Paradójicamente, esta subdisciplina es, por un lado un campo de estudio reciente en ecología vegetal y por otro, uno de los más antiguos.
La fisiología medioambiental, término preferido entre los fisiólogos, examina las respuestas de las plantas a factores físicos tales como la radiación (incluida la luz y la radiación ultravioleta), la temperatura, el fuego y el viento. La relación con el agua (que se puede medir con una bomba de presión) y el estrés de la sequía o inundación, el intercambio de gases con la atmósfera, así como el ciclo de nutrientes, como el nitrógeno y carbono, son factores de una particular importancia.
También se examina la respuesta a factores biológicos, lo que incluye no solo las interacciones negativas, como la competencia, la predación hervíbora, enfermedades y parasitismo, sino también el mutualismo y la polinización.
La teoría de flujo-presión explica el transporte ascendente y descendente de azúcar en el floema.
El azúcar es cargado activamente (para lo cual se requiere ATP) en los tubos cribosos.
Las partes de la planta que sintetizan azúcar (las hojas, por ejemplo) exportan azúcar al tubo criboso. El aumento en la concentración de azúcar hace que entre agua por ósmosis, lo que eleva la presión hidrostática en esa parte del floema.
El azúcar es descargado tanto de manera activa (lo que requiere ATP) como pasiva (que no requiere ATP) de los tubos cribosos.
Las partes de la planta que consumen azúcar (los frutos, por ejemplo) sacan azúcar del tubo criboso. La pérdida de azúcar causa pérdida de agua por ósmosis y reduce la presión hidrostática.
El agua y el azúcar disuelto se mueven por flujo en masa dentro del tubo criboso, de las zonas de presión alta a las de presión baja
El crecimiento primario de los tallos de dicotiledóneas produce una estructura que consiste en: (1) epidermis exterior impermeable cubierta con una cutícula, (2) células de sostén y fotosintéticas en la corteza bajo la epidermis, (3) tejidos vasculares de xilema y floema, (4) células corticales de sostén y almacenamiento en la médula al centro.
Las yemas son partes aéreas embrionarias (en desarrollo) y se encuentran en los nodos (nudos) de la superficie del tallo; la región entre dos nodos sucesivos es un internodo. Una yema está cubierta y protegida por escamasgeminales. Las yemas pueden ser terminales, cuando se localizan en la punta de los tallos, haciendo que crezcan hacia arriba, en busca de luz (fototropismo), o laterales (yemas axilares) cuando se encuentran en las axilas foliares. En las condiciones hormonales apropiadas, una yema lateral puede brotar para formar una rama.
El crecimiento secundario de los tallos es resultado de divisiones celulares en el cambium vascular y el cambium de corcho. El cambium vascular produce xilema secundario y floema secundario, e incrementa el diámetro del tallo. El cambium de corcho produce peridermo, que consiste en parénquima corchoso hacia el interior y células impermeables de corcho hacia el exterior. Las lenticelas son hinchazones porosas de las células del corcho en tallos de plantas leñosas que permiten la difusión del oxígeno hacia el interior. Las paredes celulares de plantas, sobre todo leñosas, presentan una sustancia, la lignina, que confiere rigidez y resistencia a los tejidos.
De acuerdo a la forma de crecimiento, los tallos pueden ser de varias clases: monopódicos, un tallo central del que nacen ramas (casi todos los árboles); simpódico, no hay tallo principal y se presentan ramas de similar calibre (varios arbustos); acaule, la planta presenta un tallo muy corto (ejemplo, el llantén); cálamo, la planta presenta un tallo herbáceo (en general, las hierbas de porte bajo); estípite, tallo recto, leñoso con nudos y sin ramas (las palmeras).
Hojas, los colectores solares
Las hojas son los principales órganos fotosintéticos de las plantas. Consisten en un limbo plano y ancho, y un pecíolo en forma de pedúnculo que las sostiene a la rama; algunas tienen prolongaciones pequeñas con forma de hoja a partir de la base denominadas estípulas. El limbo consiste en una epidermis impermeable que rodea las células del mesófílo, las cuales contienen cloroplastos y efectúan fotosíntesis, y a haces vasculares de xilema y floema, que transportan agua, minerales y productos de la fotosíntesis entre la hoja y el resto de la planta.
