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Las plantas

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Las plantas vasculares:
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Las plantas vasculares
sin semillas

Plantas con semillas
El papel de las plantas

Gimnospermas representativas.

Capítulo 30. Las plantas

Plantas con semillas

Las plantas con semillas § existían ya cerca del final del período Carbonífero. Por entonces, y de acuerdo con el registro fósil, la exuberante vegetación estaba dominada por helechos y licopodios arborescentes de gran tamaño.

Durante el período Pérmico, las gimnospermas se diversificaron. Cuatro grupos de gimnospermas tienen representantes vivos: tres divisiones pequeñas -Cycadophyta, Ginkgophyta y Gnetophyta- y una división grande y familiar para todos nosotros -Coniferophyta-. Las coníferas ("portadoras de conos") incluyen a los pinos, abetos, piceas, Tsuga del Canadá, juníperos, alerces y araucarias de Argentina y Chile, así como las secuoyas gigantes de California y Oregon.

Encephalartos Woodii, una cicadácea (división Cycadophyta) procedente de África. La mayoría de las cicas son raras. Esta especie, que se encuentra en peligro de extinción, se ha salvado debido a que muchos rebrotes de una planta progenitora se encuentran a buen resguardo en varios jardines botánicos del mundo.

Gingko biloba

Hojas y semillas carnosas del Gingko biloba la única especie sobreviviente de las Gingkophyta, un linaje que data del Paleozoico superior. Gingko es especialmente resistente a la contaminación del aire y comúnmente se cultiva en parques urbanos y a lo largo de las calles de la ciudad. La cubierta carnosa de semillas tiene un olor pútrido semejante a la manteca rancia. Sin embargo, la "almendra interna de la semilla", que tiene un sabor a pescado, es un manjar muy apreciado en el Oriente.

Pino Ponderosa

Rama de conífera, del pino Ponderosa (también llamado pino amarillo del oeste), con un cono femenino. Cuando el cono madura, se abre y libera sus semillas aladas (en la figura se observan dos semillas que han quedado atrapadas entre las escamas). Al igual que otros pinos, el Ponderosa tiene hojas aciculares -en forma de aguja- flexibles, que se mantienen juntas en un haz. El pino Ponderosa, uno de los principales árboles de los bosques de las Rocosas, desde Canadá a México, es un pilar para la industria maderera del noroeste de América del Norte y otras partes del mundo.

Welwitschia mirabilis

Una gran planta productora de semillas, Welwitschia mirabilis, un gnetófito (división Gnetophyta), que crece en el desierto de Namibia de África meridional. La Welwitschia produce solamente dos hojas adultas, que continúan su crecimiento durante toda la vida de la planta. A medida que el crecimiento continúa, las hojas se rompen en los extremos y se escinden a lo largo. Así, las plantas más viejas parecen tener numerosas hojas.

La semilla es una estructura protectora por medio de la cual los embriones § pueden dispersarse y permanecer latentes hasta que las condiciones se tornen favorables para su supervivencia. Así, sus funciones se asemejan a las esporas de las bacterias o a los cigotos resistentes de las algas de agua dulce. Si bien existe esta superficial similitud, la estructura de las semillas es mucho más compleja. Una semilla incluye el embrión (el esporofito § latente, joven), una reserva de tejido nutritivo y una cubierta protectora externa.

En las plantas con semillas, la generación del gametofito § se reduce aun más y depende totalmente del esporofito §.

Todas las gimnospermas son heterósporas y producen dos tipos diferentes de esporas § en dos tipos diferentes de esporangios §. Las esporas que originan los gametofitos masculinos se conocen como micrósporas § y se forman en estructuras conocidas como microsporangios. Las esporas a partir de las cuales se desarrollan los gametofitos femeninos, se conocen como megaspora § y se forman en los megasporangios. Un megasporangio contiene una sola célula madre de la megaspora, que origina, por meiosis §, a una megaspora, y está rodeada por una o dos capas de tejido, el tegumento.

Ciclo de vida del pino.

Las estructuras reproductoras son los conos, dentro de los cuales se forman las esporas sobre las escamas. Las microsporas se desarrollan a partir de las células madre de las microsporas y las megasporas, a partir de las células madre de las megasporas. Las microsporas desarrollan granos de polen, que son gametofitos masculinos inmaduros. Dentro de los óvulos, las megasporas desarrollan un gametofito femenino; cada gametofito femenino contiene varios arquegonios, cada uno con una ovocélula. Aunque más de una ovocélula pueda ser fecundada, habitualmente sólo se desarrolla completamente un embrión en cada gametofito femenino. Los gametos masculinos inmóviles son llevados al arquegonio por el tubo de polen, y la ovocélula es fecundada. Después de la fecundación, el óvulo madura formando la semilla; la semilla consiste en el esporofito embrionario, que rodea al tejido nutritivo del gametofito femenino y una cubierta externa derivada de las capas protectoras (tegumento) del óvulo. Cuando la semilla madura, el cono se abre y libera las semillas aladas que germinan produciendo la plántula. Ambos tipos de conos se desarrollan en el mismo esporofito maduro.

Conos masculinos del pino de Escocia ( Pinus sylvestris), diseminando su polen.

Los granos de polen son gametofitos masculinos inmaduros que completan su maduración cuando alcanzan los óvulos incluidos en los conos femeninos. Allí producen tubos de polen que transportan los gametos masculinos inmóviles a las ovocélulas.

Cono femenino del pino de Escocia.

Los gametofitos femeninos se desarrollan en óvulos en la base de una escama del cono, y las ovocélulas son fecundadas allí. Cada escama contiene dos óvulos. Cuando las semillas maduran, caen del cono.

Semilla de pino.

