Fecundación cruzada y Evolución

Fecundación cruzada y Evolución

La selección natural es el proceso por el cual los organismos con características más favorables con respecto a su ambiente dejarán una mayor descendencia. Esto sólo es posible gracias a la variabilidad genética de las poblaciones, la cual se lleva a cabo por la mezcla de genes que ocurre durante la fecundación cruzada. Esta ventaja solo existe si hay cruzamiento con otro organismo que aporte una dotación de genes diferente. Ya que si existe autofecundación solo se estarán combinando los mismos genes. Esto puede representar un problema para las plantas que normalmente tienen ambos sexos en la misma flor (flores perfectas). Pero las especies han evolucionado logrando estrategias para evitar autopolinizarse. Hay que recordar que la polinización es la llegada del polen al estigma de la flor.

¿Como logran las plantas para transportar el polen de una a otra? (las plantas están ancladas en el suelo....).

-Por el aire:Las primitivas plantas (Helechos y Gimnospermas) eran de polinización pasiva, el viento traslada los granos de polen directamente a la micrópila del óvulo, como ocurre en las modernas Gimnospermas. Los granos de polen tienen dos bolsas o sacos aeríferos que los ayuda a su transporte por el aire hasta la micrópila misma del óvulo desnudo, donde hay una gota de líquido pegajoso que lo retiene.

La ANEMOFILIA o polinización por el viento es exitosa para estas plantas que normalmente viven en vastas áreas donde son la especie predominante, casi como un monocultivo. La polinización anemófila caracteriza a plantas primitivas como las Gimnospermas y ha evolucionado independientemente en Angiospermas como las Gramíneas y los sauces. Se caracteriza por presentar grandes cantidades de polen, y no invierten energías en la producción de recompensas. Las anteras y estigmas son largos y plumosos y están expuestos al aire. 

 

También las Gramíneas usan este sistema. Crecen normalmente en praderas abiertas. Los estambres se encuentran en la parte superior de la planta, son flexibles y el polen es seco y liviano y es producido en grandes cantidades. Los estigmas son plumosos, gomosos y están en la parte inferior de la planta, para recoger el polen que cae. Las plantas con este tipo de polinización presentan abundantes flores, son poco llamativas, con las piezas del cáliz y de la corola reducidas, de colores verdosos o castaños o carecen por completo de estas piezas (flores aclamídeas).

-HIDROFILIA: polinización realizada por el agua.

Por vectores biológicos

Los insectos al acudir a estas plantas encontraron en el polen una alta fuente Proteica, e indirectamente colaboraron con el transporte del mismo. Este sistema habrá resultado más eficiente que la polinización por el aire o anemofilia. La mayoría de las plantas crecen compartiendo el ambiente con muchas otras especie, por lo que el viento no es efectivo en este caso. Estas plantas necesitan un vector o agente polinizador que lleve el polen a otra planta de su misma especie, como un insecto, mamífero o un roedor. Este mecanismo es un tipo de mutualismo, una asociación en la que la planta ofrece algún tipo de recompensa al insecto y este transporta el polen. Cuanto más atractiva resultaba una planta a los insectos, aumenta el índice de visitas y por lo tanto la producción de semillas. Este proceso de selección natural evolucionó conjuntamente con los insectos, desarrollándose nuevas formas de recompensa a los insectos.

Los vectores pueden ser:

1. - Insectos: mariposas, avispas, abejas, escarabajos, moscas
2. - Aves
3. - Mamíferos pequeños, murciélagos

Muchas plantas han evolucionado junto con sus polinizaciones creando complejas relaciones entre ellos. Se define la coevolución como la interacción entre dos especies diferentes, cada una afecta el desarrollo de las características de la otra durante el curso de la evolución. Uno de los mejores ejemplos de la coevolución se encuentra entre las plantas con flores y sus polinizadores, donde:

1. Las plantas elaboraron métodos de atracción animal
2. Los animales especializaron sus cuerpos para adaptarse a determinadas especies vegetales

La coevolución a veces resulta en una total dependencia de la planta y su polinizador. Por ejemplo la Yuca (Yucca gloriosa) solo es polinizada por una polilla que pone sus huevos dentro del ovario.

