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10.13: Gimnospermas - Biología

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Gimnospermas, que significa "semillas desnudas", son un grupo diverso de plantas con semillas y son parafiléticas. Sus características incluyen semillas desnudas, gametos femeninos y masculinos separados, polinización por el viento y traqueidas (que transportan agua y solutos en el sistema vascular).

Las semillas de gimnospermas no están encerradas en un ovario; más bien, están expuestos en conos u hojas modificadas. Las esporofilas son hojas especializadas que producen esporangios. El término estrobilo (plural = estrobili) describe una disposición apretada de esporofilas alrededor de un tallo central, como se ve en los conos. Algunas semillas están envueltas por tejidos de esporofitos al madurar. La capa de tejido esporofito que rodea el megasporangio, y más tarde, el embrión, se llama integumento.

Las gimnospermas fueron el filo dominante en la era mesozoica. Están adaptados para vivir donde el agua dulce es escasa durante parte del año, o en el suelo pobre en nitrógeno de un pantano. Por lo tanto, siguen siendo el filo prominente en el bioma de las coníferas o taiga, donde las coníferas de hoja perenne tienen una ventaja selectiva en climas fríos y secos. Las coníferas de hoja perenne continúan con bajos niveles de fotosíntesis durante los meses fríos y están listas para aprovechar los primeros días soleados de la primavera. Una desventaja es que las coníferas son más susceptibles que los árboles de hoja caduca a las infestaciones porque las coníferas no pierden sus hojas todas a la vez. Por lo tanto, no pueden eliminar los parásitos y reiniciar con un suministro fresco de hojas en primavera.

El ciclo de vida de una gimnosperma implica la alternancia de generaciones, con un esporofito dominante en el que reside el gametofito femenino y gametofitos reducidos. Todas las gimnospermas son heterosporosas. Los órganos reproductores masculinos y femeninos pueden formarse en conos o estróbilos. Los esporangios masculinos y femeninos se producen en la misma planta, descrita como monoico ("Una casa" o bisexual), o en plantas separadas, a las que se hace referencia como de dos sexos (“Dos casas” o unisexuales) plantas. El ciclo de vida de una conífera nos servirá como ejemplo de reproducción en las gimnospermas.

Ciclo de vida de una conífera

Los pinos son coníferas (conos) y portan esporofilas masculinas y femeninas en el mismo esporofito maduro. Por tanto, son plantas monoicas. Como todas las gimnospermas, los pinos son heterosporosos y generan dos tipos diferentes de esporas: microesporas masculinas y megaesporas femeninas. En los conos masculinos, o conos estaminados, el microsporocitos dan lugar a granos de polen por meiosis. En la primavera, el viento libera grandes cantidades de polen amarillo. Algunos gametofitos aterrizarán en un cono femenino. La polinización se define como el inicio del crecimiento del tubo polínico. El tubo polínico se desarrolla lentamente y la célula generadora del grano de polen se divide en dos espermatozoides haploides por mitosis. En la fertilización, uno de los espermatozoides finalmente unirá su núcleo haploide con el núcleo haploide de un óvulo haploide.

Conos femeninos, o ovular conos, contienen dos óvulos por escala. Una célula madre de megaesporas, o megasporocito, sufre meiosis en cada óvulo. Tres de las cuatro celdas se rompen; sólo una célula superviviente se convertirá en un gametofito multicelular femenino, que encierra arquegonios (un arquegonio es un órgano reproductor que contiene un solo huevo grande). Tras la fertilización, el huevo diploide dará lugar al embrión, que está encerrado en una capa de tejido de semillas de la planta madre. La fertilización y el desarrollo de semillas es un proceso largo en los pinos: puede tardar hasta dos años después de la polinización. La semilla que se forma contiene tres generaciones de tejidos: la cubierta de la semilla que se origina en el tejido esporofito, el gametofito que proporcionará nutrientes y el embrión mismo.

La figura 1 ilustra el ciclo de vida de una conífera. El esporofito (2norte) es la fase más larga en la vida de una gimnosperma. Los gametofitos (1norte) —Microsporas y megaesporas— se reducen de tamaño. Puede pasar más de un año entre la polinización y la fertilización mientras el tubo polínico crece hacia el megasporocito (2norte), que sufre meiosis en megasporas. Las megaesporas madurarán y se convertirán en huevos (1norte).

