BLOQUE 5. LAS PLANTAS: SUS FUNCIONES Y ADAPTACIONES AL MEDIO

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1 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES BLOQUE 5. LAS PLANTAS: SUS FUNCIONES Y ADAPTACIONES AL MEDIO Contenidos 5.1. Funciones de nutrición Funciones de relación Funciones de reproducción Las adaptaciones de los vegetales al medio FUNCIONES DE NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS La nutrición es el proceso por el cual los seres vivos toman materia y energía del exterior para transformarla en materia y energía propias, necesarias para formar sus estructuras y realizar sus funciones vitales. Los animales no tienen más remedio que conseguir materia orgánica procedente de otros seres vivos para fabricar su propia materia orgánica (nutrición heterótrofa). Las plantas, solo necesitan exponerse al sol, captar del aire dióxido de carbono y absorber por las raíces agua y sales minerales. Es decir, que con materia inorgánica, muy simple, pueden construir su propia materia orgánica (nutrición autótrofa). Nutrientes imprescindibles para el desarrollo vegetal De los 90 elementos químicos que aparecen en la naturaleza, 60 se pueden encontrar en las plantas, aunque de ellos, solo 16 son comunes a todas ellas. De estos elementos esenciales, sólo el carbono y el oxígeno provienen del aire; los 14 restantes son suministrados por el suelo. Las fases de la nutrición en plantas En el proceso de nutrición de las plantas, se distinguen las siguientes fases: a) Absorción y transporte de agua y sales minerales desde la raíz hasta el xilema. b) Transporte del agua y sales minerales por el xilema. c) Intercambio de gases en las hojas. d) Fotosíntesis. e) Transporte de materia orgánica por el floema. f) Respiración celular. g) Excreción de los productos de desecho del metabolismo. a) Absorción y transporte de agua y sales minerales desde la raíz hasta el xilema El suelo está constituido por pequeñas partículas de roca y materia orgánica que albergan espacios rellenos de aire y de agua. Del suelo, las plantas van a extraer agua y sales minerales. Solamente los minerales que están disueltos en agua pueden entrar en la raíz. Estos nutrientes son absorbidos a través de los llamados pelos absorbentes, que se encuentran, fundamentalmente, en la zona pilífera de la raíz (en los extremos de las raíces). Los pelos absorbentes son células epidérmicas especializadas que tienen como objetivo aumentar la superficie de absorción. DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 1

2 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES Después, los nutrientes tienen que atravesar los distintos tejidos de la raíz hasta llegar al xilema que, a su vez, los conducirá hasta el aparato fotosintético de la planta. El movimiento del agua y de las sales desde la epidermis de la raíz hasta el xilema del cilindro vascular puede seguir dos vías: Una vía transcelular o simplástica, es decir, pasando de célula a célula a través de los plasmodesmos (uniones entre las células vegetales que permiten la comunicación entre los citoplasmas de las mismas). Como la concentración de sales minerales en el suelo es menor que la concentración de sales en el interior de la planta, su ingreso en las células se realiza por transporte activo, a través de unas proteínas transportadoras que se encuentran en las membranas celulares y supone un coste energético (ATP) para la planta. Una vez hay más sales dentro de las células que fuera de ellas, el agua penetra en los tejidos de la raíz por ósmosis. Una vía extracelular o apoplástica, es decir, aprovechando los grandes espacios intercelulares existentes entre las células parenquimáticas de la raíz. b) Transporte de agua y sales minerales por el xilema Las sales minerales y el agua forman la savia bruta, que tiene que recorrer grandes distancias a lo largo del xilema hasta llegar a las hojas, donde se realiza la fotosíntesis. Mientras que los animales gastan mucha energía en mover el corazón, las plantas, sorprendentemente, son capaces de elevar la savia bruta, en algunos casos, como en las secuoyas americanas o los eucaliptos australianos, a más de cien metros de altura, contra la gravedad y sin gasto de energía. Se considera que existen tres motores impulsores de la savia bruta: 1. Transpiración del vapor de agua y la cohesión existente entre sus moléculas (teoría de la cohesión-tensión). La fuerza que eleva la savia bruta por el xilema se origina gracias a la tensión que origina la transpiración o pérdida de agua en forma de vapor a través de los estomas de las hojas, provocada por la acción de la energía solar. La pérdida de moléculas de agua genera una fuerza de succión que eleva la savia bruta. Para que el agua al evaporarse tire del agua del interior de los tubos del xilema es preciso que la columna de agua se mantenga continua y ello se produce gracias a los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua que producen una gran cohesión entre ellas (se estudió como una de las propiedades físicas del agua), de modo que suben enlazadas unas tras otras como eslabones de una cadena. Las sales minerales, como están disueltas en el agua, se transportan pasivamente hacia arriba. 2. Presión osmótica (teoría de la presión radicular). El movimiento de la savia bruta puede explicarse también porque se produce una presión osmótica positiva que la obliga a entrar en las raíces y así ascender desde abajo (las células consiguen tener más concentración de sales que la que hay en el exterior). 3. Capilaridad. La fuerte adhesión del agua a las paredes de los finos tubos del xilema también facilita su ascenso contra la gravedad. Es el fenómeno de la capilaridad. La tensión generada por estos tres mecanismos es tan potente que permite a la planta absorber agua incluso de suelos muy secos. De entre ellos, la transpiración es el más importante de los tres. 2

3 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES El xilema está formado por dos tipos de células muy especializadas. En plantas más primitivas como las gimnospermas está constituido por las traqueidas, y en las más evolucionadas, por los elementos de los vasos, que llegan a formar verdaderos tubos huecos de muy pequeño diámetro llamados tráqueas. c) El intercambio de gases Las plantas intercambian con la atmósfera oxígeno y dióxido de carbono. Aunque no disponen de aparato respiratorio como los animales, poseen unas estructuras especializadas en el intercambio gaseoso, situadas en su superficie: los estomas y las lenticelas. Los estomas son estructuras especializadas de la epidermis formadas por dos células, generalmente de forma arriñonada, las células oclusivas, que delimitan un espacio entre ellas, el ostiolo. Se sitúan por toda la parte aérea del vegetal, pero abundan en el envés de las hojas y en los tallos jóvenes. A pesar de ser células epidérmicas, las células oclusivas poseen cloroplastos y su pared vegetal se encuentra engrosada en la zona que rodea al ostiolo, lo que es fundamental para su funcionamiento. A través del ostiolo entra el dióxido de carbono, necesario para la fotosíntesis. El oxígeno, que se produce durante la fotosíntesis, sale por el ostiolo y realiza el camino inverso. No todo el dióxido de carbono que se emplea en la fotosíntesis procede de la atmósfera. Una parte se genera durante la respiración celular. De la misma manera, el oxígeno que se utiliza en la respiración tiene un doble origen: la fotosíntesis y la atmósfera. Como por los estomas también se pierde vapor de agua, es vital para la planta controlar su apertura y cierre y lograr establecer un equilibrio entre las pérdidas de agua y la entrada y salida de los gases. Los estomas se abren y se cierran por un mecanismo que consiste en la entrada y salida de agua de las células oclusivas debido al fenómeno de ósmosis que está perfectamente regulado. Según las condiciones ambientales (luz, temperatura), y fisiológicas de las plantas (pérdida excesiva de agua, necesidad de dióxido de carbono), las células oclusivas pueden modificar su forma y dejan o no un orificio entre ambas. De forma muy simplificada puede decirse que ante determinados estímulos como los mencionados, las células oclusivas pueden captar agua del exterior, se hinchan y toman una forma más arriñonada, lo que deja una separación entre ambas, el ostiolo, que permite la entrada y salida de gases. Cuando las circunstancias cambian, las células oclusivas pierden agua, se deshinchan, se aproximan más y se cierra el ostiolo (ver imagen) Las lenticelas son unas pequeñas protuberancias que se encuentran en la epidermis de tallos y ramas de plantas leñosas. Para facilitar el intercambio gaseoso, sus células están muy separadas entre sí, por lo que dejan grandes espacios intercelulares. Tras la lenticela, los tejidos del vegetal dejan huecos suficientes como para que el oxígeno difunda hasta todas las células. Debido a la baja tasa de respiración celular de los vegetales, estos no poseen sistemas complejos como los que tienen los animales. d) La fotosíntesis Ya fue explicada en el tema de introducción al metabolismo de la asignatura de anatomía Aplicada. DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 3

