La evolución de las plantas de semillas
En las plantas con semillas, la tendencia evolutiva condujo a una generación de esporofitos dominante, en la cual la generación más grande y ecológicamente más importante para una especie es la planta diploide. Al mismo tiempo, la tendencia condujo a una reducción en el tamaño del gametofito, desde una estructura conspicua hasta un grupo microscópico de células encerradas en los tejidos del esporofito. Las plantas vasculares inferiores, como los musgos y los helechos, son principalmente homosporosas (producen solo un tipo de espora). Por el contrario, todas las plantas con semillas, o espermatofitos, son heterosporosas, formando dos tipos de esporas: megasporas (hembras) y microsporas (machos). Las megaesporas se convierten en gametofitos femeninos que producen óvulos, y las microsporas maduran en gametofitos masculinos que generan espermatozoides. Debido a que los gametofitos maduran dentro de las esporas, no son de vida libre, como lo son los gametofitos de otras plantas vasculares sin semillas. Las plantas sin semillas heterosporosas se consideran los precursores evolutivos de las plantas con semillas.
Las semillas y el polen, dos adaptaciones a la sequía, distinguen las plantas de semillas de otras plantas vasculares (sin semillas). Ambas adaptaciones fueron críticas para la colonización de la tierra. Los fósiles colocan las primeras plantas de semillas distintas hace unos 350 millones de años. El primer registro confiable de gimnospermas data de su aparición en el período carbonífero (hace 359-299 millones de años). Las gimnospermas fueron precedidas por los progymnosperms ("primeras plantas de semillas desnudas"). Este era un grupo de plantas de transición que superficialmente se parecía a las coníferas ("portadores de cono") porque producían madera a partir del crecimiento secundario de los tejidos vasculares; Sin embargo, todavía se reproducen como helechos, liberando esporas al medio ambiente. En la era mesozoica (hace 251–65.5 millones de años), las gimnospermas dominaban el paisaje. Las angiospermas tomaron el control a mediados del período Cretácico (hace 145,5–65,5 millones de años) a fines de la era mesozoica, y desde entonces se han convertido en el grupo de plantas más abundante en la mayoría de los biomas terrestres.
Las dos estructuras innovadoras de polen y semillas permitieron a las plantas de semillas romper su dependencia del agua para la reproducción y el desarrollo del embrión, y conquistar la tierra seca. Los granos de polen transportan los gametos masculinos de la planta. Las pequeñas células haploides (1n) están encerradas en una capa protectora que evita la desecación (desecación) y el daño mecánico. El polen puede viajar lejos del esporofito que lo soportó, diseminando los genes de la planta y evitando la competencia con otras plantas. La semilla ofrece al embrión protección, nutrición y un mecanismo para mantener la latencia durante decenas o incluso miles de años, lo que le permite sobrevivir en un ambiente hostil y garantizar la germinación cuando las condiciones de crecimiento son óptimas. Las semillas permiten a las plantas dispersar a la próxima generación a través del espacio y el tiempo. Con tales ventajas evolutivas, las plantas de semillas se han convertido en el grupo de plantas más exitoso y familiar.
Gimnospermas
Las gimnospermas ("semillas desnudas") son un grupo diverso de plantas de semillas y son parafiléticas. Los grupos parafiléticos no incluyen descendientes de un solo antepasado común. Las características de la gimnosperma incluyen semillas desnudas, gametos femeninos y masculinos separados, polinización por viento y traqueidas, que transportan agua y solutos en el sistema vascular.
Ciclo de vida de una conífera
Los pinos son coníferas y llevan esporofilas masculinas y femeninas en la misma planta. Como todas las gimnospermas, los pinos son heterosporosos y producen microsporas masculinas y megasporas femeninas. En los conos masculinos, o conos estaminados, los microsporocitos dan lugar a microsporas por meiosis. Las microsporas luego se convierten en 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. En la primavera, los pinos liberan grandes cantidades de polen amarillo, que es transportado por el viento. Algunos gametofitos aterrizarán en un cono femenino. El tubo de polen crece lentamente a partir del grano de polen, y la célula generadora en el grano de polen se divide en dos espermatozoides por mitosis. Una de las células de esperma finalmente unirá su núcleo haploide con el núcleo haploide de un óvulo en el proceso de fertilización.
Los conos femeninos, o conos ovulados, contienen dos óvulos por escala. Un megasporocito sufre meiosis en cada óvulo. Solo una célula haploide superviviente se convertirá en un gametofito multicelular femenino que encierra un huevo. En la fertilización, el cigoto dará lugar al embrión, que está encerrado en una capa de tejido de semillas de la planta madre. La fertilización y el desarrollo de semillas es un proceso largo en los pinos; puede demorar hasta dos años después de la polinización. La semilla que se forma contiene tres generaciones de tejidos: la cubierta de la semilla que se origina en el tejido de la planta madre, el gametofito femenino que proporcionará nutrientes y el embrión mismo. La siguiente imagen ilustra el ciclo de vida de una conífera.
 |
| Esta imagen muestra el ciclo de vida de una conífera. |
¿En qué etapa se forma el cigoto diploide?