Ciclo Biológico de las Angiospermas

Ciclo Biológico de las Angiospermas

Cuando las semillas germinan se forma una planta que representa la generación esporofítica, autótrofa. Esta planta formará flores con estructuras reproductivas masculinas (sacos polínicos en los estambres) y femeninas (óvulos en el gineceo). Dentro de estas estructuras se produce la MEIOSIS, que forma gametos haploides iniciando la generacióngametofítica. Se forma un gametofito masculino representado por los granos de polen y un gametofito femenino que es el saco embrionario. Estas generaciones son parásitas de la esporofítica, ya que viven dentro de los estambres y ovario y a expensas de las reservas de estas estructuras. 

La FECUNDACIÓN de las Angiospermas es doble: dentro e los granos de polen se forman dos gametos masculinos, uno fecunda la gameta femenina u ovocélula, formando el cigoto, la otra gameta masculina se une al núcleo del endosperma (2n) ubicado dentro del saco embrionario, formando así el endosperma o sustancia de reserva de la semilla. La unión de estos gametos haploides en un cigoto reinicia una nueva generación esporofítica, diploide.

Se puede ver que la FECUNDACIÓN y la MEIOSIS sin los hitos que marcan la alternancia de generaciones. En las plantas ésta alternancia concuerda con la alternancia de fasesnucleares, desarrollándose la generación esporofítica durante la fase diploide y la generación gametofítica durante la fase haploide.

La reproducción tiene dos propósitos, primero: a través del sexo y la fecundación cruzada se mantiene la diversidad genética y se recombinan los caracteres heredados, segundo: la reproducción contribuye a la multiplicación y dispersión del organismo. Estas dos se hallan relacionadas, ya que una efectiva reproducción sexual requiere la dispersión de las semillas.

Gimnospermas

Gimnospermas

Su ciclo es esencialmente el mismo que el de las Angiospermas. Su nombre deriva del griego, gymnos: desnudo, aludiendo a que las semillas se encuentran desnudas, no encerradas en un fruto. Las flores son imperfectas, son conos femeninos y masculinos ubicados en plantas separadas: dioicas.

Los óvulos están expuestos en la axila de los carpelos, el gametofito femenino es pluricelular y presenta varias estructuras pluricelulares llamadas arquegonios. 

Las Angiospermas han evolucionado encerrando los óvulos dentro del carpelo (angion: vasija en griego) y reduciendo el gametofito a un saco embrionario heptacelular. Esta reducción permitió proteger estas estructuras de los depredadores y posteriormente encerrar a la semilla dentro del fruto. El gametofito masculino en mayoría de las Gimnospermas (exceptuando las Cicadáceas y Ginkgo) y las Angiospermas han logrado la total independencia del medio acuático, característica de las plantas inferiores: los gametos son inmóviles, sin flagelos, son transportados por el tubo polínico directamente hasta la ovocélula. En las Gimnospermas la polinización es directa: el grano de polen llega a la micrópila del óvulo.

Dado que las Angiospermas han encerrado los óvulos en el ovario, debieron formar estructuras como el estigma para recepción y reconocimiento de los granos de polen y el estilo para alimentar al tubo polínico durante el recorrido hasta la ovocélula. La polinización es indirecta. 

En las Gimnospermas la fecundación es simple: da como resultado un cigoto, las sustancias de reserva de la semilla derivan del gametofito femenino; en las Angiospermas aparece la doble fecundación, resultando un cigoto y el endosperma como sustancia de reserva, la cual sólo se forma si existe fecundación, con el consiguiente ahorro de energía.

ALIMENTACIÓN DE LAS PLANTAS

ALIMENTACIÓN DE LAS PLANTAS

Las plantas necesitan alimentarse para formar sus tejidos. Los vegetales se alimentan absorbiendo del aire el dióxido de carbono y el oxígeno; y del suelo el agua y las substancias minerales. El agua es necesaria para formar las células y para que las substancias minerales pueden estar disueltas y se puedan absorber. La mayoría de las funciones de las plantas no pueden realizarse sin el agua.  Los principales minerales que toman del suelo son el nitrógeno, el fósforo y el potasio. Las plantas necesitan nitrógeno para poder crecer, para poder desarrollar la clorofila y para la fotosíntesis. El fósforo es necesario para que se desarrollen las raíces y para que crezcan los frutos. El potasio es necesario para que los vegetales realicen numerosas funciones como la respiración o el transporte de azúcar dentro de las mismas.  Los minerales, junto con el agua, se mezclan formando la savia bruta que circula por el interior de los vasos leñosos hasta llegar a las hojas. Una vez en las hojas, se produce la transformación de la savia bruta en savia elaborada mediante el proceso de la fotosíntesis. La savia elaborara es conducida por los vasos liberianos a todas las partes de la planta para que sirva de alimento. El material sobrante se almacena y constituye las reservas del vegetal. ( Más información sobre alimentación en las plantas)

