El Reino de las plantas

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1 El Reino de las plantas Biología y Geología 1º de ESO Profesor: Francisco J. Barba Regidor Curso: QUÉ ES UNA PLANTA? Cloroplastos de Elodea Las Plantas son un gran grupo de seres vivos pluricelulares y eucariotas. Las plantas son en su mayoría organismos autótrofos que obtienen la energía a partir de la luz solar para fabricar su propio alimento. La mayor parte de las plantas realizan un proceso conocido como fotosíntesis, que tiene lugar en los cloroplastos. Definición modificada de Wikipedia: CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS A. Criterios de clasificación: 1. Si tienen o no órganos especializado para la reproducción (flores; ver abajo). 2. Si tienen o no tejidos especializados para el transporte de los nutrientes (vasos conductores): a) vasculares o b) no vasculares. B. Categorías resultantes: 1. Plantas sin flores. Plantas sin flores ni semillas. a) Briofitas. Pequeñas plantas no vasculares. b) Pteridofitos. Plantas grandes y vasculares. 2. Espermatofitas. Son plantas complejas, con flores y semillas. a) Gimnospermas. Las semillas se desarrollan dentro de un falso fruto, como una piña. b) Angiospermas. Las semillas se desarrollan dentro de un fruto real. 1

2 LAS NECESIDADES DE LAS PLANTAS (1) Para ocupar los ambientes terrestres, las plantas necesitan resolver algunos problemas: Cómo alcanzar los nutrientes, que están esparcidos tanto en el aire como en el suelo, teniendo en cuenta que las plantas no se desplazar por sí mismas de un sitio a otro Cómo protegerse de la desecación. Y cómo distribuir los nutrientes en el organismo y qué hacer con ellos para elaborar biomoléculas. LAS NECESIDADES DE LAS PLANTAS (2) Para ello... desarrollan cubiertas protectoras; Poseen una estructuracompleja con células rodeadas por una pared de celulosa y que forman diferentes tejidos y órganos; Su estructura se basa en la presencia de raíces, tallos y hojas, que pueden ser muy diferentes en diferentes especies; Su color verde se debe a la presencia de clorofila, un pigmento verde necesario para realizar la fotosíntesis; Además, las plantas superiores pueden presentar flores y frutos. 2

3 Las células de las plantas superiores Se organizan en tejidos, que tienen diferentes funciones: Clorofílicos: especializados en realizar la fotosíntesis. De sostén: sirven para sostener la planta erguida. Protectores: aíslan a la planta del exterior, protegiéndola de la desecación. Conductores: transportan la savia bruta y la savia elaborada. Características de las plantas vasculares Imagen de I. Romero y M. Romero (2015): Biología y Geología. Vol: La biodiversidad en el planeta Tierra. Oxford Educación. En el caso de las Pteridofitas, los órganos vegetativos reciben nombres distintos, aunque su función es muy similar: -Tienen raíces también. - Tienen tallo subterráneo: rizoma. - Sus grandes hojas se denominan frondes. - pero carecen de flores EL CUERPO DE LAS PLANTAS (1) Todas las hojasson responsables de: absorber los rayos del sol; la mayor parte de la producción fotosintética. Todas lasraícesson responsables de: anclar la planta al suelo; extraer agua y minerales del suelo. acumular substancias de reserva Todos los tallos son responsables de: sostener físicamente las flores y las hojas; mantener las hojas y las flores en la mejor posición para para recoger el alimento y para la reproducción; transportar materiales a través del xilema y del floema desde las áreas donde hay abundancia de aquellos hasta las que los necesitan en las distintas partes de la planta; almacenar sustancias para un uso posterior. 3

4 EL CUERPO DE LAS PLANTAS (2) 1. Las raíces sostienen la planta en el suelo y absorben agua y sales minerales, formando la savia bruta. Tallo Flor Hojas Zona de crecimiento Fruto Semilla 2. El tallo transporta la savia bruta hacia las hojas. Conjunto de hojas 3. Las hojas transforman la savia bruta en elaborada durante el proceso de la fotosíntesis. Entre los productos de residuo se incluye el oxígeno, que se expele al aire. Raíces laterales Raíz Pelos absorbentes EL CUERPO DE LAS PLANTAS (3) El cuerpo de las plantas consiste en el Sistema Aéreo y en el Sistema Radicular Sistema Aéreo. Funciones - Fotosíntesis - Reproducción - Almacenaje - Transporte - Hormonas Sistema Radicular. Funciones - Anclaje - Absorción - Almacenaje - Transporte - Hormonas EL CUERPO DE LAS PLANTAS (4) Tienen dos funciones: fijar la planta al suelo y absorber agua y minerales. Algunas raíces también acumulan substancias alimenticias (zanahorias, remolachas. La superficie de la raíz está cubierta por muchos pelos pequeños que absorben el agua y los minerales (pelos absorbentes). Cada raíz está protegida en su extremo por una estructura resistente: la cofia. Sistema de la raíz principal Raíces laterales Meristemo apical Cofia o pilorriza Raíz principal RAÍCES 4

