Imágenes de plantas sin semillas
Una increíble variedad de plantas sin semilla puebla el paisaje terrestre. Los musgos crecen en troncos de árboles y colas de caballo (Figura14.2.114.2.1) exhiben sus tallos articulados y hojas delgadas en el suelo del bosque. Sin embargo, las plantas sin semillas representan solo una pequeña fracción de las plantas de nuestro entorno. Hace trescientos millones de años, las plantas sin semillas dominaban el paisaje y crecían en los enormes bosques pantanosos del período Carbonífero. Sus cuerpos en descomposición crearon grandes depósitos de carbón que extraemos hoy.
1: Las plantas sin semilla como estas colas de caballo (Equisetum sp.) prosperan en ambientes húmedos y sombreados bajo la copa de los árboles, donde la sequedad es rara. (crédito: Jerry Kirkhart)
briófitos
Los briófitos, un grupo informal de plantas no vasculares, son los parientes más cercanos de las primeras plantas terrestres. Las primeras briófitas probablemente aparecieron en el período Ordovícico, hace unos 490 millones de años. Debido a la falta de lignina, el polímero resistente en las paredes celulares de los tallos de las plantas vasculares, y otras estructuras resistentes, la probabilidad de que las briófitas formen fósiles es bastante pequeña, aunque se han descubierto algunas esporas compuestas de esporopolenina que se han atribuido a briófitas tempranas. Sin embargo, en el período Silúrico (hace 440 millones de años), las plantas vasculares se habían extendido por todos los continentes. Este hecho se usa como evidencia de que las plantas no vasculares deben haber precedido al período Silúrico.
Hay unas 18.000 especies de briófitas, que prosperan principalmente en hábitats húmedos, aunque algunas crecen en los desiertos. Constituyen la flora principal de ambientes inhóspitos como la tundra, donde su pequeño tamaño y tolerancia a la desecación ofrecen distintas ventajas. No tienen las células especializadas que conducen los fluidos que se encuentran en las plantas vasculares y generalmente carecen de lignina. En las briófitas, el agua y los nutrientes circulan dentro de células conductoras especializadas. Aunque el nombre no traqueofita es más exacto, las briófitas se conocen comúnmente como plantas no vasculares.
En un briófito, todos los órganos vegetativos conspicuos pertenecen al organismo haploide o gametofito. El esporofito diploide es apenas perceptible. Los gametos formados por briófitos nadan utilizando flagelos. El esporangio, la estructura reproductora sexual multicelular, está presente en las briófitas. El embrión también permanece unido a la planta madre, que lo nutre. Esta es una característica de las plantas terrestres.
Las briófitas se dividen en tres divisiones (en plantas se utiliza el nivel taxonómico “división” en lugar de phylum): las hepáticas, o Marchantiophyta; los hornworts, o Anthocerotophyta; y los musgos, o verdaderos Bryophyta.
hepáticas
Las hepáticas (Marchantiophyta) pueden verse como las plantas más estrechamente relacionadas con el antepasado que se trasladó a la tierra. Las hepáticas han colonizado muchos hábitats en la Tierra y se han diversificado a más de 6000 especies existentes (Figura14.2.214.2.2a ). Algunos gametofitos forman estructuras verdes lobuladas, como se ve en la Figura14.2.214.2.2segundo _ La forma es similar a los lóbulos del hígado y, por tanto, proporciona el origen del nombre común dado a la división.
Figura 14.2.2 14.2. 2: (a) Un dibujo de hepáticas de 1904 muestra la variedad de sus formas.
(b) Una hepática, Lunularia cruciata, muestra su talo plano y lobulado.
El organismo de la fotografía se encuentra en la etapa de gametofito.
Hornworts
Los antocerotes (Anthocerotophyta) han colonizado una variedad de hábitats en la tierra, aunque nunca están lejos de una fuente de humedad. Hay alrededor de 100 especies descritas de antocerotes. La fase dominante del ciclo de vida de los antocerotes es el gametofito corto de color azul verdoso. El esporofito es la característica definitoria del grupo. Es una estructura similar a un tubo largo y angosto que emerge del gametofito original y mantiene el crecimiento a lo largo de la vida de la planta (Figura14.2.314.2.3).
