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14.2: Plantas sin semillas - Biología

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Una increíble variedad de plantas sin semillas puebla el paisaje terrestre. Sus cuerpos en descomposición crearon grandes depósitos de carbón que extraemos hoy.

Briófitas

Los briófitos, un grupo informal de plantas no vasculares, son el pariente existente más cercano de las primeras plantas terrestres. Las primeras briofitas probablemente aparecieron en el período Ordovícico, hace unos 490 millones de años. Debido a la falta de lignina, el polímero resistente en las paredes celulares de los tallos de las plantas vasculares, y otras estructuras resistentes, la probabilidad de que las briofitas formen fósiles es bastante pequeña, aunque se han descubierto algunas esporas compuestas de esporopollenina que se han atribuido a briófitas tempranas. En el período Silúrico (hace 440 millones de años), sin embargo, las plantas vasculares se habían extendido por los continentes. Este hecho se utiliza como evidencia de que las plantas no vasculares deben haber precedido al período Silúrico.

Hay alrededor de 18.000 especies de briófitas, que prosperan principalmente en hábitats húmedos, aunque algunas crecen en desiertos. Constituyen la principal flora de ambientes inhóspitos como la tundra, donde su pequeño tamaño y tolerancia a la desecación ofrecen claras ventajas. No tienen las células especializadas que conducen los fluidos que se encuentran en las plantas vasculares y, por lo general, carecen de lignina. En las briofitas, el agua y los nutrientes circulan dentro de las células conductoras especializadas. Aunque el nombre no traqueofito es más exacto, las briofitas se conocen comúnmente como plantas no vasculares.

En un briofito, todos los órganos vegetativos visibles pertenecen al organismo haploide o gametofito. El esporofito diploide apenas se nota. Los gametos formados por briófitos nadan mediante flagelos. El esporangio, la estructura de reproducción sexual multicelular, está presente en las briofitas. El embrión también permanece adherido a la planta madre, que lo nutre. Esta es una característica de las plantas terrestres.

Las briofitas se dividen en tres divisiones (en las plantas, se usa el nivel taxonómico "división" en lugar de phylum): las hepáticas o Marchantiophyta; las hornworts o Anthocerotophyta; y los musgos, o verdadera Bryophyta.

Agrimonia

Las hepáticas (Marchantiophyta) pueden verse como las plantas más estrechamente relacionadas con el antepasado que se trasladó a la tierra. Las hepáticas han colonizado muchos hábitats en la Tierra y se han diversificado a más de 6.000 especies existentes (Figura 14.2.2a). Algunos gametofitos forman estructuras verdes lobuladas, como se ve en la Figura 14.2.2B. La forma es similar a los lóbulos del hígado y, por lo tanto, proporciona el origen del nombre común que se le da a la división.

Hornworts

Los cuernos (Anthocerotophyta) han colonizado una variedad de hábitats en la tierra, aunque nunca están lejos de una fuente de humedad. Hay alrededor de 100 especies descritas de hornworts. La fase dominante del ciclo de vida de las hornworts es el gametofito corto, azul verdoso. El esporofito es la característica definitoria del grupo. Es una estructura en forma de tubo larga y estrecha que emerge del gametofito padre y mantiene el crecimiento durante toda la vida de la planta (Figura 14.2.3).

Musgos

Se han catalogado más de 12.000 especies de musgos. Sus hábitats varían desde la tundra, donde son la vegetación principal, hasta el sotobosque de los bosques tropicales. En la tundra, sus rizoides poco profundos les permiten sujetarse a un sustrato sin excavar en el suelo congelado. Ralentizan la erosión, almacenan la humedad y los nutrientes del suelo, y brindan refugio a los animales pequeños y alimento a los herbívoros más grandes, como el buey almizclero. Los musgos son muy sensibles a la contaminación del aire y se utilizan para controlar la calidad del aire. La sensibilidad de los musgos a las sales de cobre hace que estas sales sean un ingrediente común de los compuestos comercializados para eliminar los musgos en el césped (Figura 14.2.4).

Plantas vasculares

Las plantas vasculares son el grupo de plantas terrestres dominante y más conspicuo. Hay alrededor de 275.000 especies de plantas vasculares, que representan más del 90 por ciento de la vegetación de la Tierra. Varias innovaciones evolutivas explican su éxito y su propagación a tantos hábitats.