4 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES e) Distribución de la savia elaborada por el floema Los productos que se han sintetizado en las hojas durante la fotosíntesis se denominan savia elaborada y son una mezcla de azúcares (principalmente sacarosa), aminoácidos, sales y agua. El transporte de la savia elaborada desde las zonas de producción, o fuentes, hacia las zonas de consumo, o sumideros, se realiza por el floema. Las principales fuentes de la planta son las hojas, donde se lleva a cabo la fotosíntesis, mientras que los sumideros son los órganos en crecimiento, como los meristemos de tallos y raíces, o los tejidos de almacenamiento, como frutos, semillas y raíces. Los órganos sumidero pueden actuar como importantes fuentes, ya que en momentos determinados ceden sus compuestos de reserva a otros órganos. Es el caso de la semilla, que funciona como sumidero durante su formación, y como fuente para alimentar al embrión durante la germinación, también los tubérculos y ciertas raíces (rábano, zanahoria, etc.). El movimiento de la savia elaborada por el floema se explica a partir de la hipótesis de flujo a presión que se basa en las diferencias de presión de agua (presión hidrostática) existentes entre la fuente y el sumidero. Estas diferencias de presión se consiguen gracias a la ósmosis. La glucosa, procedente de la fotosíntesis, es transformada en sacarosa en las hojas. A continuación, este disacárido pasa a las células acompañantes del floema y de ellas a los tubos cribosos. El aumento de la concentración de azúcares en las células del floema provoca la entrada de agua por ósmosis. El agua procede del xilema, que discurre paralelo a los vasos conductores del floema. En los sumideros ocurre lo contrario. La salida de sacarosa del floema hacia los frutos, los tubérculos o las semillas, provoca, a su vez, el arrastre de agua hacia estos órganos. El movimiento de sacarosa se realiza por transporte activo (Recuerda: el transporte activo significa que las células deben gastar energía para poder llevarlo a cabo). La diferencia de presión hidrostática, muy alta en el floema de la hoja y muy baja en los órganos sumidero, hace que fluya la savia elaborada por la planta sin gasto de energía. f) La respiración Ya fue explicada en el tema de introducción al metabolismo en Anatomía Aplicada. Solo conviene recordar que las plantas, como los animales y otros seres vivos, obtienen la energía necesaria para realizar sus funciones vitales degradando las moléculas orgánicas en el proceso llamado respiración celular que realizan en sus mitocondrias. La tasa de respiración de una planta es muy baja comparada con la que tenemos los animales. Los vegetales emplean habitualmente sus reservas de almidón como fuente de energía (previamente lo descomponen en glucosas). [Lo que de dormir con plantas es peligrosísimo porque nos consumen el oxígeno de la habitación es una de las muchas memes que mantenemos los humanos generación tras generación y que son totalmente absurdas]. 4

5 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES g) Eliminación de los productos de desecho Las plantas no tienen aparatos o sistemas especializados en esta función, porque las principales sustancias de desecho que se forman durante el catabolismo (dióxido de carbono, agua, y productos nitrogenados) son reutilizadas en la fotosíntesis. Por tanto, la función excretora de las plantas queda reducida a un número muy limitado de actividades como son la eliminación por difusión del dióxido de carbono sobrante, la acumulación en las vacuolas de cristales de oxalato cálcico (residuo metabólico de las células vegetales), o la eliminación del exceso de sal en plantas que viven en ambientes salobres. En este último caso, la excreción se realiza a través de unos conductos asociados a unas glándulas de la sal, presentes en las hojas. Las plantas también expulsan otras sustancias, como resinas, aceites esenciales, etc. En estos casos se trata de secreción y no de excreción (no deben confundirse ambos procesos). En este último caso, la planta también elimina sustancias, pero siempre con un significado fisiológico. Se consideran ejemplos de secreción, que no de excreción: La resina de los pinos, que tiene una función defensiva, ya que tapona heridas y evita que entren insectos que se alimentan de madera. Las esencias y el néctar de las flores, atraen los insectos y favorecen la polinización. El látex, que es una sustancia lechosa que se genera en los conductos laticíferos de algunas plantas como las lechetreznas o euforbias (Euphorbia sp.), la higuera (Ficus carica) o la amapola (Papaver rhoeas) que contienen muchas sustancias, entre ellas algunas venenosas cuya función es defender la planta del ataque de los herbívoros. Extraído principalmente de: FUNCIONES DE RELACIÓN DE LAS PLANTAS Como seres vivos que son, las plantas se relacionan, esto es, son capaces de reaccionar a estímulos. Un estímulo es cualquier cambio en el entorno ante el que una planta produce una respuesta, que es también un cambio que le permite adecuarse a esas nuevas condiciones. Pero no solo los estímulos son externos, como pasa con los animales, hay que saber también lo que sucede dentro del propio organismo para responder a los cambios y mantener el equilibrio (Se estudia en anatomía comparada y se denomina homeostasis). La luz, el agua, la temperatura, el viento y la gravedad son factores externos a los que responden las plantas. Las plantas también son sensibles a las hormonas vegetales generadas en su interior. Las plantas responden a los estímulos que reciben del medio con movimientos que pueden ser pasajeros o permanentes. Los movimientos momentáneos se llaman Nastias y los movimientos o respuestas permanentes Tropismos. Estos movimientos permanentes implican un crecimiento de la planta. Las nastias son respuestas pasajeras de determinados órganos de un vegetal frente a un estímulo externo. No es por tanto un crecimiento sino un movimiento reversible. Los mecanismos de las nastias suelen ser debidos a cambios en la turgencia de algunas células (se hinchan o deshinchan por ósmosis) y también por crecimiento de algunas células situadas en una determinada zona del vegetal, lo cual modificará la forma del mismo. DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 5

