El
término crecimiento se define como
el aumento de tamaño, agrandamiento o desarrollo progresivo de un organismo
vivo. Esto lo ilustra bien la siembra de una semilla, que es el inicio del
proceso que da como resultado la formación de una planta madura. Hace más de un
siglo, el notable científico alemán Justus von Liebig afirmó que el crecimiento de las plantas es “la fuente
primaria de donde los seres humanos y los animales obtienen los medios
necesarios para su crecimiento y manutención”.
El
crecimiento es uno de los atributos fundamentales de los organismos vivos. Es
más que un mero incremento de tamaño y peso, aunque esto es una expresión de
aquél. El crecimiento representa un cambio progresivo e irreversible en la
forma, que implica la formación de nuevas células y su agrandamiento y
maduración para dar origen a tejidos y órganos.
Para
el crecimiento, todas las plantas deben tener, en grados variables, el mismo
suministro básico de luz y calor, agua, hidrógeno, oxígeno, carbono y elementos
minerales. Por lo regular, el sol suministra la energía necesaria y el suelo
proporciona la humedad y los elementos minerales, en tanto que el aire
proporciona el oxígeno y el dióxido de carbono. El crecimiento se detiene, se
inicia, o por lo menos se modifica cuando cambian las condiciones ambientales
en la zona de la raíz y en torno a la porción aérea de las plantas.
La
célula vegetal
Todas
las plantas están constituidas por células. La célula vegetal es la unidad
estructural y funcional básica de las plantas. Podría comparársele a una
diminuta fábrica de productos químicos que absorbe y secreta sustancias;
transforma la energía luminosa en energía química (mediante la fotosíntesis);
respira y libera energía para efectuar varias actividades; digiere o transforma
alimentos; y sintetiza compuestos químicos complejos a partir de aire, agua y
azúcares simples.
Tejidos
vegetales
Los
grupos de células que funcionan como una sola unidad se denominan tejidos. Con
base en su función, los tejidos se pueden clasificar en uno de cuatro grupos:
meristemáticos, fundamentales, de protección y vasculares. Los tejidos
meristemáticos están compuestos por células embrionarias no diferenciadas,
capaces de crecer por división simple, que existen en los sitios de
crecimiento. Los tejidos fundamentales están constituidos por masas de células
que tienen poca especialización en cuanto a estructura o función; sirven
principalmente como unidades de almacenamiento. La epidermis de las plantas es
un tejido protector. Los tejidos vasculares, como el xilema y el floema,
intervienen en los procesos de conducción de las plantas. Estos tejidos
altamente especializados proporcionan también soporte mecánico gracia a su
estructura y ubicación.
Órganos
vegetales
Un
grupo de tejidos constituyen un órgano. Los órganos de las plantas se dividen
por lo general en raíces, tallos, hojas y estructuras reproductivas. Sin
embargo, en el reino vegetal existen plantas que carecen de uno o varios de
estos órganos o que poseen otros órganos especializados.
Raíces
La
raíz es el órgano de las plantas que, por lo general crece en forma descendente
en el suelo, sirve de anclaje y absorbe agua y nutrientes minerales. Puede
funcionar también como órgano de almacenamiento de alimento o como órgano
reproductivo. Las raíces varían mucho en forma y tamaño entre las especies. En
un estudio con una sola planta de centeno, a la cual se le permitió crecer
durante cuatro meses en una caja de 30 x 30 x 55 cm, se encontró que la
longitud sumada de todas las raíces era de 620 km. El área total de la
superficie de la raíz de esa planta fue de 750 m2.
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| Corte de un ápice de raíz. |
La
raíz difiere del brote o parte aérea de la planta principalmente en cuanto a
estructura. A diferencia de los tallos, las raíces normalmente carecen de hojas
o yemas y no están divididas en nudos y entrenudos. En general, la raíz difiere
del brote en cuanto a función y ubicación, pero este no siempre es el caso. Las
raíces de algunas plantas forman yemas que dan origen a brotes foliosos, y otras
plantas presentan tallos aéreos que absorben agua y nutrientes. Los tubérculos
de papa y los rizomas del pasto azul son tallos que con frecuencia se
encuentran bajo tierra, en tanto que las raíces adventicias del maíz que sirven
como medios de aseguramiento se localizan por arriba de la superficie del
suelo.
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| Corte transversal de la raíz de una dicotiledónea. |
Los
sistemas radicales se agrupan en dos tipos generales: fibrosos y raíces
pivotantes. Cuando se desarrollan raíces largas, delgadas, numerosas y casi del
mismo tamaño, se habla de raíces fibrosas. Ejemplos de esta clasificación de la
raíz son el maíz, las gramíneas de grano pequeño y otras gramíneas. Cuando la
raíz primaria permanece como la de mayor tamaño en la planta y continúa
creciendo en forma descendente formando otras raíces, se clasifica como raíz
pivotante. Ejemplos de plantas con esta clase de raíz son el algodón, la
alfalfa, la remolacha azucarera y el diente de león. También son bastante
comunes los sistemas radicales que no están bien definidos como fibrosos o
pivotantes. Cualquiera que sea la clasificación, es importante conocer la
naturaleza del sistema radical de la planta para saber como manejar
adecuadamente el crecimiento y la producción de la misma.