Caracteristicas

RESPIRACIÓN DE LAS PLANTAS

La respiración es un proceso necesario en todos los seres vivos. La respiración permite a las células producir la energía necesaria para que los seres vivos puedan realizar sus funciones vitales ( crecer, reproducirse, transportar nutrientes, defenderse, etc). Mediante la respiración los seres vivos también expulsan las substancias de desecho de las células. Al respirar los seres vivos consumen oxígeno y expulsan dióxido de carbono ( CO2) . Al igual que los animales, las plantas respiran. La respiración en las plantas consiste en el intercambio de gases entre la planta y la atmósfera. Las plantas toman oxígeno de la atmósfera y utilizan las reservas de hidratos de carbono para expulsar dióxido de carbono y agua en forma de vapor a la atmósfera. .  Este proceso se realiza a través de unas aberturas de las hojas y de las partes verdes de las planta, llamadas estomas, y de otra serie de aberturas en la corteza de tallos, llamados lenticelas, o raíces ( pelos radicales) . La respiración en las plantas sería una especie de proceso contrario al de la fotosíntesis: En la fotosíntesis la planta obtiene dióxido de carbono y expulsa oxígeno; en la respiración la planta toma oxígeno y desprende dióxido de carbono.  Las plantas necesitan de la clorofila para realizar la fotosíntesis, por eso muchos árboles que pierden las hojas en invierno dejan de realizar esta función. Sin embargo las plantas siguen respirando tanto en invierno como en otros épocas.  Mientras que la fotosíntesis solamente se realiza por el día, la respiración se lleva a cabo tanto por el día como por la noche. La respiración de las plantas produce la transpiración o perdida del agua. Cuando falta agua en la atmósfera las plantas tienen la capacidad de cerrar los estomas para no perder agua.

UTILIDAD DE LAS PLANTAS

UTILIDAD DE LAS PLANTAS 

¿ POR QUÉ LAS PLANTAS SON ÚTILES?  - Las plantas son las "fabricas" de oxígeno: Las plantas han tenido y tienen un papel fundamental en la historia de la vida sobre la Tierra. Ellas son las responsables de la presencia del oxígeno, un gas necesario para la mayoría de seres que pueblan actualmente nuestro planeta y que lo necesitan para poder respirar. Pero esto no fue siempre así. En un principio la atmósfera de la Tierra no tenía prácticamente oxígeno y era especialmente muy rica en dióxido de carbono (CO2), agua en forma de vapor ( H2O) , y nitrógeno (N) . Este ambiente hubiera sido irrespirable para la mayoría de las especies actuales que necesitan oxígeno para poder vivir. Los primeros seres vivos no necesitaban oxígeno para poder respirar. Al contrario, este gas constituía un veneno para ellos. Fueron ciertas bacterias, junto con las plantas, las que, hace más de 2000 millones de años empezaron a iniciar el proceso de la fotosíntesis, transformando la atmósfera y posibilitando la vida tal como se conoce en la actualidad. - Las plantas constituyen la base de la cadena trófica o alimentaria: La vida en la tierra depende de las plantas. Los humanos, al igual que el resto de los animales, sin las plantas no podríamos alimentarnos. Directa o indirectamente lo que comemos procede de los vegetales. Las plantas son importantes por haber cambiado la composición de la atmósfera terrestre. Las plantas son también importantes porque son capaces de elaborar su propia materia orgánica ( azúcares, grasas, etc) a partir de principios inorgánicos simples ( agua y minerales) , lo cual solamente pueden lograrlo ellas y otros organismos inferiores ( las algas y algunas bacterias ). A las plantas y estos organismos les llamamos productores primarios. A partir de la materia orgánica elaborada por las plantas y ciertos organismos inferiores , se van alimentando el resto de organismos de la tierra: ( Más información sobre la utilidad de las plantas en la alimentación) - Las plantas nos aportan productos para la industria: Muchos son los productos de uso industrial que las plantas proporcionan. Entre los innumerables usos industriales de las plantas, podemos mencionar los siguientes: madera para la fabricación de muebles, vigas, puertas, etc; , pasta de papel, fibras, como el cáñamo, el algodón, el lino, etc; leña o el carbón; componentes que utiliza la industria, como los taninos para curtir las pieles; pigmentos y barnices, como los utilizados en pinturas; jabones, perfumes, champús, aceites esenciales para la industria de la cosmética; gomas, lubricantes, plásticos para la industria del automóvil. - Las plantas proporcionan medicinas y productos tóxicos: Las propiedades de las plantas medicinales se han utilizado desde tiempos remotos en la curación de enfermedades. En la actualidad, en países tecnológicamente avanzados como los Estados Unidos, se estima que un 60 % de la población utilizan habitualmente plantas medicinales para combatir ciertas dolencias. Igualmente es cada vez más reconocida la importancia que tienen las plantas en el mantenimiento de la salud, hasta el punto que la línea entre alimento y medicina natural es a veces muy delgada. El ajo es un especia mundialmente reconocida, pero, al mismo tiempo, constituye uno de los mejores antibióticos naturales. Las plantas juegan un papel primordial en la prevención de enfermedades. ( Más información sobre importancia de las plantas medicinales) Las plantas constituyen nuestro alimento y pueden constituir igualmente nuestra medicina natural , pero también muchas plantas pueden resultar potencialmente mortales. Las plantas, utilizadas en dosis adecuadas poseen propiedades curativas, pero en cantidades más grandes se convierten en potentes venenos.