6 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES TIPOS DE NASTIAS: Haptonastia. Cuando el roce es el que provoca el movimiento como sucede por ejemplo con las anteras de muchas flores, que se inclinan hacia el insecto polinizador cuando este las toca, o con las hojas de la mimosa púdica, una especie de acacia, que se cierran al tocarlas, también es el caso de la planta carnívora dionea, que reacciona al roce de un insecto activando la trampa para capturarlo. Sismonastia. Movimiento provocado por los golpes o la agitación violenta, como se observa también en la mimosa púdica cuyas hojas se cierran al ser agitadas. Quimionastia. Movimiento desencadenado por la acción de un agente químico. No es frecuente. Fotonastia. Movimiento originado por la luz, como puede verse fácilmente en multitud de flores que se abren y cierran en función de la cantidad de luz que incide sobre ellas. El girasol al seguir al sol a lo largo del día se dice que produce una helionastia. Termonastia. Movimiento que está causado por las variaciones de temperatura del entorno, así por ejemplo los tulipanes se cierran cuando dicha temperatura desciende de un determinado valor y se abren de nuevo cuando aumenta. Nictonastia. Movimiento provocado por el ritmo del día y de la noche, así por ejemplo, el trébol cuyas hojas durante la noche se abaten y vuelve a erguirse de día. A muchas flores les sucede lo mismo. Se considera que las nictonastias obedecen a una combinación de luz y temperatura. Hidronastia. Son las respuestas inmediatas que dan algunas plantas a estímulos provocados por el agua. [Los estomas se abren y cierran en función de concentraciones de gases, luz y temperatura. Podría decirse que responden a varios tipos de estímulos diferentes]. Los tropismos son movimientos permanentes de la planta o de algún órgano como respuesta a un estímulo externo que actúa en una sola dirección, de modo que la planta crece hacia el estímulo o en dirección opuesta al mismo. Si el órgano de la planta se acerca al estímulo es tropismo positivo, y si se aleja es negativo. TIPOS DE TROPISMOS: Fototropismo: es la respuesta del vegetal al estímulo de la luz. Las plantas presentan fototropismo positivo en tallos y hojas y fototropismo negativo en la raíz. Geotropismo o Gravitropismo: respuesta producida cuando el estímulo es la fuerza de gravedad. Los tallos que crecen en dirección contraria a la fuerza de gravedad presentan geotropismo negativo, en cambio la raíz tiene geotropismo positivo porque crece en dirección hacia el estímulo (gravedad). Hidrotropismo: es la respuesta producida cuando el estímulo es la humedad. Las raíces tienen hidrotropismo positivo y crecen hacia el agua. Tigmotropismo: se produce en algunos vegetales, al entrar en contacto con un sólido, cambian su crecimiento. Es el caso de los zarcillos de muchas especies de plantas (como la parra) o los tallos de otras (enredaderas). 6

7 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES Quimiotropismo: la vida de los vegetales depende de su capacidad para detectar y reaccionar ante ciertas sustancias químicas. Si éstas son necesarias, la planta crece hacia ellas, si son perjudiciales crece en sentido contrario para alejarse (se da en raíces). Las hormonas vegetales Son compuestos orgánicos producidos por las plantas en muy bajas cantidades pero de manera continua. Son originadas por células especializadas localizadas en los extremos de las plantas. Con la finalidad de estimular respuestas propias a las funciones de las plantas, las células se transportan de una a otras partes de estas. Existen diferentes tipos de hormonas vegetales que producen respuestas distintas. Las principales hormonas vegetales son: las auxinas, las giberelinas, las citocininas, el ácido abscísico y el etileno. Las auxinas Su función es la regulación del crecimiento y desarrollo de las plantas. También son necesarias para la formación de los frutos, flores, semillas y raíces. Las giberelinas Se conocen en la actualidad más de 125 hormonas diferentes de este grupo. Las giberelinas son fitohormonas producidas en la zona apical de tallos y raíces y también en frutos y semillas. Sus principales funciones son la interrupción del período de latencia de las semillas, haciéndolas germinar, la inducción del desarrollo de yemas, flores y frutos y la regulación del crecimiento longitudinal del tallo. Su acción se considera opuesta a la de otra hormona vegetal, el ácido abscísico. Las citocininas Se producen en la raíces de las plantas transportándose a través del xilema a todas sus partes. Promueven el crecimiento y la división celular. Colaboran con las auxinas y giberelinas en la formación de los órganos e incluyen en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Retardan el proceso de envejecimiento de las plantas, ayudándolas a mantener sus niveles de proteínas y ácidos nucleicos. Para mantenerse jóvenes las plantas deben recibir una dosis continua de citocininas en las raíces. El ácido abscísico Se caracteriza por inhibir muchos fenómenos de crecimiento en las plantas superiores, y por específicamente estar asociado a la dormición de yemas y semillas, así como también por causar la caída de las hojas. El etileno Es la única hormona vegetal en forma de gas, se encuentra en cantidades muy pequeñas en las plantas. Se produce en los nodos del tallo, en las frutas maduras y en los tejidos que se marchitan, como las hojas. Estimula la maduración de los frutos y promueve la caída de las hojas y frutos (Hoy día, gran parte de las frutas que comemos se cogieron totalmente verdes de sus plantas y se guardaron en cámaras frigoríficas. Unos días antes de sacarlas al mercado se las somete a DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 7

8 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES una atmósfera de etileno y en un corto período de tiempo se produce su maduración. Por supuesto este método da frutas que no tienen el sabor de las cogidas en su punto de maduración) FUNCIONES DE REPRODUCCIÓN La reproducción es el proceso mediante el cual los seres vivos generan nuevos organismos iguales o semejantes a sus progenitores. En las plantas encontramos los dos modos de reproducción conocida: la reproducción asexual y la reproducción sexual. La reproducción asexual es un mecanismo más rápido y sencillo (se forman numerosos individuos a partir de un único individuo) que la reproducción sexual y permite a las plantas colonizar áreas próximas y supone la mejor estrategia que tienen siempre que se mantengan las condiciones ambientales (si va bien a una planta, irá bien a toda su descendencia asexual porque es genéticamente idéntica). La reproducción sexual es mucho más costosa (necesidad de individuos de otro sexo, formación de células especializadas, etc.), pero la diversidad genética que produce supone una gran ventaja: si cambia algún factor ambiental y la descendencia presenta variabilidad en sus genes, puede haber individuos que sobrevivan en las nuevas condiciones. En la reproducción sexual, el material genético de dos gametos, procedentes de dos progenitores distintos, se combina para producir la descendencia. Los gametos deben ser haploides (n), es decir, deben tener la mitad de los cromosomas de la especie. Cuando los dos gametos se unen en la fecundación, se genera una célula diploide (2n), el cigoto, con la mitad de cromosomas de cada progenitor. La reproducción asexual de las plantas. La reproducción asexual en las plantas es mucho más frecuente que en los animales. La reproducción asexual se da en todos los grupos del reino de las plantas gracias a que muchos tejidos de los vegetales conservan células meristemáticas. Los meristemos son tejidos embrionarios de las plantas cuyas células son totipotentes, es decir, pueden dividirse y diferenciarse en diferentes tipos celulares, de ahí que puedan generar a partir de un fragmento un individuo completo. Las plantas pueden producir copias de sí mismas empleando dos sistemas: mediante fragmentos de sus órganos vegetativos (hojas, tallos y raíces) que, tras su enraizamiento, generan plantas completas; o produciendo propágulos, estructuras formadas únicamente para la propagación asexual del vegetal. Las formas más habituales de reproducción asexual son: Tubérculos: son tallos subterráneos que acumulan sustancias de reserva. Un ejemplo típico de tubérculo es el de la patata. Sus «ojos» son zonas meristemáticas que pueden emitir tallos y raíces. Otra planta con tubérculos es la batata. Bulbos: son tallos subterráneos rodeados de hojas carnosas. La cebolla, el ajo o el tulipán se reproducen asexualmente por medio de bulbos. Rizomas: son tallos subterráneos que crecen paralelos al suelo. Poseen yemas que dan lugar a tallitos y raíces. Es, quizás, el tipo de reproducción asexual más extendido 8

