Post on 21-Jul-2015
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PLANTAS TERRESTRES: Evolucin y diversidadLiberan O2, ofrecen alimento, proteccin y refugio a microorganismos, animales y humanos Cambios en las condiciones atmosfricas, la actividad tectnica y la deriva continental han determinado la historia evolutiva de las plantas terrestres Ciertas actividades humanas han provocado extincin de miles de especies de plantas reduccin de diversidad con el paso del tiempoPreservePlanet.org
EvolucinLas plantas terrestres (embrifitos) evolucionaron a partir de algn grupo de algas verdes carfitas Concentracin de O2 en la atmsfera y formacin de una capa de ozono condiciones previas para la colonizacin de la tierra firme
algas rojas
clorfitos
carfitos
plantas terrestres
Evolucin de las plantas terrestres Primeras plantas conocidas: fsiles de brifitos de hace 475 millones de aos, en el perodo Ordovcico Los brifitos (plantas no vasculares) incluyen tres linajes (antceros, hepticas y musgos) que divergieron pronto de los dems grupos Los helechos y grupos afines (plantas vasculares sin semillas) evolucionaron despus Algn grupo de plantas afines a helechos dio origen a las primeras plantas seminferas: las gimnospermas. De stas evolucionaron las angiospermas (plantas florferas)
Esquema evolutivo de las plantas terrestres
helechos y afines brifitos gimnospermas
angiospermas (plantas orferas) Plantas seminferas Plantas vasculares Plantas terrestres
algas verdes antecesoras
Deriva continental y evolucin de las plantas
Gonduana 425Origen de primeras plantas (brifitos) ca. 475 m.a.
425 m.a.
342 m.a.Ginkgo y ccadas. Mayora de colas de caballo y licfitos desaparecen al final del Prmico.
Pangea 255 m.a.Radiacin adaptativa de helechos, ccadas, conferas; Inicio del Cretceo: conferas dominan el paisaje.
65 m.a.
Origen de plantas Diversificacin Licfitos y colas vasculares de brifitos y de caballo inferiores plantas arborescentes vasculares en bosques inferiores. pantanosos. Aparicin de Aparecen las plantas primeras seminferas ca. conferas. 385 m.a.
Plantas florferas aparecen al inicio del Cretceo gran radiacin adaptativa hasta dominar el planeta.
Ordovcico Silrico 488 443
Devnico 416
Carbonfero 359
Prmico 299
Trisico Jursico Cretceo 251 200 146
Terciario 66
Hace millones de aos (m.a.)
Tendencias evolutivas de las plantasLas plantas pasaron de un ciclo de vida dominado por un gametfito (en brifitos) a uno dominado por un esporfito (en helechos y plantas seminferas) - Gametfito: Etapa haploide (n) que forma gametos por mitosis - Esporfito: Etapa diploide (2n) que forma esporas por meiosis; un esporangio protege y despus dispersa las esporas Con el tiempo, los esporangios de las plantas llegaron a ser ms grandes, ms complejos y mejor adaptados a hbitats secos
Adaptacin al ambiente terrestreCaracteres especiales adquiridos para poder conservar agua en tierra firme: - Cutcula: capa cerosa que reduce evaporacin - Estomas: aberturas en la cutcula intercambio de gases cutcula de cera
estoma
Tejidos para transportePlantas vasculares: poseen un sistema de tejido conductor de agua y compuestos minerales y orgnicos reforzado con lignina. Se extiende desde las races y los tallos hasta las hojas, las flores y los frutos xilema: transporta agua y minerales floema: transporta compuestos de la fotosntesis