Plantas

Plantas

Las plantas son esenciales para cualquier ecosistema. Proporcionan toda la energía para el ecosistema, ya que pueden obtener energía directamente de la luz solar. Las plantas usan un proceso llamado fotosíntesis en donde utilizan la energía del sol para crecer y reproducirse. También deben obtienen los nutrientes del suelo. Los nutrientes entran en la tierra cuando los organismos descomponedores descomponen los residuos y materiales muertos. Las plantas necesitan espacio para crecer y reproducirse.

Todos los otros organismos en la cadena alimentaria, obtienen la energía de las plantas, ya sea directamente al comerlas como los herbívoros, o por el consumo de los herbívoros, como carnívoros. Los omnívoros pueden obtener energía tanto por el consumo de plantas directamente o por comer herbívoros. Del mismo modo, los descomponedores obtienen energía ya sea de plantas o de los animales que los comen.

Hay varios tipos diferentes de plantas, y no todos los animales pueden comer todo tipo de plantas.

La gramiena: Es una planta, es comestible sólo para los herbívoros. Eso se debe a que las plantas contienen tipos de fibra que muchos omnívoros no pueden digerir eficientemente. Muchos herbívoros han adaptado el estómago que les permiten digerir estas plantas.

Plantas frutales: Los herbívoros y omnívoros pueden las frutas o verduras de las plantas.

Por último, hay una especie de plantas llamadas granos que hacen semillas que pueden ser ingeridas por ciertos tipos de omnívoros, pero no todos. Los humanos y los pollos pueden comer las semillas de cereales. Los herbívoros pueden comer toda la planta.

Características de las plantas

Las plantas son organismos vivientes autosuficientes pertenecientes al mundo vegetal que pueden habitar en la tierra o en el agua.

Existen mas de 300.000 especies de plantas, de las cuales más de 250.000 producen flores. A diferencia de los animales, que necesitan digerir alimentos ya elaborados, las plantas son capaces de producir sus propios alimentos a través de un proceso químico llamado fotosíntesis.

La fotosíntesis consiste básicamente en la elaboración de azúcar a partir del C02 ( dióxido de carbono) minerales y agua con la ayuda de la luz solar.

Resultante de este proceso, es el oxígeno., un producto de deshecho, que proviene de la descomposición del agua. El oxígeno, que se forma por la reacción entre el CO2 y el agua, es expulsado de la planta a través de los estomas de las hojas. Para hacer la fotosíntesis se necesita la energía que toma la planta del sol. ( Más información sobre la fotosíntesis).