9 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES entre los vegetales. Los helechos y algunas angiospermas, como la caña común (Arundo donax), o los lirios (Iris sp.) emiten rizomas. Estolones: son tallos rastreros que cuando tocan el suelo emiten raíces y tallos verticales. Cuando las nuevas raíces comienzan a absorber agua y sales minerales, el estolón se marchita y las plantas hijas se hacen independientes. Las fresas (Fragaria vesca), por ejemplo, emiten estolones. Bulbilos: son yemas situadas en los bordes de las hojas. Cuando caen al suelo, generan una nueva planta. Un ejemplo de este tipo de reproducción lo ofrece la planta kalanchoe (Kalanchoe daigremontiana). La reproducción sexual en las plantas. Las plantas (reino metafitas) presentan un ciclo biológico haplodiplonte (o doplohaplonte), a diferencia de otros seres vivos de ciclo diplonte, como los animales o de ciclo haplonte como algunos hongos (Visto con anterioridad). Cada especie vegetal presenta dos generaciones morfológicamente distintas: una diploide, el esporofito, y otra haploide, el gametofito. A lo largo del ciclo vital de una planta, se va a producir una alternancia de estas dos generaciones. El esquema general del ciclo vital haplodiplonte comprende las siguientes fases: El esporofito, pluricelular y diploide (2n) produce en sus esporangios células que por meiosis generan esporas, que son células haploides (n) con capacidad para dividirse por mitosis y originar individuos completos pluricelulares, que llamamos gametofitos y que comienzan la fase haploide. El gametofito, pluricelular y haploide (n) genera cuando está maduro gametangios que forman gametos también haploides (n) por mitosis. La fusión de los gametos, femenino y masculino, (singamia) origina un cigoto o célula huevo diploide (2n) que marca el inicio de la fase diploide. El cigoto se divide por mitosis y desarrolla un embrión que dará lugar al esporofito maduro (2n) cerrando el ciclo. En todos los grupos vegetales se repite este esquema pero con diferentes grados de desarrollo de esporofito y gametofito. La historia evolutiva de las plantas muestra una clara tendencia hacia la reducción del gametofito. En las plantas más primitivas como los musgos, el gametofito es la fase dominante y fotosintética, de la que depende totalmente el esporofito mientras que en las plantas con flores, el gametofito ha quedado reducido a unas cuantas células inmersas en el tejido del esporofito. Esta estrategia permitió a las plantas independizarse del medio acuoso y conquistar la tierra. [El gametangio es el órgano en que se forman los gametos. El gametangio masculino se denomina anteridio. El gametangio femenino se denomina arquegonio u oogonio]. La apomixis: reproducción asexual a partir de semillas La aplicación de la biotecnología en la agricultura no es algo nuevo. Desde tiempos remotos, los agricultores han seleccionado las plantas más productivas y han utilizado técnicas de reproducción asexual, como esquejes, acodos e injertos, para propagarlas. Esto les permitía obtener copias idénticas de las mejores plantas de forma DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 9

10 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES poco costosa. De hecho, una gran cantidad de plantas de valor comercial, como las bananas, las uvas o los cítricos, se obtiene en la actualidad por reproducción asexual. Pero existe un proceso de reproducción asexual mucho más llamativo, la apomixis, que se da de forma natural en algunas plantas. Consiste en la formación de semillas donde se albergan embriones formados a partir de óvulos que no sufren meiosis ni han sido fecundados. Así, la germinación de estas semillas dará lugar a individuos clónicos genéticamente iguales a la madre. Hoy se sabe que muchas plantas de gran importancia en la agricultura, como el mango, algunas gramíneas forrajeras, la mayoría de los cítricos, las manzanas y las fresas, se reproducen de esta manera. [Un proceso análogo se da en algunos animales como las abejas y se denomina partenogénesis]. La reproducción en los briofitos (musgos, hepáticas ). Las primeras plantas que conquistaron el medio terrestre fueron los briofitos. Estos proceden de algas verdes ancestrales y, como ellas, dependen del agua para reproducirse. Por eso los musgos viven en ambientes húmedos. Ciclo biológico de un musgo. Las plantitas verdes del musgo constituyen el gametofito (n) y en ellas se encuentran los anteridios y los arquegonios. El ciclo se inicia cuando, por mitosis, se forman los gametos dentro de estas estructuras. Cuando el anteridio se abre, libera los anterozoides (gametos masculinos), que van en busca del arquegonio para fecundar la oosfera (gameto femenino). Los anterozoides de los briofitos son biflagelados y tienen que nadar para alcanzar su objetivo. De la unión de los gametos surge un cigoto que permanece en el arquegonio. La célula huevo, tras sucesivas mitosis, se convertirá en el esporofito (2n). El esporofito es un filamento acabado en una cápsula que no hace la fotosíntesis y que permanece adherido al gametofito para obtener nutrientes durante toda su vida. Al madurar el esporofito, dentro de la cápsula y a partir de células diploides, se producen por meiosis las meiosporas (n), iniciándose la fase haploide del ciclo (se producen de cuatro en cuatro). Posteriormente, las esporas (meiosporas) se liberan y son dispersadas por el viento. Cuando encuentran un ambiente favorable, germinan y forman un nuevo gametofito, cerrando el ciclo. La reproducción en los pteridofitos (helechos y otros). Los pteridofitos son las primeras plantas vasculares (con tejidos conductores) que conquistan el medio terrestre. Todavía no ha surgido por evolución la semilla y al igual que los briofitos dependen del agua para su reproducción. Pero al contrario que en estos, la generación dominante del ciclo vital es el esporofito. Ciclo biológico de un helecho. El ciclo comienza cuando el esporofito (2n), la forma que todos conocemos como helecho, produce las meiosporas, que son haploides (n). Las esporas se forman en los soros, un conjunto de esporangios que se encuentran en el envés de las hojas. Al caer sobre el suelo húmedo del bosque, las esporas germinan y dan lugar al protalo, nombre que se da 10