Las capas externas, es decir, el tegumento del óvulo se han endurecido y forman una cubierta seminal que encierra al gametofito femenino y al embrión, que ahora consiste en una raíz embrionaria y varias hojas embrionarias, los cotiledones. Cuando la semilla germina, la raíz emergerá de la cubierta de la semilla y penetrará en el suelo. Cuando la raíz absorbe agua, los cotiledones fuertemente compactados se alargarán y se hincharán con la humedad, surgiendo por encima de la superficie del suelo sobre el tallo que se alarga y se desprenderán de la cubierta de la semilla. Durante este período, los cotiledones absorben nutrientes almacenados en el tejido del gametofito, que son esenciales para el desarrollo del embrión en una plántula.

Se cree que las angiospermas -plantas con semillas encerradas y protegidas- evolucionaron a partir de un grupo actualmente extinguido de gimnospermas. Aparecieron en el registro fósil § en abundancia durante el período Cretácico, hace unos 120 millones de años, cuando los dinosaurios estaban en su apogeo.

El momento en que se originaron las angiospermas es aún objeto de debate.

Las angiospermas tienen dos estructuras nuevas interrelacionadas, que las distinguen de todo el resto de las plantas: la flor § y el fruto §. Ambas estructuras están relacionadas con la reproducción y dispersión de las plantas.

Se conocen aproximadamente 235.000 especies de angiospermas. Dominan las regiones tropicales y templadas del mundo, ocupando más del 90% de la superficie vegetal de la Tierra. En la actualidad, las angiospermas incluyen no sólo a las plantas con flores conspicuas, sino también a los grandes árboles de madera dura, a todos los frutales, hortalizas, hierbas, y a los granos y forrajes que son componentes básicos de la dieta humana y la base de la economía agrícola de todo el mundo. Estas plantas tremendamente diversas se clasifican en dos grandes grupos: la clase de las monocotiledóneas § y la clase de las dicotiledóneas §. Entre las monocotiledóneas se encuentran plantas tan familiares como los pastos (gramíneas), lirios, iris, orquídeas, espadañas o totoras, y palmeras. Las dicotiledóneas incluyen muchas de las hierbas, casi todos los arbustos y árboles (excepto las coníferas) y muchas otras plantas.

Principales diferencias entre las monocotiledóneas y las dicotiledóneas
Características Monocotiledóneas Dicotiledóneas
Piezas florales Habitualmente tres Habitualmente cuatro o cinco
Granos de polen Con un surco o poro Con tres surcos o poros
Cotiledones ("hojas seminales") Uno Dos
Nervadura de las hojas Haces vasculares principales, por lo general paralelos Haces vasculares principales por lo general reticulados
Haces vasculares en el tallo joven Dispersos En un anillo
Crecimiento secundario (leñoso) Ausente Habitualmente presente

Las flores son estructuras reproductivas especializadas en las que se lleva a cabo la reproducción sexual §. En las flores se forman las semillas y, a partir de éstas, se desarrollan los frutos.

Estructura de una flor.

Algunas flores tienen solamente estructuras masculinas, otras solamente femeninas; se dice que tales flores son imperfectas. Una flor que posee estambres y carpelo, como ésta, se conoce como flor perfecta. Los pétalos y los sépalos, al igual que los estambres y el carpelo, son hojas modificadas.

Los granos de polen producidos en las anteras son usualmente transportados al estigma § de otra flor, donde germinan, desarrollando tubos de polen que crecen a través del estilo hacia el óvulo §.

Ciclo de vida de una angiosperma.

Durante el ciclo de vida de una angiosperma, dentro de la antera de la flor, las células madres de las microsporas se dividen meióticamente originando, cada una, cuatro microsporas haploides. El núcleo de cada microspora se divide luego mitóticamente y la microspora desarrolla un grano de polen bicelular, que es un gametofito masculino inmaduro. Una de las células se divide posteriormente otra vez, habitualmente después del desarrollo del tubo polínico, dando como resultado tres células haploides por grano de polen: dos gametos masculinos inmóviles y la célula generadora del tubo polínico.

Dentro del óvulo, una célula madre de la megaspora se divide meióticamente y forman cuatro megasporas haploides. Tres de las megasporas se desintegran; la cuarta se divide mitóticamente, da lugar a el saco embrionario -el gametofito femenino- que consiste en siete células con un total de ocho núcleos haploides (la célula central grande contiene dos núcleos, los núcleos polares). Una de las células más pequeñas, que contiene un solo núcleo haploide es la ovocélula. El polen germina sobre el estigma, produciendo un tubo de polen que crece a través del estilo hasta el ovario. El tubo de polen en crecimiento penetra en el óvulo a través de una pequeña abertura conocida como micrópilo. Los dos gametos masculinos inmóviles pasan a través del tubo al saco embrionario; el núcleo de un gameto masculino fecunda a la ovocélula. El otro se fusiona con los núcleos polares, formando una célula triploide (3n) que se desarrolla en un tejido nutritivo, el endosperma. El embrión pasa por sus primeras etapas de desarrollo mientras se encuentra aún dentro del ovario de la flor, el ovario mismo madura y se transforma en fruto. La semilla, liberada del esporofito materno en estado latente, germina finalmente formando una plántula.

Las principales tendencias en la evolución de las flores incluyen la reducción y fusión de las piezas florales, un cambio en la posición del ovario con relación con las otras partes de la flor hacia una posición más protegida (inferior) y un cambio de la simetría radial § a bilateral §. Además de la flor y el fruto, un tercer factor en el éxito de las angiospermas fue la producción de sustancias químicas de mal sabor o tóxicas que desalientan las depredaciones por animales forrajeros.

 

Autoevaluación del capítulo 30

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