Las plantas presentan formas muy diversas, algunas las llamamos árboles; otras las conocemos como hierbas; otras presentan una forma arbustiva; algunas se conocen como lianas o simplemente como flores. De acuerdo a su altura, a que sean más blandas o más duras , al uso que hacemos de las mismas, etc, las llamamos con nombres diferentes.

Clasificación de las plantas

Tipos de Plantas

• Según el tamaño

-Árboles: Son aquellas plantas de tallo leñoso con una altura superior a cinco metros . En este caso los tallos se conocen con el nombre de troncos, los cuales no se ramifican hasta una altura considerable del suelo.

-Arbustos: Son aquellas plantas de tallo leñoso que miden entre uno y cinco metros de altura. La ramificación en este caso comienza a nivel de tierra.

-Matas: Son aquellas plantas de tallo leñoso con una altura inferior al metro.

-Hierbas: Son aquellos tallos que no han desarrollado estructuras leñosas endurecidas. Su consistencia es blanda. ( Más información sobre las hierbas )

• Según su constitución

En la clasificación de las plantas se utilizan una serie de criterios para hacerla posible. Los criterios básicos que se utilizan son: - Si poseen o no poseen raíces, tallo y hojas.

- Si poseen o no poseen vasos conductores. - Si poseen o no poseen semillas.

- Si poseen o no poseen frutos. - Si poseen uno o dos cotiledones. Según estos criterios, podemos clasificar las plantas en: *Plantas no vasculares ( Briofitas) : . Son plantas de estructura muy simple, llamada talo, en la que no se distingue la raíz, el tallo y las hojas. . Son plantas que suelen vivir en lugares húmedos ya que absorben el agua directamente del aire o del substrato. Se reproducen a través de esporas y necesitan el agua para poder desarrollarse . Estas plantas representan el paso de los vegetales desde la vida acuática a la terrestre . Constituyen unas 23.000 especies. Dentro de este grupo tenemos:  - Los musgos ( Bryopsida)  - Las hepáticas (Marchantiopsida)  - Los antoceros. (Anthocerotopsida) *Plantas vasculares ( Cormofitas) : Son aquellas plantas que poseen raíz, tallo y hojas. Presentan un sistema vascular para la distribución del agua y los nutrientes. Esta formado por el xilema o sistema vascular que distribuye la savia bruta hacia las hojas y el floema o sistema vascular que se encarga de las distribución de la savia elaborada hacia el resto de la planta. Dentro de este grupo tenemos:  - Helechos ( Pteridophyta) - Las coníferas y taxáceas (Coniferopsida) - Dicotiledóneas ( Magnoliopsida ) Partes de la planta *Raices La raíz es el órgano que se encuentra debajo de la tierra. Su función es sujetar la planta y absorber las sales minerales y el agua del suelo. Toda raíz consta de raíz principal que es la parte más gruesa. Las raíces secundarias salen de la raíz principal y no son tan gruesas como aquella. La caliptra o cofia es la protección con la que terminan las raíces. Sirve para que las raíces puedan perforar el suelo. Los pelos absorbentes son unos filamentos diminutos que recubren las raíces y tienen la función de absorber el agua y las sales minerales del suelo. *Tallos El tallo es la parte de la planta opuesta a la raíz. Generalmente, crece en sentido vertical hacia la luz del sol. A partir del tallo, se desarrollan las ramas en donde nacerán las hojas, las flores y los frutos. Por el interior del tallo circula la savia, constituida por la mezcla de agua y minerales que la planta absorbe del suelo.  El tallo principal es el tallo más importante de la planta. De él comienzan a salir los tallos secundarios. Los nudos son unos engrosamientos situados en los tallos . A su altura es donde nacen las hojas. Las yemas tienen la función de realizar el crecimiento de los tallos. *Hojas La hoja es una de las partes más importantes de los vegetales puesto que es la parte de la planta que está encargada de realizar la fotosíntesis , así como la respiración y la transpiración vegetal. Una hoja consta del limbo que es la parte ancha de la hoja. En el limbo se encuentran una serie de canales llamados nervios por donde circula la savia. La parte superior de la hoja la llamamos haz y a la parte inferior envés. El borde o extremo de la hoja se llama margen.  El limbo se une a la rama a través de una especie de rabito que se llama pecíolo, aunque hay algunas hojas que carecen de pecíolo. Existen diferentes formas de hojas según la forma de los nervios, según si tienen o no pecíolo, según la forma del limbo, según como es el margen, etc. Por ejemplo, llamamos hojas simples las que tienen un limbo sin partir o , aunque este limbo esté partido, las divisiones no llegan hasta el nervio principal. Son hojas compuestas aquellas en las que el limbo está dividido en fragmentos que llegan al nervio principal. Las hojas dentadas tienen el margen en forma de dientes mientras que las hojas enteras tienen el margen liso.    *Flores Las flores son el órgano reproductor de las plantas. A partir de ellas, se producen los frutos y las semillas. Las semillas germinan y originan una nueva planta. Las flores están formadas por tres partes : cáliz, corola y pedúnculo floral.

