26.3: Angiospermas
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- Explicar por qué las angiospermas son la forma dominante de vida vegetal en la mayoría de los ecosistemas terrestres
- Describir las partes principales de una flor y su propósito
- Detalle del ciclo de vida de una angiosperma
- Discutir los dos grupos principales de plantas con flores
Desde su humilde y aún oscuro comienzo durante el período Jurásico temprano, las angiospermas —o plantas con flores— han evolucionado para dominar la mayoría de los ecosistemas terrestres (Figura\(\PageIndex{1}\)). Con más de 250 mil especies, el filo de angiosperma (Anthophyta) solo es superado por los insectos en términos de diversificación.
El éxito de las angiospermas se debe a dos estructuras reproductivas novedosas: flores y frutos. La función de la flor es asegurar la polinización. Las flores también brindan protección para el óvulo y el embrión en desarrollo dentro de un receptáculo. La función del fruto es la dispersión de semillas. También protegen la semilla en desarrollo. Diferentes estructuras o tejidos frutales en la fruta, como carne dulce, alas, paracaídas o espinas que agarran, reflejan las estrategias de dispersión que ayudan a propagar las semillas.
Flores
Las flores son hojas modificadas, o esporófilas, organizadas alrededor de un tallo central. Aunque varían mucho en apariencia, todas las flores contienen las mismas estructuras: sépalos, pétalos, carpelos y estambres. El pedúnculo une la flor a la planta. Un verticilo de sépalos (colectivamente llamado cáliz) se ubica en la base del pedúnculo y encierra el capullo floral sin abrir. Los sépalos suelen ser órganos fotosintéticos, aunque hay algunas excepciones. Por ejemplo, la corola en lirios y tulipanes consiste en tres sépalos y tres pétalos que se ven prácticamente idénticos. Los pétalos, colectivamente la corola, se encuentran dentro del verticilo de sépalos y a menudo muestran colores vivos para atraer a los polinizadores. Las flores polinizadas por el viento suelen ser pequeñas, plumosas y visualmente poco llamativas. Sépalos y pétalos juntos forman el perianto. Los órganos sexuales (carpelos y estambres) se encuentran en el centro de la flor.
Como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{2}\), estilos, estigmas y óvulos constituyen el órgano femenino: el ginecio o carpiano. La estructura de la flor es muy diversa, y los carpelos pueden ser singulares, múltiples o fusionados. Múltiples carpelos fusionados comprenden un pistilo. Las megasporas y los gametofitos femeninos son producidos y protegidos por los tejidos gruesos del carpiano. Una estructura larga y delgada llamada estilo lleva desde el estigma pegajoso, donde se deposita el polen, hasta el ovario, encerrado en el carpiano. El ovario alberga uno o más óvulos, cada uno de los cuales se desarrollará en una semilla tras la fertilización. Los órganos reproductores masculinos, los estambres (denominados colectivamente androecio), rodean el carpiano central. Los estambres están compuestos por un tallo delgado llamado filamento y una estructura en forma de saco llamada antera. El filamento soporta la antera, donde las microsporas son producidas por la meiosis y se convierten en granos de polen.
Fruta
A medida que la semilla se desarrolla, las paredes del ovario se espesan y forman el fruto. La semilla se forma en un ovario, que también se agranda a medida que crecen las semillas. En botánica, un ovario fertilizado y completamente crecido, maduro es un fruto. Muchos alimentos comúnmente llamados vegetales son en realidad frutas. Las berenjenas, los calabacines, las judías verdes y los pimientos morrones son técnicamente frutas porque contienen semillas y se derivan del tejido grueso del ovario. Las bellotas son nueces, y los torbellinos de arce alados (cuyo nombre botánico es samara) también son frutos. Los botánicos clasifican la fruta en más de dos docenas de categorías diferentes, de las cuales solo algunas son realmente carnosas y dulces.
La fruta madura puede ser carnosa o seca. Las frutas carnosas incluyen las bayas familiares, melocotones, manzanas, uvas y tomates. El arroz, el trigo y los frutos secos son ejemplos de frutos secos. Otra distinción es que no todos los frutos se derivan del ovario. Por ejemplo, las fresas se derivan del receptáculo y las manzanas del pericarpio, o hypanthium. Algunos frutos se derivan de ovarios separados en una sola flor, como la frambuesa. Otros frutos, como la piña, se forman a partir de racimos de flores. Adicionalmente, algunas frutas, como la sandía y la naranja, tienen corteza. Independientemente de cómo se formen, los frutos son un agente de dispersión de semillas. La variedad de formas y características reflejan el modo de dispersión. El viento lleva el fruto seco ligero de árboles y dientes de león. El agua transporta cocos flotantes. Algunas frutas atraen a los herbívoros con color o perfume, o como alimento. Una vez comido, las semillas duras y no digeridas se dispersan a través de las heces del herbívoro. Otras frutas tienen fresas y anzuelos para aferrarse al pelaje y enganchar a los animales.