xilema
floema
Polen y semillas Brifitos y plantas sin semillas (helechos y afines) se reproducen por esporas que liberan al ambiente circundante Solamente las plantas vasculares seminferas producen granos de polen y semillas Polen: Un gametfito inmaduro, con pared rgida, que origina el gameto masculino Semilla: Un esporfito embrionario con tejido nutritivo encerrado en una cubierta hidrfoba
Brifitos (Las briofitas)Tres grupos: hepticas, antceros y musgos Ciclo de vida dominado por el gametfito Sin tejidos vasculares (sin xilema ni floema) Consecuencias: Plantas siempre pequeas, obligadas a vivir en sitios hmedos Anterozoides: gametos masculinos que nadan como espermatozoides buscan las ovoclulas El esporfito se forma en el gametfito y se nutre de ste. Dispersin y germinacin de esporas originan nuevas plantas
HepticasGametfito con un talo unido al suelo o a otras superficies por rizoides Reproduccin sexual o asexual por yemas (en copas del gametfito)
Talo con copas
Copa de yemas
Antceros (cuerno floral)Esporfito largo y estrecho sobre el talo del gametfitoesporfito
gametfito
- Esporfito con cloroplastos - Gametfito con bacterias fijadoras de nitrgeno
MusgosEl esporfito es una cpsula (esporangio) sobre el gametfito Ciclo de vida esporas haploides se forman en la cpsula por meiosis; germinan y desarrollan un gametfito ovoclulas y anterozoides se forman en gametangios tras la fertilizacin, del cigoto se forma un esporfito
Importancia de los musgosGrupo ms diverso de brifitos: rocas, suelo, corteza de rboles (musgos epfitos) - musgos de turbera (Sphagnum) - importancia ecolgica y comercial: estabilidad enambientes pantanosos (medio cido, libre de patgenos, oxigenado); material para calefaccin, cultivo de orqudeas, etc.
Tierra del Fuego, Argentina
Primeras plantas vascularesCooksonia Psilophyton
Fsiles del Silrico (ca. 440) y del Devnico (ca. 400 mill. de aos).
- Raicillas para aferrarse a rocas y suelo - Tallo simple, con ramificacin dictoma, sin hojas - Esporangios terminales
Plantas vasculares inferioresCiclo de vida dominado por un esporfito con tejido vascular lignificado (xilema y floema) Se reproducen por esporas Dos grupos de plantas vasculares inferiores - Licfitos (licopodios y afines) con hojas pequeas (microfilos, escamas). Son plantas similares y afines a los helechos - Monilfitos (colas de caballo y helechos) mayora con hojas verdaderas (macrofilos)
Algunos licfitos modernosLicopodio (Lycopodium)Esporas se forman en estrbilos suaves, terminales
Helecho azul (Selaginella)Especies epfitas y terrestres, incluso en sitios estacionalmente secos gran resistencia a la sequa estacional
Legado del CarbonferoEn el Carbonfero (hace ca. 350 mill. de aos) predominaron plantas con tejidos lignificados. Al morir en reas pantanosas, sin oxgeno y a gran presin, se compactaron y se transformaron en carbn y petrleo combustible fsil no renovable
Lepidodendron, licfito del Carbonfero
Representacin de un bosque del Carbonfero
Sigillaria tallo y ramas (izq.) de un licfito gigante (Lepidodendron), ca. 40 m de alto
Lyginpteris
Medullosa, una de las primeras plantas seminferasHace 300 a 360 m.a.
