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En Redacción....


Panorama general de las plantas terrestres

Las plantas terrestres surgen y proliferan como el resultado evolutivo que permitió a las algas acuáticas ancestrales invadir las tierras. Dramáticas y numerosas soluciones debidas a la evolución permitieron a las algas primitivas, que solo encontraban sustento en las aguas, a adaptarse a las nuevas condiciones existentes en las tierras "secas" lo que ha resultado en más de 300 000 especies de plantas que pueblan hoy en día, virtualmente todos los ambientes terrestres.

¿Qué es una planta?

Cada uno de nosotros tiene una idea bastante bien definida de los que es una planta y si a usted le preguntan, probablemente dirá que es un ser vivo ramificado, con hojas de color verde, e inmóvil, ya que está anclado al suelo por raíces; sin embargo, desde el punto de vista "técnico" no es tan simple definir a las plantas, ya que es muy diversa su naturaleza y comportamiento. Para este artículo las plantas son el grupo de organismos que comparten un alga de agua dulce como ancestro común y que han evolucionado durante un período de 470 millones de años, y en él, como el título indica, nos ocuparemos solo de las plantas terrestres, cuya característica definitoria es la producción de embriones protegidos, lo que le permite garantizar la sobre vivencia de las especies en ese entorno.

Es difícil aceptar que toda la gran gama de plantas terrestres actuales hayan surgido partiendo de un único "pariente" lejano, y aunque tal alga primitiva no a podido ser identificada, la secuencia de los ADN entre algas y plantas es consistente con este hecho. En la actualidad se conservan parientes cercanos del "alga misteriosa", el género Chara, algas verdes macroscópicas fotosintéticas que viven en las aguas dulces de los lagos.

Debido a que se acepta que las algas verdes y las plantas compartieron la historia evolutiva, algunos biólogos han incluido a estas algas en el reino Plantae, es decir, las han incorporado al mismo reino que las plantas y lo han denominado Virdiplantae.

Los grandes grupos de plantas

Como ya hemos apuntado, una característica común a todas las plantas terrestres es que proporcionan alguna protección a sus embriones, pero además podemos señalar que todas tienen períodos de sus vidas como multicelulares haploides y diploides. En general, las plantas terrestres pueden tener, o no tener, tejidos vasculares de transporte de agua y nutrientes, lo que permite separarlas en plantas novasculares, y plantas vasculares, estas últimas, con fibras de tejido para transporte de agua (xilema) y para transporte de alimentos (floema) en sus tallos, raíces y hojas.

Más detalladamente se pueden separar en cuatro categorías principales:

1.- Plantas terrestres no vasculares: que incluye tres lineas de diferente origen evolutivo; los musgos (briofitas), las llamadas hepáticas (dada su forma que recuerda un hígado), y los antocerotófitos.

2.- Plantas terrestres vasculares sin semillas: las lycopsidas, los helechos, el grupo de plantas como helechos, psilotum, y los equisetos o colas de caballo.

3.- Gimnospermas: que tienen semillas para proteger sus embriones, e incluye a las cícadas y la coníferas.

4.- Angiospermas: que se distinguen por producir flores y luego frutos rodeando a las semillas. Ambas adaptaciones protegen los embriones y ayudan en la dispersión de las semillas.

Características de adaptación a la vida terrestre.

Para poder invadir las tierras, un hábitat diferente al de las algas de agua dulce que le dieron origen, y donde el agua disponible es limitada, la mayoría de las plantas terrestres desarrollaron una adaptación importante contra la deshidratación, se cubrieron de una cutícula cerosa segregada sobre las superficies expuestas que es relativamente impermeable, para así evitar las pérdidas de agua. Sin embargo, esta adaptación limita el intercambio de gases entre la planta y el entorno. Tal intercambio es esencial para poder respirar y realizar la fotosíntesis, por ello, la capa cerosa no es totalmente continua y está provista de unas pequeñas aberturas llamadas estomas por las cuales se realiza la difusión de los gases tanto hacia el interior de la planta como hacia el exterior.

Otras soluciones evolutivas que se llevaron a cabo para permitir a las plantas grandes florecer y producir frutos incluyen:

1.- El desarrollo de hojas, las que aumentan en mucho la superficie fotosintética con el consecuente aumento de la energía disponible.

