martes, 9 de febrero de 2016

Botánica (V): crecimiento y desarrollo de la planta



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El crecimiento en una planta es el aumento de tamaño desde la semilla que comienza hasta la formación de la planta adulta. Pero, el paso de la semilla a la planta no puede ser explicado como un simple cambio en el tamaño, sino también en las formas. A este cambio se le conoce como desarrollo o diferenciación. Las estructuras tanto externas como internas se van modificando, aparecen y desaparecen órganos.

Plantas y biologia

- Reproducción en la plantas


Las plantas, como el resto de organismos vivos, utilizan la reproducción para perpetuarse a lo largo del tiempo. Y de igual forma presentan dos tipos de reproducción.

+ Reproducción asexual en los vegetales


La reproducción asexual en los vegetales queda representada por la multiplicación vegetativa y la esporulación.

En la multiplicación vegetativa, porciones del organismo se separan para convertirse en nuevos individuos idénticos al progenitor.

Pero, es la formación de propágulos la más importante. Los propágulos que procediendo de una parte vegetativa, pueden desempeñar una función reproductora, aunque también de reserva: tubérculos.

La esporulación es la forma de reproducción más utilizada por los hongos y las algas. Es el proceso por el cual se forman unas células asexuales, las esporas, que germinarán para constituir el nuevo organismo.

Las esporas se desarrollan en unos órganos especiales del individuo adulto, que reciben el nombre de esporociste. Pueden ser móviles como se observa en las algas, o inmóviles, típicas de los hongos.

+ Reproducción sexual en las plantas


Como ocurría con los animales, la reproducción sexual de los vegetales implica la presencia de células sexuales especiales denominadas gametos.

Dentro de la reproducción sexual es la semilla uno de los elementos más importantes.

La semilla sólo se encuentra en las plantas vasculares, las gimnospermas como los pinos y las angiospermas como las orquídeas. En las primeras, las semillas se encuentran "desnudas", es decir, no existe ningún tipo de estructura que permita su protección o dispersión.

Sin embargo, las angiospermas, que habían evolucionado de las anteriores, desarrollaron dos estructuras novedosas, la flor y el fruto. Gracias a ellas las semillas se encuentran encerradas en unas estructuras encerradas en unas estructuras protectoras, pero el papel crucial que desempeñan tiene que ver con la dispersión.

En primer lugar, la flor atrae a los animales para que éstos sirvan como medio de dispersión de los gametos. De esta forma, cuando un animal, como por ejemplo una mariposa, se está alimentando del néctar nutritivo de la flor, su cuerpo comienza a ser impregnado de los granos de polen que se encuentran en las anteras. Estos granos de polen presentan en su interior los gametos masculinos.

Después, la mariposa abandona esa flor y se dirige a otra para seguir alimentándose. En ese momento depositan los granos de polen de la flor anterior sobre el estigma del aparato reproductor femenino de la nueva flor. Se dice entonces, que ha existido una polinización, que permite el contacto de los gametos masculinos y femeninos de flores distintas.

En segundo lugar, los gametos se fusionan durante la fecundación, un proceso que termina en la formación del embrión, como nuevo organismo, y la semilla, como elemento de protección.

En segundo lugar, los gametos se fusionan durante la fecundación, un proceso que termina en la formación del embrión, como nuevo organismo, y la semilla, como elemento de protección.

Este proceso está teniendo lugar dentro del ovario, el cual se transforma finalmente en el fruto. Su función es la proteger a la semilla pero, principalmente, servir también como elemento de dispersión. Dado, en la mayoría de los casos, su alto contenido nutritivo, constituyen uno de los alimentos básicos de la dieta de los animales. Cuando éstos toman el fruto, liberarán la semilla a cierta distancia de diferentes formas. Así, las plantas son capaces de ir colonizando nuevos territorios, extendiéndose por toda la superficie habitable.

- Ciclos biológicos en la planta


El ciclo biológico es el camino que tiene que recorrer toda planta desde su nacimiento hasta el momento que es capaz de producir una nueva planta.

Las plantas se caracterizan por presenta un ciclo biológico con alternancia de generaciones. Esto quiere decir, que existen dos generaciones representadas por individuos diferentes que se van alternando, ya que, cada uno de ellos es el progenitor o "madre" del otro.

De esta forma, el ciclo comenzaría con un individuo adulto que se caracteriza por estar formado por células diploides. El individuo diploide recibe el nombre de esporofito. Éste presenta unos órganos especiales denominados esporangios, que se encargan de producir las esporas, gracias al proceso de la meiosis. Así, las esporas son células haploides.

