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7: Semillas - Biología

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7: Plantas de semillas

90 plantas de semillas: angiospermas

Desde su humilde y todavía oscuro comienzo durante el período Jurásico temprano (202-145.5 MYA), las angiospermas, o plantas con flores, han evolucionado con éxito para dominar la mayoría de los ecosistemas terrestres. Las angiospermas incluyen un número asombroso de géneros y especies con más de 260,000 especies, la división es superada solo por los insectos en términos de diversificación (Figura 1).

Figura 1: Estas flores crecen en el borde 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. (crédito: Myriam Feldman)

El éxito de las angiospermas es el resultado de dos estructuras novedosas que garantizan el éxito reproductivo: flores y frutos. Las flores permitieron que las plantas formen relaciones evolutivas cooperativas con los animales, en particular los insectos, para dispersar su polen en los gametofitos femeninos de una manera muy específica. Los frutos protegen al embrión en desarrollo y sirven como agente de dispersión. Las diferentes estructuras de la fruta reflejan las estrategias de dispersión que ayudan a esparcir las semillas.


Evolución de las gimnospermas

Figura 2. Esta hoja fosilizada es de Glossopteris, una semilla de helecho que prosperó durante la era Pérmica (hace 290-240 millones de años). (crédito: D.L. Schmidt, USGS)

La planta fósil Elkinsia polymorpha, un & # 8220 helecho de semillas & # 8221 del período Devónico, hace unos 400 millones de años, se considera la planta de semillas más antigua conocida hasta la fecha. Los helechos semilleros (Figura 2) produjeron sus semillas a lo largo de sus ramas sin estructuras especializadas. Lo que las convierte en las primeras plantas con semillas verdaderas es que desarrollaron estructuras llamadas cúpulas para encerrar y proteger las óvulo—El gametofito femenino y tejidos asociados— que se convierte en una semilla tras la fertilización. Las plantas de semillas que se asemejan a los helechos arborescentes modernos se volvieron más numerosas y diversas en los pantanos de carbón del período Carbonífero.

Los registros fósiles indican que las primeras gimnospermas (progymnosperms) probablemente se originaron en la era Paleozoica, durante el período Devónico medio: hace unos 390 millones de años. Después de los períodos húmedos del Misisipio y Pensilvania, que estuvieron dominados por helechos gigantes, el período Pérmico fue seco. Esto le dio una ventaja reproductiva a las plantas con semillas, que están mejor adaptadas para sobrevivir a períodos de sequía.

Figura 3. Este bosque boreal (taiga) tiene plantas bajas y coníferas. (crédito: L.B. Brubaker, NOAA)

Las Ginkgoales, un grupo de gimnospermas con una sola especie sobreviviente: la Gingko biloba—fueron las primeras gimnospermas que aparecieron durante el Jurásico inferior. Las gimnospermas se expandieron en la era Mesozoica (hace unos 240 millones de años), suplantando a los helechos en el paisaje y alcanzando su mayor diversidad durante este tiempo. El período Jurásico fue tanto la edad de las cícadas (gimnospermas parecidas a palmeras) como la edad de los dinosaurios. Gingkoales y las coníferas más familiares también salpican el paisaje. Aunque las angiospermas (plantas con flores) son la forma principal de vida vegetal en la mayoría de los biomas, las gimnospermas aún dominan algunos ecosistemas, como la taiga (bosques boreales) y los bosques alpinos en las elevaciones montañosas más altas (Figura 3) debido a su adaptación al frío y condiciones de crecimiento seco.

Semillas y polen como adaptación evolutiva a la tierra seca

A diferencia de las esporas de briofitas y helechos (que son células haploides que dependen de la humedad para el desarrollo rápido de gametofitos), las semillas contienen un embrión diploide que germinará en un esporofito. El tejido de almacenamiento para mantener el crecimiento y una capa protectora le dan a las semillas su ventaja evolutiva superior. Varias capas de tejido endurecido evitan la desecación y liberan la reproducción de la necesidad de un suministro constante de agua. Además, las semillas permanecen en un estado de letargo, inducido por la desecación y la hormona ácido abscísico, hasta que las condiciones para el crecimiento se vuelven favorables. Ya sean arrastradas por el viento, flotando en el agua o arrastradas por los animales, las semillas se esparcen en un rango geográfico en expansión, evitando así la competencia con la planta madre.

Figura 4. Este polen fosilizado proviene de un núcleo de pantano Buckbean encontrado en el Parque Nacional Yellowstone, Wyoming. El polen se magnifica 1.054 veces. (crédito: R.G. Baker, datos de la barra de escala del USGS de Matt Russell)

Los granos de polen (Figura 4) son gametofitos masculinos y son transportados por el viento, el agua o un polinizador. Toda la estructura está protegida de la desecación y puede llegar a los órganos femeninos sin depender del agua. Los gametos masculinos alcanzan el gametofito femenino y el gameto del óvulo a través de un tubo polínico: una extensión de una célula dentro del grano de polen. Los espermatozoides de las gimnospermas modernas carecen de flagelos, pero en las cícadas y las Gingko, los espermatozoides todavía poseen flagelos que les permiten nadar por el tubo de polen para el gameto femenino, sin embargo, están encerrados en un grano de polen.


Contenido

Botánica temprana Editar

Existe evidencia de que los humanos usaron plantas hace 10,000 años en el valle del río Little Tennessee, generalmente como leña o alimento. [6] La botánica se originó como herboristería, el estudio y uso de plantas por sus propiedades medicinales. [7] La ​​historia temprana registrada de la botánica incluye muchos escritos antiguos y clasificaciones de plantas. Se han encontrado ejemplos de trabajos botánicos tempranos en textos antiguos de la India que datan de antes de 1100 a. C., [8] [9] Antiguo Egipto, [10] en escritos arcaicos avésticos y en obras de China supuestamente anteriores al 221 a. C. [8] [11]

La botánica moderna tiene sus raíces en la antigua Grecia, específicamente en Teofrasto (c. 371-287 a. C.), un estudiante de Aristóteles que inventó y describió muchos de sus principios y es ampliamente considerado en la comunidad científica como el "Padre de la botánica". [12] Sus obras principales, Investigación en plantas y Sobre las causas de las plantas, constituyen las aportaciones más importantes a la ciencia botánica hasta la Edad Media, casi diecisiete siglos después. [12] [13]

Otro trabajo de la antigua Grecia que tuvo un impacto temprano en la botánica es De Materia Medica, una enciclopedia de cinco volúmenes sobre la medicina herbal escrita a mediados del siglo I por el médico y farmacólogo griego Pedanius Dioscórides. De Materia Medica fue ampliamente leído durante más de 1.500 años. [14] Importantes contribuciones del mundo musulmán medieval incluyen a Ibn Wahshiyya Agricultura nabatea, Abū Ḥanīfa Dīnawarī (828–896) el Libro de Plantas, y de Ibn Bassal La clasificación de suelos. A principios del siglo XIII, Abu al-Abbas al-Nabati e Ibn al-Baitar (m. 1248) escribieron sobre botánica de manera sistemática y científica. [15] [16] [17]

A mediados del siglo XVI, se fundaron jardines botánicos en varias universidades italianas. El jardín botánico de Padua en 1545 generalmente se considera el primero que todavía se encuentra en su ubicación original. Estos jardines continuaron el valor práctico de los "jardines físicos" anteriores, a menudo asociados con los monasterios, en los que se cultivaban plantas para uso médico. Apoyaron el crecimiento de la botánica como asignatura académica. Se impartieron conferencias sobre las plantas cultivadas en los jardines y se demostraron sus usos médicos. Los jardines botánicos llegaron mucho más tarde al norte de Europa. El primero en Inglaterra fue el Jardín Botánico de la Universidad de Oxford en 1621. Durante todo este período, la botánica permaneció firmemente subordinada a la medicina. [18]

El médico alemán Leonhart Fuchs (1501-1566) fue uno de "los tres padres alemanes de la botánica", junto con el teólogo Otto Brunfels (1489-1534) y el médico Hieronymus Bock (1498-1554) (también llamado Hieronymus Tragus). [19] [20] Fuchs y Brunfels rompieron con la tradición de copiar obras anteriores para hacer sus propias observaciones originales. Bock creó su propio sistema de clasificación de plantas.

El médico Valerius Cordus (1515-1544) fue el autor de una importante planta de hierbas botánica y farmacológicamente Historia Plantarum en 1544 y una farmacopea de importancia duradera, la Dispensatorio en 1546. [21] El naturalista Conrad von Gesner (1516-1565) y el herbolario John Gerard (1545-c. 1611) publicaron hierbas que cubrían los usos medicinales de las plantas. El naturalista Ulisse Aldrovandi (1522-1605) fue considerado el padre de la historia natural, que incluyó el estudio de las plantas. En 1665, utilizando un microscopio temprano, Polymath Robert Hooke descubrió células, un término que él acuñó, en corcho, y poco tiempo después en tejido vegetal vivo. [22]

Botánica moderna temprana Editar

Durante el siglo XVIII, se desarrollaron sistemas de identificación de plantas comparables a las claves dicotómicas, donde las plantas no identificadas se colocan en grupos taxonómicos (por ejemplo, familia, género y especie) haciendo una serie de elecciones entre pares de caracteres. La elección y secuencia de los caracteres puede ser artificial en claves diseñadas puramente para identificación (claves de diagnóstico) o más estrechamente relacionadas con el orden natural o filético de los taxones en claves sinópticas. [23] En el siglo XVIII, nuevas plantas para estudio llegaban a Europa en cantidades cada vez mayores de países recién descubiertos y de las colonias europeas en todo el mundo. En 1753, Carl von Linné (Carl Linnaeus) publicó su Species Plantarum, una clasificación jerárquica de especies de plantas que sigue siendo el punto de referencia para la nomenclatura botánica moderna. Esto estableció un esquema de nomenclatura binomial estandarizado o de dos partes donde el primer nombre representaba el género y el segundo identificaba la especie dentro del género. [24] A efectos de identificación, Linneo Systema Sexuale clasificaron las plantas en 24 grupos según el número de sus órganos sexuales masculinos. El grupo 24, Criptogamia, incluía todas las plantas con partes reproductoras ocultas, musgos, hepáticas, helechos, algas y hongos. [25]

El conocimiento cada vez mayor de la anatomía, morfología y ciclos de vida de las plantas llevó a la comprensión de que existían más afinidades naturales entre las plantas que el sistema sexual artificial de Linneo. Adanson (1763), de Jussieu (1789) y Candolle (1819) propusieron varios sistemas naturales alternativos de clasificación que agrupaban plantas utilizando una gama más amplia de caracteres compartidos y fueron ampliamente seguidos. El sistema Candollean reflejó sus ideas sobre la progresión de la complejidad morfológica y el posterior sistema Bentham & amp Hooker, que fue influyente hasta mediados del siglo XIX, fue influenciado por el enfoque de Candolle. La publicación de Darwin del Origen de las especies en 1859 y su concepto de descendencia común requirió modificaciones al sistema Candollean para reflejar las relaciones evolutivas a diferencia de la mera similitud morfológica. [26]