2.- La tendencia dominante a las generaciones diploides, acompañada por la aparición de tejido vascular de soporte, lo que a su vez permitió tomar ventaja del crecimiento vertical en la vida terretre haciendo posible la evolución de los árboles.

Ciclos de la vida de las plantas

Todos los seres vivos tienen limitada la duración de la vida por lo que eventualmente mueren. Por ello, para garantizar la perpetuidad de las especies los organismos vivos, una vez maduros, dan lugar a nuevas generaciones de organismos, es decir, se reproducen. Esta constante renovación de los seres viejos que mueren por seres jóvenes que nacen es lo que se conoce como el ciclo de la vida o ciclo vital de las especies.

Durante la reproducción sexual de los humanos, así como la de otros muchos animales, solo una pequeña parte del ciclo de la vida es haploide, esto es, solo durante la existencia de las células reproductivas o gametos resultado de la meiosis, y antes de la fusión de estos para formar el cigoto diploide. De esta forma, los humanos somos diplónticos, lo que significa que la estadía multicelular es siempre diploide. A diferencia, todas las plantas realizan mitosis tanto después de la meiosis como luego de la fusión de los gametos para tener etapas de vida tanto haploides (resultado de la mitosis después de la meiosis) como diploides (resultado de la mitosis del cigoto). A este ciclo de vida se le llama haplodiplóntico. Aclaremos ahora, que mientras los humanos producen gametos haploides como resultado de la meiosis, las plantas los producen por mitosis en un individuo multicelular haploide. Las plantas diploides producto de la multiplicación mitótica del cigoto, se denominan esporofitos, y alternan a lo largo del ciclo de la vida con generaciones de plantas haploides resultado de la multiplicación mitótica después de la meiosis, llamados gametofitos, términos que sirven para indicar respectivamente el tipo de célula reproductiva que cada una de las generaciones produce.

Los esporofitos, que como ya sabemos son diploides, al realizar la meiosis generan esporas en lugar de gametos (la palabra esporofito significa "planta espora"), y lo hacen a partir de las células madres diploides o esporocitos en unas estructuras especializadas llamadas esporangios. De la meiosis de un esporocito se obtienen cuatro esporas haploides. Luego estas esporas se multiplican por mitosis para generar los individuos multicelulares haploides o gametofitos (la palabra gametofito significa "planta gameto") de la próxima generación. Note que las esporas son la primera célula de la generación de gametofitos.

Contrariamente, la fuente de gametos es el gametocito haploide, el que por mitosis los produce, ahora, cuando se unen los gametos, el cigoto diploide es la primera célula de la siguiente generación de esporofitos, los que se formarán producto del crecimiento del cigoto. Como ya apuntamos arriba, tales esporofitos darán lugar a los esporangios en los que ocurre la meiosis para continuar el ciclo de alternacia de generaciones. La figura 1 a continuación muestra un esquema del ciclo de vida generalizado de las plantas y sirve para ilustrar lo que decimos.

figura 1
Figura 1. Esquema de un ciclo generalizado de las plantas.

No en todos los grupos de plantas la duración de las porciones haploide y diploide del ciclo de la vida son iguales en duración, por ejemplo, en los musgos la generación haploide consume una porción mucho mayor del ciclo de la vida que en las gimnospermas y angiospermas. En otro sentido, existen marcadas diferencias entre los tamaños del esporofito y del gametofito en los grupos de plantas. Cuando usted mira un musgo o un helecho lo que ve como "cuerpo" de la planta es el predominante gametofito, el que es fotosintético y auto suficiente para vivir de forma libre, los esporofitos son comúnmente más pequeños y se ven como estructuras amarillentas o parduzcas adheridas al tejido del gametofito. Sin embargo, en todas las plantas vasculares, el gametofito es mucho más pequeño que el predominante esporofito. En las plantas con semillas el gametofito es dependiente nutricionalmente del esporofito y está incluido dentro del tejido de este. Al mirar a una gimnosperma o angiosperma lo que usted ve, con raras excepciones, es un esporofito.