11 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES a la fase de gametofito (n), un individuo que por su pequeño tamaño pasa desapercibido en el suelo del bosque. El protalo presenta una forma acorazonada y plana, posee clorofila y rizoides (con los que absorbe nutrientes del suelo), siendo una planta independiente del esporofito. En la cara inferior del protalo se encuentran los arquegonios y los anteridios, que producen los gametos. Los anterozoides tienen forma de espiral y poseen múltiples flagelos para nadar hacia el arquegonio, donde espera la oosfera. Tras la unión de los gametos se produce un cigoto lógicamente diploide (2n) que se desarrolla sobre el protalo. Cuando el joven esporofito (2n) consigue enraizar y adquirir capacidad fotosintética se independiza del gametofito, que para entonces ha degenerado y muerto. Con este esporofito se cierra el ciclo de nuevo. La reproducción en las gimnospermas (coníferas y otros grupos). Los helechos, pese a depender del agua para su reproducción, dominaron el mundo durante el Carbonífero, hace aproximadamente 300 millones de años. Tiempo, mutaciones y selección natural (marcada por nuevas condiciones ambientales como un gran cambio climático) produjeron nuevas plantas adaptadas al nuevo entorno. Algunos de los cambios en las plantas fueron: mejores tejidos conductores y de soporte y la aparición de la semilla. Estos vegetales acabaron por dominar la tierra relegando a los helechos a un segundo plano. Las nuevas plantas, espermatofitas o plantas con semillas, mantienen la doble generación, haploide-diploide aunque los gametofitos se han reducido a su mínima expresión y dependen totalmente del esporofito. El árbol del pino, que es el esporofito, posee dos tipos de esporangios, reunidos en conos masculinos y conos femeninos. Los conos femeninos son las típicas piñas y los conos masculinos, más pequeños y numerosos se sitúan en los extremos de las ramas (coníferas=que poseen conos). La semilla es una compleja estructura consistente en el embrión de una nueva planta (esporofito diploide) que se mantiene en estado latente; materiales que servirán para alimentar dicho embrión cuando empiece su desarrollo (endospermo) y unas cubiertas protectoras. Ciclo biológico de un pino. El ciclo comienza cuando el esporofito (2n), el árbol que todos conocemos, produce las meiosporas. En los conos masculinos, las células madre de las esporas dan lugar, por meiosis, a las microsporas (n). Cada célula madre da 4 microsporas, que es el resultado normal de una meiosis. Cada microspora se va a dividir por mitosis convirtiéndose en un grano de polen. El minúsculo grano de polen es el gametofito masculino, inmaduro aún, porque no produce gametos (y es pluricelular) [ el grano de polen no es el gameto masculino!]. Los conos femeninos o piñas están formados por multitud de escamas leñosas. Cada escama porta dos estructuras llamadas primordios seminales u óvulos, cada óvulo presenta un tegumento o cubierta y un megasporangio puricelular 2n que posee una sola célula madre de las megasporas o megasporocito. El tegumento presenta en uno de sus extremos una abertura: el micrópilo. Por meiosis, cada célula madre de las megasporas produce cuatro megasporas (n). Tres de ellas degeneran y la cuarta, tras varias divisiones mitóticas, forma el gametofito femenino, llamado saco embrionario, que contiene una célula especial, el gameto femenino u oosfera. DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 11

12 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES Una vez en contacto con el primordio seminal el grano de polen (que ha llegado transportado por el aire) madura formando el tubo polínico, una estructura que penetra lentamente en los tejidos del primordio hasta traspasar el micropilo. Por este pequeño tubo, baja un gameto masculino para encontrarse con el gameto femenino, la oosfera u ovocélula, produciéndose la fecundación y con ella un cigoto diploide (2n). Un grupo de células del gametofito femenino, diferente de la oosfera, va a formar el endospermo o tejido nutritivo del futuro embrión. Los pinos ya no dependen del agua para que el gameto masculino alcance su objetivo. Como el polen es resistente a la desecación, puede diseminarse con el viento. Durante la época reproductiva, los conos masculinos liberan nubes de granos de polen, algunos de los cuales alcanzarán las piñas. Tras la fecundación, el cigoto (2n) se divide y forma el embrión o esporofito joven. Este embrión se rodea del endospermo y de una cubierta seminal que procede del endurecimiento del primordio. El ciclo se cierra cuando la semilla se desprende de la piña y, si las condiciones son favorables, germina, lo que origina un nuevo árbol. Artículo sobre una gimnosperma que no es conífera: La reproducción en las angiospermas. Nuevas modificaciones a lo largo del tiempo consiguen mejorar aún más algunos de los diseños de las plantas gimnospermas (gimnosperma= semilla desnuda) surgiendo las plantas angiospermas (angiosperma= semilla cubierta). La polinización anemófila o por el viento presenta la dificultad de tener que fabricar grandes cantidades de polen para asegurarse el éxito de la reproducción. Hace 150 millones de años surge la polinización por medio de los insectos (polinización entomógama). Al principio los insectos comían el polen y al ir de flor en flor polinizaban distintas plantas con granos que quedaban adheridos al cuerpo. Más adelante surge el néctar como reclamo alimentario para los insectos (es savia elaborada, un producto mucho más económico para la planta que el polen). La polinización realizada por insectos resulta mucho más eficaz: los granos de polen son transportados con éxito desde una flor a otra. Así, no hay que fabricar tantos. Para atraer a estos polinizadores, la evolución favoreció el desarrollo de flores cada vez más vistosas y que producían grandes cantidades de néctar. Pero las plantas angiospermas además poseen otras mejoras con respecto a sus antepasadas gimnospermas tales como vasos conductores más perfeccionados (tráqueas frente a traqueidas) y flores que además de atraer polinizadores protegen a los órganos reproductores de modo que los óvulos se encierran en un ovario que, tras la fecundación, se convierte en un fruto. Los frutos, a su vez, protegen las semillas formadas tras la fecundación, facilitan su dispersión y les sirven de «abono» cuando germinan. [Angiospermas hace referencia a semillas cubiertas o protegidas por el ovario]. Prueba del éxito que supusieron estas innovaciones es que las angiospermas empezaron a dominar el paisaje. En la actualidad, más del 90% de las especies vegetales existentes pertenece a este grupo. 12