La epidermis está perforada por poros de células ajustables (estomas) que se abren o cierran regulando así el intercambio de gases y agua. La cutícula, cerosa, recubre la epidermis, lo que permite que la planta sobreviva en condiciones de sequía.
Los estomas generalmente se abren en el día y se cierran por la noche. Varios factores influyen en esta apertura y cierre, como luz y oscuridad, concentración de CO2 y estrés hídrico. La pérdida de vapor de agua a través de los estomas se denomina transpiración.
El mesófilo tiene espacios aéreos que permiten la rápida difusión del CO2 y el agua hacia adentro, y del oxígeno hacia fuera.
Las venas foliares (nervaduras) tienen xilema para conducir agua y minerales esenciales para la hoja, y floema para llevar de la hoja al resto de la planta el azúcar producido por fotosíntesis.
Las hojas pueden ser simples (un solo limbo) o compuestas (varios limbos, llamados foliolos). La disposición de las hojas en el tallo puede ser alternada (una hoja por nodo), opuesta (dos hojas por nodo) o verticilada (tres o más hojas por nodo). Las hojas tienen venación paralela (las nervaduras corren paralelas entre sí) o reticulada (las nervaduras se ramifican formando una red). Esta última puede ser palmeada (varias nervaduras radian de un punto) o pinnada (las nervaduras parten de toda la longitud de una vena principal).
Existen dos sistemas radicales: (1) un sistema de raíz primaria persistente que consiste en una raíz principal de la que se extienden muchas raíces laterales más pequeñas; (2) un sistema de raíces fibrosas que tiene algunas o muchas raíces adventicias del mismo tamaño que se desarrollan a partir del extremo del tallo; de estas raíces adventicias se originan raíces laterales más pequeñas. El crecimiento primario de las raíces produce una estructuras que consta de una epidermis exterior, un cilindro vascular interno con tejidos fundamentales (córtex y, en determinadas raíces médula), y tejidos conductores (xilema y floema).
Las células de la epidermis protegen la raíz y ayudan a la absorción de agua y minerales del suelo. La punta de la raíz está cubierta por la cofia o caliptra, una capa que protege el delicado meristemo apical orienta la raíz de modo que crezca hacia abajo (geotropismo). Los pelos radiculares son proyecciones de las células epidérmicas que incrementan el área superficial para absorción.
El córtex consiste en células corticales que almacenan azúcares excedentes (casi siempre en forma de almidón) producidos por la fotosíntesis. El agua y minerales disueltos avanzan por el córtex por una de dos rutas: el apoplasto (a lo largo de las paredes celulares, porosas e interconectadas) o el simplasto (desde el citoplasma de una célula al de la siguiente a través de plasmodesmos).
La capa más interna de células corticales es la endodermis, que controla el movimiento de agua y minerales del suelo hacia el cilindro vascular. Este último contiene los tejidos conductores, el xilema transporta agua y minerales disueltos, y el floema transporta azúcar disuelto. Las células de la endodermis tienen una banda de Caspari alrededor de sus paredes radial y transversales, que es impermeable al agua y minerales disueltos.
Los tejidos vegetales están formados por células eucariotas de tipo vegetal, cuyas diferencias con las células animales han sido estudiadas en el apartado 1 de este bloque.
Las células vegetales que constituyen las plantas pueden ser : Células vivas: encargadas del crecimiento de la planta, fotosíntesis, respiración, almacenamiento de sustancias y reparación de daños.
