** Preparada por Dr. Carlos P. Muñoz; modificada y expandida por Dr. Fernando J. Bird-Picó Capítulo 30 Reino Plantae: II- Plantas con Semillas

Transcripción

1 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Plantas con Semillas 30-1 ** Preparada por Dr. Carlos P. Muñoz; modificada y expandida por Dr. Fernando J. Bird-Picó Capítulo 30 Reino Plantae: II- Plantas con Semillas Las plantas con semillas 1 evolucionaron hace mas de 360 millones de años. Sus gametofitos son pequeños y dependientes del esporofito; no necesitan de agua para el transporte de los gametos, y el embrión tiene a su disposición una reserva de alimento dentro de la cubierta de la semilla. La mayor dificultad que hemos visto hasta ahora en la adaptación de las plantas al ambiente terrestre ha sido la dependencia de agua del gametofito para su reproducción (gametos flagelados). Esta dificultad es superada en las plantas con semillas: 1- hay gametofitos y gametofitos ; 2- tanto uno como otro viven dentro de la espora que les da origen; 3- el gameto no tiene que nadar pues el gametofito viaja por el aire dentro de la espora. Un gametofito dentro de la pared de la espora que le dio origen es lo que se llama grano de polen. Una semilla consiste de un embrión con su fuente de alimento (endospermo) todo esto protegido por una envoltura protectora. También estas plantas logran proteger mejor al embrión (diferencia principal entre plantas y algas), pues el huevo (que da origen al embrión) está dentro del arquegonio, que está dentro del gametofito, que está dentro de la espora, que permanece dentro del esporangio, que a su vez está protegido por una o dos capas nuevas (no las hay en los grupos mas primitivos) llamadas integumentos. 1 Antes de la fecundación del huevo o gameto esta estructura se llama óvulo. Luego de la fecundación el óvulo se convierte en semilla.

2 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Plantas sin Semillas 30-2 Gimnospermas Las Gimnospermas (gymnos = desnudas, sperma = semilla; semillas desnudas y sin fruto) forman las semillas en conos y los granos de polen en conos. Estos conos pueden estar en una misma planta o en plantas separadas. Encontramos unos cuatro filos asociados a este grupo de plantas. Hay unas 550 especies de gimnospermas en el mundo; el 80% de la madera utilizada por los humanos proviene de las Coniferophyta en las gimnospermas. Origen de las gimnospermas El origen de las plantas vasculares con semillas se encuentra en un grupo de plantas vasculares sin semillas, denominado las progimnospermas, las cuales poseían megafilas (hojas grandes) y tejido leñoso moderno. Estas progimnospermas pudieron haber dado origen a las coníferas y también a los helechos con semillas [F. Pteridospermophyta: fósiles, en un tiempo se creía que eran los posibles precursores de las Angiospermas]. De estos helechos con semilla se cree que evolucionaron las Cicadophytas y las Gingkophyta F. Cycadophyta: género Zamia en Puerto Rico, con dos especies. Parecen palmas o helechos, son dioicos (plantas machos y plantas hembras). Ciclo de vida parecido a las coniferophyta. Muy abundantes en el Carbonífero, hoy en día el número de especies en el mundo es menor. F. Gingkophyta: un sólo representante viviente, Gingko biloba. Utilizado como árbol ornamental en los países templados. Son dioicos (producen árboles machos y hembras separados) y poseen célula espermática flagelada como vestigio, pues también tienen polen. Producen semilla carnosa directamente en las ramas. Extractos de sus semillas y hojas se utilizan en la medicina naturista como agente que tiene funciones cerebrales, atribuyéndosele el mejorar la memoria. Este efecto se ha comprobado molecularmente en años recientes. F. Gnetophyta: incluye tres gimnospermas poco usuales, con unas 70 especies divididas en tres géneros (Gnetum, Ephedra, Welwitschia). Poseen células de xilema que se asemejan los elementos de vaso de las angiospermas, y sus racimos de conos reproductivos se asemejan a las flores de las angiospermas. Pero esta evidencia no es conclusiva, y la relación de estos grupos con las angiospermas se sigue debatiendo. Ephedra: se obtiene efedrina para combatir el asma y como estimulante. Hace poco fue controvertible pues en las tiendas de productos naturales se vendían pastillas de extractos de esta planta como estimulantes, y ocasionó la muerte en algunas personas.

