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Modelo Matemático
Descripción
Modelo E1 - Transporte hidráulico
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
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Modelo E1 — Transporte hidráulico
Descripción
# Modelo E1 — Transporte hidráulico
El flujo de agua a través del continuo suelo-planta-atmósfera está impulsado por un gradiente de potencial hídrico que va desde el suelo hasta la hoja: el potencial hídrico del suelo toma valores menos negativos, mientras que el potencial hídrico de la hoja toma valores más negativos, y esa diferencia entre ambos potenciales hídricos es la que impulsa al agua a ascender desde el suelo hasta la hoja.
El agua asciende impulsada por ese gradiente de potencial hídrico a través del xilema, el tejido conductor que atraviesa la raíz, el tallo y las ramas hasta llegar a la hoja: cuanto mayor es la diferencia entre el potencial hídrico del suelo y el potencial hídrico de la hoja, más rápido asciende el agua por el xilema.
Para que el agua pueda ascender por el xilema como una columna continua en vez de romperse en el camino, el mecanismo de cohesión-tensión mantiene a la columna de agua en un estado de metaestabilidad: las moléculas de agua se cohesionan entre sí dentro del xilema, y esa cohesión es la que le permite a la columna de agua transmitir hacia arriba la tensión que genera el potencial hídrico más negativo de la hoja, tirando del agua desde el suelo sin que la columna se separe.
Cuando la tensión que soporta la columna de agua dentro del xilema se vuelve extrema, el mecanismo de cohesión-tensión falla y ocurre la cavitación: la columna de agua se rompe y se llena de una burbuja de aire que interrumpe el ascenso del agua por ese conducto del xilema, y cuanta más cavitación ocurre dentro del xilema, más se reduce la conductancia hidráulica total con la que el xilema logra transportar agua desde el suelo hasta la hoja.
Además del transporte de agua que asciende por el xilema, el continuo suelo-planta-atmósfera incluye un segundo sistema de transporte, el floema, que mueve solutos en una solución que circula desde una fuente hasta un sumidero: la fuente es el tejido donde se producen los solutos, típicamente la hoja durante la fotosíntesis, y el sumidero es el tejido que consume o almacena esos solutos, de modo que el floema transporta la solución fuente-sumidero en la dirección que va desde donde los solutos se producen hasta donde se consumen, independientemente de la dirección en que el agua asciende por el xilema.
La regulación estomática actúa como la respuesta integradora de todo este sistema: cuando la conductancia hidráulica total cae porque la cavitación ha dañado al xilema, o cuando el potencial hídrico de la hoja se vuelve demasiado negativo, la regulación estomática cierra los estomas y reduce la salida de agua hacia la atmósfera, lo que repone un potencial hídrico de la hoja menos negativo y reduce la tensión que la columna de agua debe soportar dentro del xilema, cerrando el lazo entre la regulación estomática y el gradiente de potencial hídrico que impulsa, en primer lugar, el flujo de agua a través del continuo suelo-planta-atmósfera.
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