Figura14.2.314.2.3: Los antocerotes desarrollan un esporofito alto y delgado. (crédito: modificación del trabajo de Jason Hollinger)
musgos
Se han catalogado más de 12.000 especies de musgos. Sus hábitats varían desde la tundra, donde son la vegetación principal, hasta el sotobosque de los bosques tropicales. En la tundra, sus rizoides poco profundos les permiten adherirse a un sustrato sin excavar en el suelo congelado. Disminuyen la erosión, almacenan humedad y nutrientes del suelo y brindan refugio a animales pequeños y alimento a herbívoros más grandes, como el buey almizclero. Los musgos son muy sensibles a la contaminación del aire y se utilizan para controlar la calidad del aire. La sensibilidad de los musgos a las sales de cobre hace que estas sales sean un ingrediente común de los compuestos comercializados para eliminar los musgos en el césped (Figura14.2.414.2.4).
Figura14.2.414.2.4: Este musgo plumoso verde tiene esporofitos de color marrón rojizo que crecen hacia arriba. (crédito: «Lordgrunt»/Wikimedia Commons)
Plantas vasculares
Las plantas vasculares son el grupo dominante y más conspicuo de plantas terrestres. Hay alrededor de 275.000 especies de plantas vasculares, que representan más del 90 por ciento de la vegetación de la Tierra. Varias innovaciones evolutivas explican su éxito y su difusión a tantos hábitats.
Tejido vascular: xilema y floema
Los primeros fósiles que muestran la presencia de tejido vascular datan del período Silúrico, hace unos 430 millones de años. La disposición más simple de células conductoras muestra un patrón de xilema en el centro rodeado de floema. El xilema es el tejido responsable del transporte a larga distancia de agua y minerales, la transferencia de factores de crecimiento solubles en agua desde los órganos de síntesis a los órganos diana y el almacenamiento de agua y nutrientes.
Un segundo tipo de tejido vascular es el floema, que transporta azúcares, proteínas y otros solutos a través de la planta. Las células del floema se dividen en elementos cribosos, o células conductoras, y tejido de sostén. Juntos, los tejidos del xilema y el floema forman el sistema vascular de las plantas.
Raíces: Apoyo a la Planta
Las raíces no están bien conservadas en el registro fósil; sin embargo, parece que aparecieron más tarde en la evolución que el tejido vascular. El desarrollo de una extensa red de raíces representó una nueva característica significativa de las plantas vasculares. Delgados rizoides adhirieron las briófitas al sustrato. Sus filamentos bastante endebles no proporcionaron un ancla fuerte para la planta; tampoco absorbieron agua y nutrientes. Por el contrario, las raíces, con su prominente sistema de tejido vascular, transfieren agua y minerales del suelo al resto de la planta.
La extensa red de raíces que penetra profundamente en el suelo para llegar a las fuentes de agua también estabiliza a los árboles al actuar como lastre y ancla. La mayoría de las raíces establecen una relación simbiótica con los hongos, formando micorrizas. En las micorrizas, hifas fúngicas crecen alrededor de la raíz y dentro de la raíz alrededor de las células y, en algunos casos, dentro de las células. Esto beneficia a la planta al aumentar en gran medida el área de superficie de absorción.
Hojas, esporofilas y estróbilos
Una tercera adaptación marca las plantas vasculares sin semillas. Acompañando la prominencia del esporofito y el desarrollo del tejido vascular, la aparición de hojas verdaderas mejoró la eficiencia fotosintética. Las hojas capturan más luz solar con su mayor área de superficie.
Además de la fotosíntesis, las hojas juegan otro papel en la vida de las plantas. Las piñas, las hojas maduras de los helechos y las flores son todos esporófilos, hojas que se modificaron estructuralmente para tener esporangios. Strobili son estructuras que contienen los esporangios. Son prominentes en las coníferas y se conocen comúnmente como piñas: por ejemplo, las piñas de los pinos.
Plantas vasculares sin semillas
Para el período Devónico tardío (hace 385 millones de años), las plantas habían desarrollado tejido vascular, hojas bien definidas y sistemas de raíces. Con estas ventajas, las plantas aumentaron en altura y tamaño. Durante el período Carbonífero (hace 359-299 millones de años), los bosques pantanosos de musgos y colas de caballo, con algunos especímenes que alcanzaban más de 30 metros de altura, cubrían la mayor parte de la tierra. Estos bosques dieron origen a los extensos depósitos de carbón que dieron nombre al Carbonífero. En las plantas vasculares sin semillas, el esporofito se convirtió en la fase dominante del ciclo de vida.