El cáliz es la parte verde de la flor. Tiene una consistencia más fuerte que la corola y a sus piezas les llamamos sépalos.

La corola está formada por los pétalos que son las piezas coloreadas de las flores. Su función es atraer a los animales portadores del polen. La colora es la parte de la flor que convierte a este órgano en algo tan atractivo para los insectos y el principal motivo por el cual cultivamos las flores de jardinería.

Dentro del cáliz , y rodeado por la corola, se encuentra el androceo o parte masculina de la flor. El androceo está constituido por los estambres que unas hojas que se han transformado con la finalidad de llevar el polen. Cada estambre consta de un filamento, que es el fragmento mas alargado; y la antera que es una " especie de bolsa ", donde están encerrados los granos de polen.

Rodeado por el androceo, se encuentra el gineceo. El gineceo es la parte femenina de la flor. Esta formado por uno o varios pistilos que son órganos parecidos a una botella. Cada pistilo consta de un estigma que está situado en la parte superior en forma de receptáculo para recoger el polen. El estilo que sirve de tubo conductor hacia el ovario El ovario que es la parte inferior más ampliada y donde se encuentran los óvulos que han de ser fecundados por el polen masculino.

La mayoría de las flores son hermafroditas, es decir poseen órganos masculinos y femeninos a la vez. Algunas flores solamente son masculinas y otras son femeninas. La mayoría de las plantas poseen flores hermafroditas. Hay plantas, como el roble, que posee flores masculinas y femeninas separadas en la misma planta , y otras plantas, como el acebo, que poseen flores masculinas en una planta y flores femeninas en otra planta de la misma especie.

El pedúnculo floral une la flor a la rama.

Para que una flor se transforme en frutos debe estar previamente polinizada. La polinización es el paso del polen desde el aparato masculino de las plantas al aparato femenino. Este proceso se puede realizar a través de los animales que transportan el polen de una planta a otra o a través del viento que arrastra el polen y lo deja caer en otra planta. Mas raramente se produce la autopolinización entre las flores de una misma planta o dentro de una misma flor.

*Frutos

Después de la fecundación del óvulo femenino por el polen masculino, se produce la formación de los frutos. El fruto se origina especialmente por el engrosamiento de las paredes del ovario , aunque algunos frutos tienen otro origen ya que pueden proceden del engrosamiento del receptáculo floral o de otro lugar de la flor.

Algunos frutos tienen la consistencia blanda y se llaman frutos carnosos. Las frutas , como las manzanas o las peras, son ejemplos de frutos carnosos utilizados por el hombre para alimentarse. Otros frutos son muy duros al tacto y los llamamos frutos secos. Muchos frutos secos son muy ricos y muy nutritivos para el hombre que los utiliza en su dieta, como, por ejemplo, las nueces.

*Semillas

Las semillas son los óvulos de la flor maduros. Las semillas se encuentran encerradas dentro de los frutos. Algunos frutos se abren espontáneamente para expulsar las semillas. Otros frutos permanecen cerrados y necesitan ser comidos por los animales o pudrirse para que sus semillas puedan salir al exterior. Si se dan las condiciones necesarias, las semillas germinan y producen nuevas plantas.

Todas las semillas son muy nutritivas. Hay algunas que son especialmente interesantes para el Hombre por sus propiedades alimentarias, ya que son muy ricas en proteínas, hidratos de carbono, minerales y vitaminas. Entre todas ella destacan las semillas de los frutos de las legumbres, como las alubias, los guisantes o las lentejas.