Tejido vascular: xilema y floema

Los primeros fósiles que muestran la presencia de tejido vascular datan del período Silúrico, hace unos 430 millones de años. La disposición más simple de células conductoras muestra un patrón de xilema en el centro rodeado por floema. El xilema es el tejido responsable del transporte a larga distancia de agua y minerales, la transferencia de factores de crecimiento solubles en agua desde los órganos de síntesis a los órganos diana y el almacenamiento de agua y nutrientes.

Un segundo tipo de tejido vascular es el floema, que transporta azúcares, proteínas y otros solutos a través de la planta. Las células del floema se dividen en elementos de tamiz o células conductoras y tejido de soporte. Juntos, los tejidos del xilema y el floema forman el sistema vascular de las plantas.

Raíces: soporte para la planta

Las raíces no están bien conservadas en el registro fósil; sin embargo, parece que aparecieron más tarde en la evolución que el tejido vascular. El desarrollo de una extensa red de raíces representó una nueva característica importante de las plantas vasculares. Los rizoides delgados unieron las briofitas al sustrato. Sus filamentos más bien endebles no proporcionaron un ancla fuerte para la planta; tampoco absorbieron agua y nutrientes. Por el contrario, las raíces, con su prominente sistema de tejido vascular, transfieren agua y minerales del suelo al resto de la planta. La extensa red de raíces que penetra profundamente en el suelo para llegar a las fuentes de agua también estabiliza los árboles al actuar como lastre y ancla. La mayoría de raíces establecen una relación simbiótica con los hongos, formando micorrizas. En las micorrizas, las hifas fúngicas crecen alrededor de la raíz y dentro de la raíz alrededor de las células y, en algunos casos, dentro de las células. Esto beneficia a la planta al aumentar en gran medida la superficie de absorción.

Hojas, esporofilas y estrobili

Una tercera adaptación marca las plantas vasculares sin semillas. Acompañando la prominencia del esporofito y el desarrollo del tejido vascular, la aparición de hojas verdaderas mejoró la eficiencia fotosintética. Las hojas capturan más luz solar con su mayor área de superficie.

Además de la fotosíntesis, las hojas juegan otro papel en la vida de las plantas. Las piñas, las hojas maduras de los helechos y las flores son esporofilas, hojas que fueron modificadas estructuralmente para dar esporangios. Los estrobilos son estructuras que contienen los esporangios. Son prominentes en las coníferas y se conocen comúnmente como conos: por ejemplo, las piñas de los pinos.

Plantas vasculares sin semillas

Para el período Devónico tardío (hace 385 millones de años), las plantas habían desarrollado tejido vascular, hojas bien definidas y sistemas de raíces. Con estas ventajas, las plantas aumentaron en altura y tamaño. Durante el período Carbonífero (hace 359–299 millones de años), los bosques pantanosos de musgos y colas de caballo, con algunos ejemplares que alcanzan más de 30 metros de altura, cubrieron la mayor parte de la tierra. Estos bosques dieron lugar a los extensos depósitos de carbón que dieron nombre al Carbonífero. En las plantas vasculares sin semillas, el esporofito se convirtió en la fase dominante del ciclo de vida.

Todavía se requiere agua para la fertilización de plantas vasculares sin semillas, y la mayoría favorece un ambiente húmedo. Las plantas vasculares sin semillas de hoy en día incluyen musgos, colas de caballo, helechos y helechos batidores.

Musgos de club

Los musgos de club, o Lycophyta, son el primer grupo de plantas vasculares sin semillas. Dominaron el paisaje del período Carbonífero, creciendo hasta convertirse en árboles altos y formando grandes bosques pantanosos. Los musgos de club de hoy son plantas diminutas de hoja perenne que constan de un tallo (que puede estar ramificado) y pequeñas hojas llamadas microfilas (Figura 14.2.5). La división Lycophyta consta de cerca de 1.000 especies, incluidas las quillworts (Isoetales), musgos de club (Lycopodiales) y musgos de espigas (Selaginellales): ninguno de los cuales es un verdadero musgo.

Colas de caballo

Los helechos y los helechos batidores pertenecen a la división Pterophyta. Un tercer grupo de plantas en el Pterophyta, las colas de caballo, a veces se clasifica por separado de los helechos. Las colas de caballo tienen un solo género, Equisetum. Son los supervivientes de un gran grupo de plantas, conocidas como Arthrophyta, que produjeron grandes árboles y bosques pantanosos enteros en el Carbonífero. Las plantas se encuentran generalmente en ambientes húmedos y marismas (Figura 14.2.6).