Todavía se requiere agua para la fertilización de las plantas vasculares sin semillas, y la mayoría prefiere un ambiente húmedo. Las plantas vasculares sin semillas de hoy en día incluyen musgos, colas de caballo, helechos y helechos batidores.
musgos de club
Los musgos de club, o Lycophyta, son el primer grupo de plantas vasculares sin semillas. Dominaron el paisaje del período Carbonífero, convirtiéndose en árboles altos y formando grandes bosques pantanosos. Los musgos de club de hoy en día son plantas diminutas de hoja perenne que consisten en un tallo (que puede estar ramificado) y hojas pequeñas llamadas micrófilos (Figura14.2.514.2.5). La división Lycophyta consta de cerca de 1000 especies, incluidas las quillworts ( Isoetales ), los musgos de club (Lycopodiales) y los musgos de espiga (Selaginellales): ninguno de los cuales es un verdadero musgo.
colas de caballo
Los helechos y los helechos batidores pertenecen a la división Pterophyta. Un tercer grupo de plantas en Pterophyta, las colas de caballo, a veces se clasifica por separado de los helechos. Las colas de caballo tienen un solo género, Equisetum . Son los sobrevivientes de un gran grupo de plantas, conocidas como Arthrophyta, que produjeron grandes árboles y bosques pantanosos enteros en el Carbonífero. Las plantas se encuentran generalmente en ambientes húmedos y pantanos (Figura14.2.614.2.6).
El tallo de una cola de caballo se caracteriza por la presencia de articulaciones o nudos: de ahí el nombre Arthrophyta, que significa “planta articulada”. Las hojas y las ramas salen como verticilos de los anillos espaciados uniformemente. Las hojas en forma de aguja no contribuyen mucho a la fotosíntesis, la mayor parte de la cual tiene lugar en el tallo verde (Figura14.2.714.2.7).
Figura14.2.714.2.7: Las hojas delgadas que se originan en las articulaciones se notan en la planta de cola de caballo. (crédito: Myriam Feldman)
Helechos y helechos batidores
Los helechos se consideran las plantas vasculares sin semillas más avanzadas y muestran características comúnmente observadas en las plantas con semillas. Los helechos forman hojas grandes y raíces ramificadas. Por el contrario, los helechos batidores, los psilófitos, carecen de raíces y hojas, que probablemente se perdieron por reducción evolutiva. La reducción evolutiva es un proceso por el cual la selección natural reduce el tamaño de una estructura que ya no es favorable en un entorno particular. La fotosíntesis tiene lugar en el tallo verde de un helecho batidor. Se forman pequeñas protuberancias amarillas en la punta del tallo de la rama y contienen los esporangios. Los helechos batidores se han clasificado fuera de los helechos verdaderos; sin embargo, un análisis comparativo reciente de ADN sugiere que este grupo puede haber perdido tejido vascular y raíces a lo largo de la evolución, y en realidad está estrechamente relacionado con los helechos.
Con sus grandes frondas, los helechos son las plantas vasculares sin semillas más fácilmente reconocibles (Figura14.2.814.2.8). Unas 12.000 especies de helechos viven en ambientes que van desde los trópicos hasta los bosques templados. Aunque algunas especies sobreviven en ambientes secos, la mayoría de los helechos están restringidos a lugares húmedos y sombreados. Hicieron su aparición en el registro fósil durante el período Devónico (hace 416–359 millones de años) y se expandieron durante el período Carbonífero, hace 359–299 millones de años (Figura14.2.914.2.9).
Figura14.2.814.2.8: Algunos ejemplares de esta pequeña especie de helecho arborescente pueden crecer muy altos. (crédito: Adrian Pingstone)
Figura14.2.914.2.9: Este gráfico muestra la escala de tiempo geológico, comenzando con el eón Prearcaico hace 3800 millones de años y terminando con el período Cuaternario en el tiempo presente. (crédito: modificación del trabajo por USGS)
Resumen de la sección
Las plantas no vasculares sin semillas son pequeñas. La etapa dominante del ciclo de vida es el gametofito. Sin un sistema vascular y raíces, absorben agua y nutrientes a través de todas sus superficies expuestas. Hay tres grupos principales: las hepáticas, los antocerotes y los musgos. Se les conoce colectivamente como briófitos.
Los sistemas vasculares consisten en tejido de xilema, que transporta agua y minerales, y tejido de floema, que transporta azúcares y proteínas. Con el sistema vascular aparecieron hojas —grandes órganos fotosintéticos— y raíces para absorber agua del suelo. Las plantas vasculares sin semillas incluyen musgos de club, que son los más primitivos; batir helechos, que perdieron hojas y raíces por evolución reductiva; colas de caballo y helechos.