La botánica se vio muy estimulada por la aparición del primer libro de texto "moderno", el de Matthias Schleiden Grundzüge der Wissenschaftlichen Botanik, publicado en inglés en 1849 como Principios de la botánica científica. [27] Schleiden fue un microscopista y uno de los primeros anatomistas de plantas que cofundó la teoría celular con Theodor Schwann y Rudolf Virchow y fue uno de los primeros en comprender la importancia del núcleo celular que había sido descrito por Robert Brown en 1831. [28] ] En 1855, Adolf Fick formuló las leyes de Fick que permitieron el cálculo de las tasas de difusión molecular en sistemas biológicos. [29]

Botánica moderna tardía Editar

Basándose en la teoría de la herencia genético-cromosómica que se originó con Gregor Mendel (1822–1884), August Weismann (1834–1914) demostró que la herencia solo tiene lugar a través de los gametos. Ninguna otra célula puede transmitir caracteres heredados. [30] El trabajo de Katherine Esau (1898-1997) sobre la anatomía de las plantas sigue siendo una de las principales bases de la botánica moderna. Sus libros Anatomía Vegetal y Anatomía de las plantas de semillas han sido textos clave de biología estructural de plantas durante más de medio siglo. [31] [32]

La disciplina de la ecología vegetal fue iniciada a fines del siglo XIX por botánicos como Eugenius Warming, quien produjo la hipótesis de que las plantas forman comunidades, y su mentor y sucesor Christen C. Raunkiær, cuyo sistema para describir las formas de vida de las plantas todavía se usa hoy en día. Henry Chandler Cowles, Arthur Tansley y Frederic Clements desarrollaron el concepto de que la composición de las comunidades de plantas, como los bosques latifoliados templados, cambia mediante un proceso de sucesión ecológica. A Clements se le atribuye la idea de la vegetación clímax como la vegetación más compleja que puede soportar un entorno y Tansley introdujo el concepto de ecosistemas en la biología. [33] [34] [35] Basándose en el extenso trabajo anterior de Alphonse de Candolle, Nikolai Vavilov (1887-1943) produjo relatos de la biogeografía, los centros de origen y la historia evolutiva de las plantas económicas. [36]

Particularmente desde mediados de la década de 1960 ha habido avances en la comprensión de la física de los procesos fisiológicos de las plantas, como la transpiración (el transporte de agua dentro de los tejidos de las plantas), la dependencia de la temperatura de las tasas de evaporación del agua de la superficie de la hoja y la difusión molecular del agua. vapor y dióxido de carbono a través de las aberturas estomáticas. Estos desarrollos, junto con los nuevos métodos para medir el tamaño de las aberturas estomáticas y la tasa de fotosíntesis, han permitido una descripción precisa de las tasas de intercambio de gases entre las plantas y la atmósfera. [37] [38] Las innovaciones en el análisis estadístico de Ronald Fisher, [39] Frank Yates y otros en la Estación Experimental Rothamsted facilitaron el diseño experimental racional y el análisis de datos en la investigación botánica. [40] El descubrimiento e identificación de las hormonas vegetales auxinas por Kenneth V. Thimann en 1948 permitió la regulación del crecimiento de las plantas mediante productos químicos aplicados externamente. Frederick Campion Steward fue pionero en las técnicas de micropropagación y cultivo de tejidos vegetales controladas por hormonas vegetales. [41] La auxina sintética ácido 2,4-diclorofenoxiacético o 2,4-D fue uno de los primeros herbicidas sintéticos comerciales. [42]

Los desarrollos del siglo XX en bioquímica vegetal han sido impulsados ​​por técnicas modernas de análisis químico orgánico, como espectroscopia, cromatografía y electroforesis. Con el auge de los enfoques biológicos a escala molecular relacionados de biología molecular, genómica, proteómica y metabolómica, la relación entre el genoma de la planta y la mayoría de los aspectos de la bioquímica, fisiología, morfología y comportamiento de las plantas puede someterse a un análisis experimental detallado. [43] El concepto originalmente establecido por Gottlieb Haberlandt en 1902 [44] de que todas las células vegetales son totipotentes y se pueden cultivar in vitro en última instancia, permitió el uso de la ingeniería genética de manera experimental para eliminar un gen o genes responsables de un rasgo específico, o para agregar genes como GFP que informan cuándo se expresa un gen de interés. Estas tecnologías permiten el uso biotecnológico de plantas enteras o cultivos de células vegetales cultivadas en biorreactores para sintetizar pesticidas, antibióticos u otros productos farmacéuticos, así como la aplicación práctica de cultivos modificados genéticamente diseñados para características tales como un rendimiento mejorado. [45]

La morfología moderna reconoce un continuo entre las principales categorías morfológicas de raíz, tallo (cauloma), hoja (filoma) y tricoma. [46] Además, enfatiza la dinámica estructural. [47] La ​​sistemática moderna tiene como objetivo reflejar y descubrir las relaciones filogenéticas entre plantas. [48] ​​[49] [50] [51] La filogenia molecular moderna ignora en gran medida los caracteres morfológicos, basándose en las secuencias de ADN como datos. El análisis molecular de las secuencias de ADN de la mayoría de las familias de plantas con flores permitió que Angiosperm Phylogeny Group publicara en 1998 una filogenia de plantas con flores, respondiendo a muchas de las preguntas sobre las relaciones entre las familias y especies de angiospermas. [52] La posibilidad teórica de un método práctico para la identificación de especies de plantas y variedades comerciales mediante códigos de barras de ADN es objeto de una activa investigación actual. [53] [54]

El estudio de las plantas es vital porque sustentan casi toda la vida animal en la Tierra al generar una gran proporción del oxígeno y los alimentos que proporcionan a los humanos y otros organismos la respiración aeróbica con la energía química que necesitan para existir. Las plantas, las algas y las cianobacterias son los principales grupos de organismos que realizan la fotosíntesis, un proceso que utiliza la energía de la luz solar para convertir el agua y el dióxido de carbono [55] en azúcares que pueden utilizarse tanto como fuente de energía química como de moléculas orgánicas. que se utilizan en los componentes estructurales de las células. [56] Como subproducto de la fotosíntesis, las plantas liberan oxígeno a la atmósfera, un gas que casi todos los seres vivos necesitan para llevar a cabo la respiración celular. Además, influyen en los ciclos globales del carbono y el agua y las raíces de las plantas se unen y estabilizan los suelos, evitando la erosión del suelo. [57] Las plantas son cruciales para el futuro de la sociedad humana, ya que proporcionan alimentos, oxígeno, medicinas y productos a las personas, además de crear y preservar el suelo. [58]

Históricamente, todos los seres vivos se clasificaron como animales o plantas [59] y la botánica cubrió el estudio de todos los organismos no considerados animales. [60] Los botánicos examinan tanto las funciones internas como los procesos dentro de los orgánulos, células, tejidos, plantas enteras, poblaciones de plantas y comunidades de plantas. En cada uno de estos niveles, un botánico puede estar interesado en la clasificación (taxonomía), filogenia y evolución, estructura (anatomía y morfología) o función (fisiología) de la vida vegetal. [61]

La definición más estricta de "planta" incluye solo las "plantas terrestres" o embriofitas, que incluyen las plantas con semillas (gimnospermas, incluidos los pinos y las plantas con flores) y las criptogamas de esporificación libre, incluidos helechos, musgos, hepáticas, hornworts y musgos. Los embriofitos son eucariotas multicelulares descendientes de un antepasado que obtuvo su energía de la luz solar mediante la fotosíntesis. Tienen ciclos de vida con fases haploides y diploides alternas. La fase haploide sexual de los embriofitos, conocida como gametofito, nutre el esporofito embrionario diploide en desarrollo dentro de sus tejidos durante al menos parte de su vida, [62] incluso en las plantas con semillas, donde el gametofito en sí es nutrido por su esporofito progenitor. [63] Otros grupos de organismos que fueron estudiados previamente por los botánicos incluyen bacterias (ahora estudiadas en bacteriología), hongos (micología), incluidos hongos formadores de líquenes (liquenología), algas no clorofitas (psicología) y virus (virología). Sin embargo, los botánicos aún prestan atención a estos grupos, y los hongos (incluidos los líquenes) y los protistas fotosintéticos generalmente se tratan en los cursos de introducción a la botánica. [64] [65]

Los paleobotánicos estudian plantas antiguas en el registro fósil para proporcionar información sobre la historia evolutiva de las plantas. Se cree que las cianobacterias, los primeros organismos fotosintéticos liberadores de oxígeno en la Tierra, dieron lugar al antepasado de las plantas al entrar en una relación endosimbiótica con un eucariota temprano, convirtiéndose finalmente en los cloroplastos en las células vegetales.Las nuevas plantas fotosintéticas (junto con sus algas parientes) aceleraron el aumento de oxígeno atmosférico iniciado por las cianobacterias, cambiando la antigua atmósfera libre de oxígeno y reductora a una en la que el oxígeno libre ha sido abundante durante más de 2 mil millones de años. [66] [67]

Entre las cuestiones botánicas importantes del siglo XXI se encuentran el papel de las plantas como productores primarios en el ciclo global de los ingredientes básicos de la vida: energía, carbono, oxígeno, nitrógeno y agua, y las formas en que nuestra administración de plantas puede ayudar a abordar los problemas ambientales globales de gestión de recursos, conservación, seguridad alimentaria humana, organismos biológicamente invasivos, secuestro de carbono, cambio climático y sostenibilidad. [68]

Nutrición humana Editar

Prácticamente todos los alimentos básicos provienen directamente de la producción primaria de las plantas o indirectamente de los animales que los comen. [69] Las plantas y otros organismos fotosintéticos se encuentran en la base de la mayoría de las cadenas alimentarias porque utilizan la energía del sol y los nutrientes del suelo y la atmósfera, convirtiéndolos en una forma que pueden utilizar los animales. Esto es lo que los ecologistas llaman el primer nivel trófico. [70] Las formas modernas de los principales alimentos básicos, como cáñamo, teff, maíz, arroz, trigo y otros cereales, legumbres, plátanos y plátanos, [71] así como cáñamo, lino y algodón cultivados por sus fibras. son el resultado de una selección prehistórica durante miles de años entre plantas ancestrales silvestres con las características más deseables. [72]

Los botánicos estudian cómo las plantas producen alimentos y cómo aumentar los rendimientos, por ejemplo, mediante el fitomejoramiento, lo que hace que su trabajo sea importante para la capacidad de la humanidad de alimentar al mundo y brindar seguridad alimentaria a las generaciones futuras. [73] Los botánicos también estudian las malas hierbas, que son un problema considerable en la agricultura, y la biología y el control de los patógenos de las plantas en la agricultura y los ecosistemas naturales. [74] La etnobotánica es el estudio de las relaciones entre plantas y personas. Cuando se aplica a la investigación de las relaciones históricas entre plantas y personas, la etnobotánica puede denominarse arqueobotánica o paleoetnobotánica. [75] Algunas de las primeras relaciones planta-gente surgieron entre los pueblos indígenas de Canadá al identificar plantas comestibles de plantas no comestibles. [76] Esta relación que tenían los indígenas con las plantas fue registrada por etnobotánicos. [76]

La bioquímica vegetal es el estudio de los procesos químicos utilizados por las plantas. Algunos de estos procesos se utilizan en su metabolismo primario como el ciclo de Calvin fotosintético y el metabolismo del ácido crasuláceo. [77] Otros fabrican materiales especializados como la celulosa y la lignina que se utilizan para construir sus cuerpos, y productos secundarios como resinas y compuestos aromáticos.

