Las plantas necesitan agua, luz y aire para prosperar. Pero al transportar agua desde el suelo hasta sus hojas, desafían la gravedad.
Por Ori Schipper, ETH Zúrich
Los científicos describen este asombroso fenómeno como «potencial hídrico negativo», una forma de tensión negativa que permite a hierbas, arbustos y árboles extraer agua del suelo. Sin embargo, las plantas no extraen agua del suelo constantemente. Durante décadas, los investigadores han intentado comprender qué limita la absorción de agua de las plantas.
Ahora, un equipo de investigadores liderado por Andrea Carminati, profesora de Física del Suelo en la ETH Zúrich, y Tim Brodribb, profesor de Fisiología Vegetal en la Universidad de Tasmania, ha encontrado una explicación sorprendentemente simple para este enigma: la succión en las plantas no está limitada por las propiedades de la propia planta, sino por la forma en que el agua se mueve a través del suelo.
Los investigadores han publicado sus hallazgos en la revista Science .
Fuerzas capilares dentro de los poros del suelo
La mayor parte del agua en el suelo se encuentra en poros de distintos tamaños. Estos poros ejercen una fuerza capilar que retiene el agua. «La comunidad de físicos del suelo ha avanzado mucho en la determinación del mejor momento para regar», afirma Carminati. Descubrieron que cuando el potencial hídrico del suelo cae por debajo de -1,5 megapascales, las plantas no pueden extraer agua con la suficiente rapidez para satisfacer sus necesidades.
En otras palabras: «Cuando el suelo se seca, las fuerzas capilares y viscosas en los poros aumentan, y a las plantas les resulta más difícil extraer agua del suelo», explica Carminati.
Pero, ¿cómo perciben las plantas esta tensión y cómo la regulan? Para responder a estas preguntas, Carminati buscó la colaboración de Tim Brodribb. Este profesor de fisiología vegetal de la Universidad de Tasmania es un experto en las relaciones hídricas de las plantas.
Válvulas sensibles
Las plantas poseen estructuras especiales en el envés de sus hojas, conocidas como estomas, que funcionan como una interfaz para el intercambio de gases. Se trata de pequeñas válvulas que la planta abre y cierra en respuesta a las fluctuaciones del entorno.
«Los estomas son extremadamente sensibles», afirma Brodribb. Cuando están abiertos, el dióxido de carbono del aire puede entrar en la hoja, mientras que el agua puede escapar a la atmósfera en forma de vapor.
Cuando la planta cierra sus estomas , conserva agua. Esto evita que muera de sed. Sin embargo, cuando los estomas están cerrados, la planta sufre inanición porque entra menos dióxido de carbono en sus hojas, lo que significa que produce menos moléculas de azúcar. Como resultado, crece más lentamente.
«En definitiva, el comportamiento de estas diminutas válvulas determina la cantidad de carbono procedente de la atmósfera que entra en la biomasa de las plantas terrestres», afirma Brodribb.
Programas de cría fallidos
Una planta requiere mucha energía para extraer agua de los poros del suelo. Por ejemplo, las paredes celulares de los conductos por donde asciende el agua en los tallos o troncos de los árboles son gruesas.
«Esto les permite soportar la tensión del sistema vascular y no colapsar», explica Brodribb. Más arriba, en las hojas, las sustancias disueltas en las células vegetales generan presión osmótica, que mantiene la turgencia celular a pesar de la alta tensión en los tejidos vasculares vecinos.
La industria agrícola lleva mucho tiempo intentando cultivar plantas que almacenen más solutos en sus células, con la esperanza de que esto les ayude a absorber el agua del suelo de forma más eficiente y, por lo tanto, a resistir mejor la sequía, explica Brodribb. Aunque se ha invertido una cantidad considerable de dinero en estos programas de mejora genética , estas esperanzas nunca se han materializado.
«Nuestros resultados explican este fracaso: el factor limitante no reside en las plantas, sino en el suelo», afirma Brodribb.
Perspectivas que se entrecruzan
Carminati subraya la importancia de adoptar un enfoque interdisciplinario en su proyecto de investigación. Como físico de suelos, él y su equipo inicialmente centraron su atención en los aspectos subterráneos antes de, en colaboración con Brodribb, ir desplazando gradualmente su enfoque hacia la superficie.
«La física de la capilaridad no solo predice hasta qué punto se vacían los poros del suelo, sino también lo que ocurre en la parte superior de las hojas», afirma Carminati.
Brodribb, por otro lado, cambió su perspectiva en la dirección opuesta: partiendo de estudios de células vegetales, su atención se fue desplazando gradualmente hacia abajo, hasta las puntas de las raíces.
«Nuestro análisis, que utiliza cálculos de modelos para determinar el potencial hídrico, es un paso fundamental para comprender cómo funcionan las plantas», afirma Brodribb.
Detalles de la publicación
Andrea Carminati et al., Los suelos impulsan la convergencia en la regulación de la tensión vascular en plantas terrestres, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adx8114
