miércoles, 5 de agosto de 2015
Las plantas: transición a la vida terrestre.
Introducción
Las plantas son, simplemente, organismos
fotosintéticos multicelulares adaptados primariamente para la
vida terrestre. Realizaron la transición desde el agua a la tierra hace
unos 500 millones de años.
La vida terrestre presentó una
nueva e importante dificultad: obtener y retener agua. La
solución vino con la multicelularidad, que hizo posible la
especialización. La especialización trajo un enorme aumento del tamaño, lo cual
creó nuevos problemas: se debe sintetizar más alimento para las numerosas
células; mucho material debe ser transportado; se necesita mayor soporte
físico; el embrión multicelular requiere frecuentemente de nutrición y
protección.
Las plantas terrestres provienen
de un antecesor común, descubrimiento basado en evidencias moleculares y
morfológicas (Kenrick and Crane; Karol et al, 2001)
Todas las plantas parecen haberse
originado de las algas Clorofitas.
Estas algas tienen los mismos
pigmentos que las plantas superiores y
al igual que ellas almacenan almidón en los plástidos y no en el citoplasma. (aunque
las algas tienen muchas características que no comparten con las plantas).
Las plantas terrestres son
también llamadas embriofitas pues tienen un estado embrionario
que origina el esporofito.
Además, las embriofitas se
caracterizan por tener un esporofito multicelular, estructuras reproductoras,
cutícula y esporas de gruesa pared.
LECTURA: Transición a la vida terrestre
Tomado de www.virtual.unal.edu.co/cursos
La adaptación fue progresiva en varios aspectos, de
una parte las formas menos adaptadas permanecieron más cerca del agua, mientras
que la mejor adaptadas sobrevivieron más lejos de ella. En un principio las
plantas eran dotadas de agua y minerales de manera intermitente, gracias al
pulso de agua, mareas o inundaciones esporádicas. Así el primer paso fue evitar
la desecación entre las etapas de humedad. Las plantas produjeron entonces la
primera modificación a su modelo original, desarrollando una capa impermeable
cerosa o cutícula, reteniendo agua al interior de las células y tejidos, pero
se vio mermada la posibilidad de captar nutrientes disueltos en el agua. La
selección natural favoreció a aquellas formas que ajustaron el modelo formando
pequeñas aperturas en la cutícula para facilitar a las células fotótrofas el
intercambio gaseoso, al igual que modificaciones para tomar la humedad y los
nutrientes. Esto último fue posible gracias a modificaciones de anclaje que ya
poseía cierto tipo de algas. Estas proyecciones superficiales sirvieron a la
planta en tierra seca para fijarse al suelo, evitando así que el viento o
mareas muy fuertes la arrastraran muy lejos a lugares en donde el
organismo no era capaz de sobrevivir, además de sustraer agua y
nutrientes disueltos en ésta.
Otra adaptación importante fue el desarrollo de
cubiertas protectoras en las esporas. En el suelo, las esporas[1] podían
permanecer latentes hasta que hubiera la suficiente humedad para su
germinación. Las plantas haploides que surgieron a partir de la
germinación de las esporas produjeron gametos masculinos móviles y
gametos femeninos inmóviles, en estructuras vecinas que conservaban humedad
para permitir que los gametos masculinos nadaran hacia los femeninos para
fertilizarlo. Los cigotos diploides resultantes, después de pasar una corta
fase de desarrollo daban lugar nuevamente a las esporas. Esta estrategia se le
conoce como alternancia de generaciones.
Este modelo describe a
los musgos y briofitos actuales.
Una vez ocupada las zonas de borde de los cuerpos de
agua, a las plantas terrestres se les abría espacios de ocupación en la tierra
firme. Para ello fue necesario hacer más complejo el modelo. Desarrollando un
mejor sistema radicular que le permitiera alcanzar mayor profundidad en los
suelos para alcanzar el agua y los nutrientes disueltos en ella. Esto
produjo un modelo polarizado en dos zonas de crecimiento una que producía las
raíces y otras que originaba la parte aérea de las plantas.. El modelo también
incluyó el desarrollo de vasos que permitieran de un lado el transporte de agua
y nutrientes de las raíces hacia la parte aérea, y de otros vasos
diferentes, conductores de productos de la fotosíntesis necesaria para el
mantenimiento de las células y tejidos de la raíz, incapaces de hacer
fotosíntesis. Reproductivamente el modelo siguió básicamente la alternancia de
generaciones con la producción de esporas.