Células muertas: sus paredes celulares engrosadas y lignificadas proporcionan soporte y resistencia a la planta y forman vasos conductores para la savia bruta. Los tejidos celulares se pueden clasificar en dos grandes grupos:
A- Embrionarios o Meristemáticos: Sus células poseen la capacidad de dividirse. Son células pequeñas, muy poco especializadas, de pared celular delgada, con vacuolas pequeñas y núcleos grandes. Pueden ser de dos tipos. a.1. Meristemos primarios: Responsables del crecimiento del embrión en la semilla y del crecimiento en longitud de la planta. Se localizan en la raiz y en las yemas del tallo (apicales en el extremo y axilares como base de futuras hojas y ramas).
a.2. Meristemos secundarios: Sus células proceden de otras células adultas que recuperan temporalmente la capacidad de reproducirse. Responsables del crecimiento en grosor de la planta y de formar nuevos vasos conductores. B. Permanentes o definitivos: Están compuestos por células que ya no se pueden dividir aunque, como hemos visto, en algunos casos (agresión mecánica o por el fuego) pueden recuperar temporalmente esa actividad. Distintos tipos de estos tejidos se agrupan en Sistemas, que se extienden por todas las partes de la planta.
En horticultura y agricultura junto con la ciencia alimentaria, la fisiología vegetal es un tema importante relacionado con las frutas, verduras y otras partes consumibles de la planta. Los temas estudiados incluyen: requisitos climáticos, maduración del fruto, caída, nutrición. La producción de cosechas alimentarias también vincula el estudio de la fisiología con temas que cubren los tiempos de plantación y recolección óptimos y el almacenado de los productos para el consumo humano, además de la producción de sustancias secundarias para la farmacología y la cosmética.
Sir Francis Bacon publicó uno de los primeros experimentos sobre fisiología vegetal en 1627, en el libro Sylva Sylvarum. Bacon cultivó varias especies terrestres, incluido un rosal en agua y llegó a la conclusión de que solo se necesitaba el sustrato para mantener las plantas erguidas. Jan Baptist vanHeltmon publicó lo que se considera el primer experimento cuantitativo en esta materia en 1648. Durante cinco años, cultivó un sauce en una maceta que contenía 90,718 kg de sustrato desecado en un horno. Este sustrato perdió solamente 900 gramos de su peso y van Helmont dedujo que las plantas obtienen todo su peso del agua, no del suelo. En 1699, John Woodward publicó experimentos sobre el crecimiento de la menta verde en diferentes tipos de aguas y averiguó que crecía mucho mejor en agua con sustrato añadido en lugar de en agua destilada.
A Stephen Hales se le considera el padre de la fisiología vegetal debido a los muchos experimentos realizados y recogidos en el libro 1727;5 si bien Julius von sachs unificó las diferentes partes de la fisiología vegetal reuniéndolas como disciplina. Su Lehrbuch der Botanik fue como la biblia de esta materia en sus tiempos .
Durante la década de 1800, los investigadores descubrieron que las plantas absorben los nutrientes minerales esenciales como iones inorgánicos del agua. En condiciones naturales, el suelo actúa como almacén de nutrientes minerales, pero este suelo, en sí mismo, no es esencial para su crecimiento. Cuando los minerales del sustrato se disuelven en el agua las raíces de la planta los absorben rápidamente, el suelo ya no es necesario para que esta prospere. Esta observación es la base de la hodroponía, el crecimiento en una solución líquida en lugar de sustrato, lo que se ha convertido en una técnica estándar de investigación biológica, ejercicios educativos en laboratorios o producción de cultivos como pasatiempo.
Económicamente, una de las áreas más importantes de investigación en ecofisiología es la fitopatología, el estudio de las enfermedades y la forma en que resisten o hacen frente a la infección. Las plantas son susceptibles a los mismos organismos patógenos que los animales, incluidas bacterias, virus y hongos, así como a la invasión física de insectos y nematodos
Ya que la biología vegetal difiere de la animal, sus síntomas y respuestas son también diferentes. En algunos casos, una planta puede, simplemente, deshacerse de sus hojas o flores para evitar extender la enfermedad, en un proceso llamado abscisión. Las plantas, a diferencia de los animales, que pueden contagiar una enfermedad por contacto físico casual, tienden a diseminar los patógenos a través de esporas o son transportados por vectores animales.
