Post on 29-Mar-2020
La colonización de la tierra firme por los vegetales (y los animales)
¿Cúando? : (Ordovícico) Silúrico-Devónico Superior. Hace unos 450 Ma.¿A partir de qué organismos?: algas verdes que dieron origen a las
actuales Coleochaetales y a las plantas terrestres primitivas¿Qué grupos?: briófitos y primeras plantas vasculares. Paralelamente
los hongos también se instalaron en tierra.
SiluricoDevonico
El origen de las plantas terrestres
Homologías entre las Charofíceas y las Plantas terrestres:• Cloroplastos (pigmentos y organización)• Estructura y composición de la pared celular• Mecanismo de mitosis y citokinesis• Ultraestructura del aparato flagelar• Rutas bioquímicas comunes• Semejanzas en secuencias del DNA
Estas homologías indican que las primeras plantas terrestresse originaron a partir de organismos semejantes a lasCharofíceas actuales
En el árbol filogenético de los eucariotas las plantas terrestres están en el mismo grupo (Plantae) y en la misma rama que las algas verdes, muy próximas a las charofíceas
Plantas terrestres
Algas verdes
La colonización de la tierra firme por los vegetales (y los animales)
Silurico
Devonico
Principales episodios en la evolución de los vegetales en el medio terrestre• Invasión de las tierras emergidas• Evolución de los tejidos conductores• Aparición de las primeras plantas con semillas• Evolución de las plantas con flores
Espora fósil de hongo con una hifa unida. Ordovícico, 460 Ma.
Cooksonia, primera planta terrestre. Silúrico superior.
Los antepasados de las plantas terrestres podrían haber vivido en ambientes de aguas someras gracias a:
• su capacidad de sobrevivir durante periodos en los que no estaban completamente sumergidas
• soportar periodos de sequia• proteger el zigoto en desarrollo frente a la sequía (evolución de
los gamentangios)
¿A partir de qué organismos evolucionaron las plantasterrestres?
Algo así es lo que debieron hacer los antepasados de Coleochaete...
Muy pronto las plantas terrestres adoptaron dos líneas divergentesde evolución para adaptarse a este medio
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Plantas adaptadas al medio terrestre (embriófitos)
• El medio terrestre es seco: la atmósfera con la que están en contacto los organismos es deficitaria en agua y con bajas concentraciones de CO2
Para que un vegetal pueda vivir en ese medio necesita
a) mecanismos que eviten que se deseque al estar en contacto con la atmósfera y
b) sistemas que le permitan tomar los nutrientes (agua y minerales) del suelo, y distribuirlos por todo su cuerpo
Una estrategia es vivir ‘pegado’ a substratos húmedos (ej. musgos y hepáticas). Esto maximiza el área a través de la que puede absorber, y minimiza la desecación por el viento
Otra estrategia es recubrir las superficies externas con capas impermeables al agua (ej. plantas vasculares recubiertas de cutícula)
Sin embargo, la cutícula también es impermeable para el CO2 y el oxígeno.