- cuando el cono femenino comienza a brotar del árbol
- cuando el núcleo espermático y el núcleo del óvulo se fusionan
- cuando las semillas caen del árbol
- cuando el tubo de polen comienza a crecer
Diversidad de gimnospermas
Las gimnospermas modernas se clasifican en cuatro divisiones principales y comprenden alrededor de 1,000 especies descritas. Coniferophyta, Cycadophyta y Ginkgophyta son similares en su producción de cambium secundario (células que generan el sistema vascular del tronco o tallo) y su patrón de desarrollo de semillas, pero no están estrechamente relacionados filogenéticamente entre sí. Gnetophyta se considera el grupo más cercano a las angiospermas porque producen tejido de xilema verdadero que contiene elementos traqueales y vasculares.
Coníferas
Las coníferas son el filo dominante de las gimnospermas, con la mayor variedad de especies. La mayoría son árboles altos que generalmente tienen hojas en forma de escamas o agujas. La forma delgada de las agujas y su cutícula cerosa limita la pérdida de agua por transpiración. La nieve se desliza fácilmente de las hojas en forma de aguja, manteniendo la carga ligera y disminuyendo la ruptura de las ramas. Estas adaptaciones al clima frío y seco explican el predominio de las coníferas a gran altura y en climas fríos. Las coníferas incluyen árboles de hoja perenne familiares, como pinos, abetos, abetos, cedros, secuoyas y tejos. Algunas especies son de hoja caduca y pierden sus hojas de una vez en otoño. El alerce europeo y el tamarack son ejemplos de coníferas de hoja caduca. Muchos árboles coníferos se cosechan para pulpa de papel y madera. La madera de las coníferas es más primitiva que la madera de las angiospermas; contiene traqueidas, pero no elementos del vaso, y se conoce como "madera blanda".
| Las coníferas son la forma dominante de vegetación en ambientes fríos o áridos y a grandes altitudes. Aquí se muestran los (a) abetos de hoja perenne, (b) secuoyas, (c) enebro y (d) una gimnosperma de hoja caduca: la larcinia Tamarack Larix. Observe las hojas amarillas del tamarack. |
Cícadas
Las cícadas prosperan en climas templados y a menudo se confunden con palmeras debido a la forma de sus hojas grandes y compuestas. Tienen conos grandes, y de forma inusual para las gimnospermas, pueden ser polinizados por escarabajos, en lugar de viento. Dominaron el paisaje durante la era de los dinosaurios en la era mesozoica (hace 251-65.5 millones de años). Solo un centenar de especies de cícadas persistieron hasta los tiempos modernos. Se enfrentan a una posible extinción, y varias especies están protegidas por convenciones internacionales. Debido a su forma atractiva, a menudo se usan como plantas ornamentales en jardines.
| Esta cícada Encephalartos ferox exhibe grandes conos. |
Gingkofitas
La única especie sobreviviente de ginkgophyte es el Ginkgo biloba. Sus hojas en forma de abanico, únicas entre las plantas de semillas porque presentan un patrón de veta dicotómica, se vuelven amarillas en otoño y caen de la planta. Durante siglos, los monjes budistas cultivaron Ginkgo biloba, asegurando su preservación. Se planta en espacios públicos porque es inusualmente resistente a la contaminación. Los órganos masculinos y femeninos se encuentran en plantas separadas. Por lo general, los jardineros plantan solo árboles masculinos porque las semillas producidas por la planta femenina tienen un olor desagradable a mantequilla rancia.
| Este plato del libro de 1870 Flora Japonica, Sectio Prima (Tafelband) representa las hojas y frutos de Gingko biloba, tal como fueron dibujados por Philipp Franz von Siebold y Joseph Gerhard Zuccarini. |
Gnetophytes
Los Gnetophytes son los parientes más cercanos a las angiospermas modernas, e incluyen tres géneros diferentes de plantas. Como las angiospermas, tienen hojas anchas. Las especies de Gnetum son principalmente vides en zonas tropicales y subtropicales. La especie única de Welwitschia es una planta inusual de bajo crecimiento que se encuentra en los desiertos de Namibia y Angola. Puede vivir hasta 2000 años. El género Ephedra está representado en América del Norte en áreas secas del suroeste de los Estados Unidos y México. Las pequeñas hojas con forma de escamas de la efedra son la fuente de la efedrina compuesta, que se usa en medicina como un potente descongestionante. Debido a que la efedrina es similar a las anfetaminas, tanto en estructura química como en efectos neurológicos, su uso está restringido a medicamentos recetados. Al igual que las angiospermas, pero a diferencia de otras gimnospermas, todas las gnetófitas poseen elementos vasculares en su xilema.
| La efedra viridis, conocida por el nombre común de té Mormón, crece en el oeste de los Estados Unidos. |
¿Te sirvió el contenido del tema? ¿tienes alguna duda o sugerencia?
Puedes escribir un comentario en la parte de abajo y nosotros con gusto te responderemos. Esperemos que tengas un lindo día. ¡Mucho éxito en tus estudios!
Puedes escribir un comentario en la parte de abajo y nosotros con gusto te responderemos. Esperemos que tengas un lindo día. ¡Mucho éxito en tus estudios!