5 DIFERENTES TIPOS DE RAÍCES Fibrosa Tubercular Caulinar Axonomorfa EL CUERPO DE LAS PLANTAS (5) Mantienen erecta la planta y la sostienen: función de sostenimiento. Transportan substancias a otras partes de la planta. Algunos tallos acumulan reservas de agua (cactus) y alimento (patatas). Las hojas y las ramas se unen a ellos mediante nudos. La parte entre nodos del tallo son entrenudos. Los tallos crecen hacia arriba desde la yemaapical oterminal. Las ramas laterales crecen hacia afuera de yemasaxilares a lo largo del tallo. TALLOS TIPOS DE TALLOS: TIPOS DE TALLOS: a) Según el medio donde crecen: 1. acuáticos; 2. subterráneos; 3. aéreos. b) Según su consistencia: 1. herbáceos; 2. leñosos. c) Según su duración: 1. anuales; 2. perennes. 5

6 EL CUERPO DE LAS PLANTAS (6) HOJAS 1. La hoja es la parte de la planta donde tiene lugar la fotosíntesis. 2. Una hoja tiene dos partes diferentes: el limbo y peciolo, que une la hoja al tallo. 3. En el limbo podemos distinguir el haz y el envés. El primero mira hacia el sol; en el envés se produce la transpiración a través de los estomas. 4. El nervio central son haces de vasos conductores. En las hojas tienen lugar tres procesos vitales en la vida de la planta: 1. La captura del CO 2 del aire y de las radiaciones solares; 2. La fotosíntesis; 3. La transpiración Figuras de I. Romero y M. Romero (2015): Biología y Geología. Vol: La biodiversidad en el planeta Tierra. Oxford Educación. FOTOSÍNTESIS: AGUA + SALES MINERALES+ CO 2 + LUZ SOLAR MATERIA ORGÁNICA + O 2 El CO 2 se recoge por los estomas de la hoja (ver figura arriba a la derecha). Una vez en la hoja, con la ayuda de la luz solar, que es atrapada por la clorofila presente en los cloroplastos de las células del tejido de la propia hoja (parénquima clorofílico), del agua que viene desde las raíces cargada de substancias inorgánicas (que llega hasta las hojas comosaviabruta a través de losvasosleñosos oxilema) lo transforman en materia orgánica que debe ser distribuida posteriormente, al resto de la planta como substancias nutritivas (savia elaborada, quesetransportapormedio delosvasosliberianoso floema). Eloxígeno queseproduce esun residuo quela planta puede utilizar en una pequeña parte para su propia respiración celular; la mayor parte del oxígeno producido se devuelve a la atmósfera por medio de los estomas: es el proceso denominado transpiración, que también expulsaelexceso de agua en forma devapor.. Tipos de hojas Figura de I. Romero y M. Romero (2015): Biología y Geología. Vol: La biodiversidad en el planeta Tierra. Oxford Educación. 6

7 Algunos árboles pierden sus hojas en el otoño: son caducifolios. Otros árboles conservan todas las hojas a lo largo de todo el año: son perennes. FLORES(1) Son los órganos reproductores de las espermatofitas. Tienen dos partes: 1. La parte reproductora. Está constituida por el estambre (órgano reproductor masculino), y el pistilo (órgano reproductor femenino). Los óvulos se encuentran dentro del ovario. Durante la reproducción, los óvulos entran en contacto con el polen, que se produce en el estambre. 2. y la parte protectora. Es el periantio, que consiste en los pétalos, que forman la corola, y los sépalos, que forman el cáliz. Una Flor. FLORES (2) La flor es la estructura reproductora de las plantas con flores (espermatofitas). La mayoría de las plantas son hermafroditas, lo que significa que tienen tanto órganos reproductores masculinos como femeninos. No todas las espermatofitas tienen flores hermafroditas, pues también hay plantas con flores unisexuales (con un solo sexo). Así, en algunos casos (sauces, cycas, gingkos, yang tao, acebos,...) hay flores diferentes en cuerpos diferentes; en otros, flores diferentes se encuentran en el mismo cuerpo (hayas, melones, maíces,...). Son respectivamente plantas dioicas y monoicas. Las flores son extremadamente diversas en tamaño, forma, color etc., lo que les hace ser un buen instrumento para distinguirlas plantas. 7