La solución es perforar la cutícula con ‘agujeros’ estomas, y si se pueden abrir y cerrar para regular el intercambio gaseoso, mejor...(células de guarda)
Las plantas vasculares, no sólo tienen estomas regulables, sino que sus órganos fotosintéticos (hojas) presentan una estructura que incrementa la superficie interna de intercambio gaseoso (aerénquima, parénquima eponjoso)
estoma
sección transversal de una hoja de planta vascular
Para obtener los nutrientes y el agua las soluciones son parecidas:
Estar intimamente en contacto con el suelo, y absorber por capilaridad, o
tener sistemas activos de absorción.... (raíces)
pelos radiculares
1. Sistemas de sujeción al suelo, y de toma de agua y minerales disueltos
2. Superficies fotosintéticas amplias, que les permitan captar la luz
3. Sistemas de conducción de compuestos de unas partes a otras de la planta
4. Impermeabilización de las superficie para evitar pérdidas de agua
5. Aperturas en las superficies para permitir el intercambio gaseoso
6. Partes especializadas (e.g. para mantenerse erguidas)
Rasgos principales de las estructuras vegetativas de las plantasadaptadas al medio terrestre
HomeohídricosTotal
PoiquilohídricosParcial
Regulación hídrica, Adaptación al medio terrestre
(Rizoides), raíces
Hojas
Xilema y Floema (EF)
Cutina, ceras
Estomas
Tallos
Rizoides
Filidios, talos laminares
Hidroides y leptoides(GF)
Cutina (débil)
Poros (estomas)
Caulidios
Sujeción al suelo y toma de agua y minerales disueltos
Superficies fotosintéticas amplias
Sistemas de conducción de unas partes a otras de la
planta
Impermeabilización de las superficie para evitar
pérdidas de agua
Aperturas en las superficies para permitir el intercambio gaseoso
Partes especializadas (e.g, mantenerse erguida)
Plantas vascularesBriófitosEstructuras vegetativas
¿Cómo se han adaptado al medio terrestre los distintos grupos de vegetales terrestres?
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Para que una planta pueda considerarse ‘terrestre’, no sólo tienen que estar adaptados los individuos a este medio...
También tienen que ser capaces de REPRODUCIRSE en ese entorno, y las estructuras reproductoras son delicadas
Todas las plantas terrestres presentan ciclo D, h+d con alternanciade generaciones heteromóficas multicelulares.Pero además tienen algunas características propias ...
2n
n
Rasgos de la estructuras reproductoras
Los gametangios (anteridios y arquegonios ) tienen una cubierta de células estériles protectoras. Las algas no...(salvo excepciones, ej. Chara)
anteridio de briófito
arquegonio de briófito
La ovocélulaestáprotegida
• Gametangios y esporangios con cubiertas de protección
• Oogamia• Retención del zigoto • Desarrollo de embrión
pluricelular nutrido por la planta madre
• Alternancia de generaciones heteromórficas pluricelulares
• Esporas con pared celular cubierta de esporopolenina
Protección de gametos,esporas y zigoto frentea la desecación
Briófitos y Plantas vascularesEstructuras reproductoras
¿Cómo se han adaptado al medio terrestre los distintos grupos de vegetales terrestres?
Ciclo de Plantas terrestres
Gametofito (n)anteridios Espermatozoides
(n)arquegonios (ovocélula), n
fecundación
zigoto (2n)
Embrión(2n)
Esporofito (2n)(unido al gametofito)
Meiosis
Espora (n)
Además, el zigoto queda unido, nutrido y protegido por el gametofito (dentro del arquegonio).[Algo así ya se apunta en Coleochaete...]
mitosis
Ciclo de Plantas terrestres
Gametofito (n)anteridios Espermatozoides
(n)arquegonios (ovocélula), n
fecundación
zigoto (2n)
Embrión(2n)
Esporofito (2n)(unido al gametofito)
Meiosis
Espora (n)
El zigoto comienza a dividirse por mitosis dando un embrión pluricelular aún unido, nutrido y protegido por el gametofito. [El embrión es la primera fase de desarrollo del esporofito]
mitosis
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Primeras plantas con semillas
Plantas vasculares primitivas
Briófitos Pteridófitos
Hep
ática
s
Ant
oce r
otes
Mus
gos
Origen de las plantas terrestres
Algas verdes ancestrales
Equise
tos,
helec
hos,
…
Charofice
as simple
s
Charofice
as com
plejas
Lyco
podi
os
Radiación de
las plantas
con flores
Charofíceas Gimnos-permas
Angios-permas
La separación de las dos grandes lineas evolutivas de plantas terrestres (embriófitos) se produjo muy tempranamente. Los briófitos (no vasculares) y las plantas vasculares desarrollaron estrategias diferentes para poder vivir en el medio terrestre.