13 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES Morfología de la flor. Las plantas angiospermas presentan sus órganos sexuales agrupados en flores. Las flores de las angiospermas tienen periantio (cáliz y corola) y tras la fecundación dan lugar a las semillas y el fruto. La flor está constituida por hojas más o menos modificadas, que se disponen formando verticilos sobre un receptáculo floral, que es un ensanchamiento del pedúnculo floral o rama que sostiene la flor. Desde el exterior hacia el interior se encuentran los siguientes verticilos: Cáliz. Formado por los sépalos, que son hojas poco modificadas, generalmente de color verde. Corola. Compuesta por pétalos, que son hojas poco modificadas de diversos colores. El conjunto de cáliz y corola se denomina periantio, y está constituido por dos verticilos estériles, cuya misión es proteger a los verticilos fértiles y facilitar la polinización. En algunas flores los sépalos y los pétalos tienen la misma coloración, en cuyo caso se llaman tépalos. Androceo. Formado por hojas muy modificadas, que reciben el nombre de estambres. Cada estambre está compuesto por un delgado filamento, en cuyo extremo superior existe un ensanchamiento llamado antera. Cada antera consta de dos tecas, separadas por un surco, y cada una se compone de dos sacos polínicos, donde se producen los granos de polen. (Andro= hombre en griego y por extensión, masculino) Gineceo. Se encuentra situado en el centro de la flor y está formado por hojas muy modificadas, que se denominan carpelos. Cada carpelo consta de una cavidad inferior, el ovario, que se prolonga en un estilo delgado rematado por una superficie más ensanchada, el estigma. En el interior del ovario se desarrollan los óvulos. (Ginos= mujer en griego, y por extensión, femenino) Muchas angiospermas poseen flores hermafroditas, ya que tanto el androceo como el gineceo se encuentran en la misma flor. Otras angiospermas poseen flores unisexuales: aquellas que solo poseen pistilos o estambres. Las plantas que presentan este tipo de flores pueden ser de dos tipos: Plantas monoicas: aquellas que poseen flores hermafroditas o unisexuales masculinas y femeninas en el mismo pie de planta. Ejemplo: el maíz (Zea mays). Plantas dioicas: aquellas que poseen flores masculinas y femeninas en plantas distintas. Ejemplo: el arce nigundo (Acer negundo). Hay varios ejemplares de ambos sexos al salir del instituto. Formación de gametofitos en angiospermas. En las plantas angiospermas los gametofitos son de tamaño muy reducido. El Gametofito masculino es el grano de polen germinado. La germinación se realiza cuando este llega al estigma y comienza la formación del tubo polínico. En el interior del grano de polen hay dos núcleos: el núcleo vegetativo y el núcleo generativo. Este último se volverá a dividir en el interior del tubo polínico para formar dos núcleos DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 13

14 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES espermáticos que son los gametos masculinos. Los granos de polen se han originado de cuatro en cuatro tras la meiosis de cada célula madre de las microsporas. El Gametofito femenino es el saco embrionario. Procede de la célula madre de la megaespora o megasporocito, situada dentro del óvulo, que se divide por meiosis y da lugar a cuatro células, de las cuales tres degeneran y una sola queda como megaespora haploide a partir de la cual se desarrollará el mencionado saco embrionario. La megaspora aumenta de tamaño y se divide el núcleo (cariocinesis) sin citocinesis, primero en dos y después cada uno dos veces más, formándose en total ocho núcleos. En uno de los polos, se separan tres núcleos de la megaspora rodeados de citoplasma y que son: la oosfera y dos células más, las sinérgidas. En el polo opuesto quedan tres núcleos, que se rodean de un citoplasma propio y forman tres células llamadas antípodas. Los dos núcleos polares restantes quedan en el centro. Ciclo biológico de una angiosperma (un manzano). El ciclo, al igual que el de todos los grupos vegetales, sigue mostrando alternancia de generaciones, aunque introduce algunas novedades: Los gametofitos son todavía más pequeños que los de las gimnospermas. Para formar las semillas se produce una doble fecundación. Dos gametos masculinos bajan por el tubo polínico, uno contribuye a formar el cigoto y el otro el tejido nutritivo de la semilla o endospermo. Mientras que las gimnospermas presentan sexos separados (flores unisexuales), la mayoría de las angiospermas es poseer flores hermafroditas, es decir, tienen estambres y pistilos en la misma flor. El desarrollo de la semilla es mucho más rápido en las angiospermas. La semilla o semillas se encuentran protegidas dentro del ovario que se transformará en fruto. El árbol del manzano, que es el esporofito, posee flores hermafroditas. Cada antera contiene cuatro sacos polínicos que son los microsporangios. En su interior, por meiosis, se formarán las microsporas haploides (de cuatro en cuatro) que, por mitosis, darán lugar al gametofito inmaduro: el grano de polen. En muchas especies de angiospermas este gametofito masculino posee únicamente dos células, una célula formadora del tubo polínico y otra célula generadora de gametos. Dentro del ovario se encuentran los óvulos, que contienen los macrosporangios. En su interior se producen, por meiosis, cuatro megasporas. Al igual que en las gimnospermas, tres de estas células degeneran y la cuarta se divide por mitosis en tres ocasiones dando ocho núcleos. Uno de esos ocho núcleos es la oosfera o gameto femenino, que se sitúa cerca del micropilo. Cuando un insecto vaya en busca de su ración de néctar, depositará el grano de polen sobre el estigma pegajoso de la flor. En ese momento, la célula generadora se dividirá por mitosis y se formarán dos núcleos que serán los gametos. Esos dos gametos resultantes bajarán por el tubo polínico hasta el saco embrionario y tendrá lugar una doble fecundación: 14

15 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES Uno de los gametos masculinos (es solo un núcleo) se fusiona con el gameto femenino (oosfera, también un núcleo) para formar el embrión o esporofito joven (2n). El segundo gameto (otro núcleo) fecundará los dos núcleos polares del centro del saco embrionario dando lugar a un núcleo triploide (3n) que se dividirá por mitosis originando un tejido llamado endospermo. [Aunque en ambas fecundaciones se unen núcleos, hay citoplasma alrededor como para formar células: tanto el cigoto como las que formarán el endospermo]. La polinización. La polinización consiste en la transferencia de los granos de polen desde la antera hasta el estigma de otra flor (raramente de la misma planta). Si el polen se transfiere al estigma de la flor de otro individuo se denomina polinización cruzada, y con ella se produce una mezcla de material genético de distintos ejemplares. Si la polinización se realiza entre flores de la misma planta, se llama autopolinización. Algunas especies pueden tener los dos tipos. Según el agente que transporte los granos de polen, se distinguen los siguientes tipos de polinización: Anemófila. Se realiza por el viento. Las especies con polinización anemófila tienen flores poco vistosas con adaptaciones características, como los estambres y los estigmas largos. Además producen mucho polen, los granos son pequeños y ligeros. Es característica de gimnospermas y gramíneas. Entomófila. Se realiza por insectos. En este caso, las flores presentan adaptaciones que atraen a los insectos polinizadores, como el olor o el color y la vistosidad de los pétalos. En algunos casos desarrollan nectarios, con néctar rico en compuestos azucarados. Los insectos, atraídos por las flores, penetran en ellas y, al tocar los estambres, impregnan del polen. Al posarse en otra flor depositan los granos de polen que llevan en el exterior de su cuerpo sobre el estigma del carpelo. Ornitófila. Se realiza por pájaros. Generalmente se trata de pájaros que tienen picos largos y estrechos, como los colibríes, que buscan el néctar de las flores. Existen especies de plantas cuyos polinizadores son mamíferos (murciélagos, prosimios, ) La semilla y el fruto de las angiospermas. Después de la doble fecundación, el saco embrionario con las cubiertas que lo protegían se transforma en semilla. Las semillas representan la principal forma de dispersión de las espermafitas, su éxito frente a las esporas, en el medio terrestre, se debe a tres razones principales: La semilla contiene un embrión pluricelular con raíz, tallo y hojas embrionarias; mientras que las esporas están constituidas por una sola célula. La semilla contiene endospermo, un tejido con misión nutritiva para los primeros momentos del desarrollo; en cambio, las esporas poseen pocas reservas alimenticias. Las semillas están protegidas por cubiertas, mientras las esporas apenas poseen protección. DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 15