Uno de los avances más importantes en el control de enfermedades vegetales fue el descubrimiento, en el siglo XIX, del Caldo bordelés. Este caldo, compuesto por sulfato de cobre y óxido de calcio (cal viva), es el primer fungicida conocido. Su aplicación sirvió para inhibir el crecimiento del mildiu que amenazaba gravemente la industria vinícola francesa.
A diferencia de los tropismos, los movimientos násticos son el resultado de los cambios en la presión osmótica dentro de los tejidos vegetales y pueden ocurrir rápidamente. Un ejemplo familiar es la sismonastia (respuesta al tacto o la vibración) en la Venus atrapamoscas, una planta carnívora. Las trampas consisten en hojas modificadas en forma de pala con pelos sensibles situados en el interior de la hoja. Cuando un insecto u otro animal toca estos pelos la hoja se pliega. Aunque la trampa se cierra rápidamente debido a los cambios de presión producidos en las células, se debe reabrir lentamente para dar tiempo a que la planta digiera el alimento.
Las plantas pueden responder tanto a estímulos direccionales como no direccionales. La respuesta a un estímulo direccional, como la gravedad o la luz solar, se llama tropismo y la respuesta a uno no direccional es un movimiento násticos.
Los tropismos son el resultado de crecimientos celulares diferenciados, en los cuales las células de una parte de la planta se elongan más que las de la otra, provocando que se incline hacia el lado con menor crecimiento. Entre los tropismos más comunes se encuentra el fototropismo, la inclinación de la planta hacia una fuente de luz. El fototropismo le permite maximizar la exposición luminosa en aquellas que requieren luz adicional para realizar la fotosíntesis o minimizarla en las que están sujetas a luz y calor intensos. El geotropismo permite a las raíces determinar la gravedad y crecer hacia abajo. Los tropismos son, generalmente, el resultado de la interacción entre el medio y la producción de una o más fitohormonas.
Muchas fanerógamas usan el pigmento fitocromo para detectar los cambios estacionales en la duración del día, los cuales traducen como señales para florecer. Esta sensibilidad se denomina fotoperiodismo, por lo que las especies que florecen se pueden clasificar como plantas de días largos, de días cortos y neutras, dependiendo de la respuesta de cada una a los cambios en la duración del día. Las plantas de días largos requieren cierta cantidad de luz diurna para iniciar la floración, por tanto florecen en primavera o verano. Por el contrario, las plantas de días cortos florecerán cuando la duración de la luz diurna descienda hasta un cierto nivel crítico. Las neutras, en cambio, no se basan en este fotoperiodismo para florecer, aunque algunas serían sensibles a la temperatura (vernalización). Aunque una planta de días cortos no puede florecer durante los largos días del verano, en realidad no es la exposición a los periodos de luz lo que limita la floración, sino que requiere un periodo mínimo de oscuridad ininterrumpida cada 24 horas antes de que el desarrollo floral pueda comenzar. Se ha determinado experimentalmente que una planta de este tipo no florece si, durante la noche, se utiliza un flash de luz activadora del fitocromo. Las plantas hacen uso del sistema fitocromático para detectar la duración del día o fotoperiodo. Este hecho es utilizado por floristas y viveristas para controlar, e incluso inducir la floración fuera de su estación natural, como ocurre con Poinsettia.
Mientras que la mayoría de la gente conoce la importancia de la luz para la fotosíntesis, pocos se dan cuenta de que la sensibilidad de la planta a la luminosidad desempeña un papel en el control de su desarrollo estructural (morfogénesis). Este uso de la luz para controlar el desarrollo estructural se llama fotomorfogénesis y depende de la presencia de fotorreceptores especializados, los cuales son pigmentos químicos capaces de absorber ondas de luz específicas.
Las plantas usan cuatro clases de fotorreceptores: fitocromo, criptocromo, un fotorreceptorUV-B y protoclorofilidea. Los dos primeros, fitocromo y criptocromo son proteínasfotorreceptoras, complejas estructuras moleculares formadas al unir una proteína con un pigmento sensible a la luz. El criptocromo también es conocido como el fotorreceptor UV-A, ya que absorbe luz ultravioleta en la sección de onda larga "A". El receptor UV-B consiste en uno o más compuestos que aún deben ser identificados con exactitud, aunque algunas evidencias sugieren como candidatos caroteno y riboflavina Protoclorofilide a, como su nombre sugiere, es un precursor químico de la clorofila.