Una vez que son producidas por el esporofito, éste las libera hasta que se disponen sobre un sustrato adecuado, normalmente el suelo. En ese momento germinan para constituir un nuevo individuo maduro y adulto, a base de "infinitas" divisiones celulares o mitosis. Dado que proviene de una célula haploide, el nuevo individuo, que recibe el nombre de gametofito, está formado totalmente por células haploides.

Una vez alcanzada la madurez, desarrolla las estructuras responsables las estructuras responsables de la formación de gametos, los gametangios. Formados por mitosis, los gametos se fusionan en la fecundación para desarrollar el cigoto que, lógicamente, será una célula diploide.

El cigoto crece y desarrolla hasta convertirse en el esporofito adulto. De esta forma el ciclo queda concluido y dispuesto para que tenga lugar otro nuevo.

En conclusión, el ciclo biológico es la alternancia entre el esporofito diploide que produce esporas y el gametofito haploide que desarrolla los gametos.

Aunque es un ciclo muy homogéneo, cada planta presenta sus particularidades.

+ Ciclo biológico del musgo


Los musgos se caracterizan por presentar un gametofito haploide independiente en su nutrición del esporofito, y de mayor tamaño que este último.

En primer lugar, la espora producida por el esporofito germina en una red de filamentos que crecen en gran medida. De ellos nace el gametofito, que desarrolla en su estructura los gametangios masculinos, anteridios y femeninos, arquegonios. Cuando las condiciones ambientales son las adecuadas, sobre todo de humedad, el anteridio libera los espermatozoides que, gracias a sus flagelos, nadan hasta encontrar el arquegonio. En el interior de éste, se produce la fecundación de los gametos, es decir, la unión entre un espermatozoide y el óvulo que había formado el arquegonio.

Con la fecundación se forma el zigoto del que se desarrollará el esporofito. Este hecho, hace que el esporofito esté unido al gametofito, el cual aportará los nutrientes necesarios para el primero.

El gametofito de los musgos es una red de filamentos unidos al sustrato por falsas raíces, los rizoides. Además, presentan unas estructuras laminares tipo hoja que, encargadas de realizar la fotosíntesis, desarrollan los gametangios. Dado que son falsas hojas reciben el nombre de filoides. Éstas salen del cauloide o falso tallo.

El esporofito se compone básicamente de un pie que se ancla sobre el gametofito, un tallo o pedúnculo, sobre el cual aparece una cápsula que, en realidad, es el esporangio productor de esporas.

+ Ciclo biológico del helecho


El ciclo biológico del helecho es idéntico al presente en el musgo, si bien, su esporofito es el elemento más desarrollado. A diferencia del musgo, donde era el gametofito el individuo más "importante".

La espora producida por el esporofito germina en un protalo, es decir, un gametofito muy primitivo y rudimentario. Tiene forma de corazón y es un pequeño tejido de células que se fija al sustrato por rizoides, es decir, por falsas raíces.

En la parte inferior de su estructura se forman los gametangios, tanto los masculinos como los femeninos. Cuando los espermatozoides se encuentran perfectamente desarrollados y en el suelo hay una buena cantidad de agua, entonces salen de su gametangio para dirigirse al arquegonio. En su interior se encuentra el óvulo preparado para la fecundación.

Tras la formación del zigoto, éste da lugar al esporofito que se ancla en el suelo, hecho que lleva a la destrucción del gametofito.

El esporofito se caracteriza por presentar un tallo subtarráneo o rizoma del que nacen las raíces adventicias y unas hojas de gran tamaño. Las hojas se denominan frondes, que están divididas en foliolos. Y es en estas hojas donde se forman los esporangios que, normalmente, se agrupan en unas estructuras determinadas soros. Tras la meiosis que tiene lugar en los esporangios se forman las esporas que desencadenan un nuevo ciclo biológico en el helecho.

+ Ciclo biológico de las plantas con semilla


Las plantas con semilla son las gimnospermas y las angiospermas, dos grupos de plantas muy desarrolladas y caracterizadas porque en ellas aparecen las semillas.

Presentan unos gametofitos muy reducidos, de tamaño microscópico. Además, hay gametofitos masculinos y femeninos, los cuales necesitan del esporofito para poder crecer, desarrollarse y alimentarse. A pesar de estas condiciones, se puede reconocer la alternancia de generaciones.

Las gimnospermas se dividen en cuatro grandes grupos, si bien, el ciclo biológico de uno de ellos, el pino, es muy representativo.

El árbol adulto es el individuo esporofito, que presenta unas estructuras reproductoras denominadas conos, que guardan en su interior los esporangios. Existen dos tipos de conos, los masculinos que aparecen en las ramas inferiores, y los femeninos de las ramas superiores.