Las plantas y varios otros grupos de eucariotas fotosintéticos conocidos colectivamente como "algas" tienen orgánulos únicos conocidos como cloroplastos. Se cree que los cloroplastos descienden de cianobacterias que formaron relaciones endosimbióticas con ancestros antiguos de plantas y algas. Los cloroplastos y las cianobacterias contienen el pigmento azul verdoso clorofila a. [78] Clorofila a (así como su prima clorofila específica de plantas y algas verdes) B) [a] absorbe la luz en las partes azul-violeta y naranja / roja del espectro mientras refleja y transmite la luz verde que vemos como el color característico de estos organismos. Los cloroplastos utilizan la energía de la luz roja y azul que absorben estos pigmentos para producir compuestos de carbono ricos en energía a partir del dióxido de carbono y el agua mediante la fotosíntesis oxigenada, un proceso que genera oxígeno molecular (O2) como subproducto.

La energía luminosa capturada por la clorofila. a está inicialmente en forma de electrones (y luego un gradiente de protones) que se utiliza para producir moléculas de ATP y NADPH que almacenan y transportan energía temporalmente. Su energía se utiliza en las reacciones independientes de la luz del ciclo de Calvin por la enzima rubisco para producir moléculas del azúcar de 3 carbonos gliceraldehído 3-fosfato (G3P). El gliceraldehído 3-fosfato es el primer producto de la fotosíntesis y la materia prima a partir de la cual se sintetizan la glucosa y casi todas las demás moléculas orgánicas de origen biológico. Parte de la glucosa se convierte en almidón que se almacena en el cloroplasto. [82] El almidón es el depósito de energía característico de la mayoría de las plantas terrestres y algas, mientras que la inulina, un polímero de fructosa, se utiliza con el mismo propósito en la familia de los girasoles Asteraceae. Parte de la glucosa se convierte en sacarosa (azúcar común de mesa) para exportar al resto de la planta.

A diferencia de los animales (que carecen de cloroplastos), las plantas y sus parientes eucariotas han delegado muchas funciones bioquímicas a sus cloroplastos, incluida la síntesis de todos sus ácidos grasos, [83] [84] y la mayoría de los aminoácidos. [85] Los ácidos grasos que producen los cloroplastos se utilizan para muchas cosas, como proporcionar material para construir las membranas celulares y fabricar la cutina polimérica que se encuentra en la cutícula de la planta y que protege a las plantas terrestres de la desecación. [86]

Las plantas sintetizan una serie de polímeros únicos como las moléculas de polisacárido celulosa, pectina y xiloglucano [87] a partir de las cuales se construye la pared celular de la planta terrestre. [88] Las plantas vasculares terrestres producen lignina, un polímero que se usa para fortalecer las paredes celulares secundarias de las traqueidas y los vasos del xilema para evitar que colapsen cuando una planta succiona agua a través de ellas bajo estrés hídrico. La lignina también se usa en otros tipos de células como las fibras del esclerénquima que brindan soporte estructural a una planta y es un componente importante de la madera. La esporopollenina es un polímero químicamente resistente que se encuentra en las paredes celulares externas de las esporas y el polen de las plantas terrestres, responsable de la supervivencia de las esporas de las plantas terrestres tempranas y el polen de las plantas con semillas en el registro fósil. Es ampliamente considerado como un marcador del inicio de la evolución de las plantas terrestres durante el período Ordovícico. [89] La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera actual es mucho menor que cuando las plantas emergieron a la tierra durante los períodos Ordovícico y Silúrico. Muchas monocotiledóneas como el maíz y la piña y algunas dicotiledóneas como las Asteraceae han evolucionado desde entonces de forma independiente [90] vías como el metabolismo del ácido crasuláceo y la C4 vía de fijación de carbono para la fotosíntesis que evita las pérdidas resultantes de la fotorrespiración en el C más común3 Vía de fijación de carbono. Estas estrategias bioquímicas son exclusivas de las plantas terrestres.

Medicina y materiales Editar

La fitoquímica es una rama de la bioquímica vegetal que se ocupa principalmente de las sustancias químicas producidas por las plantas durante el metabolismo secundario. [91] Algunos de estos compuestos son toxinas como el alcaloide coniína de la cicuta. Otros, como los aceites esenciales, aceite de menta y aceite de limón, son útiles por su aroma, como saborizantes y especias (por ejemplo, capsaicina), y en medicina como productos farmacéuticos como en el opio de la amapola de opio. Muchas drogas medicinales y recreativas, como el tetrahidrocannabinol (ingrediente activo del cannabis), la cafeína, la morfina y la nicotina provienen directamente de las plantas. Otros son simples derivados de productos botánicos naturales. Por ejemplo, el analgésico aspirina es el acetil éster del ácido salicílico, originalmente aislado de la corteza de los sauces, [92] y una amplia gama de analgésicos opiáceos como la heroína se obtienen mediante la modificación química de la morfina obtenida de la adormidera. [93] Los estimulantes populares provienen de plantas, como la cafeína del café, el té y el chocolate, y la nicotina del tabaco. La mayoría de las bebidas alcohólicas provienen de la fermentación de productos vegetales ricos en carbohidratos como la cebada (cerveza), el arroz (sake) y las uvas (vino). [94] Los nativos americanos han utilizado varias plantas como formas de tratar enfermedades o dolencias durante miles de años. [95] Este conocimiento que los nativos americanos tienen sobre las plantas ha sido registrado por entnobotánicos y luego, a su vez, ha sido utilizado por las compañías farmacéuticas como una forma de descubrimiento de fármacos. [96]

Las plantas pueden sintetizar tintes y pigmentos de colores útiles, como las antocianinas responsables del color rojo del vino tinto, la soldadura amarilla y el glasa azul que se utilizan juntos para producir verde Lincoln, indoxyl, fuente del tinte azul índigo tradicionalmente utilizado para teñir la mezclilla y los pigmentos del artista. gamboge y rose madder. Azúcar, almidón, algodón, lino, cáñamo, algunos tipos de cuerdas, madera y tableros de partículas, papiro y papel, aceites vegetales, cera y caucho natural son ejemplos de materiales comercialmente importantes hechos de tejidos vegetales o sus productos secundarios. El carbón vegetal, una forma pura de carbón obtenido por pirólisis de la madera, tiene una larga historia como combustible para la fundición de metales, como material filtrante y adsorbente y como material para artistas, y es uno de los tres ingredientes de la pólvora. La celulosa, el polímero orgánico más abundante del mundo, [97] se puede convertir en energía, combustibles, materiales y materias primas químicas. Los productos hechos de celulosa incluyen rayón y celofán, pasta para papel tapiz, biobutanol y algodón de pistola. La caña de azúcar, la colza y la soja son algunas de las plantas con contenido de azúcar o aceite altamente fermentables que se utilizan como fuentes de biocombustibles, importantes alternativas a los combustibles fósiles, como el biodiesel. [98] Los nativos americanos usaban la hierba dulce para protegerse de insectos como los mosquitos. [99] Estas propiedades repelentes de insectos de la hierba dulce fueron encontradas más tarde por la Sociedad Química Estadounidense en las moléculas de fitol y cumarina. [99]

La ecología vegetal es la ciencia de las relaciones funcionales entre las plantas y sus hábitats, los entornos donde completan sus ciclos de vida. Los ecologistas vegetales estudian la composición de las floras locales y regionales, su biodiversidad, diversidad genética y aptitud, la adaptación de las plantas a su entorno y sus interacciones competitivas o mutualistas con otras especies. [100] Algunos ecologistas incluso se basan en datos empíricos de los pueblos indígenas recopilados por etnobotánicos. [101] Esta información puede transmitir una gran cantidad de información sobre cómo era la tierra hace miles de años y cómo ha cambiado durante ese tiempo. [101] Los objetivos de la ecología vegetal son comprender las causas de sus patrones de distribución, productividad, impacto ambiental, evolución y respuestas al cambio ambiental. [102]

Las plantas dependen de ciertos factores edáficos (suelo) y climáticos en su entorno, pero también pueden modificar estos factores. Por ejemplo, pueden cambiar el albedo de su entorno, aumentar la intercepción de la escorrentía, estabilizar los suelos minerales y desarrollar su contenido orgánico, y afectar la temperatura local. Las plantas compiten con otros organismos en su ecosistema por los recursos. [103] [104] Interactúan con sus vecinos en una variedad de escalas espaciales en grupos, poblaciones y comunidades que colectivamente constituyen la vegetación. Las regiones con tipos de vegetación característicos y plantas dominantes, así como factores abióticos y bióticos, clima y geografía similares forman biomas como la tundra o la selva tropical. [105]

Los herbívoros comen plantas, pero las plantas pueden defenderse y algunas especies son parásitas o incluso carnívoras. Otros organismos forman relaciones mutuamente beneficiosas con las plantas. Por ejemplo, los hongos micorrízicos y los rizobios proporcionan a las plantas nutrientes a cambio de alimento, las hormigas son reclutadas por las plantas de hormigas para proporcionar protección, [107] las abejas melíferas, los murciélagos y otros animales polinizan las flores [108] [109] y los seres humanos y otros animales [ 110] actúan como vectores de dispersión para esparcir esporas y semillas.

Plantas, clima y cambio ambiental Editar

Las respuestas de las plantas al clima y otros cambios ambientales pueden informar nuestra comprensión de cómo estos cambios afectan la función y la productividad del ecosistema. Por ejemplo, la fenología de las plantas puede ser un proxy útil de la temperatura en la climatología histórica y el impacto biológico del cambio climático y el calentamiento global. La palinología, el análisis de los depósitos de polen fósil en sedimentos de hace miles o millones de años permite la reconstrucción de climas pasados. [111] Estimaciones de CO atmosférico
2 concentraciones desde el Paleozoico se han obtenido a partir de las densidades estomáticas y las formas y tamaños de las hojas de plantas terrestres antiguas. [112] El agotamiento de la capa de ozono puede exponer a las plantas a niveles más altos de radiación ultravioleta B (UV-B), lo que da como resultado tasas de crecimiento más bajas. [113] Además, la información de los estudios de ecología comunitaria, sistemática de las plantas y taxonomía es esencial para comprender el cambio de la vegetación, la destrucción del hábitat y la extinción de especies. [114]

La herencia en las plantas sigue los mismos principios fundamentales de la genética que en otros organismos multicelulares. Gregor Mendel descubrió las leyes genéticas de la herencia mediante el estudio de rasgos heredados como la forma en Pisum sativum (guisantes). Lo que Mendel aprendió del estudio de las plantas ha tenido beneficios de gran alcance fuera de la botánica. De manera similar, Barbara McClintock descubrió los "genes saltarines" mientras estudiaba maíz. [115] Sin embargo, existen algunas diferencias genéticas distintivas entre plantas y otros organismos.