8 FLORES(3) p Planta de la Papaya mostrando sus flores femeninas y los jóvenes frutos. Se puede ver el polen dorado (9) sobre las anteras. FLORES (4) Flores masculinas Flores femeninas Diferentes tipos de flores (masculinas y femeninas) en un mismo cuerpo: maíz (Zea mays), ejemplo de planta monoica. FLORES (5) 2 1 Ejemplos diferentes de plantas diocas con flores masculinas: 1, en Castanea sativa; 2, en Lauris nobilis; 3, in Betula nigra; 4, en Pinusnigra

9 FLORES(6) Ejemplos diferentes de plantas diocas con flores femeninas. En Pinus nigra En Ceratonia siliqua En Betula nigra En Ilex aquifolium Las flores no aparecen de forma solitaria en el tallo, sino que suelen estar dispuestas en un modelo de agrupación denominado inflorescencia. Éstas pueden ser: Simples. Todas las flores están reunidas en un modelo idéntico; p.e.: racimo, espiga, umbela, capítulo. Compuestas. Cuando se forma una disposición compleja a partir de otra simple; p.ej. panículo y la umbela compuesta. INFLORESCENCIAS PLANTAS: REPRODUCCIÓN (1) Reproducción asexual. Sólo está involucrada un individuo (una planta). La gemación de las patatas es un ejemplo. Reproducción sexual. Las células sexuales de dos individuos (plantas) diferentes se unen mutuamente para producir un nuevo individuo (planta). Las plantas con flores y los helechos (ver la figura) tienen reproducción sexual. 9

10 LAS ETAPAS DE LA REPRODUCCIÓN (1) 1. POLINIZACIÓN. Las plantas con flores utilizan el viento, los insectos, los murciélagos, los pájaros y mamíferos para transferirpolen desde el órgano masculino (estambre) a la parte del femenino (conducir aquél hasta el óvulo). 2.FERTILIZACIÓN. El polen alcanza el estigma, penetra éste (formando el tubo polínico) y fertiliza los óvulos dentro del ovario. Formación del tubo polínico. Tubo polínico. LAS ETAPAS DE LA REPRODUCCIÓN (2) Polinización anemógama Dirección del viento LAS ETAPAS DE LA REPRODUCCIÓN (3) Polinización por insectos. La abeja, impregnada de granos de polen que se le han ido adhiriendo a su cuerpo, al volar hacia otra flor, podrá dejar parte de esos granos de polen en esa otra planta, propiciando la polinización. 10

11 LAS ETAPAS DE LA REPRODUCCIÓN (4) En resumen: tipos de polinización. LAS ETAPAS DE LA REPRODUCCIÓN (5) Figura de I. Romero y M. Romero (2015): Biología y Geología. Vol: La biodiversidad en el planeta Tierra. Oxford Educación. LAS PLANTAS SIN SEMILLAS No producen semillas, sino esporas. No poseen flores Crecen en ambientes húmedos y sombríos: necesitan agua para reproducirse.. Se incluyen las briofitas (musgos, 1) y las pteridofitas (helechos, 2). 1 2 Funaria hygrometrica Dryopteris felis-mas 11

12 BRIOFITAS (1) Son las plantas más antiguas que existen. Han evolucionado a partir de algas verdes primitivas de hace más de 400 m.a., ocupando los medios subaéreos. Carecen de vasos conductores: todas las partes de la planta pueden absorber el agua y las sales minerales. Son plantas de porte pequeño (menores de 20 cm.). Incluye a las hepáticas y a los musgos. Lunulariacruciata, un ejemplo de hepática. Sphagnum centrale, un ejemplo de musgo. BRIOFITAS (2) Son plantas no vasculares muy pequeñas. No tienen verdaderas raíces, tallos (cauloides) u hojas (filoides). Se fijan al suelo mediante rizoides. Los musgos producen esporas dentro de cápsulas al final de los filamentos (esporofito). Imágenes de: ch/b4_informacion/t409_reproduccion/informacio n.htm BRIOFITAS(3) Los musgos se reproducen por generaciones alternantes. En la primera generación, el gametofito constituye el tapiz verde y hojoso frecuentemente asociado a los musgos. Produce un esperma y un óvulo (los gametos) que se unen cuando las condiciones son adecuadas, creciendo la siguiente generación sobre el mismo gametofito: el esporofito o estructura que produce las esporas. Esporofitos Esporofito (2n) Gametofito (1n) 12

