| Estas flores crecen en la frontera de un jardín botánico en Bellevue, WA. Las plantas con flores dominan los paisajes terrestres. Los colores vivos de las flores son una adaptación a la polinización por insectos y pájaros. |
El éxito de la angiosperma es el resultado de dos nuevas estructuras que aseguran el éxito reproductivo: flores y frutos. Las flores permitieron que las plantas formaran relaciones evolutivas cooperativas con los animales, en particular los insectos, para dispersar su polen a los gametofitos hembras de una manera muy específica. La fruta protege al embrión en desarrollo y sirve como agente de dispersión. Las diferentes estructuras en la fruta reflejan las estrategias de dispersión que ayudan con la propagación de las semillas.
Flores
Las flores son hojas modificadas o esporofilas organizadas alrededor de un tallo central. Aunque varían mucho en apariencia, todas las flores contienen las mismas estructuras: sépalos, pétalos, pistilos y estambres. Una espiral de sépalos (el cáliz) se encuentra en la base del pedúnculo, o tallo, y encierra el botón floral antes de que se abra. Los sépalos suelen ser órganos fotosintéticos, aunque hay algunas excepciones. Por ejemplo, la corola en lirios y tulipanes consta de tres sépalos y tres pétalos que se ven prácticamente idénticos, esto llevó a los botánicos a acuñar la palabra tepal. Los pétalos (colectivamente la corola) se encuentran dentro de la espiral de sépalos y generalmente muestran colores vivos para atraer a los polinizadores. Las flores polinizadas por el viento suelen ser pequeñas y sin brillo. Los órganos sexuales se encuentran en el centro de la flor.
Como se ilustra en la siguiente imagen, el estigma, el estilo y el ovario constituyen el órgano femenino, el carpelo o el pistilo, que también se conoce como gineceo. Un gineceo puede contener uno o más carpelos dentro de una sola flor. Las megaesporas y los gametofitos femeninos son producidos y protegidos por los gruesos tejidos del carpelo. Una estructura larga y delgada llamada estilo conduce desde el estigma pegajoso, donde se deposita el polen, hasta el ovario encerrado en el carpelo. El ovario alberga uno o más óvulos que cada uno se convertirá en una semilla después de la fertilización. Los órganos reproductores masculinos, el androceo o estambres, rodean el carpelo central. Los estambres se componen de un tallo delgado llamado filamento y una estructura similar a un saco, la antera, en la cual las microsporas son producidas por la meiosis y se convierten en granos de polen. El filamento soporta la antera.
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| Esta imagen representa la estructura de una flor perfecta y completa. Las flores perfectas llevan órganos florales masculinos y femeninos. |
Fruta
La semilla se forma en un ovario, que se agranda a medida que las semillas crecen. A medida que se desarrolla la semilla, las paredes del ovario también se engrosan y forman el fruto. En botánica, una fruta es un ovario fertilizado y completamente desarrollado y maduro. Muchos alimentos comúnmente llamados vegetales son en realidad frutas. Las berenjenas, el calabacín, las alubias y los pimientos son técnicamente frutas porque contienen semillas y se derivan del grueso tejido del ovario. Las bellotas y las llaves de arce alado, cuyo nombre científico es samara, también son frutas.
La fruta madura se puede describir como carnosa o seca. La fruta carnosa incluye las bayas familiares, duraznos, manzanas, uvas y tomates. El arroz, el trigo y las nueces son ejemplos de frutos secos. Otra distinción es que no todas las frutas se derivan del ovario. Algunas frutas se derivan de ovarios separados en una sola flor, como la frambuesa. Otras frutas, como la piña, se forman a partir de racimos de flores. Además, algunas frutas, como la sandía y la naranja, tienen cáscaras. Independientemente de cómo se formen, las frutas son un agente de dispersión. La variedad de formas y características reflejan el modo de dispersión. Los frutos ligeros y secos de los árboles y los dientes de león son transportados por el viento. Los cocos flotantes son transportados por agua. Algunas frutas son coloreadas, perfumadas, dulces y nutritivas para atraer a los herbívoros, que comen la fruta y dispersan las semillas duras no digeridas en sus heces. Otras frutas tienen fresas y ganchos que se aferran a la piel y se enganchan a los animales.