Los límites de las especies en las plantas pueden ser más débiles que en los animales y, a menudo, son posibles los híbridos entre especies. Un ejemplo familiar es la menta, Mentha × piperita, un híbrido estéril entre Mentha aquatica y hierbabuena, Mentha spicata. [116] Las muchas variedades cultivadas de trigo son el resultado de múltiples cruces inter e intraespecíficos entre especies silvestres y sus híbridos. [117] Las angiospermas con flores monoicas a menudo tienen mecanismos de autoincompatibilidad que operan entre el polen y el estigma, de modo que el polen no alcanza el estigma o no germina y produce gametos masculinos. [118] Este es uno de los varios métodos utilizados por las plantas para promover el cruzamiento. [119] En muchas plantas terrestres, los gametos masculinos y femeninos son producidos por individuos separados. Se dice que estas especies son dioicas cuando se refieren a esporofitos de plantas vasculares y dioicas cuando se refieren a gametofitos briófitos. [120]

A diferencia de los animales superiores, donde la partenogénesis es rara, la reproducción asexual puede ocurrir en las plantas por varios mecanismos diferentes. La formación de tubérculos de tallo en la papa es un ejemplo. Particularmente en hábitats árticos o alpinos, donde las oportunidades de fertilización de flores por animales son raras, pueden desarrollarse plántulas o bulbos en lugar de flores, reemplazando la reproducción sexual con reproducción asexual y dando lugar a poblaciones clonales genéticamente idénticas al padre. Este es uno de los varios tipos de apomixis que ocurren en las plantas. La apomixis también puede ocurrir en una semilla, produciendo una semilla que contiene un embrión genéticamente idéntico al padre. [121]

La mayoría de los organismos que se reproducen sexualmente son diploides, con cromosomas apareados, pero es posible que se duplique su número de cromosomas debido a errores en la citocinesis. Esto puede ocurrir temprano en el desarrollo para producir un organismo autopoliploide o parcialmente autopoliploide, o durante procesos normales de diferenciación celular para producir algunos tipos de células que son poliploides (endopoliploidía), o durante la formación de gametos. Una planta alopoliploide puede resultar de un evento de hibridación entre dos especies diferentes. Tanto las plantas autopoliploides como las alopoliploides a menudo pueden reproducirse con normalidad, pero es posible que no puedan cruzarse con éxito con la población original porque hay un desajuste en el número de cromosomas. Estas plantas que están aisladas reproductivamente de la especie parental pero que viven dentro de la misma área geográfica, pueden tener suficiente éxito para formar una nueva especie. [122] Algunos poliploides de plantas que de otro modo serían estériles aún pueden reproducirse vegetativamente o por apomixis de semillas, formando poblaciones clonales de individuos idénticos. [122] El trigo duro es un alopoliploide tetraploide fértil, mientras que el trigo harinero es un hexaploide fértil. El banano comercial es un ejemplo de híbrido triploide estéril y sin semillas. El diente de león común es un triploide que produce semillas viables por semilla apomíctica.

Al igual que en otros eucariotas, la herencia de orgánulos endosimbióticos como las mitocondrias y los cloroplastos en las plantas no es mendeliana. Los cloroplastos se heredan a través del progenitor masculino en las gimnospermas, pero a menudo a través del progenitor femenino en las plantas con flores. [123]

Genética molecular Editar

Una cantidad considerable de nuevos conocimientos sobre la función de las plantas proviene de estudios de la genética molecular de plantas modelo como el berro Thale, Arabidopsis thaliana, una especie de malezas de la familia de la mostaza (Brassicaceae). [91] El genoma o la información hereditaria contenida en los genes de esta especie está codificada por aproximadamente 135 millones de pares de bases de ADN, formando uno de los genomas más pequeños entre las plantas con flores. Arabidopsis fue la primera planta en tener su genoma secuenciado, en 2000. [124] La secuenciación de algunos otros genomas relativamente pequeños, de arroz (Oryza sativa) [125] y Brachypodium distachyon[126] las ha convertido en importantes especies modelo para comprender la genética, la biología celular y molecular de los cereales, las gramíneas y las monocotiledóneas en general.

Plantas modelo como Arabidopsis thaliana se utilizan para estudiar la biología molecular de las células vegetales y el cloroplasto. Idealmente, estos organismos tienen pequeños genomas que son bien conocidos o completamente secuenciados, de baja estatura y tiempos de generación cortos. El maíz se ha utilizado para estudiar los mecanismos de la fotosíntesis y la carga del floema de azúcar en C4 plantas. [127] El alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii, aunque no es un embriofito en sí mismo, contiene un cloroplasto pigmentado de verde relacionado con el de las plantas terrestres, lo que lo hace útil para el estudio. [128] Un alga roja Cyanidioschyzon merolae También se ha utilizado para estudiar algunas funciones básicas del cloroplasto. [129] Espinaca, [130] guisantes, [131] soja y musgo Physcomitrella patens se utilizan comúnmente para estudiar la biología de las células vegetales. [132]

Agrobacterium tumefaciens, una bacteria de la rizosfera del suelo, puede adherirse a las células de las plantas e infectarlas con un plásmido Ti inductor de callos por transferencia horizontal de genes, causando una infección de callos llamada enfermedad de la agalla de la corona. Schell y Van Montagu (1977) plantearon la hipótesis de que el plásmido Ti podría ser un vector natural para introducir el gen Nif responsable de la fijación de nitrógeno en los nódulos de las raíces de leguminosas y otras especies de plantas. [133] En la actualidad, la modificación genética del plásmido Ti es una de las principales técnicas para la introducción de transgenes en las plantas y la creación de cultivos modificados genéticamente.

Epigenética Editar

La epigenética es el estudio de los cambios hereditarios en la función de los genes que no pueden explicarse por cambios en la secuencia de ADN subyacente [134], pero hacen que los genes del organismo se comporten (o "se expresen") de manera diferente. [135] Un ejemplo de cambio epigenético es el marcado de los genes mediante la metilación del ADN, que determina si se expresarán o no. La expresión génica también puede controlarse mediante proteínas represoras que se unen a regiones silenciadoras del ADN y evitan que se exprese esa región del código de ADN. Las marcas epigenéticas pueden añadirse o eliminarse del ADN durante las etapas programadas de desarrollo de la planta y son responsables, por ejemplo, de las diferencias entre anteras, pétalos y hojas normales, a pesar de que todas tienen el mismo código genético subyacente.Los cambios epigenéticos pueden ser temporales o pueden permanecer a través de sucesivas divisiones celulares durante el resto de la vida de la célula. Se ha demostrado que algunos cambios epigenéticos son hereditarios [136], mientras que otros se restablecen en las células germinales.

Los cambios epigenéticos en la biología eucariota sirven para regular el proceso de diferenciación celular. Durante la morfogénesis, las células madre totipotentes se convierten en las diversas líneas celulares pluripotentes del embrión, que a su vez se convierten en células completamente diferenciadas. Un único óvulo fertilizado, el cigoto, da lugar a muchos tipos diferentes de células vegetales, incluidos el parénquima, los elementos de los vasos del xilema, los tubos de cribado del floema, las células protectoras de la epidermis, etc., a medida que continúa dividiéndose. El proceso resulta de la activación epigenética de algunos genes y la inhibición de otros. [137]

A diferencia de los animales, muchas células vegetales, particularmente las del parénquima, no se diferencian terminalmente, permaneciendo totipotentes con la capacidad de dar lugar a una nueva planta individual. Las excepciones incluyen las células muy lignificadas, el esclerénquima y el xilema que están muertos en la madurez y los tubos de tamiz del floema que carecen de núcleo. Si bien las plantas usan muchos de los mismos mecanismos epigenéticos que los animales, como la remodelación de la cromatina, una hipótesis alternativa es que las plantas establecen sus patrones de expresión génica utilizando información posicional del entorno y las células circundantes para determinar su destino de desarrollo. [138]

Los cambios epigenéticos pueden conducir a paramutaciones, que no siguen las reglas de herencia mendeliana. Estas marcas epigenéticas se transmiten de una generación a la siguiente, y un alelo induce un cambio en el otro. [139]

Los cloroplastos de las plantas tienen una serie de similitudes bioquímicas, estructurales y genéticas con las cianobacterias (comúnmente pero incorrectamente conocidas como "algas verdeazuladas") y se cree que se derivan de una antigua relación endosimbiótica entre una célula eucariota ancestral y un residente de cianobacterias. . [140] [141] [142] [143]

Las algas son un grupo polifilético y se colocan en varias divisiones, algunas más relacionadas con las plantas que otras. Existen muchas diferencias entre ellos en características como la composición de la pared celular, la bioquímica, la pigmentación, la estructura del cloroplasto y las reservas de nutrientes. Se considera que la división de algas Charophyta, hermana de la división de algas verdes Chlorophyta, contiene el antepasado de las plantas verdaderas. [144] La clase Charophyte Charophyceae y el sub-reino de plantas terrestres Embryophyta juntos forman el grupo monofilético o clado Streptophytina. [145]

Las plantas terrestres no vasculares son embriofitos que carecen del xilema y el floema de los tejidos vasculares. Incluyen musgos, hepáticas y hornworts. Las plantas vasculares pteridofíticas con verdadero xilema y floema que se reproducen por esporas que germinan en gametofitos de vida libre evolucionaron durante el período Silúrico y se diversificaron en varios linajes durante el Silúrico tardío y el Devónico temprano. Los representantes de los licópodos han sobrevivido hasta nuestros días. Hacia el final del período Devónico, varios grupos, incluidos los licópodos, esfenófilos y progymnospermas, habían evolucionado independientemente "megaspory" - sus esporas eran de dos tamaños distintos, megasporas más grandes y microesporas más pequeñas. Sus gametofitos reducidos se desarrollaron a partir de megasporas retenidas dentro de los órganos productores de esporas (megasporangia) del esporofito, una condición conocida como endosporía. Las semillas consisten en un megasporangio endospórico rodeado por una o dos capas de revestimiento (tegumentos). El esporofito joven se desarrolla dentro de la semilla, que al germinar se divide para liberarla. Las primeras plantas de semillas conocidas datan de la última etapa del Devónico Fameniano. [146] [147] Tras la evolución del hábito de las semillas, las plantas de semillas se diversificaron, dando lugar a varios grupos ahora extintos, incluidos los helechos de semillas, así como las gimnospermas y angiospermas modernas. [148] Las gimnospermas producen "semillas desnudas" que no están completamente encerradas en un ovario. Representantes modernos incluyen coníferas, cícadas, Gingkoy Gnetales. Las angiospermas producen semillas encerradas en una estructura como un carpelo o un ovario. [149] [150] La investigación en curso sobre la filogenética molecular de las plantas vivas parece mostrar que las angiospermas son un clado hermano de las gimnospermas. [151]

La fisiología vegetal abarca todas las actividades químicas y físicas internas de las plantas asociadas con la vida. [152] Los productos químicos obtenidos del aire, el suelo y el agua forman la base de todo el metabolismo de las plantas. La energía de la luz solar, capturada por la fotosíntesis oxigenada y liberada por la respiración celular, es la base de casi toda la vida. Los fotoautótrofos, incluidas todas las plantas verdes, las algas y las cianobacterias, obtienen energía directamente de la luz solar mediante la fotosíntesis. Los heterótrofos, incluidos todos los animales, todos los hongos, todas las plantas completamente parasitarias y las bacterias no fotosintéticas, toman moléculas orgánicas producidas por los fotoautótrofos y las respiran o las utilizan en la construcción de células y tejidos. [153] La respiración es la oxidación de los compuestos de carbono al descomponerlos en estructuras más simples para liberar la energía que contienen, esencialmente lo opuesto a la fotosíntesis. [154]

Las moléculas se mueven dentro de las plantas mediante procesos de transporte que operan en una variedad de escalas espaciales. El transporte subcelular de iones, electrones y moléculas como el agua y las enzimas se produce a través de las membranas celulares. Los minerales y el agua se transportan desde las raíces a otras partes de la planta en la corriente de transpiración. La difusión, la ósmosis y el transporte activo y el flujo de masa son formas diferentes en las que se puede producir el transporte. [155] Ejemplos de elementos que las plantas necesitan para transportar son nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre. En las plantas vasculares, estos elementos se extraen del suelo como iones solubles por las raíces y se transportan por toda la planta en el xilema. La mayoría de los elementos necesarios para la nutrición de las plantas provienen de la descomposición química de los minerales del suelo. [156] La sacarosa producida por la fotosíntesis se transporta desde las hojas a otras partes de la planta en el floema y las hormonas vegetales se transportan mediante una variedad de procesos.

