estomas

¿Cómo evolucionaron los estomas?

Losestomas son una etapa importante en la evolución de las plantas.

Las primeras plantas terrestres que evolucionaron a partir de especies acuáticas tuvieron que enfrentarse al mayor desafío: cómo no secarse en un medio terrestre. Como resultado, las plantas desarrollaron cutículas cerosas que ayudaban a reducir la cantidad de agua que podía perderse como vapor de agua a través de la planta. Sin embargo,estas cutículas también impedían que los gases se difundieran a través de las membranas de las plantas para realizar la fotosíntesis. ¿Cuál era la solución? Los estomas, ¡por supuesto!

Los estomas permitían a las plantas controlar el intercambio de gases entre sus membranas y el aire, a pesar de tener cutículas para evitar la desecación. Como el vapor de agua también puede pasar a través de los estomas, no siempre están abiertos. Los estomas se abren y cierran en función de las señales ambientales, lo que ayuda a evitar la pérdida excesiva de agua.

Los estomas y la transpiración

Como consecuencia de la apertura directa de los estomas, se produce un proceso llamado transpiración. La transpiración es la evaporación del agua a través de los estomas. La transpiración crea una diferencia de presión de agua en las plantas, ayudando a impulsar el agua hacia arriba por el tejido xilemático de las plantas vasculares.

La transpiración también significa que una planta pierde agua. Aproximadamente el 90% de toda el agua que pierden las plantas se pierde a través de los estomas, ¡que sólo representan el 1% de la superficie de una hoja!¹ Esto significa que controlar el número de estomas, cuándo abre y cierra una planta sus estomas y la densidad de estomas en las hojas puede ayudar a una planta a evitar la pérdida de agua.

Estructura de los estomas

Los estomas se encuentran en la epidermis de las hojas y, a veces, de los tallos. Alrededor de los poros estomáticos hay células epidérmicas modificadas conocidas como células de guarda.

Las células de guarda tienen paredes celulares que no son uniformes, sino que pueden expandirse cuando les entra agua. Tienen microfibrillas de celulosa (el componente que fortifica las paredes celulares de las plantas) que ayudan a las células a expandirse y contraerse en función de su turgencia. Las células de guarda también contienen clorofila y cloroplastos, que las hacen capaces de realizar la fotosíntesis. La presencia de cloroplastos también ayuda a las células protectoras a detectar los cambios de luz, lo que puede influir en que estén abiertas o cerradas.

Alrededor de las células protectoras hay células subsidiarias, cuya función varía, pero que pueden ofrecer apoyo mecánico o de almacenamiento a las células ^protectoras2. El número de células subsidiarias que rodean a las células protectoras, su tamaño y su forma varían de una planta a otra.

Estómatas: ¿dónde encontrarlos?

La mayoría de los estomas se encuentran en el tejido dérmico de la hoja. Esto significa que existen en las capas externas de una planta y sus tejidos. Los estomas se encuentran tanto en el envés como en el haz de las hojas.

Según la especie o el tipo de planta, puedes observar estomas tanto en la superficie abaxial como en la adaxial, o en una u otra.

Función de los estomas: ¿cómo se abren y cierran?

La función básica de los estomas es permitir el intercambio de gases entre el aire y la planta, dejando entrar dióxido de carbono y liberando oxígeno.

Los estomas permiten el intercambio de gases para la fotosíntesis y controlan la pérdida de agua, como ya hemos comentado. Entonces, ¿qué factores podrían influir en que los estomas permanezcan abiertos o cerrados?

Todas ellas pueden ser señales internas o externas de que un estoma debe abrirse para continuar el intercambio de gases o cerrarse para limitar la pérdida de agua.

Un estoma puede abrirse debido a

• Aumento de la cantidad de luz

• Aumento de la humedad en la atmósfera

• Bajos niveles de_CO2 en el tejido mesófilo que rodea el poro estomático

Un estoma puede cerrarse debido a:

• Disminución de la cantidad de luz

• Disminución de la humedad en la atmósfera

• Altos niveles de_CO2 en el tejido mesófilo

Presión de turgencia, células protectoras y estomas

Cuando hay señales ambientales, las células protectoras de los estomas sufren un cambio en la presión de turgencia para abrirse o cerrarse. Cuando los estomas están cerrados, las células de guarda están flácidas. Sin embargo, la apertura estomática está provocada por el movimiento del agua hacia el interior de las células de guarda, lo que hace que éstas se vuelvan turgentes y se curven hacia fuera, permitiendo un paso directo al tejido mesófilo situado debajo.

Los estomas en las plantas: las adaptaciones para evitar la pérdida de agua

Como hemos visto, la presencia de estomas es importante para el intercambio gaseoso. Sin embargo, también hemos aprendido que los estomas facilitan el paso del agua fuera de la planta a través de la transpiración. Las plantas controlan la cantidad de agua que pierden a través de los estomas mediante distintos mecanismos o adaptaciones. Controlar la cantidad de agua que se pierde por transpiración significa controlar los estomas. Una forma en que una planta controla sus estomas es abriéndolos y cerrándolos en momentos estratégicos.

Las plantas también controlan el número de estomas. Pueden hacerlo desprendiéndose de las hojas sobrantes, o si una planta se enfrenta a largos periodos de sequía puede incluso disminuir el número de estomas en las hojas nuevas. Algunas plantas tienen sus estomas en hendiduras llamadas criptas estomáticas, que son hendiduras en la superficie de las hojas. Los estomas se encuentran en el fondo de estas criptas.

Apertura y cierre de los estomas

La mayoría de las plantas abren sus estomas durante el día, cuando hay luz solar, para que el gas_CO2 que entra en la planta pueda utilizarse para la fotosíntesis. Sin embargo, la planta debe responder a la sequedad extrema o al calor de la atmósfera, que pueden causar estrés hídrico.

Ácido abscísico

Las plantas responden al estrés hídrico repentino provocado por las altas temperaturas o el aumento de la sequía cerrando sus estomas.

Si el potencial hídrico es bajo (negativo) en los tejidos mesófilos de las hojas, la planta activará una respuesta de ácido abscísico. Esto significa que el ácido abscísico indicará a la planta que cierre las células de guarda, impidiendo una mayor pérdida de agua a través de la transpiración.

Plantas con metabolismo ácido crasuláceo (CAM)

Lamayoría de las plantas abren sus estomas durante el día , cuando la luz solar es suficiente para realizar la fotosíntesis. Sin embargo, si una planta vive en un clima árido como el desierto, abrir los estomas durante el día es una receta para la pérdida excesiva de agua. Por ello, algunas plantas que viven en entornos cálidos y secos han desarrollado un Metabolismo Ácido Crasuláceo (CAM) que les permite abrir los estomas durante la noche fría y mantenerlos cerrados durante el calor del día.

Por la noche, los estomas se abren y las plantas CAM concentran el dióxido de carbono en el tejido mesofílico, convirtiéndolo en un compuesto de carbono preliminar utilizado en el ciclo Calvin de la fotosíntesis. Entonces, durante el día, la planta dispone de carbono para realizar la fotosíntesis sin abrir los estomas.