Organismos con estos desarrollos se registran por
primera vez en el Periodo Silúrico de la era Paleozoica, aproximadamente
400 millones de años antes del presente.
A partir de allí, todo el
Devónico y el Carbonífero, se dieron condiciones ambientales favorables
para la diseminación de las plantas terrestres. La atmósfera se volvió más
húmeda , por lo cual hubo más lluvias y el suelo era ya capaz de retener más
cantidad de agua en la medida que la cobertura vegetal avanzaba. Bacterias, y
hongos y animales enriquecieron aún más los biótopos. Gracias a la polaridad
del modelo vegetal, las plantas pudieron alcanzar alturas considerables.
Éstas desarrollaron lignina,un fuerte polímero que hacía más robusta la
formación de troncos macizos. Grandes extensiones de tierra se volvieron
pantanos y en ellos hasta fines de Carbonífero se desarrolló un diversa y
rica vida vegetal
Hacia fines del Silúrico aparece un grupo de plantas
las Rhyniales, que perduran hasta el Devónico; estas plantas siguen en la
sucesión vegetal por la conquista de suelo seco. Dos géneros se destacan, de
acuerdo con el número de registros fósiles hallados: Rhynia spp. y
Asteroxylon spp.
La transición a
Tierra
La transición a Tierra trajo aparejada adaptaciones en las estructuras vegetativas
y reproductivas por medio de las cuales se logró el éxito final de las
plantas en tierra firme.
Algunas
adaptaciones son:
1. Presencia de cutícula
protectora que cubre las partes aéreas de las plantas y retarda la pérdida
de agua. Formada por cutina y presenta poros para el intercambio con el medio.
(Se verá con epidermis)
2. Desarrollo de órganos
reproductores multicelulares (gametangios y esporangios) que fueron
rodeados por una capa protectora de células estériles, no
reproductoras. Los gametangios se llaman arquegonio (origina
oósfera) y anteridio (origina anterozoides).
3. La oósfera fecundada
(cigoto) es retenida dentro del gametangio femenino y allí se desarrolla en embrión
(son Embriofitas).
4. Desarrollo de sistemas
conductores cada vez más eficaces
5. Perfeccionamiento de
los tejidos de sostén.
6. Reducción de la
necesidad de agua para la fecundación.
Después de la
transición a tierra, las plantas divergieron en dos linajes separados:
Los briófitos que
incluye hepáticas y musgos modernos
Las vasculares
(Traqueofitas) que incluye todas las plantas terrestres de mayor tamaño
y que experimentaron una gran diversificación.
Los briofitos (Hepáticas y
musgos) constituyen una línea diferente, paralela a las vasculares
(parafiléticas) pues no tienen tejidos vasculares ni lignina. Pero tienen
arquegonio y embrión (son embriofitas).
Talo y Cormo: dos formas
diferentes de organización
La adaptación a la vida terrestre
exige una marcada división de trabajo entre las diferentes partes de la planta.
Esta división requiere una forma de organización más compleja de la que
encontramos en los habitantes acuáticos primitivos. En ellos encontramos el
TALO como cuerpo vegetativo típico.
Talo: tejido de células que están
en contacto con el sustrato
Talo: según el Tratado de
Botánica de Gola-Negri-Cappelletti, cap III, el talo estaría formado por pseudotejidos
reunidos, sin diferenciación de raíz, tallo y hojas. Ya plantea que del término
talófito, muy arraigado, no se puede prescindir, pero que este término no
tiene un significado sistemático rigurosoPoseen talo las algas, los hongos,
los líquenes y los briófitos. En las hepáticas se ve el paso del talo laminar
al talo folioso.
El verdadero CORMO aparece en los
pteridófitos y se extiende a las plantas más evolucionadas llamadas por ello
cormofitas. En el cormo se diferencian raíz, tallo y hojas. El cormo
corresponde a la generación diploide (esporofito) del ciclo vital.
El verdadero CORMO aparece en los pteridófitos y se
extiende a las plantas más evolucionadas llamadas por ello cormofitas. En el
cormo se diferencian raíz, tallo y hojas. El cormo corresponde a la generación
diploide (esporofito) del ciclo vital.
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