Hormonas vegetales Editar

Las plantas no son pasivas, pero responden a señales externas como la luz, el tacto y las lesiones moviéndose o creciendo hacia o alejándose del estímulo, según corresponda. La evidencia tangible de la sensibilidad al tacto es el colapso casi instantáneo de folletos de Mimosa pudica, las trampas para insectos de Venus atrapamoscas y bladderworts, y las polinias de las orquídeas. [158]

La hipótesis de que el crecimiento y desarrollo de las plantas está coordinado por hormonas vegetales o reguladores del crecimiento de las plantas surgió por primera vez a finales del siglo XIX. Darwin experimentó con los movimientos de los brotes y raíces de las plantas hacia la luz [159] y la gravedad, y concluyó: "No es exagerado decir que la punta de la radícula ... actúa como el cerebro de uno de los animales inferiores ... varios movimientos ". [160] Aproximadamente al mismo tiempo, el papel de las auxinas (del griego auxina, crecer) en control del crecimiento de las plantas fue delineado por primera vez por el científico holandés Frits Went. [161] La primera auxina conocida, el ácido indol-3-acético (IAA), que promueve el crecimiento celular, solo se aisló de plantas unos 50 años después. [162] Este compuesto media las respuestas trópicas de los brotes y raíces hacia la luz y la gravedad. [163] El hallazgo en 1939 de que los callos de las plantas podían mantenerse en cultivos que contenían IAA, seguido de la observación en 1947 de que podían inducirse a formar raíces y brotes mediante el control de la concentración de hormonas de crecimiento, fueron pasos clave en el desarrollo de la biotecnología vegetal. y modificación genética. [164]

Las citoquininas son una clase de hormonas vegetales que se denominan así por su control de la división celular (especialmente la citocinesis). La citoquinina zeatina natural se descubrió en el maíz, Zea mays, y es un derivado de la purina adenina. La zeatina se produce en las raíces y se transporta a los brotes en el xilema, donde promueve la división celular, el desarrollo de las yemas y el enverdecimiento de los cloroplastos. [165] [166] Las giberelinas, como el ácido giberélico, son diterpenos sintetizados a partir de acetil CoA a través de la vía del mevalonato. Participan en la promoción de la germinación y la ruptura del letargo de las semillas, en la regulación de la altura de la planta mediante el control de la elongación del tallo y el control de la floración. [167] El ácido abscísico (ABA) se encuentra en todas las plantas terrestres, excepto en las hepáticas, y se sintetiza a partir de carotenoides en los cloroplastos y otros plastidios. Inhibe la división celular, promueve la maduración y la latencia de las semillas y promueve el cierre de los estomas. Se llamó así porque originalmente se pensó que controlaba la abscisión. [168] El etileno es una hormona gaseosa que se produce en todos los tejidos superiores de las plantas a partir de la metionina. Ahora se sabe que es la hormona que estimula o regula la maduración y la abscisión de la fruta, [169] [170] y, o el etefón, el regulador sintético del crecimiento, que se metaboliza rápidamente para producir etileno, se utilizan a escala industrial para promover la maduración del algodón. , piñas y otros cultivos climatéricos.

Otra clase de fitohormonas son los jasmonatos, primero aislados del aceite de Jasminum grandiflorum [171] que regula las respuestas a las heridas en las plantas al desbloquear la expresión de genes requeridos en la respuesta de resistencia sistémica adquirida al ataque de patógenos. [172]

Además de ser la fuente de energía primaria para las plantas, la luz funciona como un dispositivo de señalización, proporcionando información a la planta, como cuánta luz solar recibe la planta cada día. Esto puede resultar en cambios adaptativos en un proceso conocido como fotomorfogénesis. Los fitocromos son los fotorreceptores de una planta que son sensibles a la luz. [173]

La anatomía vegetal es el estudio de la estructura de las células y tejidos vegetales, mientras que la morfología vegetal es el estudio de su forma externa. [174] Todas las plantas son eucariotas multicelulares, su ADN almacenado en núcleos. [175] [176] Los rasgos característicos de las células vegetales que las distinguen de las de los animales y los hongos incluyen una pared celular primaria compuesta por los polisacáridos celulosa, hemicelulosa y pectina, [177] vacuolas más grandes que en las células animales y la presencia de plástidos con funciones fotosintéticas y biosintéticas únicas como en los cloroplastos. Otros plástidos contienen productos de almacenamiento como almidón (amiloplastos) o lípidos (elaioplastos). Excepcionalmente, las células estreptofitas y las del orden de las algas verdes Trentepohliales [178] se dividen mediante la construcción de un fragmoplasto como plantilla para construir una placa celular al final de la división celular. [82]

Los cuerpos de las plantas vasculares, incluidos los musgos, los helechos y las plantas con semillas (gimnospermas y angiospermas) generalmente tienen subsistemas aéreos y subterráneos. Los brotes están formados por tallos con hojas verdes fotosintetizadoras y estructuras reproductivas. Las raíces vascularizadas subterráneas tienen pelos radiculares en sus puntas y generalmente carecen de clorofila. [180] Las plantas no vasculares, las hepáticas, las hornworts y los musgos no producen raíces vasculares que penetren en el suelo y la mayor parte de la planta participa en la fotosíntesis. [181] La generación de esporofitos no es fotosintética en las hepáticas pero puede contribuir con parte de sus necesidades energéticas mediante la fotosíntesis en musgos y hornworts. [182]

El sistema de raíces y el sistema de brotes son interdependientes: el sistema de raíces generalmente no fotosintético depende del sistema de brotes para la alimentación, y el sistema de brotes generalmente fotosintéticos depende del agua y los minerales del sistema de raíces. [180] Las células de cada sistema son capaces de crear células del otro y producir brotes o raíces adventicias. [183] ​​Los estolones y los tubérculos son ejemplos de brotes que pueden desarrollar raíces. [184] Las raíces que se extienden cerca de la superficie, como las de los sauces, pueden producir brotes y, en última instancia, nuevas plantas. [185] En el caso de que uno de los sistemas se pierda, el otro a menudo puede volver a crecer. De hecho, es posible cultivar una planta entera a partir de una sola hoja, como es el caso de las plantas en Estreptocarpo secta. Saintpaulia, [186] o incluso una sola célula, que puede desdiferenciarse en un callo (una masa de células no especializadas) que puede convertirse en una nueva planta. [183] ​​En las plantas vasculares, el xilema y el floema son los tejidos conductores que transportan los recursos entre los brotes y las raíces. Las raíces a menudo se adaptan para almacenar alimentos como azúcares o almidón, [180] como en la remolacha azucarera y las zanahorias. [185]

Los tallos principalmente brindan soporte a las hojas y estructuras reproductivas, pero pueden almacenar agua en plantas suculentas como cactus, alimentos como en tubérculos de papa, o reproducirse vegetativamente como en los estolones de plantas de fresa o en el proceso de acodo. [187] Las hojas recogen la luz solar y realizan la fotosíntesis. [188] Las hojas verdes grandes, planas, flexibles se denominan hojas de follaje. [189] Gimnospermas, como coníferas, cícadas, Gingkoy las gnetofitas son plantas productoras de semillas con semillas abiertas. [190] Las angiospermas son plantas productoras de semillas que producen flores y tienen semillas encerradas. [149] Las plantas leñosas, como las azaleas y los robles, experimentan una fase de crecimiento secundaria que da como resultado dos tipos adicionales de tejidos: madera (xilema secundario) y corteza (floema secundario y corcho). Todas las gimnospermas y muchas angiospermas son plantas leñosas. [191] Algunas plantas se reproducen sexualmente, otras asexualmente y otras por ambos medios. [192]

Aunque la referencia a las principales categorías morfológicas como raíz, tallo, hoja y tricoma es útil, hay que tener en cuenta que estas categorías están vinculadas a través de formas intermedias de modo que resulta un continuo entre las categorías. [193] Además, las estructuras pueden verse como procesos, es decir, combinaciones de procesos. [47]

La botánica sistemática es parte de la biología sistemática, que se preocupa por la variedad y diversidad de organismos y sus relaciones, particularmente según lo determinado por su historia evolutiva. [194] Implica, o está relacionado con, clasificación biológica, taxonomía científica y filogenética. La clasificación biológica es el método por el cual los botánicos agrupan los organismos en categorías como géneros o especies. La clasificación biológica es una forma de taxonomía científica. La taxonomía moderna tiene sus raíces en el trabajo de Carl Linnaeus, quien agrupó especies de acuerdo con características físicas compartidas. Desde entonces, estas agrupaciones se han revisado para alinearse mejor con el principio darwiniano de ascendencia común: agrupar organismos por ascendencia en lugar de características superficiales. Si bien los científicos no siempre están de acuerdo en cómo clasificar los organismos, la filogenética molecular, que utiliza secuencias de ADN como datos, ha impulsado muchas revisiones recientes a lo largo de líneas evolutivas y es probable que continúe haciéndolo. El sistema de clasificación dominante se llama taxonomía de Linneo. Incluye rangos y nomenclatura binomial. La nomenclatura de organismos botánicos está codificada en el Código Internacional de Nomenclatura para algas, hongos y plantas (ICN) y administrada por el Congreso Botánico Internacional. [195] [196]

Kingdom Plantae pertenece al dominio Eukarya y se desglosa de forma recursiva hasta que cada especie se clasifica por separado. El orden es: Reino Phylum (o División) Clase Orden Familia Género (plural géneros) Especies. El nombre científico de una planta representa su género y su especie dentro del género, lo que resulta en un único nombre mundial para cada organismo. [196] Por ejemplo, el lirio tigre es Lilium columbianum. Lilium es el género, y columbianum el epíteto específico. La combinación es el nombre de la especie. Al escribir el nombre científico de un organismo, conviene poner en mayúscula la primera letra del género y poner todo el epíteto específico en minúsculas. Además, el término completo suele estar en cursiva (o subrayado cuando las cursivas no están disponibles). [197] [198] [199]

Las relaciones evolutivas y la herencia de un grupo de organismos se denominan filogenia. Los estudios filogenéticos intentan descubrir filogenias. El enfoque básico es utilizar similitudes basadas en la herencia compartida para determinar las relaciones. [200] Como ejemplo, especies de Pereskia son árboles o arbustos con hojas prominentes. Obviamente, no se parecen a un típico cactus sin hojas como un Equinocactus. Sin embargo, ambos Pereskia y Equinocactus tienen espinas producidas a partir de areolas (estructuras similares a almohadillas altamente especializadas), lo que sugiere que los dos géneros están relacionados. [201] [202]