El ciclo de vida de una angiosperma
La fase adulta, o esporofita, es la fase principal del ciclo de vida de una angiosperma (Figura\(\PageIndex{3}\)). Al igual que las gimnospermas, las angiospermas son heterosporosas. Por lo tanto, generan microsporas, que generarán granos de polen como los gametofitos masculinos, y megasporas, que formarán un óvulo que contiene gametofitos femeninos. Dentro de las microsporangias de las anteras, los gametofitos masculinos se dividen por meiosis para generar microsporas haploides, las cuales, a su vez, sufren mitosis y dan lugar a granos de polen. Cada grano de polen contiene dos células: una célula generativa que se dividirá en dos espermatozoides y una segunda célula que se convertirá en la célula del tubo de polen.
Conexión de arte
Si una flor careciera de megasporangio, ¿qué tipo de gameto no se formaría? Si la flor careciera de un microsporangio, ¿qué tipo de gameto no se formaría?
El óvulo, resguardado dentro del ovario del carpiano, contiene el megasporangio protegido por dos capas de tegumentos y la pared del ovario. Dentro de cada megasporangio, un megasporocito sufre meiosis, generando cuatro megasporos, tres pequeños y uno grande. Solo sobrevive la megaspora grande; produce el gametofito femenino, denominado saco embrionario. La megaspora se divide tres veces para formar una etapa de ocho celdas. Cuatro de estas células migran a cada polo del saco embrionario; dos llegan al ecuador, y eventualmente se fusionarán para formar un núcleo polar de 2 n; las tres células alejadas del huevo forman antípodas y las dos células más cercanas al huevo se convierten en las sinérgicas.
El saco embrionario maduro contiene un óvulo, dos células sinérgicas o “auxiliares”, tres células antípodas y dos núcleos polares en una célula central. Cuando un grano de polen alcanza el estigma, un tubo de polen se extiende desde el grano, crece al estilo y entra a través del micropilo: una abertura en las tegumentos del óvulo. Los dos espermatozoides se depositan en el saco embrionario.
Entonces se produce un doble evento de fertilización. Un espermatozoide y el óvulo se combinan, formando un cigoto diploide, el futuro embrión. El otro espermatozoide se fusiona con los 2 n núcleos polares, formando una célula triploide que se desarrollará en el endospermo, que es tejido que sirve como reserva de alimentos. El cigoto se convierte en un embrión con una radícula, o raíz pequeña, y uno (monocotiledónea) o dos (dicotiledóneas) órganos similares a hojas llamados cotiledones. Esta diferencia en el número de hojas embrionarias es la base de los dos grupos principales de angiospermas: las monocotiledóneas y las eudicotiledóneas. Las reservas de alimentos de semillas se almacenan fuera del embrión, en forma de carbohidratos complejos, lípidos o proteínas. Los cotiledones sirven como conductos para transmitir las reservas de alimentos descompuestas desde su sitio de almacenamiento dentro de la semilla hasta el embrión en desarrollo. La semilla consiste en una capa endurecida de tegumentos que forman el pelaje, el endospermo con reservas de alimentos y en el centro, el embrión bien protegido.
La mayoría de las flores son monoicas o bisexuales, lo que significa que llevan tanto estambres como carpelos; solo unas pocas especies se autopolinizan. Las flores monoicas también se conocen como flores “perfectas” porque contienen ambos tipos de órganos sexuales (Figura\(\PageIndex{2}\)). Tanto las barreras anatómicas como las ambientales promueven la polinización cruzada mediada por un agente físico (viento o agua), o un animal, como un insecto o ave. La polinización cruzada aumenta la diversidad genética en una especie.
Diversidad de Angiospermas
Las angiospermas se clasifican en un solo filo: la Anthophyta. Las angiospermas modernas parecen ser un grupo monofilético, lo que significa que se originan a partir de un solo ancestro. Las plantas con flores se dividen en dos grupos principales, según la estructura de los cotiledones, los granos de polen y otras estructuras. Las monocotiledóneas incluyen pastos y lirios, y las eudicotiledóneas o dicotiledóneas forman un grupo polifilético. Las angiospermas basales son un grupo de plantas que se cree que se ramificaron antes de la separación en monocotiledóneas y eudicotiledóneas porque presentan rasgos de ambos grupos. Se categorizan por separado en muchos esquemas de clasificación. Los Magnoliidae (magnolias, laureles y nenúfares) y las Piperaceae (pimientos) pertenecen al grupo de angiospermas basales.