En el cono masculino, los esporangios producen, a través de la meiosis, las esporas masculinas. Éstas comienzan a desarrollarse para formar los individuos gametofitos masculinos, que reciben el nombre de granos de polen.

Mientras, el cono femenino es una estructura pequeña constituida por unas escamas que no terminan de cerrarse. Ciertas partes de este cono se desarrollan para formar, mediante la meiosis, las esporas femeninas que formarán los gametofitos femeninos. Cada uno de ellos presenta varios gametangios y, cada uno de éstos, un gameto femenino u óvulo.

Dado que el cono femenino está abierto, los granos de polen son llevados durante la primavera a los huecos que dejan las escamas durante la polinización. Una vez dentro, en las siguientes estaciones, las escamas se juntan para dar un cono totalmente cerrado.

Ya en el interior y, un año después, tendrá lugar la fecundación. Los granos de polen desarrollan un tubo, para que los gametos masculinos producidos en su interior lleguen al óvulo. Una vez fusionado el óvulo y el gameto masculino, se forma un cigoto que se desarrolla hasta alcanzar el estado de esporofito embrionario. Paralelamente, el embrión comienza a verse rodeado de una serie de capas protectoras, se forma la semilla.

Cuando llega la estación otoñal, las escamas se vuelven a separar para permitir la liberación de las semillas maduras. Una vez que éstas alcanzan el suelo y germinan se desarrolla una pequeña planta o plántula que crecerá hasta constituir un árbol maduro.

Las angiospermas presentan básicamente las mismas etapas en su ciclo biológico. El esporofito es la planta tal y como se concibe. Es decir, el árbol del manzano o un rosal. En su estructura se localizan los esporangios, que por meiosis forman las esporas. De estas últimas surgen los gametofitos reducidos.

El gametofito masculino es el polen, mientras que el femenino es un elemento del pistilo que se conoce como saco embrionario.

Tras la polinización y fecundación, se forma una semilla encerrada en su fruto correspondiente. Tras la dispersión de las semillas encerradas, tendrá lugar la germinación del esporofito embrionario que hay en su interior.

- Morfogénesis


El crecimiento de las plantas es una de las grandes características que diferencian a los animales y los vegetales. Si los primeros cesan en su crecimiento cuando alcanzan su madurez, las plantas crecen de por vida.

El crecimiento de las plantas es un proceso que comienzan con la germinación de la semilla en las plantas superiores. En ellas, la semilla presenta dos puntos capaces de crecer, al estar formados por tejido meristemático. También existen unas hojas embrionarias o cotiledones, un comienzo de tallo (hipocótilo) y un inicio de raíz (radícula).

En ese preciso momento comienza un crecimiento primario que va a permitir aumentar la longitud de las raíces y el tallo, así como generar ramas desde el tallo y nuevas raíces desde la raíz principal.

Pero, la gran mayoría de las plantas presentan, además, un crecimiento secundario. Éste es el responsable de que exista un aumento en el grosor o diámetro del tronco, ramas y raíces. Si el crecimiento primario era el resultado de una serie de divisiones celulares del tejido meristemático situado en sus ápices, en el crecimiento secundario el tejido meristemático está situado en los laterales.

La acción conjunta de estos dos tipos de crecimiento origina el cuerpo de las plantas.

+ Formación de la raíz


La raíz embrionaria o radícula es el primer elemento de la mayoría de las plantas que salen de la semilla.

El tejido meristemático se dispone justo en el ápice o vértice de la raíz, y es el responsable del crecimiento en longitud. Además, las células comienzan a diferenciarse en los tejidos adultos de la raíz, la epidermis, el parénquima, el xilema y el floema.

La epidermis, que cubre toda la superficie externa de cualquier nueva raíz presenta unas evaginaciones o tubos denominados pelos radicales. La función de estos últimos es absorber el agua y los nutrientes inorgánicos. Por debajo de la epidermis se dispone el tejido parenquimático. Es el tejido especializado en almacenar sustancias de reserva y filtrar los compuestos que se dirigen hacia el tejido vascular.

El tejido vascular engloba los conductos de xilema y floema que se disponen en la parte más central de la raíz.

+ Formación del tallo


El meristemo apical del tallo es el responsable del crecimiento apical o en longitud del tallo y, además, del desarrollo de las ramas, las hojas y, en las angiospermas, las flores.

Además del aumento de tamaño, cada cierto tramo se desarrollan en los laterales del meristemo dos protuberancias, responsables del desarrollo de las hojas, son los primordios foliares.