Juzgar las relaciones basadas en personajes compartidos requiere cuidado, ya que las plantas pueden parecerse entre sí a través de una evolución convergente en la que los personajes han surgido de forma independiente. Algunas euforbias tienen cuerpos redondeados y sin hojas adaptados a la conservación del agua similares a los de los cactus globulares, pero caracteres como la estructura de sus flores dejan en claro que los dos grupos no están estrechamente relacionados. El método cladístico adopta un enfoque sistemático de los personajes, distinguiendo entre aquellos que no llevan información sobre la historia evolutiva compartida, como los que evolucionaron por separado en diferentes grupos (homoplasias) o los que quedaron de antepasados ​​(plesiomorfias), y los personajes derivados, que han sido transmitida a partir de innovaciones en un ancestro compartido (apomorfías). Solo los caracteres derivados, como las areolas de cactus que producen espinas, proporcionan evidencia de descendencia de un antepasado común. Los resultados de los análisis cladísticos se expresan como cladogramas: diagramas en forma de árbol que muestran el patrón de ramificación y descendencia evolutiva. [203]

Desde la década de 1990 en adelante, el enfoque predominante para construir filogenias para plantas vivas ha sido la filogenia molecular, que utiliza caracteres moleculares, en particular secuencias de ADN, en lugar de caracteres morfológicos como la presencia o ausencia de espinas y areolas. La diferencia es que el propio código genético se usa para decidir las relaciones evolutivas, en lugar de usarse indirectamente a través de los caracteres a los que da lugar. Clive Stace describe esto como tener "acceso directo a la base genética de la evolución". [204] Como ejemplo simple, antes del uso de la evidencia genética, se pensaba que los hongos eran plantas o estaban más estrechamente relacionados con las plantas que con los animales. La evidencia genética sugiere que la verdadera relación evolutiva de los organismos multicelulares es como se muestra en el cladograma a continuación: los hongos están más estrechamente relacionados con los animales que con las plantas. [205]

En 1998, el Grupo de Filogenia de Angiospermas publicó una filogenia para plantas con flores basada en un análisis de secuencias de ADN de la mayoría de las familias de plantas con flores. Como resultado de este trabajo, ahora se han respondido muchas preguntas, como qué familias representan las primeras ramas de las angiospermas. [52] Investigar cómo se relacionan las especies de plantas entre sí permite a los botánicos comprender mejor el proceso de evolución de las plantas. [206] A pesar del estudio de plantas modelo y el uso cada vez mayor de pruebas de ADN, existe un trabajo y una discusión en curso entre los taxónomos sobre la mejor manera de clasificar las plantas en varios taxones. [207] Los avances tecnológicos, como las computadoras y los microscopios electrónicos, han aumentado considerablemente el nivel de detalle estudiado y la velocidad a la que se pueden analizar los datos. [208]


7 etapas principales de Lithosere | Plantas | Biología

Los siguientes puntos destacan las siete etapas principales de la litoterapia en las plantas. Las etapas son: 1. Etapa de liquen incrustante 2. Etapa de liquen foliosa y fruticosa 3. Etapa de musgo 4. Etapa de hierba 5. Etapa de arbusto 6. Etapa de árboles 7. Etapa de clímax.

1. Etapa de liquen incrustante:

Las especies de líquenes como las formas Graphis Rhizocarpon, Rinodina y Lacanora son la comunidad pionera en un litoral, ya que pueden tolerar el desierto o condiciones de calor extremo. Los ácidos orgánicos producidos por los líquenes lixivian la superficie de la roca y liberan minerales para el crecimiento adecuado de los líquenes. Una roca estéril consiste en una superficie sólida o cantos rodados muy grandes y no hay lugar para que las plantas enraicen la colonización.

Los líquenes incrustantes pueden adherirse a la superficie de la roca y absorber la humedad de la atmósfera, por lo tanto, estos colonizan primero las superficies áridas de las rocas. Los propágulos de estos líquenes son traídos por aire desde los alrededores. Cuando estos líquenes mueren, sus talos se descomponen y agregan humus. Esto promueve la formación de suelo y el ambiente se vuelve adecuado para el crecimiento de líquenes foliosos y fruticosos.

2. Etapa de liquen foliosa y fruticosa:

Los líquenes foliosos retienen más agua y acumulan más partículas de suelo, lo que ayuda al desarrollo de una fina capa de suelo en la superficie de la roca. A medida que avanza la formación del suelo, conduce al crecimiento de líquenes foliosos como Parmelia, Physcia, etc. Los líquenes foliosos tienen talos en forma de hojas, mientras que los líquenes fruticosos son como pequeños arbustos. Están adheridos al sustrato en un solo punto, por lo tanto, no cubren el suelo por completo.

Pueden absorber y retener más agua y pueden acumular más partículas de polvo. Sus restos muertos se descomponen en humus que se mezcla con las partículas del suelo y ayuda a construir el sustrato y a mejorar aún más el contenido de humedad del suelo. Las depresiones poco profundas en las rocas y las grietas se llenan de tierra y la capa superior del suelo aumenta aún más.

3. Etapa de musgo:

La acumulación de suelo y humus conduce al crecimiento de musgos como Polytrichum y Grimmia. Después de algunos momentos como se acumula mucho suelo y materia orgánica, que favorece el crecimiento de musgos amantes de la humedad como Hypnum, Bryum, etc. Las esporas de musgos xerófitos, como Polytrichum, Tortula y Grimmia, son llevadas a la roca donde suceden los líquenes. .

Sus rizoides penetran en el suelo de las rocas. Los cuerpos de los musgos son ricos en compuestos orgánicos e inorgánicos. Cuando estos mueren, agregan estos compuestos al suelo, aumentando la fertilidad del suelo. A medida que los musgos se desarrollan en parches, atrapan las partículas del suelo del aire y ayudan a aumentar la cantidad de sustrato. El entorno cambiante conduce a la alteración de los líquenes y ayuda a la invasión de la vegetación herbácea que puede superar a los musgos.

4. Etapa de hierba:

La muerte y descomposición de los musgos producen una estera de musgo orgánico rico en suelo orgánico, que ayuda a la germinación de semillas de pastos resistentes como Eleusin, Aristicla, Poa, etc. Una mayor descomposición de estos pastos anuales promueve el crecimiento de pastos perennes como Cymbopogon, Heteropogon etc.

Sus raíces penetran profundamente, segregan ácidos y potencian el proceso de meteorización. La hojarasca y la muerte de las hierbas agregan humus al suelo. La sombra del suelo reduce la evaporación y mantiene la humedad del suelo y aumenta ligeramente la temperatura.

Como resultado, las condiciones xéricas comienzan a cambiar y las hierbas bienales y perennes y las gramíneas xéricas. Estas condiciones climáticas favorecen el crecimiento de poblaciones de bacterias y hongos, lo que resulta en un aumento de la actividad de descomposición.

5. Etapa de arbusto:

La vegetación de hierbas y pastos es reemplazada por especies de arbustos, como Rhus y Phytocarpus. Esto da como resultado un suelo orgánico denso y hace que las condiciones sean desfavorables para el crecimiento de hierbas, que luego comienzan a migrar.

La formación del suelo continúa y aumenta su contenido de humedad. La meteorización adicional o las rocas y la muerte de las hierbas hacen que el hábitat sea más adecuado para el crecimiento de arbustos como Rhus, Caparis y Zizyphus, etc. Dado que los arbustos son más grandes y sus raíces penetran más profundamente en el sustrato rocoso, provoca más erosión y formación de suelo.

6. Etapa de árboles:

El cambio de ambiente favorece la colonización de especies arbóreas. Los árboles comienzan a crecer entre los arbustos y se establecen. El tipo de especies de árboles que habitan el área depende de la naturaleza del suelo. En suelos mal drenados se establecen los robles. Los árboles forman un dosel y dan sombra al área.

Los matorrales amantes de la sombra continúan creciendo como vegetación secundaria. La hojarasca y las raíces en descomposición capean aún más el suelo y le agregan humus, lo que hace que el hábitat sea más favorable para el crecimiento de los árboles. Aparecen musgos y helechos y la población de hongos crece abundantemente.

7. Etapa de clímax:

La sucesión culmina en una comunidad clímax, el bosque. Muchas etapas intermedias de los árboles se desarrollan antes del establecimiento de una comunidad clímax. El tipo de bosque depende de las condiciones climáticas. La vegetación finalmente se vuelve mesofítica. Se alcanza un estado estable entre el medio ambiente y la comunidad biótica. El tipo de comunidad clímax depende del clima.

El bosque clímax puede ser:

(i) Bosque de clímax de roble y nogal:

En el hábitat seco, los robles y los nogales son vegetación clímax. Existe una sola etapa arbórea y los bosques se caracterizan por la presencia de matorrales, hierbas, helechos y musgos.

(ii) Bosque del clímax de haya-cicuta:

Estos bosques climáticos se desarrollan en climas mésicos. La vegetación dominante es el haya y la cicuta. Hay muchas etapas intermedias del árbol. Los otros tipos de vegetación incluyen hierbas, helechos y musgos.


Valoración de los clientes

Reseñas con imágenes

Principales reseñas de los Estados Unidos

Se ha producido un problema al filtrar las opiniones en este momento. Por favor, inténtelo de nuevo más tarde.

Honestamente, las reseñas de este libro realmente me sorprenden. Teníamos que conseguirlo para Botánica y la mayoría de la clase estuvo de acuerdo en que no era muy útil.

La información está desactualizada y por todas partes. Escribiría una oración que no tenía mucho sentido y luego la repetiría de varias maneras. y de alguna manera nunca lo explique. Algunas secciones fueron extremadamente detalladas sobre cosas que no eran muy importantes. Otros fueron increíblemente vagos en conceptos que eran difíciles de entender.

Todos lo odiamos y tuvimos que usar fuentes externas para comprender el curso. Terminé devolviéndolo y improvisándolo: /

Es realmente frustrante cuando estás aprendiendo sobre algo y tienes que saltar de un lado a otro para organizar los detalles.

A menudo, el libro explicará algo, pero todos los detalles de ese proceso estarán desordenados y separados por varios párrafos. Es REALMENTE frustrante.

Al leer este libro, se siente como si estuviera escuchando una conversación entre dos expertos en el tema que saltan e intervienen, en lugar de leer una explicación cuidadosamente pensada y organizada.

Recuerdo haber pasado un DÍA COMPLETO y varias hojas de papel tratando de reconstruir el ciclo de vida completo y detallado de los Ascomycetes como un loco con un hilo rojo. NO debería haber sido tan difícil.

Principales reseñas de otros países

Didaktisch ist das Buch sicher nicht mehr auf der Höhe der Zeit.
Die Schemazeichnungen und Abbildungen zur Molekularbiologie und Genetik, etc. sind total veraltet und es hat den Anschein, man sieht sich ein 20 Jahre altes Buch an!