3 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Plantas sin Semillas 30-3 F. Coniferophyta: son plantas leñosas (árboles o arbustos) que producen semillas en conos. La mayoría son monoicas (conos y conos en el mismo árbol). Son la flora dominante en lugares templados y fríos (hemisferio norte y partes de América del Sur, Australia y Malasia. El ciclo de vida del pino se considera como el típico de las coníferas. [Repasar Fig. 30-4, pág. 634]. ciclo de vida: el cono tiene microesporófilas (se asemejan a hojas) que poseen microesporangios, los cuales contienen los microsporocitos. Estos microsporocitos llevan a cabo meyósis para producir microsporas haploides las cuales se desarrollan en el gametofito reducido, llamado el grano de polen. Estos granos de polen son acarreados por el viento hasta los conos femeninos. El cono (leñoso) posee megasporangios, los cuales contienen megasporocitos. Estos últimos llevan a cabo meyósis y producen 4 megasporas, tres de las cuales se degeneran y la restante se desarrolla en el gametofito. Este gametofito produce un óvulo en cada uno de los arquegonios. Este cono se abre al momento de ser liberados los granos de polen, que caen entre las pestañas (escamas) de los conos y se adhieren a una gota de fluido en la base de la pestaña. A medida que se evapora esta gota, se acerca el grano de polen al megasporangio y se cierra la base de la pestaña atrapando al grano de polen. Este grano de polen germina y crece un tubo polínico dentro del gametofito. La célula dentro del grano de polen se divide y da a lugar a dos células espermáticas sin flagelos, que migran a lo largo del tubo polínico dentro del gametofito : una de estas células espermáticas fecunda al óvulo y se forma el cigoto; la otra se degenera. El remanente del tejido del gametofito (haploide) será reserva de alimento en la semilla madura para apoyar al embrión en su germinación, hasta tanto desarrolle su primer órgano fotosintético. Angiospermas F. Anthophyta: Las angiospermas forman semillas y polen en la flor. El polen se forma en sacos llamados anteras y las semillas dentro de un envase (angio = envase; sperma = semilla) llamado pistilo. Según el huevo se convierte en cigoto, el óvulo se convierte en semilla y el pistilo se convierte en fruto. Hay unas 250,000 especies descritas de angiospermas, con nuevas especies añadidas anualmente provenientes de zonas tropicales que han sido poco estudiadas. Estructura de la Flor: [ver Fig. 30-8, pág. 638] 1- Sépalos: estructuras más externas de la flor; forman el cáliz, que encierra y protege todas las partes florales. Usualmente de color verde, pero puede ser de otros colores dependiendo de la especie de organismo.