El fotorreceptor más estudiado es el fitocromo. Es sensible a la luz de la región roja a infrarroja del espectro visible. Muchas fanerógamas lo utilizan para regular el periodo de floración basado en la duración del día y la noche (fotoperiodismo) y para ajustar los ritmos circadianos. También regula otras respuestas, como la germinación de las semillas, el tamaño, forma y número de hojas, la síntesis de la clorofila y la alineación del epicótilo o hipocótilo de las plántulas dicotiledóneas.
Las fitohormonas son compuestos químicos que regulan el crecimiento de una planta. Según una definición estándar del mundo animal, las hormonas son moléculas señalizadoras producidas en ubicaciones específicas que se dan en concentraciones muy bajas y causan procesos alterados en células concretas en otras ubicaciones. A diferencia de los animales, las plantas carecen de órganos o tejidos productores de hormonas, por lo que a menudo no son transportadas a otras partes de la planta, ni su producción está limitada a ubicaciones específicas.
Estas hormonas son sustancias químicas que, en pequeñas cantidades, estimulan e influyen en el crecimiento, desarrollo y diferenciación de células y tejidos. Son vitales para el crecimiento; afectando procesos que van desde la floración hasta el desarrollo de las semillas, la dormancia y la germinación. Regulan qué tejidos deben crecer hacia arriba y cuales hacia abajo, la formación de las hojas y el crecimiento del tallo, el desarrollo y maduración del fruto, así como la abscisión foliar e incluso la muerte de la planta.
Las hormonas vegetales más importantes son el ácidoabscísico (ABA), auxinas, etileno, giberelina y citoquinina aunque hay muchas otras sustancias que sirven para regular la fisiología vegetal.
Los pigmentos
forman parte de las moléculas más importantes para el funcionamiento de
la planta. Constituyen una gran variedad de tipos diferentes de
moléculas entre las que se encuentran porfirinas, caretenoides y antocianinas. Todos los pigmentos biológicos absorben selectivamente unas longitudes de ondas de luz mientras reflejan otras. La planta puede usar la luminosidad absorbida para potenciar ciertas reacciones químicas, mientras que la luz reflejada determina el color del pigmento que se mostrará a la vista.
Molécula de la clorofila (modelo en 3D).
La clorofíla
es el pigmento primario; es una porfirina que absorbe la longitud de
onda roja y azul reflejando la verde, por lo que es precisamente su
presencia y mayor o menor abundancia la que da el característico color
verde a las plantas. Es también la que, al interceptar la luz, incentiva
la fotosíntesis. Los carotenoides son tetraterpenoides
rojos, naranjas o amarillos. Funcionan como pigmentos accesorios
ayudando a incentivar la fotosíntesis al reunir longitudes de onda que
no han sido absorbidas por la clorofila. Las antocianinas son flavonoides pigmentarios liposolubles que se muestran rojos o azules dependiendo del pH.
Se dan en todos los tejidos de las plantas superiores, dando color a
las hojas, tallos, raíces, flores y frutos, aunque no siempre en
cantidades suficientes para que sean apreciables. Las betalainas son pigmentos rojos o amarillos y, al igual que las antocianinas, son liposolubles pero, a diferencia de ellas, son compuestos indol-derivados sintetizados de la tirosina. Este tipo de pigmentos se encuentran solamente en el orden Caryophyllales (incluidos cactus y Amaranthus)
y nunca coinciden en plantas que contengan antocianinas. Son las
responsables, por ejemplo, del profundo color rojo de la remolacha (Beta vulgaris)
y se usan comercialmente como colorantes alimenticios. Los fisiólogos
no están seguros de la función que realizan en las plantas que las
contienen, sin embargo algunas evidencias preliminares afirman que
podrían tener propiedades fungicidas.