El ciclo de vida de una angiosperma
La fase adulta, o esporofita, es la fase principal en el ciclo de vida de una angiosperma. Al igual que las gimnospermas, las angiospermas son heterosporosas. Producen microsporas, que se convierten en granos de polen (los gametofitos masculinos) y megasporas, que forman un óvulo que contiene los gametofitos femeninos. Dentro de la microsporangia de las anteras, los microsporocitos masculinos se dividen por meiosis, generando microsporas haploides que sufren mitosis y dan lugar a granos de polen. Cada grano de polen contiene dos células: una célula generativa que se dividirá en dos espermatozoides y una segunda célula que se convertirá en la célula del tubo de polen.
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| Este diagrama muestra el ciclo de vida de una angiosperma. Las anteras y los ovarios son estructuras que albergan los gametofitos reales: el grano de polen y el saco embrionario. La doble fertilización es un proceso exclusivo de las angiospermas. |
Si una flor careciera de megasporangium, ¿qué tipo de gameto no podría formar? Si careciera de un microsporangium, ¿qué tipo de gameto no se formaría?
En los óvulos, el gametofito femenino se produce cuando un megasporocito se somete a meiosis para producir cuatro megasporas haploides. Uno de estos es más grande que los demás y se somete a mitosis para formar el gametofito femenino o el saco embrionario. Tres divisiones mitóticas producen ocho núcleos en siete células. El huevo y las dos células se mueven hacia un extremo del saco embrionario (gametofito) y tres células se mueven hacia el otro extremo. Dos de los núcleos permanecen en una sola célula y se fusionan para formar un núcleo 2n; Esta célula se mueve al centro del saco embrionario.
Cuando un grano de polen alcanza el estigma, un tubo de polen se extiende desde el grano, crece hacia abajo en el estilo y entra a través de una abertura en los integumentos del óvulo. Las dos células espermáticas se depositan en el saco embrionario.
Lo que ocurre después se llama evento de doble fertilización y es exclusivo de las angiospermas. Un espermatozoide y el óvulo se combinan, formando un cigoto diploide, el futuro embrión. El otro espermatozoide se fusiona con el núcleo diploide en el centro del saco embrionario, formando una célula triploide que se convertirá en el endospermo: un tejido que sirve como reserva de alimento. El cigoto se convierte en un embrión con una radícula, o raíz pequeña, y uno o dos órganos en forma de hoja llamados cotiledones. Las reservas de alimentos para semillas se almacenan fuera del embrión, y los cotiledones sirven como conductos para transmitir las reservas de alimentos descompuestos al embrión en desarrollo. La semilla consiste en una capa endurecida de integumentos que forman la capa, el endospermo con reservas de alimentos y, en el centro, el embrión bien protegido.
La mayoría de las flores llevan estambres y carpelos; sin embargo, algunas especies se autopolinizan. Estas se conocen como flores "perfectas" porque contienen ambos tipos de órganos sexuales. Las barreras bioquímicas y anatómicas a la autopolinización promueven la polinización cruzada. La autopolinización es una forma severa de endogamia y puede aumentar el número de defectos genéticos en la descendencia.
Una planta puede tener flores perfectas y, por lo tanto, tener ambos géneros en cada flor; o puede tener flores imperfectas de ambos tipos en una planta. En cada caso, tales especies se llaman plantas monoicas, que significa "una casa". Algunos botánicos se refieren a las plantas con flores perfectas simplemente como hermafroditas. Algunas plantas son dioicas, que significa "dos casas", y tienen flores masculinas y femeninas ("flores imperfectas") en diferentes plantas. En estas especies, la polinización cruzada ocurre todo el tiempo.
| Las plantas monoicas tienen estructuras reproductivas masculinas y femeninas en la misma flor o planta. En las plantas dioicas, las estructuras reproductivas de machos y hembras se encuentran en plantas separadas. |
Diversidad de angiospermas
Las angiospermas se clasifican en una sola división, la Anthophyta. Las angiospermas modernas parecen ser un grupo monofilético, lo que significa que se originan de un solo antepasado. Las plantas con flores se dividen en dos grupos principales, de acuerdo con la estructura de los cotiledones, los granos de polen y otras características: monocotiledóneas, que incluyen hierbas y lirios, y eudicots o dicots, un grupo polifilético. Las angiospermas basales son un grupo de plantas que se cree que se ramificaron antes de la separación en monocotiledóneas y eudicots porque exhiben rasgos de ambos grupos. Se clasifican por separado en muchos esquemas de clasificación y corresponden a una agrupación conocida como Magnoliidae. El grupo Magnoliidae está compuesto por árboles de magnolia, laureles, nenúfares y la familia de los pimientos.