Positiv:
- Schemazeichnungen zu Pflanzen und deren Lebenszyklen sind die wohl besten, die es gibt. Die Fotos von Pflanzen und Gewebeschnitten dürften ebenfalls zum besten gehören, was der Botanik Buchmarkt hergibt.

Negativo:
- Leider wird die Seitenzahl von 900 um ca 100 verfehlt, trotz Anhängen, die nicht durchnummeriert sind.

- Das Buch hat sehr viele Kapitel zu Molekularbiologie / Genetik und Zellbiologie, deren Abbildungen sich auf dt. Schulbuchniveau bewegen.
Wer wirklich in die molekulare Pflanzenbiologie einsteigen will, findet da wesentlich bessere Bücher am Markt !!

- Die Auswahl der Fotos erscheint wahllos und wenig geordnet. Es lässt sich ohne Lesen des Textes wenig System erkennen.

- Die Kapiteltexte und der Fluß im Buch erscheinen unübersichtlich.

- Es finden sich sehr viele Kapitel zu Einzellern, Pilzen, etc. Unter Botanik verstehe ich leider etwas anderes.

- Kapitel zu Agrarkultur usw. sind wenig ausführlich. Alles bewegt sich auf Schulbuchniveau!

FAZIT: Alles bewegt sich auf einem sehr allgemeinen Niveau. Wer etwas über Pilze wissen will, der sollte sich ein entsprechendes Buch holen. etc. Was den eigentlichen Schwerpunkt des Buches ausmachen könnte, nämlich die Biodiversität der Pflanzen (Gymnospermen, Angiospermen) und Struktur, schwimmt hier leider nur in einem Mischmasch aus Allgemeinheiten mit. SCHADE! Denn die Fotos von Schnitten usw. sind 1A.
In der Regel sind amerikanische Lehrbücher weitaus besser, als deutschsprachige. Hier jedoch bleibt zu sagen, dass man z.B. mit einem Weiler (Allgemeine und molekulare Botanik) oder Lütte, Kluge, Thiel (Botanik - Die umfassende Biologie der Pflanzen) besser bedient ist, auch wenn beide Werke sehr molekularbiologisch belastet sind. Zusätzlich vielleicht der Strasburger, wer wirklich in Struktur usw. einsteigen lo hará.

Fürs Grundstudium werden alle relenten Themen mit den großen Biobüchern wie dem Campbell abgedeckt. Wer es später genauer wissen will, sollte jeweils zu spezifischeren Büchern greifen!


Angiospermas

Cree otro diagrama del ciclo de vida de las plantas con semillas que incluya los siguientes términos: huevos, embrión, fertilización, megagametofito, megasporangio, megaspora, meiosis, microgametofito, microsporangio, microsporas y cigoto. Este diagrama se utilizará como referencia al observar las estructuras reproductivas de las angiospermas.

Partes de flores

  1. Obtenga una flor monocotiledónea como el lirio e identifique las siguientes estructuras: antera, filamento, estambre, estigma, estilo, ovario, pistilo, pétalos, sépalos. Indique la función de cada una de estas estructuras.
  2. Retire los pétalos, los estambres y el pistilo.
  3. ¿Cuántos pétalos hay? ¿Cuántos sépalos? ¿Lily es una monocotiledónea o una eudicot? Enumere tres características que se pueden utilizar para distinguir entre monocotiledóneas y eudicots.

Dentro del ovario

  1. Use un bisturí para cortar un corte transversal delgado del ovario. Esto se puede hacer cortando a través del ovario y luego cortando una sección delgada al lado del primer corte. Utilice un microscopio de disección para determinar la cantidad de carpelos dentro del ovario. Identifica los óvulos. ¿Qué estructuras en el diagrama del ciclo de vida se encuentran dentro de los óvulos?
  2. Vea una diapositiva preparada de un gametofito femenino maduro de lirio. Identifica el megagametofito, encuentra el megagametofito en el diagrama del ciclo de vida. Intenta encontrar un huevo y núcleos polares.

La fotografía de abajo muestra una célula madre megaspora. Se dividirá por meiosis para producir megaesporas.

Dentro de la antera

  1. Use un bisturí para cortar una sección transversal delgada de una antera de lirio y obsérvela bajo un microscopio de disección. Identifica el microsporangio. ¿Son visibles los granos de polen? ¿Qué estructuras en el diagrama del ciclo de vida están contenidas dentro de la antera?
    La meiosis ocurre dentro de la antera para producir microesporas. Las microesporas experimentan mitosis para producir microgametofitos (granos de polen).
  2. Si no pudo obtener una buena vista de una antera de lirio en la disección anterior, vea una diapositiva preparada de una antera de lirio c.s. e identificar los granos de polen y microsporangio. Encuentre dónde se encuentran estas dos estructuras en su diagrama de ciclo de vida.
  3. Vea una diapositiva de polen de lirio. identificar los dos núcleos.
  4. Ver diapositivas de polen germinado. Tenga en cuenta los tres núcleos dentro de los tubos polínicos. Uno es un núcleo de tubo. Dirige el crecimiento del tubo polínico. Los otros dos son espermatozoides.

Después de la fertilización: desarrollo embrionario

  1. Ver una diapositiva de un Capsella embrión temprano. Identifica el suspensor y los cotiledones. Es Capsella ¿una monocotiledónea o una eudicot?
  2. Ver una diapositiva de un Capsella embrión maduro. Identifique los cotiledones, la punta de la raíz en crecimiento (meristemo apical de la raíz) y la punta del brote en crecimiento (meristemo apical del brote).
  3. Obtenga una semilla de frijol que se haya remojado en agua. Corte la semilla por la mitad para que cada cotiledón sea visible y examínela con un microscopio de disección. Identifica el embrión.
  4. Conseguir un maíz que haya estado en remojo en agua y cortarlo a lo largo. Utilice un microscopio de disección para identificar el embrión, el cotiledón y el endospermo.
  5. Observe frijoles y maíz en exhibición que hayan sido germinados recientemente. Identifica los cotiledones de los frijoles. ¿Puedes ver cotiledones en el maíz? ¿Puedes identificar el coleoptilo?


Frutas

Las angiospermas se distinguen de las gimnospermas en que las semillas están encerradas en una cubierta llamada fruto.

Observa los guisantes. Los guisantes son semillas contenidas dentro de una vaina (fruta).

Observa el tomate en rodajas. Se produce a partir de varios carpelos fusionados. ¿Puedes ver los carpelos? ¿Cuántos hay?

Observa una fresa o una mora. Estos frutos se forman a partir de una sola flor que contenía muchos pistales.

Observa una piña. Esta fruta se produce por la fusión de muchas flores. ¿Puedes ver cada fruta individualmente?


Pteridospermales: significado, clasificación y afinidades | Semillas

En este artículo discutiremos sobre Pteridospermales. Después de leer este artículo aprenderá sobre: ​​1. Significado de Pteridospermales 2. Caracteres generales de Pteridospermales 3. Clasificación 4. Afinidades.

Significado de Pteridospermales:

Los Pteridospermales son conocidos popularmente como & # 8220 helechos-semillas & # 8221. Poseían follaje parecido a un helecho, daban semillas y, por lo tanto, se les llamaba pteridospermas. Aparecieron por primera vez en la tierra en tiempos del Devónico superior de la era Paleozoica (Fig. 1.1). Estaban en su clímax en el período Carbonífero y se extinguieron en el período Jurásico de la era Mesozoica.

Los detalles de sólo unas pocas plantas fósiles de este orden son completamente conocidos y, por lo tanto, el presente relato se basa en los detalles disponibles de partes separadas colocadas en forma de géneros de forma.

Los miembros de los pteridospermales de la división Spermatophyta (plantas con semillas) se parecen a los filicales (helechos) de pteridophyta en la forma de sus hojas grandes, generalmente multipinnadas y en la venación de sus folíolos Se han encontrado semillas adheridas a algunas de estas frondas parecidas a helechos.

Debido a esto, se ha sugerido el nombre Pteridospermae, que indica un grupo de plantas que muestran los caracteres tanto de helechos como de plantas con semillas. Chamberlain (1935) objetó el uso de este nombre y prefirió nombrarlo como Cycadofilicales debido a sus varias semejanzas con Cycadales de gimnospermas y Filicales (helechos) de pteridofitas.

Stur (1883), Williamson (1887), Potonie (1899), Oliver y Scott (1903) y Kidston (1904) han realizado contribuciones significativas al estudio de este grupo. Los sistemas de Gondwana se formaron en las eras Paleozoica y Mesozoica.

En lugar de Pteridospermales o Cycadofilicales, Sandra Holmes (1986) prefirió nombrar la orden como Lyginopteridales y colocó esta orden en la clase Lyginopteridatae de la subdivisión Cycadophytina de gimnospermas.

Caracteres generales de pteridospermales:

1. Plantas extintas del Paleozoico y Mesozoico encontradas desde el Devónico al Jurásico.

2. Plantas que poseen tallos delgados con hojas grandes en forma de frondas como en Alethopteris, Sphenopteris, etc.

3. El xilema primario era mesarca, representado por protoesteles sólidos o medulados. En raras ocasiones, el xilema primario era exarca. También se observó condición polistélica en algunos miembros.

4. La madera secundaria era manoxílica (suelta y blanda) y limitada en cantidad.

5. Las paredes radiales de las traqueidas tenían fosas multiseriadas.

6. La corteza estaba bien desarrollada y tenía una hebra de fibra alineada longitudinalmente.

7. Las hojas eran generalmente parecidas a helechos, relativamente grandes, pinnadas compuestas y, a menudo, pinnadas varias veces.

8. Las hojas estaban cubiertas por una cutícula resistente.

9. Los óvulos nacen por separado a lo largo de los márgenes o sobre la superficie de megasporofilas pinnadas compuestas.

10. La fronda con óvulos o megasporofila no formaba parte de un cono.

11. Las megasporofilas no se organizaron en estróbilos.

12. Las megasporofilas eran como hojas de follaje o estructuras especializadas, a veces peltadas.

13. Microsporophyll & # 8217s pinnado compuesto y no en estrobili.

14. Los microsporangios no tenían anillo y, a veces, se agrupaban en sinangios.

15. Había un suministro vascular bien desarrollado en la semilla.

16. Las semillas también fueron provistas de una cámara de polen definida, p. Ej. Lagenostoma lomaxi.

17. Las semillas de los pteridospermales se asemejan a las de las cícadas actuales.

Clasificación de pteridospermales :

Arnold (1948) dividió Cycadofilicales en las siguientes tres familias:

1. Lyginopteridaceae, por ejemplo, Lyginopteris, Heterangium.

2. Medullosaceae, por ejemplo, Medullosa

3. Calamopityaceae, por ejemplo, Calamopitys.

Pero Sporne (1974) dividió Pteridospermales (Cycadofilicales) en las siguientes siete familias:

Sporne (1974) mencionó que las tres primeras familias (Lyginopteridaceae, Medullosaceae y Calamopityaceae) estaban confinadas a la era Paleozoica mientras que las últimas cuatro (Glossopteridaceae, Peltaspermaceae, Corystospermaceae y Caytoniaceae) estaban restringidas al Mesozoico o extendidas desde el Paleozoico tardío al Mesozoico.

Algunos de los Pteridospermales se muestran en la Fig. 4.1 y la Fig. 4.2.