Sphenophyllum tallo de una cola de caballo gigante (Calamites), ca. 20 m de altoField Museum of Natural History, Chicago
Plantas vasculares inferioresPsilotum Hierbas con rizomas (subterrneos) pero sin races Tallos fotosintticos con hojas reducidas Esporas se forman en esporangios en pices de ramitas laterales
Colas de caballo (Equisetum) Con rizomas, tallos huecos con depsitos de slice, hojas no fotosintticas Fotosntesis en tallos y ramitas Esporas en estrbilos forman gametfitos diminutos
HelechosEl grupo ms diverso de plantas vasculares inferiores Mayora con rizomas: tallos subterrneos que producen races, tallos areos y hojas Esporas producidas en grupos de esporangios (soros) a menudo en superficie inferior (envs) de hojas Muchas especies epfitas en zonas tropicales
Diversidad de helechosCerca de 10 000 especies conocidas en el mundo
Elaphoglossum
Polypodium
Thelypteris
Blechnum Athyrium filix-femina Cyathea
Plantas seminferasLas semillas y el polen permitieron a gimnospermas y angiospermas sobrevivir y poblar hbitats ms secos Esporas modificadas - Micrsporas se transforman en gametfitos masculinos productores de granos de polen - Megsporas desarrollan gametfitos femeninos productores de ovoclulas
Plantas seminferasLa semilla es una ovoclula madura que incluye tejido nutritivo y una cubierta seminal protectora del embrin para resistir condiciones adversas: sequa, exceso de humedad, falta de luz, herbvoros, patgenos, etc. La especie humana depende en gran medida de plantas seminferas cultivadas. Por eso se cultivan y propagan especies de inters: Plantas alimenticias: races, tallos, hojas, flores, frutos, semillas Lea y madera: combustible, habitaciones, herramientas, armas, cartn, papel Medicamentos, venenos, drogas Tejidos, colorantes
Dos grandes grupos de plantas vasculares seminferas
Gimnospermas (plantas con semillas descubiertas) Ccadas, conferas, Ginkgo y Gnetum Las semillas se forman en la superficie de hojas modificadas Angiospermas (plantas florferas) Mayora de plantas vivientes Las semillas se forman dentro de hojas especializadas de la flor: los carpelos, que se fusionan, crecen y dan origen a frutos
Polen
La dispersin de granos de polen permite la fertilizacin aun sin agua en el ambiente
granos de polen de Pinus (pino)
GimnospermasPlantas con semillas descubiertas (desnudas) Uno de los dos grandes grupos actuales de plantas seminferas (con las angiospermas) Grupos principales de gimnospermas: conferas (ej. cipreses y pinos), ccadas, Ginkgo y Gnetum
Gimnospermas
ciprs
Podocarpus
Gnetum leyboldii
pino
Cycas revoluta araucaria
Zamia furfuracea
Angiospermas - Plantas florferas- Grupo ms diverso de plantas; aprox. 300 000 especies. - nicas plantas con flores y frutos - Inicio de radiacin adaptativa en la era Mesozoica (250-65 m.a., con 3 perodos: Trisico, Jursico y Cretceo) Era de los dinosaurios - Dominio de mltiples hbitats terrestres y acuticos
Claves del xito de las angiospermasCiclo de vida corto y, en general, crecimiento rpido Estructuras reproductivas especializadas (flores) Polinizacin especializada y estructuras para dispersin Viento y polinizadores animales Frutos que flotan o se pegan en piel, pelo o corteza Semillas que sobreviven al pasar por tracto digestivo de animales
Estructuras especializadas de las angiospermas Flor: Tallo reproductivo con hojas modificadas unas estriles (spalos, ptalos), otras frtiles (estambres, carpelos) Ovario: rgano cerrado que origina las semillas a partir de primordios seminales u ovoclulas. Consta de hojasmodificadas (carpelos) en que se forman las semillas
Tras la fertilizacin, el ovario crece y se transforma en un fruto La flor da origen al fruto (Rudolph Jacob Camerarius en De sexuplantarum, 1694)
Estructuras florales ptalo
estigma estambre (donde se forman micrsporas) filamento estilo spalo ovoclula en ovario pedicelo
carpelos (donde se forman megsporas)
Polinizacin y coevolucinPolinizadoresAnimales (ej. insectos que se alimentan de polen) que llevan granos de polen de una flor a otra
CoevolucinPlantas y polinizadores pueden evolucionar juntos cambios en una planta pueden causar presin selectiva en el polinizador, y viceversa
Derelomus palmarum, gorgojo de 1,5 mm de largo, principal polinizador del pejibaye
Diversidad de plantas florferas
remolacha (Beta vulgaris) lirio acutico (Nymphaea sp.) girasol (Helianthus annuus)
cedro amargo (Cedrela odorata) campanita (Ipomoea purpurea)
Helosis cayennensis
Campylocentrum pachyrrhizum
Frutos y semillasLos frutos contienen semillas a menudo con un tejido nutritivo (endosperma, 3n) para alimentar al embrin alimento para humanos, animales, hongos, microbios
Plantas florferas comestibles
trigo (Triticum aestivum) cebolla (Allium cepa)
maz (Zea mays) frijol (Phaseolus vulgaris) banano (Musa sp.)