16 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES Morfología del fruto. El fruto procede de los tejidos de los carpelos (ovario) que se desarrollan después de la fecundación. Puede contener una o más semillas rodeadas de un tejido protector, el pericarpo, formado por el desarrollo de las paredes del ovario. El pericarpo se compone de tres capas: el epicarpo, la capa más externa; el mesocarpo, intermedia, y el endocarpo, la más interna. Según el tipo de fruto que se forme, estas tres capas serán distintas en su consistencia y las relaciones que guarden entre sí. Por ejemplo, en el caso de la aceituna, el epicarpo es la piel, el mesocarpo es la parte carnosa de la que se extrae el aceite y el endocarpo forma el hueso que aloja en su interior la semilla. Tipos de frutos. Se pueden diferenciar tres grandes tipos de frutos: Simples. Son aquellos que derivan de una flor con un solo ovario. Se dividen en dos grandes grupos, según la consistencia y suculencia de sus paredes: Secos. Están formados por tejidos duros al desecarse y lignificarse sus células. Según la apertura del fruto para dejar libres las semillas, se diferencian dos tipos: frutos dehiscentes, se abren espontáneamente por diversos mecanismos, Ejemplos: cápsulas, legumbres, silicuas, y frutos indehiscentes, permanecen cerrados con las semillas en su interior. Ejemplos: aquenios, cariópsides, núculas, Carnosos. Cuando maduran están formados por tejidos suculentos. La parte carnosa puede ocupar todo el pericarpo o alguna de sus partes. Ejemplos: bayas, drupas, Múltiples. Son aquellos en los que el fruto deriva de una flor con varios carpelos libres, cada uno forma un fruto independiente de los otros. También pueden ser secos o carnosos, como por ejemplo la mora. Complejos. Se dan en el caso de que la formación del fruto se realice con la intervención de otras partes de la flor, que no sean las paredes del ovario, como: el pomo (manzana), el eterio (fresa) la balaústa (granada), entre otros. También se encuentran infrutescencias, que son agrupaciones de frutos procedentes de las inflorescencias (conjuntos de flores), como por ejemplo el higo y la piña tropical. En realidad hay muchos más tipos de frutos que los que aquí se ha mostrado, lo cual da una idea de la enorme variedad de diseños que acompañan a la también increíble biodiversidad de especies vegetales. La diseminación y germinación de la semilla. La diseminación de las semillas (o de los frutos enteros) es un hecho crucial del proceso de la reproducción. Las adaptaciones de las plantas para la dispersión son muy numerosas y variadas. Dependiendo del agente dispersante, se puede establecer la siguiente clasificación: Plantas bolócoras. Sus frutos han desarrollado mecanismos motores especiales de autodispersión, como es el caso del pepinillo del diablo (Ecballium elaterium), que 16

17 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES proyecta las semillas a distancia durante la maduración. La glicinia (Wisteria sisnensis) abre violentamente sus legumbres al secarse y así se esparcen sus semillas. Plantas hidrócoras. La dispersión de las semillas se realiza por medio del agua (hidrocoria). Así ocurre en las ninfáceas, cuyos frutos flotantes se descomponen lentamente en el agua, diseminando las semillas. Plantas anemócoras. La diseminación se produce por el viento (anemocoria). Tanto los frutos como las semillas, tienen adaptaciones para mantenerse suspendidas en el aire y facilitar el vuelo, como pueden ser pelos, vilanos, laminillas membranosas (sámaras), Plantas zoócoras. Presentan dispositivos en sus semillas o frutos para ser retenidas en la piel o plumas de los animales (epizoocoria), como espinas, garfios, excrecencias mucilaginosas, etc. En otras ocasiones, los frutos son carnosos y apetitosos para los animales, de manera que al comerlos, y luego eliminar las heces, son dispersadas las semillas (endozoocoria) Esas semillas, lógicamente, soportan todos los procesos de la digestión. [ caso curioso de coevolución del dodo y el tambalacoque] Germinación y tipos. La germinación es la transformación de la semilla en una pequeña planta. Incluye una serie de procesos metabólicos y morfogenéticos que tienen como resultado transformación del embrión en una plántula, que es capaz de valerse por sí sola. Las giberelinas desempeñan un papel importante en la germinación, al estimular la hidrólisis de polisacáridos de almacén que hay en el endospermo (transformación del almidón en glucosas). En general, la semilla absorbe agua y se hincha, lo que hace que la cubierta se rompa y emerja la radícula. Una vez fuera, la radícula penetra en el suelo, produce pelos absorbentes y comienza la absorción de nutrientes del suelo. Se diferencian dos tipos básicos de germinación: Epigea. Los cotiledones u hojas embrionarias y el ápice caulinar salen por encima del suelo. Esta germinación la presentan muchas leguminosas, como la judía. Hipogea. Los cotiledones permanecen dentro de la cubierta y bajo el suelo. Este tipo de germinación se da en la mayoría de monocotiledóneas. Entre los factores que afectan a la germinación están el agua, los gases, la temperatura y la viabilidad de la semilla, es decir, el periodo de tiempo que conservan su capacidad para germinar y que es extremadamente variable, dependiendo de las condiciones de almacenamiento y del tipo de semilla. La capacidad de germinación puede llegar a veces hasta los 200 años. El trigo tiene unos diez años. Las semillas de plantas tropicales que no están sometidas a condiciones extremas no suelen tener más de un año de capacidad germinadora. Aunque los embriones de las semillas cuentan con el endospermo nutritivo, es muy frecuente que se asocien con hongos que les ayudan a absorber el agua y los nutrientes, al menos en las primeras etapas del desarrollo y muchas veces toda su vida. Estos hongos se conocen como micorrizas y se trata de una verdadera relación de simbiosis. Por algo a la seta más apreciada de Valdepeñas se le llama seta de cardo. Esta especie de hongo vive asociada a una especie de planta (no es un verdadero cardo) del género Eringium, de ahí que el nombre científico del hongo sea Pleurotus eringii. DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 17