En los Briófitos, la generacióndominante y más duradera esel gametofito
Gametofito
En las plantas vasculares(ej. Pteridófitos), la generación dominante y másduradera es el esporofito
Esporofito
Estas dos líneas de evolución, a pesar de compartir muchos caracteres comunes en sus estructuras reproductoras, también tienen diferencias
Hepáticas
Antocerotes
Briófitos
Plantas terrestres, no vasculares
n
2n
Ciclo vital de un briófito
El esporofitovive dependiente del gametofito
Gametofito: fase dominante, independiente
Equiseto
Pteridófitos
Plantas terrestres vasculares, sin semillas
Helecho
Licopodio
Ciclo vital de un pteridófito
n
2n
Aunque en las primeras etapas el esporofito dependedel gametofito........el esporofito adulto es independiente y tiene mayor tamaño y más complejidad que el gametofito
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Primeras plantas con semillas
Plantas vasculares primitivas
Briófitos Pteridófitos
Hep
áticas
Ant
ocer
otes
Mus
gos
Origen de las plantas terrestres
Algas verdes ancestrales
Equise
tos,
helec
hos,
…
Char
oficea
ssimples
Char
oficea
sco
mplej
as
Lyco
podi
os
Radiación delas plantascon flores
Charofíceas Gimnos-permas
Angios-permas
Cuando aparece la SEMILLA, LAS COSAS CAMBIAN
Gimnospermas y Angiospermas(vasculares, con semillas)
Briófitos(no vasculares)
Pteridófitos(vasculares, sin semillas)
En las plantas vasculares con semillas, el esporofito sigue siendo dominante e indepedendiente, pero el gametofito se reduce mucho y pasa a vivir unido y protegido por el esporofito.
Ovulo Ovulo fecundado Semilla
En las Plantas vasculares con semillas, el gametofito femenino vive unido y protegido por el esporofito dentro de una estructura denominada óvulo (= primordio seminal).
El embrión que se forma tras la fecundación, también queda protegido por estructuras del esporofito, concretamente por la semilla que es el óvulo fecundado y maduro
Primeras plantas con semillas
Plantas vasculares primitivas
Briófitos Pteridófitos
Hep
áticas
Ant
ocer
otes
Mus
gos
Origen de las plantas terrestres
Algas verdes ancestrales
Equise
tos,
helec
hos,
…Ch
arof
icea
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Char
oficea
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Lyco
podi
os
Radiación delas plantascon flores
Charofíceas Gimnos-permas
Angios-permas
Pero aún se produjeron nuevos avances... En el Mesozoico aparecen las plantas con flores (= angiospermas)
En las plantas con flores (Angiospermas), la protección del gametofito femenino es aún mayor. El óvulo esta dentro del ovario.
Una vez formado el embrión, el óvulo se transforma en semilla.
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Relación entre la flor y el fruto
Ovario
Ovulo
Estigma Semilla
Fruto
El embrión dentro de la semilla, continúa protegido dentro del ovario, que se transforma en fruto.
La relación entre los vegetales y los animales cambia cuando aparecen las flores: COEVOLUCIÓN
Forma del pico Longitud de la florUn ejemplo simple
Las Angiospermas se diversificaron rápidamente, entre otras cosas, en relación con la polinización por los animales
Sistemática de las Plantas terrestres
Plantas no vasculares, dispersan esporasDiv. Bryophyta (briófitos)Div. Hepatophyta (hepáticas)Div. Anthocerophyta (antoceros)
Plantas vasculares sin semillas, dispersan esporasDiv. Lycopodiophyta (licopodios, selaginellas e isoetes)Div. Equisetophyta (equisetos)Div. Pteridophyta (helechos)
Plantas vasculares con semillasDiv. Cycadophyta (cícadas)Div. Coniferophyta (coniferas)Div. Ginkgophyta (ginkgos)Div. Gnetophyta (Gnetum, efedras, etc)Div. Magnoliophyta (plantas con flores = angiospermas)
Div. BryophytaCl. BryopsidaCl. MarchantiopsidaCl. Anthoceropsida
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