Las plantas necesitan nutrientes para sobrevivir, algunos en grandes cantidades, como el carnono y el nitrógeno (macronutrientes). Otros (los micronutrientes), los necesitan en cantidades mínimas para mantenerse sanas y normalmente los absorben como iones disueltos en el agua desde el sustrato, aunque las plantas carnívoras los obtienen de sus presas.
La nutrición vegetal es el conjunto de procesos mediante los cuales los vegetales toman sustancias del exterior y las transforman en materia propia y energía.
Las plantas son organismos autótrofos, capaces de utilizar el la energía de la luz solar para sintetizar todos sus componentes de dióxido de carbono, agua y elementos minerales. Estudios en nutrición vegetal han demostrado que los elementos minerales específicos son esenciales para la vida. Estos elementos se clasifican como macronutrientes o micronutrientes, dependiendo las cantidades relativas encuentra en el tejido de la planta. Existen ciertos síntomas visuales que son diagnósticos de deficiencias en nutrientes específicos en las plantas superiores. Algunos trastornos nutricionales pueden ocurrir porque los nutrientes tienen un papel clave en el metabolismo de la planta. Estos sirven como componentes de compuestos orgánicos, en almacenamiento de energía, en estructuras de la planta, como cofactores enzimáticos, y en las reacciones de transferencia de electrones.
Los elementos
simples de los cuales están principalmente constituidos las plantas -
carbono, oxígeno, hidrógeno, calcio, fósforo, etc. - no difieren de los
de los animales, hongos o incluso bacterias. Los compuestos atómicos
fundamentales en las plantas son iguales al resto de formas de vida;
difieren únicamente los detalles en la forma en que se agrupan. A pesar de esta semejanza subyacente, las plantas producen una amplia
variedad de productos químicos con propiedades poco corrientes que
utilizan para afrontar su medioambiente. Las plantas usan los pigmentos para absorber o detectar la luz, mientras que los seres humanos los extraemos para utilizarlos como tintes. Otros productos se usan para fabricar caucho o biofuel, pero quizás los más conocidos sean los de uso farmacológico, como el ácido salicílico (aspirina), morfina o digitalis. La industria farmáceutica gasta billones cada año en la investigación de compuestos vegetales para potenciales beneficios médicos.
Como los demás seres vivos, los vegetales llevan a cabo funciones vitales que les permiten crecer, desarrollarse y reproducirse.
Los principales procesos para cumplir su metabolismo son la absorción, la circulación, la respiración y la transpiración.
La absorción
Los vegetales no toman sus nutrientes sólo de la tierra. También utilizan el oxígeno y el dióxido de carbono del aire que captan principalmente a través de sus hojas.
El agua con sales minerales disueltas entra a la raíz por difusión; con esas sustancias la planta elabora moléculas orgánicas para formar sus tejidos: carbohidratos -como la glucosa, la fructosa y el almidón-, proteínas y grasas o lípidos.
Esta particularidad de convertir los minerales en compuestos orgánicos es exclusiva de los vegetales y de ciertas bacterias y algas microscópicas. Por eso, la vida animal, los hongos y los protozoos dependen de los vegetales, principal fuente disponible de compuestos orgánicos elaborados.
Una característica del reino vegetal es su extrema capacidad de adaptación. Las hidrófitas son plantas que viven en el agua o en suelos muy húmedos. Las que crecen en tierra se nutren a través de la raíz, que crece en busca de agua y nutrientes, por lo que se encuentra más desarrollada, las epífitas viven sobre otros vegetales, sin ser parásitas, y absorben agua por medio de pelos que tienen en la superficie de las hojas.
Sin disponer de un verdadero aparato digestivo, las células vegetales producen enzimas, que permiten asimilar el almidón y otros hidratos de carbono, las grasas y las proteínas.
La circulación
El desarrollo de un sistema circulatorio, de complejidad creciente en las distintas formas de vida, es una prueba de los mecanismos de la evolución. En los organismos celulares simples, como la ameba y el paramecio, la función de transporte está asegurada sencillamente por las corrientes de material protoplasmático, que absorben o expulsan sustancias. Pero ya en las talófitas o algas, se observa la presencia de vías circulatorias. Los vegetales terrestres necesitan asegurar sus recursos hídricos, y para ello cuentan con tejidos de absorción y conducción de agua y nutrientes. Los helechos, las más evolucionadas entre las plantas inferiores, muestran perfectamente diferenciados los tejidos de conducción.