Angiospermas basales
Los Magnoliidae están representados por las magnolias: árboles altos que tienen flores grandes y fragantes con muchas partes, y se consideran arcaicos (d). Los laureles producen hojas fragantes y pequeñas flores discretas. Los Laurales son pequeños árboles y arbustos que crecen principalmente en climas más cálidos. Las plantas familiares en este grupo incluyen el laurel, la canela, el arbusto de especias (a) y el árbol de aguacate. Los Nymphaeales están compuestos de nenúfares, loto (c) y plantas similares. Todas las especies de Nymphaeales prosperan en biomas de agua dulce y tienen hojas que flotan en la superficie del agua o crecen bajo el agua. Los nenúfares son especialmente apreciados por los jardineros, y han adornado estanques y piscinas desde la antigüedad. Las Piperales son un grupo de hierbas, arbustos y pequeños árboles que crecen en climas tropicales. Tienen flores pequeñas sin pétalos que están bien dispuestas en espigas largas. Muchas especies son la fuente de fragancias o especias preciadas; por ejemplo, las bayas de Piper nigrum (b) son la pimienta negra familiar que se usa para dar sabor a muchos platos.
| El (a) spicebush del sur pertenece a los Laurales, la misma familia que la canela y el laurel. El fruto de (b) la planta Piper nigrum es la pimienta negra, el producto principal que se comercializa a lo largo de las rutas de las especias. Observe las pequeñas y discretas flores agrupadas. (c) Las flores de loto, Nelumbo nucifera, se han cultivado desde la antigüedad por su valor ornamental; La raíz de la flor de loto se come como verdura. Las (d) bayas rojas de un árbol de magnolia, características de la etapa final, apenas comienzan a aparecer. |
Monocotiledóneas
Las plantas en el grupo de monocotiledóneas tienen un solo cotiledón en la plántula y también comparten otras características anatómicas. Las venas corren paralelas a la longitud de las hojas, y las partes de las flores están dispuestas en una simetría de tres o seis veces. El polen de las primeras angiospermas era monosulcado (que contenía un solo surco o poro a través de la capa externa). Esta característica todavía se ve en las monocotiledóneas modernas. El verdadero tejido leñoso rara vez se encuentra en las monocotiledóneas, y el tejido vascular del tallo no está dispuesto en ningún patrón particular. El sistema raíz es principalmente adventicio (inusualmente posicionado) sin una raíz principal importante. Las monocotiledóneas incluyen plantas familiares como los verdaderos lirios (que no deben confundirse con los nenúfares), orquídeas, pastos y palmeras. Muchos cultivos importantes, como el arroz y otros cereales (a), el maíz, la caña de azúcar y las frutas tropicales, incluidos los plátanos y la piña, pertenecen a las monocotiledóneas.
| Los principales cultivos en el mundo son las plantas con flores. Un alimento básico, (a) arroz, es una monocotiledónea, al igual que otros cereales, mientras que (b) los frijoles son eudicots. Algunas flores populares, como este (c) lirio son monocotiledóneas; mientras que otros, como esta (d) margarita, son eudicots. |
Eudicots
Los eudicots, o verdaderas dicots, se caracterizan por la presencia de dos cotiledones. Las venas forman una red en hojas. Las partes de las flores vienen en cuatro, cinco o muchas espirales. El tejido vascular forma un anillo en el tallo. (En las monocotiledóneas, el tejido vascular se dispersa en el tallo). Los eudicots pueden ser herbáceos (como dientes de león o violetas) o producir tejidos leñosos. La mayoría de los eudicots producen polen trisulcado o triporato, con tres surcos o poros. El sistema radicular generalmente está anclado por una raíz principal desarrollada a partir de la radícula embrionaria. Los eudicots comprenden dos tercios de todas las plantas con flores. Muchas especies parecen exhibir características que pertenecen a cualquier grupo; por lo tanto, la clasificación de una planta como monocotiledónea o eudicot no siempre es claramente evidente.
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