Afinidades de los pteridospermales:

A los pteridospermales (Cycadofilicales) se les puede asignar una posición intermedia entre los helechos y los Cycadofitas debido a sus diversas semejanzas con ambos grupos. Pero debido a la presencia de semillas expuestas, pertenecen con certeza a las gimnospermas.

Algunas de sus posibles afinidades con helechos y cicatófitos se mencionan a continuación:

Similitudes con los helechos:

1. Hojas grandes y pinnadas compuestas.

2. Las hojas tiernas están enrolladas en forma de círculos.

3. Condición mesarca o rara vez exarca. Los rastros de hojas también son mesarca.

4. Ausencia de vasos en el xilema y células acompañantes en el floema.

5. La condición polistélica de Medullosa se asemeja a la de los helechos.

6. Los esporangios se encontraban en las hojas del follaje.

7. Excepto por la presencia de madera secundaria, la anatomía vascular del tallo es similar a la de los helechos.

8. Presencia de pared gruesa alrededor de las megaesporas.

Similitudes con Cycadophytes:

Hay varias características comunes que se encuentran tanto en Cycadales como en Pteridospermales.

De estos, algunos se mencionan a continuación:

1. La madera es manoxílica tanto en Cycadales como en Pteridospermales.

2. Los canales de mucílago están presentes en la corteza y la médula del tallo tanto de cícadas como de & # 8220 helechos de semillas & # 8221.

3. La corteza extensa está presente en la mayoría de Cycadales y en algunos Pteridospermales (por ejemplo, Medullosa).

4. El xilema centrípeto está presente en algunos Cycadales y también en los órganos vegetativos de algunos & # 8220seed helechos & # 8221 o Pteridospermales.

5. Los gametos o espermatozoides masculinos son multiciliados y móviles en ambos grupos.

6. Tanto en Pteridospermales como en algunos Cycadales (por ejemplo, Cycas), las megasporofilas permanecen dispuestas en espiral y sueltas, y no forman un cono compacto.

7. En Calymmatotheca, los óvulos permanecen adheridos a las partes proximales de las hojas y sus regiones distales o de las puntas permanecen estériles.En este sentido, se asemejan a las megasporofilas de Cycas, en las que la parte superior está disecada, frondosa y estéril mientras que la parte inferior lleva óvulos.

8. Las semillas de Lagenostoma lomaxi de Pteridospermales permanecen rodeadas por una capa externa de piedra dura y una capa interna carnosa. Se parecen en cierta medida a las semillas de las cícadas.

9. El suministro vascular de los óvulos de las cícadas y algunos pteridospermales también muestran cierta similitud entre sí.

10. Tanto Cycadales como Pteridospermales poseen hojas pinnadas compuestas.


La importancia de las plantas de semillas en la vida humana

La vida humana se ha vuelto dependiente de las plantas por las cualidades y desarrollos que proporcionan, que incluyen medicamentos y producción de alimentos.

Objetivos de aprendizaje

Explicar la importancia de las plantas con semillas para los humanos.

Conclusiones clave

Puntos clave

  • Al proporcionar gran parte de los valores nutricionales que los humanos necesitan, las plantas con semillas son la base de la dieta humana en todo el mundo.
  • La madera, el papel, los textiles y los tintes son solo algunos ejemplos de usos de las plantas en la vida humana cotidiana.
  • Tradicionalmente, los seres humanos también han utilizado las plantas como especies ornamentales a través de su uso como decoración y como inspiración en las artes.
  • Como fuentes medicinales, las plantas son vitales para los seres humanos, ya que muchas drogas modernas se han derivado de metabolitos secundarios de plantas. Las sociedades antiguas también dependían de ellas por sus propiedades curativas.
  • La importante relación que han desarrollado las culturas humanas con las plantas puede estudiarse a través del campo de la etnobotánica.

Términos clave

  • etnobotánica: el estudio científico de las relaciones entre personas y plantas
  • farmacognosia: rama de la farmacología que estudia las sustancias médicas que se extraen de fuentes naturales, incluidos los medicamentos derivados de plantas y hierbas que se utilizan con fines medicinales.
  • agricultura: la cría de ganado y el cultivo de cultivos agricultura

La importancia de las plantas de semillas en la vida humana

Las plantas con semillas se cultivan por su belleza y olores, así como por su importancia en el desarrollo de medicamentos. Las plantas también son la base de la dieta humana en todo el mundo. Muchas sociedades comen, casi exclusivamente, comida vegetariana y dependen únicamente de las plantas de semillas para sus necesidades nutricionales. Algunos cultivos (arroz, trigo y patatas) dominan el paisaje agrícola. Muchos cultivos se desarrollaron durante la revolución agrícola cuando las sociedades humanas hicieron la transición de cazadores-recolectores nómadas a la horticultura y la agricultura. Los cereales, ricos en carbohidratos, constituyen el alimento básico de muchas dietas humanas. Además, los frijoles y las nueces aportan proteínas. Las grasas se derivan de semillas trituradas, como es el caso de los aceites de cacahuete y colza (canola), o de frutas como las aceitunas. La cría de animales también requiere grandes cantidades de cultivos.

Importancia de las plantas para los humanos: Los seres humanos dependen de las plantas por diversas razones. (a) Los granos de cacao se introdujeron en Europa desde el Nuevo Mundo, donde fueron utilizados por las civilizaciones mesoamericanas. Combinado con azúcar, otro producto vegetal, el chocolate es un alimento popular. (b) Las flores como el tulipán se cultivan por su belleza. (c) La quinina, extraída de los árboles de quina, se usa para tratar la malaria, reducir la fiebre y aliviar el dolor. (d) Este violín está hecho de madera.

Los cultivos básicos no son el único alimento derivado de plantas con semillas. Las frutas y verduras aportan nutrientes, vitaminas y fibra. El azúcar, para endulzar los platos, se produce a partir de la caña de azúcar monocotiledónea y de la remolacha azucarera eudicot. Las bebidas se elaboran a partir de infusiones de hojas de té, flores de manzanilla, granos de café triturados o granos de cacao en polvo. Las especias provienen de muchas partes diferentes de las plantas: el azafrán y el clavo son estambres y brotes, la pimienta negra y la vainilla son semillas, la corteza de un arbusto de la familia Laurales proporciona canela y las hierbas que dan sabor a muchos platos provienen de hojas y frutas secas, como como el picante pimiento rojo. Los aceites volátiles de las flores y la corteza proporcionan el aroma de los perfumes. Además, ninguna discusión sobre la contribución de las plantas de semillas a la dieta humana estaría completa sin la mención del alcohol. La fermentación de azúcares y almidones de origen vegetal se utiliza para producir bebidas alcohólicas en todas las sociedades. En algunos casos, las bebidas se derivan de la fermentación de azúcares de frutas, como ocurre con los vinos, y, en otros casos, de la fermentación de carbohidratos derivados de semillas, como ocurre con las cervezas.

Las plantas de semillas tienen muchos otros usos, incluido el suministro de madera como fuente de madera para la construcción, combustible y material para construir muebles. La mayor parte del papel se deriva de la pulpa de coníferas. Las fibras de las plantas con semillas, como el algodón, el lino y el cáñamo, se tejen en tela. Los tintes textiles, como el índigo, eran principalmente de origen vegetal hasta la llegada de los tintes químicos sintéticos. Por último, es más difícil cuantificar los beneficios de las plantas de semillas ornamentales. Estos adornan los espacios públicos y privados, agregando belleza y serenidad a la vida humana e inspirando a pintores y poetas por igual.

Las propiedades medicinales de las plantas son conocidas por las sociedades humanas desde la antigüedad. Hay referencias al uso de plantas y propiedades curativas # 8217 en escritos egipcios, babilónicos y chinos de hace 5.000 años. Muchos fármacos terapéuticos sintéticos modernos se derivan o sintetizan de novo a partir de metabolitos secundarios de plantas. Es importante señalar que el mismo extracto de planta puede ser un remedio terapéutico en concentraciones bajas, convertirse en una droga adictiva en dosis más altas y potencialmente puede matar en concentraciones altas.

Etnobotánica

El campo relativamente nuevo de la etnobotánica estudia la interacción entre una cultura particular y las plantas nativas de la región. Las plantas de semillas tienen una gran influencia en la vida humana cotidiana. Las plantas no solo son la principal fuente de alimentos y medicinas, sino que también influyen en muchos otros aspectos de la sociedad, desde la ropa hasta la industria. Las propiedades medicinales de las plantas se reconocieron desde el principio en las culturas humanas. Desde mediados de la década de 1900, los productos químicos sintéticos comenzaron a suplantar los remedios a base de plantas.

La farmacognosia es la rama de la farmacología que se centra en los medicamentos derivados de fuentes naturales. Con la globalización e industrialización masivas, existe la preocupación de que gran parte del conocimiento humano de las plantas y sus propósitos medicinales desaparezca con las culturas que las fomentaron. Aquí es donde entran los etnobotánicos. Para aprender y comprender el uso de las plantas en una cultura en particular, un etnobotánico debe aportar el conocimiento de la vida vegetal y la comprensión y apreciación de las diversas culturas y tradiciones. La selva amazónica alberga una increíble diversidad de vegetación y se considera un recurso de plantas medicinales sin explotar; sin embargo, tanto el ecosistema como sus culturas indígenas están en peligro de extinción.

Para convertirse en etnobotánico, una persona debe adquirir un amplio conocimiento de biología vegetal, ecología y sociología. No solo se estudian y recolectan los especímenes de plantas, sino también las historias, recetas y tradiciones que se relacionan con ellos. Para los etnobotánicos, las plantas no se ven únicamente como organismos biológicos para ser estudiados en un laboratorio, se ven como una parte integral de la cultura humana. La convergencia de la biología molecular, la antropología y la ecología hacen del campo de la etnobotánica una ciencia verdaderamente multidisciplinaria.


ANGIOSPERMAS

Las angiospermas son un grupo increíblemente exitoso que se extiende por todo el mundo. Hay dos secretos para el éxito de las angiospermas: flores y frutos. Además de atraer personas (¡la industria floral gana miles de millones de dólares al año!), Las flores también cumplen la función de atraer polinizadores. ¡Esta es una ventaja sobre las gimnospermas que dependen de una ráfaga de viento para transportar su polen!

Otra innovación clave de las angiospermas es la fruta. Las frutas son dulces, deliciosas y oculto dentro de ellas está todo el material genético para la próxima generación de plantas: ¡la semilla! Fue un marketing muy inteligente empaquetar una carga tan preciosa en una cubierta exterior suave, carnosa, dulce y casi irresistible para los animales.

Entonces, como puede ver, las plantas tuvieron que sufrir una serie de cambios estructurales y reproductivos para adaptarse de un estilo de vida acuático a terrestre. Pero tenga en cuenta la tendencia general en la diversidad de plantas y # 8211 un cambio de plantas dominantes de gametofitos en los byrophytes, a un paso intermedio evolutivo donde la generación dominante de esporofitos es dominante y la generación de gameofitos es independiente, a plantas de semillas donde la generación de gametofitos es tan reducido que depende del esporofito para sobrevivir.


Ver el vídeo: Siete Semillas - Videoclip Oficial - Gian Marco (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Neron

    El problema es una respuesta rápida :)

  2. Joran

    Hay algunos normales

  3. Kazikinos

    ¡Solo un kopek!



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