13 BRIOFITAS(4) Los musgos juegan un papel importante en la reducción de la erosión a lo largo de los cauces, así como en el reciclado del agua y de los nutrientes en los bosques tropicales entre otros beneficios. PTERIDOFITAS (1) Las Pteridofitas son la segunda mayor división del reino de las plantas. Hay especies de helechos frente a las cerca de plantas con flores existentes hoy. La mayoría de los helechos son herbáceos, como ocurre con Polypodium virginianum (ver figura). Dryopteris remota Polypodium virginianum PTERIDOFITAS (2) Sus principales características son: Son plantas vasculares. Tienen raíces, tallos y hojas. El tallo se denomina rizoma y crece horizontalmente en el suelo (con raíces adventicias). Las hojas son grandes y se denominan frondes: la hoja es compuesta y cada gran división de tejido laminar que alcanza el raquis se llama foliolos o pinnae (sing., pinna). En la pate trasera de los frondes de los helechos llevan las estructuras reproductoras (esporangios, productores de esporas) en abultamientos conocidos como soros. Cuando las esporas germinan dan lugar al gametofito, más pequeño: el prótalo. 13

14 PTERIDOFITAS(3) Estructura de un helecho. Arriba, estructura del prótalo; abajo, embrión de pteridofito surgiendo del prótalo. Generación alternante en los helechos... PTERIDOFITAS (4) PTERIDOFITAS (5) Si una espora llega a un lugar con cierta humedad, germina dando lugar a un filamento de células. este crecimiento concluye con la formación de un prótalo con -Rizoides, que absorben el agua y las sales minerales del suelo. - Arquegonios, que producen un óvulo simple (por mitosis); - Anteridios, que forman esperma nadador hasta el óvulo (de nuevo, por mitosis). 14

15 PLANTAS CON SEMILLA Hay dos grupos principales: gimnospermas y angiospermas. Ambas producen semillas para reproducirse. Angiospermas (1) Cicadales (2) Gingkoales (3) Coniferales (4) Gnetales (5) Gimnospermas GIMNOSPERMAS (1) Como el resto de las plantas superiores tienen raíces y tallo. La mayoría son de hoja perenne: retienen sus hojas con forma de aguja durante un tiempo. Cuando las agujas caen, son rápidamente reemplazadas por otras. Hojas aciculares de Taxusbaccata. (izquierda) y de Abiespinsapo (derecha). Fotografías de as_botanica/gimnospermas Son plantas vasculares, cuya característica más importante es que su semilla no se encuentra rodeada por un fruto, sino que aparece desnuda. GIMNOSPERMAS (2) Tienen pequeñas e insignificantes flores, que se agrupan en inflorescencias masculinas o femeninas. En el caso de las coníferas (pinos, abetos, etc.) estas inflorescencias tienen forma de conos, de ahí su nombre. En la misma planta existen inflorescencias masculinas e inflorescencias femeninas. Se reproducen mediante semillas no protegidas por un fruto. Durante la polinización (anemófila), los granos de polen (masculinos) caen entre las escamas del cono hasta llegar al óvulo. A medida de que el cono crece, se hace mayor y las semillas producidas se hacen visibles. Ciclo reproductivo de las gimnospermas. 15

16 GIMNOSPERMAS (3) Flores masculinas de Pinus banksiana Flores femeninas del pino de Scots que se convertirán en las piñas del árbol (conos). La semilla (piñón) se forma en la flor femenina tras la fecundación. Semillas de pino : piñones. GIMNOSPERMAS (4) GIMNOSPERMAS (5) Dioon edule Pinus strobus Ephedra viridis Dioon edule es una cicadal de la costa este mejicana conocida como Palma de la Virgen aunque no es un palmera en realidad- o Chamal, cuyos antepasados y existían en el Mesozoico. Semillas de gimnospermas: pino (izquierda) y cicas (derecha). 16

17 ANGIOSPERMAS (1) Las Angiospermas son plantas vasculares que se reproducen mediante una semilla encerrada en el fruto. Proceden por evolución de Gimnospermas primitivas de hace 140 m.a. Tienen raíces y tallos. Las hojas presentan una gran variedad en su forma, suministrando una herramienta eficaz para su identificación. Muchos son caducifolios: pierden las hojas en invierno. La forma de sus hojas es muy diferente. Es característica de las angiospermas la presencia de flores vivamente coloreadas, capaces de atraer los insectos para facilitar su polinización: la función de las flores es asegurar la fertilización del óvulo y el desarrollo del fruto y las semillas contenidas en él. El fruto se va a convertir en una estructura que protege las semillas y ayuda su dispersión. ANGIOSPERMAS (2) Quercus virginiana Bellis perennis Epipactis palustris ANGIOSPERMAS (3) Formación del fruto y de la semilla. La flor fertilizada se transforma de la siguiente manera: Del pistilo a la formación del fruto. Tras la fertilización, las partes protectoras de la flor se secan y se caen: los sépalos, pétalos, estambres y las superiores del pistilo. 1. La base del pistilo, el ovario, crece y engorda transformándose en el fruto. 2. La semilla se origina a partir deun óvulo (que contiene la célula huevo fertilizada) que se localiza en el fruto que se está formando. 17