papa (Solanum tuberosum)
tomate (Solanum lycopersicum)
Continente americano
arroz (Oryza sativa) Viejo Mundo
Resumen: Tendencias evolutivas de las plantas
Brifitos No vasculares Dominancia haploide Necesitan agua para fertilizacin Sin semillas
Plantas vasculares inferiores Tejido vascular Dominancia diploide
Gimnospermas
Tejido vascular Dominancia diploideagua para fertilizacin
Angiospermas - Tejido vascular - Dominancia diploide
Necesitan agua parafertilizacin
Granos de polen; no nece-sitan - Flores verdaderas Semillas desnudas; lamayora en estrbilos - Semillas dentro de un ovario que origina un fruto
Sin semillas musgos licopodios, selaginelas
hepticas
antceros
Psilotum, colas de caballo, helechos
Gnetum, Ginkgo, conferas, ccadas
monocot, dicot, magnlidas, grupos basales
algas antecesoras
Tejidos vegetalesGran organizacin y diversidad estructural
Componentes de una planta florfera Vstago Partes areas de la planta (tallo, ramas, hojas, flores y frutos) Races Estructuras que absorben agua y minerales disueltos, almacenan alimento y sostienen la planta Generalmente crecen geotrpicamente (hacia abajo, hacia la oscuridad) Sistema de tejidos bsicos para fotosntesis, almacenamiento y soporte de otros tejidos Sistema vascular Transporta agua, iones minerales y productos de fotosntesis Sistema epidrmico Cubre y protege superficies expuestas de las plantas
pice (yema apical) yema axilar hoja nueva flor nudo entrenudo nudo tejidos vasculares
Plan estructural bsico de una planta de tomate
tejido epidrmico
hoja semillas
tejidos bsicos tallos races raz primaria raz lateral
cotiledn tallo
pelos radiculares pice radicular caliptra (cubierta protectora)
Dicotiledneas y monocotiledneasSon dos clases de plantas florferas, con tejidos organizados de modos distintos Dicot.: con dos cotiledones Monocot.: con un cotiledn Los cotiledones son hojas embrionariassemilla de maz, una monocot.
Dicotiledneas (A) y monocotiledneas (B)A
Semillas con 2 cotiledones
Piezas florales en verticilos de 4 5 (o mltiplos de 4 5)
Venacin foliar gen. reticulada
Granos de polen con 3 poros o surcos
Haces vasculares organizados en un anillo en el tejido bsico
B
Semillas con 1 cotiledn
Piezas florales en verticilos de 3 (o mltiplos de 3)
Venacin foliar gen. paralela
Granos de polen Haces vasculacon 1 poro o surco res distribuidos en el tejido bsico
Meristemas: Yemas con clulas indiferenciadas que se dividen rpidamente. Todo tejido vegetal se origina en un meristema apical o lateral.meristema apical del tallo divisin celular, diferenciacin desarrollo de 3 sistemas de tejidos desarrollo de 3 sistemas de tejidos
divisin celular, diferenciacin meristema apical de raz
Numerosas clulas se diferencian a partir de meristemas apicales y originan clulas diferenciadas que crecen, se dividen y alargan tallos y races- Meristemas apicales: En extremos de tallos y races de crecimiento primario aumento de longitud - Meristemas laterales: En plantas con crecimiento secundario engrosamiento de races y tallos
Tejidos simples con un solo tipo de clulasParnquima: abarca la mayor parte del crecimiento primario.Sirve para secrecin, almacenamiento, fotosntesis (en el mesofilo de las hojas) y reparacin celular