El tallo de una cola de caballo se caracteriza por la presencia de articulaciones o nudos: de ahí el nombre Arthrophyta, que significa "planta articulada". Las hojas y las ramas salen como espirales de los anillos espaciados uniformemente. Las hojas en forma de aguja no contribuyen mucho a la fotosíntesis, la mayoría de las cuales tiene lugar en el tallo verde (Figura 14.2.7).

Helechos y helechos batidores

Los helechos se consideran las plantas vasculares sin semillas más avanzadas y muestran características comúnmente observadas en las plantas con semillas. Los helechos forman hojas grandes y raíces ramificadas. En contraste, los helechos batidores, los psilofitos, carecen tanto de raíces como de hojas, que probablemente se perdieron por reducción evolutiva. La reducción evolutiva es un proceso mediante el cual la selección natural reduce el tamaño de una estructura que ya no es favorable en un entorno particular. La fotosíntesis tiene lugar en el tallo verde de un helecho batidor. Se forman pequeñas protuberancias amarillas en la punta del tallo de la rama y contienen los esporangios. Los helechos batidores se han clasificado fuera de los verdaderos helechos; sin embargo, un análisis comparativo reciente del ADN sugiere que este grupo puede haber perdido tanto el tejido vascular como las raíces a lo largo de la evolución, y en realidad está estrechamente relacionado con los helechos.

Con sus grandes frondas, los helechos son las plantas vasculares sin semillas más fácilmente reconocibles (Figura 14.2.8). Aproximadamente 12.000 especies de helechos viven en entornos que van desde los trópicos hasta los bosques templados. Aunque algunas especies sobreviven en ambientes secos, la mayoría de los helechos están restringidos a lugares húmedos y sombreados. Aparecieron en el registro fósil durante el período Devónico (hace 416–359 millones de años) y se expandieron durante el período Carbonífero, hace 359–299 millones de años (Figura 14.2.9).

CONCEPTO EN ACCIÓN

Vaya a este sitio web para ver una animación del ciclo de vida de un helecho y poner a prueba sus conocimientos.

CARRERAS EN ACCIÓN: Paisajista

Al observar los jardines bien cuidados de flores y fuentes que se ven en los castillos reales y las casas históricas de Europa, está claro que los creadores de esos jardines sabían más que arte y diseño. También estaban familiarizados con la biología de las plantas que eligieron. El diseño del paisaje también tiene fuertes raíces en la tradición de los Estados Unidos. Un excelente ejemplo del diseño clásico estadounidense temprano es Monticello, la propiedad privada de Thomas Jefferson; entre sus muchos otros intereses, Jefferson mantuvo una pasión por la botánica. El diseño del paisaje puede abarcar un pequeño espacio privado, como un jardín en el patio trasero; lugares de reunión públicos, como Central Park en la ciudad de Nueva York; o un plano completo de la ciudad, como el diseño de Pierre L’Enfant para Washington, DC.

Un diseñador de paisajes planificará los espacios públicos tradicionales, como jardines botánicos, parques, campus universitarios, jardines y desarrollos más grandes, así como áreas naturales y jardines privados (Figura 14.2.10). La restauración de lugares naturales invadidos por la intervención humana, como los humedales, también requiere la experiencia de un diseñador de paisajes.

Con tal variedad de habilidades requeridas, la educación de un diseñador de paisajes incluye una sólida formación en botánica, ciencias del suelo, patología vegetal, entomología y horticultura. También se requieren cursos en software de arquitectura y diseño para completar el título. El diseño exitoso de un paisaje se basa en un amplio conocimiento de los requisitos de crecimiento de las plantas, como la luz y la sombra, los niveles de humedad, la compatibilidad de diferentes especies y la susceptibilidad a patógenos y plagas. Por ejemplo, los musgos y helechos prosperarán en un área sombreada donde las fuentes proporcionan humedad; a los cactus, por otro lado, no les iría bien en ese entorno. Debe tenerse en cuenta el crecimiento futuro de las plantas individuales para evitar el hacinamiento y la competencia por la luz y los nutrientes. La apariencia del espacio a lo largo del tiempo también es motivo de preocupación. Las formas, los colores y la biología deben equilibrarse para un espacio verde bien mantenido y sostenible. El arte, la arquitectura y la biología se combinan en un paisaje bellamente diseñado e implementado.