4 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Plantas sin Semillas Pétalos: estructuras internas al cáliz, que forman la corola de la flor. De colores vivos en las plantas cuyas flores abren durante el día; blancas (no siempre) en plantas cuyas flores abren de noche. 3- Estambres: estructura reproductiva masculina de la flor, compuesta por el filamento que sostiene las anteras que son las que tienen los granos de polen. Cada uno de estos granos de polen (son binucleados) contiene en su interior las células espermáticas. 4- Pistilo: estructura reproductiva femenina de la flor; compuesto de ovario, estilo y estigma (recepción de grano de polen). Estas estructuras se derivan de uno o mas carpelos (esporofilas). Los óvulos dentro de los ovarios llevan a cabo meyósis, cada uno de ellos produciendo 4 megasporas de las cuales 3 se desintegran y la restante se divide por mitosis tres veces para producir el saco embrionario (gametofito ) que consta de 7 células, una de las cuales posee dos núcleos: El grano de polen germina en el estigma del pistilo, creciendo un tubo polínico a lo largo del interior del estilo y hasta llegar al saco embrionario. Uno de los núcleos controla el crecimiento del tubo polínico, el otro se divide mitóticamente para formas dos (2) células espermáticas: una de ellas fecunda el óvulo, la otra fecunda la célula gigante con 2 núcleos formando tejido nutritivo triploide en grandes cantidades (reserva de alimento o endospermo). A esto se le conoce como doble fecundación y es único de las plantas angiospermas. [Ver Fig , pág. 640]. Angiospermas Clase Monocotyledones (Liliopsida) 1- embrión con un sólo cotiledón 2- no hay cambium vascular 3- no hay crecimiento secundario 4- arreglo de haces vasculares al azar 5- hojas con venación paralela 6- hojas sin peciolos 7- partes florales en grupos de 3, 6, o múltiplos de estos Clase Dycotyledones (Magnoliopsida) 1- embrión con dos cotiledones 2- cambium vascular (usualmente) 3- crecimiento secundario 4- haces vasculares arreglados en anillos 5- hojas con venación reticulada 6- hojas con peciolo 7- partes florales en grupos de 2, 4, 5, o múltiplos de estos.

5 Dr. Fernando J. Bird-Picó BIOL 3052 Plantas sin Semillas 30-5 Mecanismos de Polinización: la polinización cruzada promueve la variabilidad genética. Las estrategias evolutivas de las plantas envuelven: 1- las flores que son polinizadas por el viento son usualmente pequeñas e inconspicuas; por lo general no producen néctar, fragancias o pétalos de colores llamativos y vistosos. La estrategia es producir grandes cantidades de polen (problemas para los que sufren de fiebre del heno - hay fever ) 2- las flores que son polinizadas por animales (insectos, pájaros, mamíferos, etc.) producen néctar, fragancias, polen adicional, colores llamativos o que reflejen patrones específicos de luz ultravioleta para poder atraer al polinizador. Muchas veces hay coevolución de la planta con su polinizador. Compendio de Tendencias Evolutivas en las Plantas 1- Disminución progresiva en el tamaño y predominancia del gametofito en el ciclo de vida, 2- Pérdida gradual de la independencia entre el esporofito y el gametofito, 3- Esporofito se torna mayor en tamaño e independiente, 4- Cambio de formas homospóricas (una sola espora produciendo un solo gametofito que posee anteridio y arquegonio) a formas heterospóricas (microsporas y megasporas) en la cual los sexos están separados en la generación gametofítica, 5- Evolución de tejido vascular, permitiendo que las plantas puedan alcanzar tamaños considerables y subsistir en lugares secos, 6- Desarrollo de granos de polen: no hace falta la presencia de agua para llevar a cabo fecundación, y 7- Desarrollo de semillas, luego protección a las mismas y provisión de nutrimentos al embrión en desarrollo (endospermo). Importancia de las Traqueofitas Las gimnospermas son muy importantes en la obtención de varios productos incluyendo madera y papel. Las angiospermas, por otro lado, son los principales productores en los ecosistemas terrestres hoy día y como tales, proveen el alimento que sustenta la mayoría de los animales terrestres, incluyendo al ser humano: la alimentación del mundo entero depende de un puñado de cereales (angiospermas), que son el arroz, maíz, trigo y cebada. También se obtiene madera para construcción y combustible. El lino (hilo) y el algodón son importantísimos en la industria textil. Medicinas com aspirina (ácido salicílico, obtenido de la corteza hervida de algunos sauces Salix), el taxol, efedrina, quinina, etc. Muchas especias se derivan de estas plantas (canela es la corteza de un árbol, clavos de cocinar son botones florales [capullos] secos, azafrán son los pistilos de una flor, etc.). De hecho, las angiospermas están muy ligadas al origen de las civilizaciones humanas, ya que cuando comenzaron a ser cultivadas, fue que los seres humanos dejaron sus hábitos nómadas y se establecieron formando las primeras sociedades y civilizaciones. [separata modificada: 9 de marzo de 2016]