.

La Importancia de la Absorción de Agua Foliar

La absorción de agua foliar, o AWF, se refiere al proceso donde las plantas absorben agua a través de sus hojas. Sorprendentemente, esto ha sido pasado por alto durante muchos años, pero estudios recientes han mostrado que muchas plantas dependen de este método para mantenerse hidratadas. Esto es especialmente cierto en condiciones donde el suelo está seco, como durante sequías, cuando el agua de la lluvia, la neblina o el rocío puede ser absorbida directamente a través de las hojas.

Curiosamente, los científicos han encontrado que los aerosoles juegan un papel significativo en este proceso. Las pequeñas partículas en las superficies de las hojas pueden absorber humedad del aire y ayudar a crear condiciones más favorables para la absorción de agua.

Experimentando con Aerosoles

Los investigadores han realizado experimentos para entender cómo los aerosoles afectan la AWF y la tasa de pérdida de agua conocida como transpiración mínima (gmin) en plantas como los árboles de haya. Compararon plantas cultivadas en aire con muchos aerosoles con aquellas cultivadas en ambientes casi libres de aerosoles.

Para ver cuán bien las hojas absorben agua, los científicos las rociaron con un tipo especial de agua que contiene hidrógeno pesado, que es diferente del hidrógeno normal. Al medir cuánto de esta agua pesada absorbieron las plantas, pudieron aprender sobre la eficiencia de la absorción de agua foliar.

¿Qué Descubrieron?

Los científicos encontraron que las hojas expuestas a más aerosoles tenían tasas más altas de absorción de agua. Esto fue particularmente cierto cuando las hojas estaban más secas o pre-secadas antes del experimento. Por otro lado, las hojas en aire más limpio mostraron significativamente menos absorción de agua.

Además, la cantidad de agua perdida a través de las hojas también varió según si estaban en un ambiente rico en aerosoles o no. Las hojas en condiciones atmosféricas con aerosoles perdieron más agua que las de aire filtrado. Esto tiene sentido, ya que los aerosoles probablemente ayudan a crear una situación donde se puede absorber más agua, pero también pueden llevar a una mayor pérdida incontrolada de agua.

El Papel de los Estomas y la Conductancia

Los estomas juegan un papel crítico en el proceso de intercambio de agua. Cuando estos pequeños orificios están cerrados, teóricamente debería reducirse la pérdida de agua, pero no siempre es así. Los investigadores notaron que las plantas en ambientes ricos en aerosoles tenían tasas más altas de pérdida de agua, lo que parecía contradictorio.

Es posible que los aerosoles de alguna manera contribuyan a este comportamiento "fugaz" en los estomas, facilitando que el agua escape, incluso cuando los estomas no están completamente abiertos. Este fenómeno ha levantado cejas entre los científicos, llevándolos a replantear cómo se mueve el agua dentro y fuera de las plantas.

Caminos Fascinantes del Movimiento del Agua

Existen muchas rutas para que el agua entre y salga de las hojas, y los aerosoles parecen influir en estos caminos de maneras inesperadas. Por ejemplo, mientras algunos científicos pensaban que el agua entra principalmente a través de los estomas, hay otras rutas posibles, como la difusión a través de la superficie de la hoja o la absorción por pequeños pelos en las hojas llamados tricomas.

Algunos investigadores incluso sugirieron que el agua podría entrar a las hojas como vapor, no solo como gotas líquidas. Esta idea añade otra capa de complejidad a los sistemas ya intrincados de movimiento de agua en las plantas.

Importancia de las Soluciones Salinas

Podrías pensar que la sal no es buena para las plantas, pero resulta que las sales encontradas en los aerosoles pueden ayudar realmente con la absorción de agua. Los procesos de deliquescencia (cuando las sales sólidas absorben humedad y se convierten en líquido) crean finas películas de agua salina en las superficies de las hojas. Estas películas pueden ayudar a unir los espacios llenos de aire y permitir que el agua fluya más fácilmente hacia la planta.

Pueden formarse costras de sal en las hojas, indicando que los aerosoles se han cristalizado después de absorber humedad. Estas estructuras basadas en sal pueden tener un papel significativo en cómo las plantas interactúan con el medio ambiente, especialmente en términos de absorción de agua.

La Imagen Global

El enfoque creciente en los aerosoles y su efecto en el movimiento del agua en las plantas tiene implicaciones mucho más allá de la salud de las plantas. Entender estas interacciones puede darnos ideas sobre cómo las plantas responden a cambios ambientales, como el cambio climático y la contaminación del aire.

A medida que profundizamos en cómo los aerosoles impactan a las plantas, es esencial ampliar nuestra perspectiva y considerar los ecosistemas donde crecen estas plantas. Estas pequeñas partículas pueden ser diminutas, pero su influencia en la salud y el crecimiento de las plantas no es nada despreciable.

Conclusión: Un Asunto Salado

Al final, aunque parece un concepto simple-las plantas absorbiendo agua-la realidad es mucho más compleja. Los aerosoles, comúnmente vistos solo como contaminación, juegan un papel clave en la dinámica del agua dentro de las hojas. Pueden ayudar y obstaculizar la supervivencia de las plantas, dependiendo de las concentraciones en el aire.

Así que la próxima vez que veas un árbol, recuerda las pequeñas partículas danzando alrededor de sus hojas, realizando un delicado acto de equilibrio que ayuda a sostener la vida en nuestro planeta. Después de todo, es un mundo salvaje allá afuera, ¡y hasta las cosas más pequeñas pueden tener un gran impacto!

Fuente original

Título: Aerosol deposition affects water uptake and water loss of beech leaves

Resumen: The deposition of aerosols on leaves could significantly influence plant-atmosphere-interaction through the formation of very thin aqueous films that allow the transport of liquid water through the stomata. Such films can be formed by deliquescence and dynamic expansion of hygroscopic aerosols ( hydraulic activation of stomata). Two processes that may be associated with stomatal liquid water transport are foliar water uptake (FWU) and the contribution of leaky stomata to minimum epidermal conductance (gmin). We investigated whether ambient aerosols affect FWU and gmin of Fagus sylvatica seedlings. Plants were grown in ventilated greenhouses with ambient air or filtered, almost aerosol-free air. The gmin was determined using leaf drying curves. FWU was investigated gravimetrically and with deuterium- enriched water, starting from different leaf water potentials, by spraying freshly-cut or pre-dried leaves (60 minutes). The presence of aerosols in the environment increased gmin by about 47%, confirming previous measurements in other species. Aerosols also increased FWU measured by deuterium uptake. FWU was higher for freshly-cut leaves than for pre-dried leaves, despite the lower leaf water potential. No gravimetric weight gain could be detected. Both the gmin and FWU results are consistent with bidirectional stomatal transport of liquid water along aerosol-induced pathways. The FWU result could also have been generated by water vapor through reverse transpiration, although the functional contribution of the aerosols would remain unclear. At low leaf water potential, the pathway may dry out and become less functional for FWU, whereas it may still be noticeable as stomatal leakage, given the strong gradient of water potential from the leaf interior to the atmosphere.

Autores: Irmgard Koch, Ansgar Kahmen, Jürgen Burkhardt

Última actualización: 2024-12-21 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.19.629383

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.19.629383.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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