El tamaño de la generación de esporofitos puede ser muy grande como ya habrá observado, dada las dimensiones que pueden alcanzar las angiospermas y las gimnospermas, pero el tamaño de la generación de gametofitos está limitada en todas las plantas. Note que las dimensiones de los musgos, cuyo "cuerpo" es la generación de gametofitos se limita usualmente a unos pocos centímetros. Los musgos producen gametos en sus extremos, y de estos, el óvulo es estacionario mientras el esperma cae cerca del óvulo en una gotita de agua, la pequeña distancia entre ambos permite al esperma "nadar" hasta el óvulo para unirse a él y generar el cigoto. Imagine lo que sucedería si el musgo tuviera las dimensiones de un pino; el esperma al caer tendría que escalar todo el árbol para lograr el encuentro con el óvulo. En los helechos, algunos de los cuales pueden ser de grandes dimensiones, este problema no se produce, debido a que el gametofito se desarrolla en el suelo del bosque donde los gametos nacen próximos y pueden aparearse.

Los grupos de plantas más de cerca

Echemos un vistazo general con más detalles a los cuatro grupos principales de plantas.

Plantas no vasculares

Las plantas no vasculares, como el nombre indica no presentan estructuras celulares especializadas que funcionen como conductos (vasos) para el transporte de sustancias dentro de la planta. A este grupo pertencen los musgos (filo Bryophyta), las Hepaticophytas conocidas como hepáticas ("liverworts" en inglés), y las Anthocerotophytas, nombradas coloquialmente en ocasiones como antocerotes.

En términos generales son plantas simples sin especialización, pero altamente adaptadas a una gran diversidad de entornos terrestres, incluyendo los desiertos. Sus gametofitos, la parte más visible de la planta, son fotosintéticos, mientras los esporofitos, usualmente menos notables, están adjuntos al gametofito y dependen de este nutricionalmente en mayor o menor grado según la especie. Algunos esporofitos están inluidos completamente dentro del tejido del gametofito otros no lo están y lo más común es que se tornen parduzcos o pajizos cuando maduran. Funcionalmente requieren de agua ambiental (por ejemplo lluvia) para que lleven a cabo la reproducción sexual, por ello son mucho más comunes en las zonas húmedas de los trópicos y de las áreas templadas.

Musgos

El filo Bryophyta, al que pertenecen los musgos, consiste típicamente en estructuras pequeñas que aparentan hojas arregladas en espiral o de forma alterna alrededor de un eje que recuerda un tallo. Tal eje está anclado al sustrato a través de rizoides, estructuras formadas por varias células que absorben agua, auque el agua que absorben es mucho menor que la que pueden manipular las raíces de las plantas vasculares.

Las aparentes "hojas" de los musgos no son hojas verdaderas como las de las plantas vasculares a las que solo se asemejan en apariencia. Ellas son, del mismo modo que las hojas verdaderas, de color verde, de forma aplanada y con un nervio central ligeramente más grueso que corre a lo largo, pero están formadas por una sola capa de células a excepción del nervio central, no tienen tejidos vasculares ni estomas, y todas las células son haploides.

El transporte de agua hacia arriba se puede hacer por la vía de un cordón de células especializadas en el centro del "tallo" del gametofito del musgo. Algunos musgos tienen también un entramado de células especializadas rodeando a las que transportan agua por donde fluyen alimentos.

Para describir el ciclo de la vida de los musgos comenzaremos en los gametangios que se forman en la punta del follage del gametocito. Los gametangios denominados, anteridios, producen gametos masculinos mientras que los denominados, arquegonios, generan gametos femeninos. Ambos tipos de gametangios pueden crecer en un mismo gametofito o en plantas separadas. En la parte baja abultada de los arquegonios nace un óvulo simple, pero los anteridios producen numerosos espermas. Cuando se liberan los espermas, estos nadan usando sus flagelos en la capa de rocío o de agua de lluvia que cubre el musgo hasta alcanzar el arquegonio. La unión del esperma y el óvulo (ambos haploides) da lugar al cigoto diploide. El cigoto se multiplica por mitosis creciendo como esporofito, un tallo basal esbelto con una cápsula abultada en el extremo superior, el esporangio. A medida que el esporofito crece se va insertando dentro del tejido del gametofito que es su fuente de nutrientes.






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