Resumen de la sección

Las plantas no vasculares sin semillas son pequeñas. La etapa dominante del ciclo de vida es el gametofito. Sin un sistema vascular ni raíces, absorben agua y nutrientes a través de todas sus superficies expuestas. Hay tres grupos principales: las hepáticas, las hornworts y los musgos. Se les conoce colectivamente como briófitas.

Los sistemas vasculares consisten en tejido del xilema, que transporta agua y minerales, y tejido del floema, que transporta azúcares y proteínas. Con el sistema vascular aparecieron hojas —grandes órganos fotosintéticos— y raíces para absorber el agua del suelo. Las plantas vasculares sin semillas incluyen los musgos de club, que son los más primitivos; helechos batidores, que perdieron hojas y raíces por evolución reductiva; colas de caballo y helechos.

Opción multiple

¿Por qué los musgos crecen bien en la tundra ártica?

A. Crecen mejor a temperaturas frías.
B. No requieren humedad.
C. No tienen raíces verdaderas y pueden crecer en superficies duras.
D. No hay herbívoros en la tundra.

C

¿Cuál es el grupo más diverso de plantas vasculares sin semillas?

A. las hepáticas
B. las colas de caballo
C. los musgos del club
D. los helechos

D

¿Qué grupo son las plantas vasculares?

A. hepáticas
B. musgos
C. hornworts
D. helechos

D

Respuesta libre

¿Cuáles son las tres clases de briófitas?

Las briofitas se dividen en tres divisiones: las hepáticas o Marchantiophyta, las hornworts o Anthocerotophyta y los musgos o Bryophyta verdadera.

¿Cómo contribuyó el desarrollo de un sistema vascular al aumento de tamaño de las plantas?

Se hizo posible transportar agua y nutrientes a través de la planta y no estar limitado por las tasas de difusión. La vascularización permitió el desarrollo de hojas, lo que aumentó la eficiencia de la fotosíntesis y proporcionó más energía para el crecimiento de las plantas.

Glosario

musgo del club
el primer grupo de plantas vasculares sin semillas
helecho
una planta vascular sin semillas que produce grandes frondas; el grupo más avanzado de plantas vasculares sin semillas
hornwort
un grupo de plantas no vasculares en las que aparecen estomas
cola de caballo
una planta vascular sin semillas caracterizada por un tallo articulado
agrimonia
el grupo más primitivo de plantas no vasculares
musgo
un grupo de plantas en el que aparece un sistema conductor primitivo
líber
el tejido vascular responsable del transporte de azúcares, proteínas y otros solutos
esporofila
una hoja modificada estructuralmente para llevar esporangios
estrobili
estructuras en forma de cono que contienen los esporangios
batir helecho
una planta vascular sin semillas que perdió raíces y hojas por reducción evolutiva

14.2 Plantas sin semillas (Página 4/20)

Con sus grandes frondas, los helechos son las plantas vasculares sin semillas más fácilmente reconocibles ([enlace]). Aproximadamente 12.000 especies de helechos viven en entornos que van desde los trópicos hasta los bosques templados. Aunque algunas especies sobreviven en ambientes secos, la mayoría de los helechos están restringidos a lugares húmedos y sombreados. Hicieron su aparición en el registro fósil durante el período Devónico (hace 416 & ndash359 millones de años) y se expandieron durante el período Carbonífero, hace 359 & ndash299 millones de años ([enlace]).

Algunos ejemplares de esta especie de helecho arborescente pequeño pueden llegar a ser muy altos. (crédito: Adrian Pingstone) Este gráfico muestra la escala de tiempo geológico, comenzando con el eón Pre-Arqueano hace 3800 millones de años y terminando con el período Cuaternario en el tiempo presente. (crédito: modificación del trabajo por USGS)


Como tetrápodos, la mayoría de los anfibios se caracterizan por tener cuatro extremidades bien desarrolladas. En algunas especies de salamandras, las extremidades posteriores están reducidas o ausentes, pero todas las cecilias son (secundariamente) sin extremidades. Una característica importante de los anfibios existentes es una piel húmeda y permeable que se logra a través de las glándulas mucosas. La mayor parte del agua se absorbe a través de la piel en lugar de beberla. La piel también es una de las tres superficies respiratorias que utilizan los anfibios. Los otros dos son los pulmones y la cavidad bucal (boca). El aire se introduce primero en la boca a través de las fosas nasales y luego se empuja mediante presión positiva hacia los pulmones elevando la garganta y cerrando las fosas nasales.