Para la circulación de la savia, la planta cuenta con dos tipos de tejido: xilema y floema. Sus elementos de conducción se asocian con tejidos de sostén y parenquimáticos (que almacenan reservas), generalmente, están agrupados formando hacecillos conductores. El xilema es leñoso, con células muertas especializadas que forman vasos conductores, unidos entre sí. El floema está formado por células vivas unidas entre sí por orificios. Estos tejidos están ubicados de distinta manera en los diversos órganos de la planta.
La savia es una mezcla de sustancias orgánicas e inorgánicas, integrada en un 98% por agua -el porcentaje varía según las distintas especies-, y en el resto por sales, azúcares, aminoácidos y hormonas. La savia bruta, compuesta por agua y sales minerales disueltas, absorbidas por la raíz, sube por el xilema y alcanza las partes de la planta donde se realiza la fotosíntesis, es decir, la transformación de los minerales en materias que el organismo necesita. A través del proceso de la fotosíntesis, la savia bruta se convierte en savia elaborada, compuesta por sustancias producidas en el metabolismo, que descienden por los orificios del floema y se distribuye en toda la planta.
Entre los minerales necesarios para las plantas, los de mayor valor son el nitrógeno, requerido para la multiplicación celular; el fósforo, que integra compuestos ricos en energía; el potasio, que favorece la asimilación de sustancias nutritivas; el calcio, que une y protege las células; el cobre, de valor durante el período de crecimiento; el cinc, que interviene en la formación de los líquidos, y el manganeso, en la de sustancias proteicas. Además, requiere magnesio, ya que ese elemento interviene en la formación de clorofila, pigmento que interviene en la fotosíntesis.
La transpiración y la respiración
La transpiración elimina el exceso de agua en forma de vapor o de gotitas que salen por los estomas, orificios microscópicos situados en la epidermis de las partes aéreas de la planta, y, con mayor densidad en el envés o reverso de las hojas.
Disponen de un mecanismo que les permite abrirse o cerrarse, de acuerdo con el volumen de agua que la planta necesite eliminar en forma de vapor. Por los estomas también ingresa el CO2 utilizado en la fotosíntesis.
La transpiración que realizan los vegetales es cuantitativamente importante en el ciclo del agua. El agua de lluvia vuelve a la atmósfera a través de la evaporación del suelo y de la transpiración de las plantas, principalmente. De estos mecanismos, el segundo es tres veces mayor que el primero.
La respiración es el proceso inverso al de la fotosíntesis, en donde, a partir de sustancias orgánicas y oxígeno, los vegetales obtienen energía y liberan CO2 y agua. Todos los órganos de la planta respiran para obtener energía. La raíz, por ser el órgano de la planta encargado de la absorción de agua y nutrientes, está en constante crecimiento y necesita proveerse directamente de oxígeno para respirar. El tallo respira por medio de sus poros, llamados lenticelas.
El fruto se caracteriza por la respiración anaeróbica, es decir, que no requiere oxígeno. Esta particular forma de respiración libera sustancias que son las responsables del aroma de las frutas maduras.
Xilema y floema equivalen a venas y arterias en la función circulatoria.
El xilema conduce el agua y los minerales disueltos en ella que absorben las raíces. El floema transforma las sustancias orgánicas elaboradas por las hojas
De todos modos, más allá de esas formas periféricas de respiración, lo cierto es que la planta cumple esta función sobre todo a través de los estomas de las hojas, a un ritmo que varía según diversos factores. La velocidad de respiración de un vegetal es diferente según su edad y los factores climáticos. Cuanto más joven sea la planta, más activa será su respiración, pues su necesidad de abastecerse de energía es permanente. También el tiempo cálido y húmedo aumentan el ritmo respiratorio.