18 ANGIOSPERMAS (4) Etapas de la formación de la semilla La célula huevo fertilizada se desarrolla 12 horas después de la fertilización. El endospermo de la semilla en desarrollo se vuelve de color blanco lechoso 8 días después de la fertilización. El embrión se desarrolla después de 10 días. El endospermo adquiere una apariencia de masa suave 14 días después de la fertilización, y al estadio de masa endurecida 7 días después. Al cabo de días después de la fertilización, el óvulo madura completamente a la semilla. ANGIOSPERMAS (5) Frutos y semillas. ANGIOSPERMAS (6): TIPOS DE FRUTOS Figura procedente de Ediciones Santillana en Slideplayer (ver vínculo asociado). 18

19 En realidad, los frutos secos no son sino las semillas de frutos carnosos cuyo mesocarpo no es comestible. En la fotografía superior se muestra precisamente el mesocarpo abierto, durante su maduración, en cuyo interior se encuentra el endocarpo, que contiene la semilla, que es el fruto seco que se consume, tal como se aprecia en la fotografía inferior. Diferentes tipos de frutos: drupas Aceitunas Cerezas Dátiles Ciruelas Diferentes tipos de frutos: pomos níspero membrillo peras Manzanas mostrando su estructura pentacarpelar. 19

20 La semilla también contiene una reserva de alimento: endospermo. Ésta se encuentra en los cotiledones. Las plantas con un cotiledón (como en el maíz) y se denominan monocotiledóneas. Si tienen dos cotiledones (como las alubias), se denominan dicotiledóneas. Las semillas son una vía de las plantas para ir de un área a otra. ANGIOSPERMAS (6) Dispersión. El fruto maduro cae de la planta o libera la semilla para que pueda alcanzar un lugar donde germinar Para ello deben desarrollar estructuras que faciliten la propia dispersión ANGIOSPERMAS (7) LAS PLANTAS Y EL SER HUMANO Son importantes en los ecosistemas: proporcionan materia orgánica y liberan oxígeno para la respiración celular de los seres vivos. Su papel en la producción de alimentos (agricultura) es fundamental para el ser humano. Además, las plantas tienen otros usos: 20

21 ALIMENTICIO RECURSO NATURAL ORNAMENTAL FORESTAL MEDICINAL ALIMENTICIO. FUENTE DE NUTRIENTES: AZÚCARES, PROTEÍNAS, GRSAS INSATURADAS, VITMINAS. CEREALES, FRUTAS, HORTALIZAS. ORNAMENTAL. CREACIÓN DE AMBIENTES MÁS GRATOS. PARQUES, JARDINES, TERRAZAS. MEDICINAL. PRODUCCIÓN DE SUBSTANCIAS DE USO MEDICINAL. MEDICAMENTOS Y PRODUCTOS DE HIGIENE. RECURSOS FORESTALES. MATERIAS PRIMAS PARA LAS INDUSTRIAS MADERERAS Y TEXTILES. ÁRBOLES, ARBUSTOS, ETC. RECURSO NATURAL. SOPORTE DE RECURSOS PARA TODA LA BIOSFERA. DIVERSIDAD DE ECOSISTEMAS Y PAISAJES. Formaciones vegetales naturales y artificiales La gran diversidad de formaciones vegetales naturales, que han sido modificadas por el ser humano. Algunas de estas modificaciones han implicado la substitución de áreas forestales por otras: - Cultivos, - Redes viarias, - Urbanizaciones, - Polígonos y áreas industriales 21

22 Ecosistemas vegetales españoles En España existe una gran diversidad de paisajes vegetales (figura). Destacan los robledales, encinares, hayedos, bosques de coníferas, etc. Es típica la dehesa. La dehesaes un bosque mediterráneo (con encinas y alcornoques, entre otros), muy modificados por el hombre para la explotación agrícola y ganadera. ESO ES TODO POR EL MOMENTO. TEMA 8. EL REINO DE LAS PLANTAS. 22