Todos los anfibios adultos existentes son carnívoros y algunos anfibios terrestres tienen una lengua pegajosa que se usa para capturar presas. Los anfibios también tienen varios dientes pequeños en el borde de las mandíbulas. En salamandras y cecilias, los dientes están presentes en ambas mandíbulas, a veces en múltiples filas. En ranas y sapos, los dientes se ven solo en la mandíbula superior. Se pueden encontrar dientes adicionales, llamados dientes vomerinos, en el techo de la boca. Los dientes de anfibios son pedicelato, lo que significa que la raíz y la corona están calcificadas, separadas por una zona de tejido no calcificado.

Los anfibios tienen ojos que forman imágenes y visión del color. Las orejas se desarrollan mejor en ranas y sapos, que vocalizan para comunicarse. Las ranas usan regiones separadas del oído interno para detectar sonidos más altos y más bajos: el papilla amphibiorum, que es sensible a frecuencias por debajo de 10,000 hertz y exclusivo de los anfibios, y el papilla basilaris, que es sensible a frecuencias más altas, incluidas las llamadas de apareamiento, transmitidas desde el tímpano a través del estribo. Los anfibios también tienen un hueso adicional en el oído, el opérculo, que transmite vibraciones de baja frecuencia desde las extremidades anteriores y los hombros al oído interno, y puede usarse para la detección de señales sísmicas.


El lanzamiento de los esporangios del helecho

Porque las plantas son sésil, el proceso de reproducción puede resultar problemático a la hora de llegar a otras plantas con las que reproducirse. En lugar de moverse por sí mismos, han evolucionado para utilizar métodos que dispersan las esporas o el polen de la planta madre.

En un gran grupo de helechos llamado helechos leprosporangiados, los esporangios de los helechos han desarrollado un sistema de catapulta para asegurar su amplia dispersión.

El esporangio del helecho tiene un anillo de células en forma de cuboide alrededor del exterior llamado "anillo". Cada una de las células está llena de agua, que se pierde por evaporación cuando el ambiente está seco. La pérdida de agua hace que las células se encojan a medida que disminuye el volumen dentro de la célula.

A medida que la fila de células se encoge, el anillo se ve obligado a moverse lentamente hacia atrás y enderezarse en la dirección opuesta, similar a cómo se mueve un lado de un acordeón cuando el músico comprime el otro lado.

El cambio en la curvatura del anillo hace que el esporangio se abra en el "estomio" y las esporas queden expuestas.


La imagen muestra un diagrama del esporangio leptosporangiado. La fila de células alrededor de la parte superior e izquierda es el anillo, las dos células más largas de la derecha forman el estomio y las esporas están en el centro.

La presión negativa (aproximadamente –9MPa a –20MPa) resultante de la pérdida de agua en las células provoca "cavitación", por lo que se forma una burbuja dentro de cada una de las células. La generación de la cavidad interna crea un aumento repentino en el volumen de la célula y el anillo vuelve a un 30-40% de su posición preliminar en 10 microsegundos, impulsando las esporas mientras lo hace; este es posiblemente el movimiento más rápido realizado. en el menor tiempo jamás registrado en plantas. El anillo luego completa el ciclo durante los siguientes cientos de milisegundos, volviendo por completo a su forma original.

El sofisticado método de dispersión de esporas se compara comúnmente con la acción utilizada en el funcionamiento de las catapultas medievales.

1. ¿Cuál es el término que se usa para describir las plantas que producen solo un tipo de espora?
UNA. Homosporoso
B. Eusporangiate
C. Heterosporoso
D. Microsporangia

2. ¿Cuál es el papel de la columela?
UNA. Para apoyar el esporangio.
B. Cultivar las esporas.
C. Para impulsar las esporas.
D. Para sostener el esporangióforo.

3. ¿Qué causa la presión negativa dentro de las celdas anulares?
UNA. Una curvatura hacia atrás del anillo.
B. Las células se encogen.
C. El estomio para abrir.
D. Cavitación de las células.


Ver el vídeo: REPRODUCCION DE LAS PLANTAS SIN SEMILLAS 7MO (Diciembre 2022).