Si
se observa de cerca la raíz, se verá que está formada por distintas regiones
funcionales. La principal zona de absorción de agua y nutrientes minerales es
la porción más joven que está próxima al ápice de la raíz. Si se observa
todavía más cerca esta región, se encontrarán pelos radicales diminutos que
crecen hacia afuera desde toda la periferia de la superficie de la raíz. Estos
pelos radicales miden aproximadamente 0.01 milímetros de diámetro y unos
cuantos milímetros de longitud. Cada pelo radical es una prolongación hacia
afuera de una porción de una célula epidérmica. Las delicadas paredes externas
de los pelos radicales están formadas parcialmente de sustancias pécticas
gelatinosas, que le permiten al pelo radical adherirse a las partículas del
suelo para absorber agua y nutrientes. Es común encontrar cientos de pelos
radicales por milímetro cuadrado de epidermis de la zona caracterizada por la
presencia de estas estructuras.
La
porción más vieja de la raíz, la más alejada del ápice de crecimiento de la
misma, adquiere el aspecto de un tallo y, en cierta medida, lleva a cabo las funciones
de éste. Su principal función es ahora la de conducir agua y nutrientes
minerales del ápice de la raíz a las partes aéreas y transportar compuestos
sintetizados de las hojas de regreso al ápice. La figura de abajo es un corte
transversal de una raíz madura representativa de dicotiledóneas. La epidermis
da protección, el córtex brinda soporte y almacenamiento y el cilindro central
contiene los tejidos conductores.
Son
muchos los factores ambientales que afectan el crecimiento de la raíz. Estos
incluyen: luz, gravedad, temperatura, humedad, oxígeno, concentración de sales,
textura y estado físico del suelo, pH y suministro de nutrientes. Cada raíz
esta sujeta a una combinación de todos estos factores, y su crecimiento es el
resultado de la acción combinada de todos ellos.
El
efecto de la luz sobre la concentración hormonal hace que las plantas se
dirijan hacia la luz. La orientación hacia la luz se conoce como fototropismo
positivo; la orientación opuesta se denomina fototropismo negativo. La mayoría
de las raíces presentan fototropismo negativo.
El
crecimiento descendente es la respuesta común de las raíces a la atracción que
ejerce la fuerza de gravedad. La orientación de las raíces hacia abajo se
conoce como geotropismo positivo, y la orientación de los brotes hacia arriba
se denomina geotropismo negativo.
Por
lo general, las raíces de las plantas crecen hacia donde existen las
temperaturas más favorables, lo que se denomina termotropismo positivo.
Asimismo, crecen en dirección de un suministro de humedad favorable, por lo que
presentan hidrotropismo positivo. Estas características son solo respuestas al
medio circundante inmediato. Las raíces no buscan temperaturas favorables,
agua, ni un suministro de nutrientes, sólo crecen mejor en áreas donde estos
factores están presentes.
El
oxígeno debe estar disponible para todas las células vivas. La cantidad
necesaria de este gas para el crecimiento, varía según la especie. A menos que
la planta posea sistemas especiales para transportar oxígeno hacia las raíces
(como es el caso del arroz y de algunas de las plantas que crecen en los
pantanos), la inundación de los suelos durante mucho tiempo causa la muerte de
la raíz debido a la falta de oxígeno.
El
proceso de absorción es una de las principales funciones de la raíz. Sin un
suministro constante de agua, las plantas no pueden llevar a cabo las
actividades fisiológicas básicas como la fotosíntesis, la respiración y el
crecimiento. Sin un suministro de nutrientes minerales captados mediante
procesos de absorción, las plantas morirían.
La
absorción de nutrientes por las células vivas es un proceso activo que requiere
un gasto de energía. Se requiere energía para concentrar los iones nutritivos
dentro de las células de la raíz de la planta. Por ejemplo, las concentraciones
iónicas pueden ser de 1000 veces mas grandes en el interior de las células que
en la solución del suelo inmediatamente fuera de éstas.
El
ion potasio (K+) se difunde de la solución del suelo a la superficie
de la raíz. Ahí, pasa libremente a través de la pared celular hasta hacer
contacto con la membrana de la célula, que se denomina plasmalema. Es esta
membrana, muy impermeable a los iones, la que controla el movimiento posterior
del ion potasio a la raíz. Asimismo, en esta membrana se encuentran ciertos
puntos o sitios que son específicos para iones particulares. En este ejemplo,
el sistema de transporte específico del potasio se une al K+, lo
lleva a través del plasmalema y lo deposita del otro lado. El ion luego es retenido
en el interior de la célula por la membrana, y el sistema de transporte es regenerado
para recoger otro ion K+. Una vez en el interior de la célula, el K+
se mueve rápidamente por flujo másico en la corriente de transpiración (en el
tejido xilemático). Otros mecanismos de transporte son la difusión y ciertos
procesos regulados por el metabolismo.
