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Adaptaciones que reducen la pérdida de agua

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Adaptations that Reduce Water Loss

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El agua es indispensable para que las plantas hagan la fotosíntesis, la metabolización y mantengan su estructura celular. Sin embargo, la pérdida excesiva de agua es problemática para las plantas. ¿Qué adaptaciones han evolucionado para permitir que las plantas soporten y resistan la pérdida de agua? La mayoría de las plantas tienen un cutículo ceroso que cubre la superficie de la hoja, lo que previene la evaporación del agua. La composición específica de la cutícula influye en su agua. Pequeñas aperturas en la superficie, llamadas estomata, facilitan el intercambio de gases y la transpiración. Para minimizar la pérdida de agua, las plantas ajustan la densidad y ubicación de la stomata al desarrollar las hojas en respuesta a la disponibilidad de luz y agua. Por ejemplo, en la mayoría de los árboles caducifolios, la stomata se ubica en los costados de las hojas. Además, la densidad de la stomata es más alta en las hojas cerca del centro del árbol y más baja en las hojas periféricas. La conservación del agua es indispensable para las plantas que crecen en el desierto. The desert shrub brittlebush traps water around its leaves with tiny leaf hairs. These hairs, called trichomes, deflect the sun and diminish the drying effect of wind. Other desert plants, such as Opuntia, store water in their fleshy stems to protect against drought. Además, los cactus tienen hojas modificadas llamadas espinas que reducen la evaporación y disipan el calor. Las plantas en los ambientes áridos también pueden reducir la evaporación al solo tomar dióxido de carbono a la noche. Durante el día, la stomata permanece cerrada. Este proceso se llama metabolismo del ácido crasulaceano, o MAC. la arquitectura específica de la hoja también puede reducir la pérdida del agua. Las hojas pequeñas o finas reducen la evaporación. Las hierbas adquirieron estructuras de hojas dobladas que de la misma manera reducen la superficie y por lo tanto la evaporación.

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Adaptaciones que reducen la pérdida de agua

Aunque la evaporación de las hojas de las plantas impulsa la transpiración, también supone una pérdida de agua. Debido a que el agua es fundamental para las reacciones fotosintéticas y otros procesos celulares, las presiones evolutivas sobre las plantas en entornos distintos han impulsado la adquisición de adaptaciones que reducen la pérdida de agua.

En las plantas terrestres, la capa celular superior de una hoja vegetal, llamada epidermis, está recubierta con una sustancia cerosa llamada cutícula. Esta capa hidrófoba está formada por el polímero cutina y otras ceras de origen vegetal que son sintetizadas por las células epidérmicas. Estas sustancias impiden la pérdida de agua no deseada y la entrada de solutos innecesarios. La composición y el grosor específicos de la cutícula varían según las especies vegetales y el entorno. Otras adaptaciones de hojas también pueden minimizar la evaporación, principalmente mediante la reducción de la superficie. Por ejemplo, algunas hierbas tienen una estructura plegada que reduce la pérdida de agua. Alternativamente, otras especies de hierbas se someten a un balanceo de la hoja para protegerse contra la evaporación. Algunas plantas que habitan en el desierto tienen hojas recubiertas de pelos microscópicos que atrapan el vapor de agua, reduciendo así la evaporación.

El agua se evapora principalmente a través de diminutos orificios en las hojas de las plantas llamados estomas. Los estomas de algunas plantas se encuentran exclusivamente en la superficie inferior de la hoja, protegiéndolas de la evaporación excesiva asociada al calor. Otras plantas atrapan el vapor de agua cerca de los estomas que se encuentran en los hoyos de sus hojas, reduciendo la pérdida de agua por evaporación, ya que las células de guarda que flanquean la abertura del estoma pueden detectar la humedad relativa. Algunas plantas del desierto abren sus estomas sólo por la noche cuando es menos probable que se produzca la evaporación. Esta estrategia se llama Metabolismo Ácido de las Crasuláceas (MAC), y las plantas que lo utilizan capturan y fijan dióxido de carbono por la noche, y ejecutan las reacciones fotosintéticas dependientes de la luz durante el día. Algunos científicos han propuesto plantas de bioingeniería para desacoplar la fijación de carbono de la fotosíntesis mediante la utilización de MAC como un esfuerzo de mitigación para la evaporación asociada con el calentamiento de las temperaturas globales.

Suggested Reading

Buckley, Thomas N., Grace P. John, Christine Scoffoni, and Lawren Sack. "The sites of evaporation within leaves." Plant Physiology 173, no. 3 (2017): 1763-1782. [Source]

Borland, et al. "Climate‐resilient agroforestry: physiological responses to climate change and engineering of crassulacean acid metabolism (CAM) as a mitigation strategy." Plant, Cell & Environment 38, no. 9 (2015): 1833-1849. [Source]

Yang X et al. A roadmap for research on crassulacean acid metabolism (CAM) to enhance sustainable food and bioenergy production in a hotter, drier world. New Phytol. 2015 Aug;207(3):491-504. [Source]

Jalakas, Pirko, Ebe Merilo, Hannes Kollist, and Mikael Brosché. "ABA-mediated Regulation of Stomatal Density Is OST1-independent." Plant Direct 2, no. 9 (September 1, 2018). [Source]