Diversidad de gimnospermas

Las gimnospermas modernas se clasifican en cuatro filos. Coniferophyta, Cycadophyta y Ginkgophyta son similares en su producción de cambium secundario (células que generan el sistema vascular del tronco o tallo y están parcialmente especializadas para el transporte de agua) y su patrón de desarrollo de semillas. Sin embargo, los tres filos no están estrechamente relacionados filogenéticamente entre sí. Las gnetofitas se consideran el grupo más cercano a las angiospermas porque producen tejido de xilema verdadero.

Coníferas (Coniferophyta)

Coníferas son el filo dominante de las gimnospermas, con la mayor variedad de especies (Figura 2). La mayoría son árboles típicamente altos que suelen tener hojas en forma de escamas o agujas. La evaporación del agua de las hojas se reduce por su forma delgada y la cutícula gruesa. La nieve se desliza fácilmente de las hojas en forma de aguja, manteniendo la carga ligera y disminuyendo la rotura de ramas. Las adaptaciones al clima frío y seco explican el predominio de las coníferas en altitudes elevadas y en climas fríos. Las coníferas incluyen árboles familiares de hoja perenne como pinos, abetos, abetos, cedros, secuoyas y tejos. Algunas especies son de hoja caduca y pierden sus hojas en otoño. El alerce europeo y el tamarack son ejemplos de coníferas de hoja caduca (Figura 2c). Muchos árboles de coníferas se cosechan para obtener pulpa de papel y madera. La madera de las coníferas es más primitiva que la madera de las angiospermas; contiene traqueidas, pero no elementos vasculares, por lo que se denomina "madera blanda".

Cícadas

Cícadas prosperan en climas templados y, a menudo, se confunden con palmeras debido a la forma de sus hojas grandes y compuestas. Las cícadas tienen conos grandes (Figura 3) y pueden ser polinizadas por escarabajos en lugar del viento: inusual para una gimnosperma. Dominaron el paisaje durante la era de los dinosaurios en el Mesozoico, pero solo un centenar de especies persistieron hasta los tiempos modernos. Se enfrentan a una posible extinción y varias especies están protegidas mediante convenciones internacionales. Debido a su forma atractiva, a menudo se utilizan como plantas ornamentales en jardines en los trópicos y subtrópicos.

Gingcófitos

La única especie superviviente del gingcófitos grupo es el Gingko biloba (Figura 4). Sus hojas en forma de abanico, únicas entre las plantas con semillas porque presentan un patrón de venación dicotómico, se vuelven amarillas en otoño y caen del árbol. Por siglos, G. bilobaFue cultivado por monjes budistas chinos en monasterios, lo que aseguró su preservación. Se planta en espacios públicos porque es inusualmente resistente a la contaminación. Los órganos masculinos y femeninos se producen en plantas separadas. Por lo general, los jardineros solo plantan árboles masculinos porque las semillas producidas por la planta femenina tienen un olor desagradable a mantequilla rancia.

Gnetofitos

Gnetofitos son los parientes más cercanos a las angiospermas modernas e incluyen tres géneros diferentes de plantas: Efedra, Gnetum, y Welwitschia (Figura 5). Como las angiospermas, tienen hojas anchas. En zonas tropicales y subtropicales, los gnetofitos son enredaderas o pequeños arbustos. Efedra ocurre en áreas secas de la costa oeste de los Estados Unidos y México. EfedraLas pequeñas hojas en forma de escamas son la fuente del compuesto efedrina, que se utiliza en medicina como un potente descongestionante. Debido a que la efedrina es similar a las anfetaminas, tanto en estructura química como en efectos neurológicos, su uso está restringido a medicamentos recetados. Como las angiospermas, pero a diferencia de otras gimnospermas, todas las gnetofitas poseen elementos vasculares en su xilema.

Mire este video que describe la asombrosa extrañeza de Welwitschia.

Se puede encontrar un enlace a elementos interactivos al final de esta página.

Objetivos de aprendizaje

Las gimnospermas son plantas con semillas heterosporosas que producen semillas desnudas. Aparecieron en el período Paleozoico y fueron la vida vegetal dominante durante el Mesozoico. Las gimnospermas modernas pertenecen a cuatro filos. El filo más grande, Coniferophyta, está representado por coníferas, las plantas predominantes a gran altitud y latitud. Las cícadas (filo Cycadophyta) se parecen a las palmeras y crecen en climas tropicales. Gingko biloba es el único representante del filo Gingkophyta. El último filo, Gnetophyta, es un grupo diverso de arbustos que producen elementos vasijas en su madera.


Ver el vídeo: TAXONOMÍA II Biología 2020 (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Lei

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  8. Arashicage

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