Tras este crecimiento, se produce la diferenciación en los distintos tejidos que forman el tallo adulto. El resultado de este último proceso, es la existencia de un tejido epidérmico en la parte más externa. Bajo él, se dispone el tejido parenquimático, que ocupa la mayor parte del volumen del tallo. Ya en la zona más interna se dispone el tejido vascular, el xilema y el floema.

+ Formación y caída de la hoja


A partir de los primordios foliares se desarrolla una estructura alargada y angosta, la base foliar. Así, aparece un eje foliar, que presenta entre otras estructuras el peciolo. A continuación, desde el eje aparece un crecimiento en anchura para desarrollar la lámina foliar o limbo.

La caída de la hoja se produce en una zona en forma de anillo del peciolo denominada zona de abcisión. En esta zona ciertas capas de las paredes celulares comienzan a "destruir", por lo que se pierde la unión fuerte entre las células.

Resultado de este lance, la hoja sólo permanece unida por el tejido vascular que, finalmente, tenderá a romperse por la acción de factores externos como el viento.

En función del momento en que se produce la caída de la hoja, es decir, del tiempo que haya perdurado la misma sobre el tallo, existirán diferentes tipos de hojas.

De esta forma, la hoja caduca es aquella que sólo permanece activa un año y que, por tanto, cada año se cae. Las plantas cuyas hojas son de este tipo, reciben el nombre de caducifolias, como, por ejemplo, los álamos.

Mientras, la hoja perenne se conservará durante varios años, dos o tres. La caída no se produce en un momento determinado. Son las plantas perennifolias.

Finalmente, existe hojas que no presentan un mecanismo determinado en la caída de su hoja, son marcescentes y la renovación es continua. La hoja no caerá hasta que no sea reemplazada por la nueva.

- Movimientos en las plantas


Las plantas a pesar de ser incapaces de desplazarse sobre la superficie, son organismos que presentan ciertos tipos de movimientos: intracelulares, tactismos o taxias y, sobre todo, los movimientos de estructuras.

Estos movimientos son respuestas del organismo frente a estímulos externos que recogerá gracias a una serie de receptores distribuidos por su superficie.

+ El tropismo


Son movimientos de crecimiento, por los cuales las plantas son capaces de reorientar sus órganos para conseguir una respuesta más eficiente al estímulo.

Existen diferentes tipos de tropismos, en función de la dirección o sentido del movimiento respuesta con respecto al estímulo y del tipo de estímulo. En el primer caso, el movimiento (orientación de una estructura dada) puede producirse en el mismo sentido (tropismo positivo), en sentido contrario (tropismo negativo) o perpendicular.

En el segundo caso, existe una gran diversidad de tropismos. Si el estímulo es la luz, entonces fototropismo; si es la gravedad, gravitropismo o geotropismo; si es el agua, hidrotropismo; si es un estímulo químico, quimiotropismo; si es el aire, aerotropismo y, así, con cada estímulo que desencadena una respuesta en la planta. Si bien, los tropismos más importantes son los dos primeros.

+ La nastia


Al igual que los tropismos las nastias son movimientos de las estructuras de las plantas desencadenados por estímulos externos. Sin embargo, en este tipo de movimiento el estímulo no determina la orientación final de la estructura, sino que va a venir dado por la propia forma de la estructura. Por ejemplo, los estomas son unas estructuras que se abren y se cierran para permitir el intercambio gaseoso entre la planta y la atmósfera. Sólo podrán estar abiertas o cerradas, de tal forma que, la luz o la humedad, son estímulos causantes de un movimiento en el estoma pero, es éste el que se encarga de abrirse o cerrarse.

Las plantas presentan una gran variedad de casos donde hay movimientos tipo nastia, como el movimiento de las hojas cuando se abren con la luz o se cierran con la oscuridad.

+ La nutrición


La nutación es un movimiento que presentan ciertas estructuras de la planta, pero que no viene determinado por agentes o estímulos externos. De ahí, que se define como un movimiento autónomo.

Este tipo de movimiento está ampliamente extendido entre las plantas trepadoras como el lúpulo o las convolvuláceas (plantas con zarcillos).

Este tipo de movimiento, que presentar estas plantas trepadoras o lianas, les permite enrollarse sobre estructuras exógenas con el fin de utilizarlas como soporte.

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- Botánica


+ Botánica (I): características de las plantas

+ Botánica (II): ramas de la botánica

+ Botánica (III): el paso a la Tierra de las plantas

+ Botánica (IV): estructura de la planta

+ Botánica (VI): nutrición y fotosíntesis

+ Botánica (VII): los reinos menores

+ Botánica (VIII): el reino vegetal