Colnquima: da soporte a rganos y partes de la planta en crecimiento (pecolos, ramitas, flores, etc.) paredes engrosadas con pectina confieren resistencia y flexibilidad Esclernquima: con lignina para dar soporte duraderoClulas muertas a la madurez: fibras y esclereidas
Tejidos simples
colnquima
parnquima
esclernquima
pared secundaria lignificada
Tejidos complejos - dos o ms tipos de clulas Tejidos vasculares Xilema: transporta agua y iones en toda la planta Con 2 tipos de clulas muertas a la madurez: traqueidas y elementos de vasos paredes secundarias con lignina
Floema: conduce agua, azcares y otros solutos orgnicos tubos cribosos: con extremos unidos a placas cribosas clulas anexas: cargan azcares en los tubos cribosos
pared placa cribosa de una de un tubo clula cribosopunteadura en pared
Tejidos vasculares
clula anexa b c
a
parnquima vaso de xilema
floema
fibras de esclernquima
Tejidos complejosTejidos drmicos Epidermis en crecimiento primario Gen. consta de una sola capa exterior de clulas que secretan una cutcula cerosa protectora Algunas clulas se especializan para formar estomas intercambio gaseoso Peridermis En lugar de la epidermis en tallos y races leosos (en crecimiento secundario)
Cutcula en una hoja (corte transversal)superficie foliar cutcula clula epidrmica clula fotosinttica
mesofilo
esclernquima (fibras)
parnquima
epidermis
xilema
floema
Tejidos en tallo de rannculo
Tallo de la dicotilednea Solenostemon scutellarioides
hoja inmadura hoja inmadura ms reciente meristema apical epidermis en formacin yema lateral en formacin tejidos vasculares en formacin mdula
HOJASTodas las hojas son fbricas metablicas, en las que las clulas fotosintticas producen azcares No todas; las hojas de algunas especies carecen de clorofila
Correcto es que Las hojas verdes son rganos con clulas fotoactivas, que captan la luz solar y la transforman en energa qumica. Varan en tamao, forma, rasgos de la superficie y estructura interna
Partes de una hoja simple
pecolo
yema axilar nudo
lmina
vaina
lmina
tallo nudo dicot monocot
Estructura de la hojavena foliar (un haz vascular) floema xilema Agua, iones minerales disueltos de raz y tallo entran en la vena foliar (flecha azul). Productos fotosintticos (flecha rosada) entran en la vena y se distribuyen por toda la planta
cutcula
epidermis superior mesofilo de empalizada mesofilo esponjoso epidermis inferior clula epidrmica estoma
O2 y vapor de H2O (flecha azul) salen de la hoja por los estomas
CO2 (flecha rosada) del aire externo entra en la hoja por los Mesofilo: Parnquima fotosinttico; espacios de aire entre clulas; plasmodesmos conectan clulas adyaestomas
centes; capa simple de clulas (monocot.) o capa doble (mesofilo de empalizada y mesofilo esponjoso)
Tallos modificadosEn muchas especies de plantas Funciones: almacenamiento, reproduccin, soporte, resistencia a condiciones ambientales adversas, etc. Estolones (tallos horizontales, superficiales) - fresa Rizomas (tallo subterrneo reproduccin y almacenamiento) jengibre, bamb Bulbos (tallos subterrneos rodeados por capas concntricas de hojas y escamas) cebolla, ajo Tubrculos (tallos engrosados en el extremo de algunas races - almacenamiento) - papa Cladodios (tallos carnosos, aplanados a cilndricos, sin hojas almacenan agua y realizan fotosntesis) tunas Zarcillos (tallos axilares de bejucos para trepar) - chayote
Tallos modificadosestoln rizomas bulbo
zarcillo
tubrculos
cladodios