18 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES 5.4. LAS ADAPTACIONES DE LOS VEGETALES AL MEDIO No es fácil hacer una clasificación de las adaptaciones de los vegetales a las condiciones ambientales por ser enormemente variadas dichas condiciones y porque cada grupo o incluso especie de plantas ha desarrollado diferentes soluciones a los mismos problemas. Lo que se verá a continuación es solo una pequeñísima muestra de entre todas las posibles adaptaciones. Adaptaciones de las plantas según su ciclo de vida Hay muchas formas de asegurarse la continuidad de la especie. Cada vegetal tiene su estrategia. Podemos diferenciar entre plantas anuales y plantas perennes. Plantas anuales: cumplen su ciclo vital (nacen, crecen, se reproducen y mueren) en menos de un año. Destacan los llamados terófitos que son especies pequeñas y siempre herbáceas. Pasan la época desfavorable del año en forma de semilla. Como ejemplo encontramos en nuestra región los jaramagos y muchas gramíneas. Plantas perennes: son leñosas o herbáceas y su ciclo vital dura más de un año. Podemos encontrar muchos tipos diferentes. Entre las perennes herbáceas están los HEMICRIPTÓFITOS, caracterizados porque la parte que sobrevive en la época desfavorable está enterrada a ras de suelo, como por ejemplo los rizomas. Como ejemplo tenemos los lirios y la grama (una gramínea) [hemi cripto fito=a medias oculta planta] y también los GEÓFITOS, cuya parte superviviente año tras año está enterrada totalmente como el caso de los tubérculos (patatas, orquídeas) y los bulbos (ajos, tulipanes, jacintos). Entre las perennes leñosas, que tienen crecimiento secundario en grosor y perduran año tras año encontramos muchos tipos dependiendo del tamaño de las mismas: 1. CAMÉFITOS: Son los más pequeños, se trata de arbustos que no llegan al palmo (el tomillo). 2. NANOFANERÓFITOS: arbustos de hasta aproximadamente un metro, como por ejemplo, (el romero). 3. FANERÓFITOS: son los árboles y grandes arbustos que se clasifican en: mesofanerófitos: arbustos (adelfa, madroño) y macrofanerófitos: árboles (encina, pino). Adaptaciones de las plantas en función de la disponibilidad hídrica Dependiendo de la disponibilidad de agua, las plantas se clasifican en: 1. Hidrófitos: son plantas acuáticas, sumergidas total o parcialmente en agua, ya sea dulce o salada. Dentro de los hidrófitos hay muchos tipos: con raíces, sin ellas, con hojas sumergidas, flotantes o que sobresalen de la superficie. (Eneas, lenteja de agua, elodea, nenúfar, mangle, ciprés de los pantanos). 2. Higrófitos: son plantas que viven en suelos permanentemente húmedos y por ello no suelen tener un sistema radicular muy desarrollado. Las plantas de selvas lluviosas pueden ser higrófitos. 18

19 BIOLOGÍA Y GEOLOGIA 1º BACHILLERATO BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES 3. Xerófitos: son plantas adaptadas a vivir en ambientes secos. Las raíces están muy desarrolladas para captar el máximo de agua. Las hojas suelen presentar una cutícula impermeable para evitar la pérdida de agua, son las hojas esclerófilas. Los estomas están solo en el envés de las hojas y estas pueden estar replegadas o presentar pelos para limitar la pérdida por evapotranspiración. Muchos grupos de plantas xerófitas sustituyen las hojas por espinas y los tallos pasan a realizar la fotosíntesis. También pueden transformar sus órganos aéreos (hojas, tallos) en órganos suculentos para almacenar agua. Como ejemplo, podemos encontrar los cactus. Adaptaciones de las plantas en función de la naturaleza del sustrato Dos factores influyen directamente en las plantas: el ph del sustrato y la concentración de sales. Acidez El suelo ideal posee ph neutro pero no siempre es así, existiendo adaptaciones a suelos básicos o ácidos. Podemos encontrar: 1. Especies calcícolas (ph>7, básico o alcalino): son suelos ricos en carbonato cálcico que no plantea problemas de nutrición a las plantas, actuando como tampón y regulando la acidez. El problema se presenta porque el calcio retiene el hierro y no todas las plantas pueden conseguirlo (pino carrasco y quejigo). Los suelos de Valdepeñas contienen mucho carbonato procedente de la disolución de las rocas calizas. 2. Especies silicícolas (ph<7, ácido): son suelos formados a partir de rocas silícicas (granito, pizarras) que son pobres en nutrientes (castaño, alcornoque). Contenido en sales 1. Plantas halófilas: viven en suelos salinos con sales muy solubles, los cloruros. Por regla general este tipo de suelos se presentan en zonas con agua salada. El suelo de donde toman los alimentos tienen una presión osmótica mucho mayor que la suya, por ello tienen que adaptarse a tomar agua en contra de la presión y procurando no perder la suya. Algunas se hacen más saladas que el medio (Sarcocornia) y otras excretan la sal a través de unas glándulas (Limoniastrum). 2. Plantas gipsícolas. Viven en tierras con un alto contenido en yeso. En estos suelos hay una extremada pobreza de nutrientes, y son plantas de crecimiento lento y de pequeño porte. En la península ibérica existen numerosos endemismos (albardín, garbancillo, santolina). 3. Plantas nitrófilas: son plantas que habitan en suelos con alto contenido en nutrientes como nitratos, potasio, fósforo. Estos nutrientes en exceso pueden volverse tóxicos. Suelen aparecer en zonas degradadas por la acción del ser humano, como pueden ser cunetas de carreteras o allí donde haya mucho ganado (ortiga, correhuela). Adaptaciones de las plantas en función de la incidencia de luz 1. Plantas heliófilas: necesitan gran cantidad de luz para poder sobrevivir (luz directa del Sol). 2. Plantas esciófilas: viven a la sombra (Luz indirecta). DPTO. DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA I.E.S. SIERRA SUR CURSO VALDEPEÑAS DE JAÉN 19

20 BLOQUE 5. LAS PLANTAS. FUNCIONES Y ADAPTACIONES Adaptaciones de plantas al parasitismo Hay plantas que se asocian a otras estableciendo una relación de parasitismo (la planta parásita se benéfica perjudicando a la hospedadora). Distinguimos entre: Hemiparásitas son verdes y fotosintéticas pero sin raíces porque se encuentran sobre otra planta (absorben su savia bruta a través de unos órganos especializados llamados haustorios). Tenemos un ejemplo en el muérdago. Holoparásitos no tienen clorofila, no fotosintetizan y extraen todos los nutrientes de la planta que parasitan (consumen su savia elaborada). Suelen estar unidas a las raíces y no siempre tienen el aspecto de plantas. Ejemplos son la cuscuta (simples filamentos de color rojizo) y la orobanche, a la que se la conoce como jopos (es un abultamiento en la raíz de la planta parasitada y solo la vemos cuando forma sus flores). Adaptaciones a la falta de nutrientes Hay un caso especialmente llamativo, se trata de las plantas capaces de comer animales. Plantas carnívoras o insectívoras: son plantas que viven en medios pobres en nutrientes, sobre todo nitrógeno y completan su dieta con los que extraen de los insectos. Tienen una digestión externa y por su epidermis absorben los nutrientes. Existen muchos tipos diferentes de plantas carnívoras, cada una con sus adaptaciones para capturar sus presas. Por lo demás son plantas normales (angiospermas) con clorofila y flores. Adaptaciones para evitar el fenómeno de fotorrespiración En condiciones de alta temperatura y luminosidad los estomas se cierran para no perder agua por evapotranspiración. En estas circunstancias, el oxígeno producido en la fase luminosa de la fotosíntesis se acumula dentro de la hoja y produce un efecto llamado fotorrespiración que consiste en que el oxígeno oxida la materia orgánica recién sintetizada en la fase oscura (recuerda que se llamaba así porque no necesitaba la luz). Este fenómeno se produce debido a que la enzima que produce la materia orgánica a partir de CO2 también es capaz de hacer lo contrario si hay demasiado O2. Algunas especies de plantas pertenecientes a diferentes familias han desarrollado mecanismos para evitar este problema que puede llegar a consumir más de la mitad de la glucosa fabricada. Así encontramos las plantas C4 y las de metabolismo CAM. Sus adaptaciones tienen que ver con rutas metabólicas (conjuntos de reacciones) diferentes a las de las plantas normales (llamadas C3). 20