El
movimiento del agua es principalmente un proceso físico pasivo. Conforme el
agua se evapora de las hojas, se origina una diferencia de tensión entre las
hojas y las raíces. Esta tensión “jala” el agua hacia arriba a través de la planta.
El principal obstáculo para este movimiento consiste en la endodermis,
estructura donde el agua debe pasar a través de los espacios citoplasmáticos. Esta
es la etapa del proceso que es afectada por el metabolismo y se hace
susceptible a los factores que afectan a éste, como la temperatura, el
suministro de oxígeno, los venenos metabólicos y el suministro de alimentos o
carbohidratos. La salinidad también restringe la absorción de agua.
Parte
aérea
Los
tallos y las hojas constituyen el brote o parte aérea. Cada una de estas
estructuras posee funciones separadas pero que con frecuencia se traslapan. La hoja
es el centro de la actividad fotosintética, es decir, el punto de partida de la
fabricación de alimentos. La posición de las hojas en la planta y su estructura
facilitan esta función al proporcionar una máxima exposición al sol. A lo largo
de la superficie foliar existen aberturas conocidas como estomas, donde se produce
el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono. Bajo la epidermis se encuentra
una capa esponjosa que contiene los cloroplastos, las estructuras que contienen
clorofila y donde se lleva a cabo la fotosíntesis.
Los
tallos de algunas plantas realizan también la fotosíntesis. Sin embargo,
principalmente los tallos encierran los tejidos conductores que llevan agua y
nutrientes a las hojas y carbohidratos a las raíces y otros órganos. También sirven
de soporte a hojas, flores y frutos. De igual manera, pueden hacer las veces de
estructuras de almacenamiento y servir como medios de reproducción de algunas
plantas.
Fotosíntesis
La
fotosíntesis es el proceso de fijar carbono e hidrógeno -provenientes del dióxido
de carbono y el agua, respectivamente-, para formar azúcares de seis carbonos. La
energía necesaria para realizar el proceso proviene de la luz. La clorofila -la
molécula de estructura compleja que se encuentra en los cloroplastos de las
plantas verdes- actúa como catalizador de la reacción.
Los
azúcares que se producen durante la fotosíntesis son transportados hacia otros órganos
de la planta, donde se utilizan como “alimento” o almacenan después de ser convertidos
en almidón, grasas, proteínas y otros compuestos. Estos compuestos almacenados
proporcionan al mundo animal su suministro básico de alimentos.
La
respiración, oxidación en que se queman azúcares, proporciona la energía para muchas
reacciones metabólicas distintas, la suma de las cuales sostiene el
crecimiento, desarrollo y reproducción de los vegetales. Algunas de las
reacciones producen compuestos orgánicos, como aminoácidos, proteínas, grasas y
ceras. Todas estas reacciones esenciales requieren la energía que originalmente
proviene de la luz.
La
mayoría de los nutrientes esenciales para las plantas se utilizan en estas
reacciones (por ejemplo: el nitrógeno en los aminoácidos y las proteínas, el
magnesio y el azufre en la clorofila, y el fosforo en la reacción de ADP-ATP).
Transpiración
La
evaporación de agua a partir de hojas, tallos y otros órganos aéreos de las plantas
se denomina transpiración. De la cantidad total de agua que absorben las
raíces, 99% o más podría perderse por transpiración. Aunque eliminada, esta agua
es fundamental para los procesos vitales de las plantas. El agua que se evapora
enfría las superficies vegetales. Lo anterior también origina una fuerza
impulsora dentro de los tejidos conductores que contribuye al movimiento de
solutos y otros materiales en el sistema vascular de la planta.
Factores
externos como la luz, temperatura, humedad, velocidad del viento, humedad del suelo
y salinidad influyen en la transpiración a través de los estomas es mucho mayor
durante el día que en la noche. La respuesta de los estomas de abrirse y
cerrarse está relacionada con cambios que ocurren dentro de las células oclusivas
y es afectada por factores internos y externos.
La
modificación de las estructuras vegetales es una respuesta natural de adaptación
a los factores climáticos. La aparición de cutícula céreas, capas engrosadas,
menor superficie foliar, menor número de estomas y superficies foliares pilosas
son respuestas naturales de los vegetales que modifican el porcentaje de transpiración
y proporcionan una mayor resistencia al estrés por humedad.
Fuente. California Plant Health Association (CPHA). 2008. Manual de fertilizantes para cultivos de alto rendimiento. Editorial Limusa S.A. de C.V. México.
