La redistribución hidráulica es un mecanismo pasivo mediante el cual el agua se transporta desde suelos húmedos a secos a través de redes subterráneas. [1] Ocurre en plantas vasculares que comúnmente tienen raíces tanto en suelos húmedos como secos, especialmente plantas con raíces pivotantes que crecen verticalmente hasta el nivel freático y raíces laterales que se asientan cerca de la superficie. A finales de la década de 1980, hubo un movimiento para comprender el alcance total de estas redes subterráneas. [2] Desde entonces se descubrió que las plantas vasculares cuentan con la ayuda de redes de hongos que crecen en el sistema de raíces para promover la redistribución del agua. [1] [3] [4]
Los períodos cálidos y secos, cuando la superficie del suelo se seca hasta el punto de que las raíces laterales exudan el agua que contienen, provocarán la muerte de dichas raíces laterales a menos que se reemplace el agua. De manera similar, en condiciones extremadamente húmedas, cuando las raíces laterales quedan inundadas por el agua de la inundación, la falta de oxígeno también pondrá en peligro las raíces. En las plantas que exhiben redistribución hidráulica, existen vías de xilema desde las raíces principales hasta las laterales, de modo que la ausencia o abundancia de agua en las laterales crea un potencial de presión análogo al de la atracción transpiracional . En condiciones de sequía, el agua subterránea es aspirada a través de la raíz principal hacia los laterales y exudada hacia la superficie del suelo, reponiendo la que se perdió. En condiciones de inundación, las raíces de las plantas realizan una función similar en la dirección opuesta.
Aunque a menudo se lo denomina elevación hidráulica, se ha demostrado que el movimiento del agua a través de las raíces de las plantas ocurre en cualquier dirección. [5] [6] [7] Este fenómeno se ha documentado en más de sesenta especies de plantas que abarcan una variedad de tipos de plantas (desde hierbas y pastos hasta arbustos y árboles) [8] [9] [10] y en una variedad de condiciones ambientales. condiciones (desde el desierto de Kalahari hasta la selva amazónica). [8] [9] [11] [12]
El movimiento de esta agua puede explicarse mediante una teoría del transporte de agua a través de una planta. Esta teoría bien establecida del transporte acuático se llama teoría de la tensión de cohesión . En resumen, explica que el movimiento del agua por toda la planta depende de que haya una columna de agua continua, desde las hojas hasta las raíces. Luego, el agua es arrastrada desde las raíces hasta las hojas, moviéndose a través del sistema vascular de la planta , todo facilitado por las diferencias en el potencial hídrico en las capas límite del suelo y la atmósfera . Por lo tanto, la fuerza impulsora para mover el agua a través de una planta es la fuerza cohesiva de las moléculas de agua y un gradiente de presión desde las raíces hasta las hojas. Esta teoría todavía se aplica cuando la capa límite con la atmósfera está cerrada, por ejemplo, cuando los estomas de las plantas están cerrados o en plantas senescentes. [13] El gradiente de presión se desarrolla entre capas de suelo con diferentes potenciales hídricos, lo que hace que el agua se mueva por las raíces desde las capas de suelo más húmedas a las más secas de manera similar a cuando una planta está transpirando.
Se ha entendido que el levantamiento hidráulico ayuda a la planta huésped y a sus plantas vecinas en el transporte de agua y otros nutrientes vitales. [2] En ese momento, el levantamiento hidráulico se describía como el movimiento de agua y nutrientes del suelo desde un huésped vascularizado hacia el suelo durante la noche principalmente. [2] Luego, después de estudios en la década de 2000, se tomó en consideración una palabra más completa que describía un movimiento bidireccional y pasivo exhibido por las raíces de las plantas y asistido además por redes de micorrizas . [2] [3] [14] Un estudio de 2015 describió una "transferencia directa de agua redistribuida hidráulicamente" entre el huésped y los hongos hacia el sistema de raíces circundante. [3] Como se mencionó, la redistribución hidráulica no solo transporta agua sino también nutrientes. [14] Los hongos con mayor probabilidad de formar redes de agua y nutrientes son las ectomicorrizas y las micorrizas arbusculares . [3]
La importancia ecológica del agua redistribuida hidráulicamente se comprende mejor a medida que se examina más detenidamente este fenómeno. Se ha descubierto que la redistribución del agua por las raíces de las plantas influye en el riego de los cultivos, donde los esquemas de riego dejan una marcada heterogeneidad en la humedad del suelo. Este proceso de influencia también contribuye al éxito de las plántulas. [3] [4] Se ha demostrado que las raíces de las plantas suavizan u homogeneizan la humedad del suelo. Este tipo de eliminación de la humedad del suelo es importante para mantener la salud de las raíces de las plantas. Se ha demostrado que la redistribución del agua desde capas profundas y húmedas a capas poco profundas y secas por parte de árboles grandes aumenta la humedad disponible durante el día para satisfacer la demanda de transpiración.
Las implicaciones de la redistribución hidráulica parecen tener una influencia importante en los ecosistemas vegetales . El hecho de que las plantas redistribuyan o no el agua a través de las capas del suelo puede afectar la dinámica de las poblaciones de plantas , como la facilitación de especies vecinas. [15] El aumento de la humedad disponible del suelo durante el día también puede compensar las bajas tasas de transpiración debido a la sequía ( ver también rizogénesis por sequía ) o aliviar la competencia por el agua entre especies de plantas competidoras. El agua redistribuida a las capas cercanas a la superficie también puede influir en la disponibilidad de nutrientes para las plantas. [dieciséis]
Debido a la importancia ecológica del agua redistribuida hidráulicamente, existe un esfuerzo continuo para continuar la categorización de las plantas que exhiben este comportamiento y adaptar este proceso fisiológico en modelos de superficie terrestre para mejorar las predicciones de los modelos.
Los métodos tradicionales para observar la redistribución hidráulica incluyen trazas de isótopos de deuterio, [7] [9] [12] [17] flujo de savia, [8] [11] [18] [19] y humedad del suelo. [6] [9] En un intento por caracterizar la magnitud del agua redistribuida, se han desarrollado numerosos modelos (tanto empíricos como teóricos). [20]