Angiospermas basales
Los Magnoliidae están representados por las magnolias: árboles altos con flores grandes y fragantes que tienen muchas partes y se consideran arcaicas (Figura\(\PageIndex{4}\) d). Los laureles producen hojas fragantes y flores pequeñas y poco llamativas. Los Laurales crecen principalmente en climas más cálidos y son pequeños árboles y arbustos. Las plantas familiares en este grupo incluyen el laurel, la canela, el arbusto de especias (Figura\(\PageIndex{4}\) a) y el árbol de aguacate. Los Nymphaeales están compuestos por los nenúfares, loto (Figura\(\PageIndex{4}\) c) y plantas similares; todas las especies prosperan en biomas de agua dulce y tienen hojas que flotan en la superficie del agua o crecen bajo el agua. Los nenúfares son particularmente apreciados por los jardineros, y han adornado estanques y albercas durante miles de años. Los Piperales son un grupo de hierbas, arbustos y árboles pequeños que crecen en los climas tropicales. Tienen pequeñas flores sin pétalos que están bien dispuestas en espigas largas. Muchas especies son fuente de preciadas fragancias o especias, por ejemplo las bayas de Piper nigrum (Figura\(\PageIndex{4}\) b) son los familiares granos de pimienta negra que se utilizan para dar sabor a muchos platillos.
Monocotiledóneas
Las plantas del grupo monocotiledóneas se identifican principalmente como tales por la presencia de un único cotiledón en la plántula. Otras características anatómicas compartidas por las monocotiledóneas incluyen venas que corren paralelas a la longitud de las hojas, y partes de flores que están dispuestas en una simetría de tres o seis veces. El verdadero tejido leñoso raramente se encuentra en monocotiledóneas En las palmeras, los tejidos vasculares y del parénquima producidos por los meristemos engrosantes primarios y secundarios forman el tronco. El polen de las primeras angiospermas fue monosulado, conteniendo un solo surco o poro a través de la capa externa. Esta característica aún se ve en las monocotiledóneas modernas. El tejido vascular del tallo no está dispuesto en ningún patrón particular. El sistema radicular es mayormente adventicio e inusualmente posicionado, sin raíz principal de grifo. Las monocotiledóneas incluyen plantas familiares como los verdaderos lirios (que están en el origen de su nombre alternativo de Liliopsida), orquídeas, pastos y palmas. Muchos cultivos importantes son las monocotiledóneas, como el arroz y otros cereales, maíz, caña de azúcar y frutas tropicales como plátanos y piñas (Figura\(\PageIndex{5}\)).
Eudicots
Las eudicotiledóneas, o verdaderas dicotiledóneas, se caracterizan por la presencia de dos cotiledones en el brote en desarrollo. Las venas forman una red en las hojas, y las partes de las flores vienen en cuatro, cinco o muchos verticilos. El tejido vascular forma un anillo en el tallo; en las monocotiledóneas, el tejido vascular se dispersa en el tallo. Las eudicotiledóneas pueden ser herbáceas (como las gramíneas) o producir tejidos leñosos. La mayoría de las eudicotiledóneas producen polen que es trisulcado o triporado, con tres surcos o poros. El sistema radicular suele estar anclado por una raíz principal desarrollada a partir de la radícula embrionaria. Las eudicotiledóneas comprenden dos tercios de todas las plantas con flores. Las principales diferencias entre monocotiledóneas y eudicotiledóneas se resumen en la siguiente tabla. Muchas especies presentan características que pertenecen a cualquiera de los dos grupos; como tal, la clasificación de una planta como monocotiledónea o eudicot no siempre es claramente evidente.
| Característica | Monocot | Eudicot |
|---|---|---|
| Cotiledón | Uno | Dos |
| Venas en Hojas | Paralelo | Red (ramificada) |
| Tejido Vascular del Tallo | Dispersos | Dispuesto en patrón de anillo |
| Raíces | Red de raíces adventicias | Raíz de grifo con muchas raíces laterales |
| Polen | Monosulcado | Trisulcado |
| Partes de flores | Tres o múltiples de tres | Cuatro, cinco, múltiplo de cuatro o cinco y verticilos |
Resumen
Las angiospermas son la forma dominante de vida vegetal en la mayoría de los ecosistemas terrestres, y comprenden alrededor del 90 por ciento de todas las especies vegetales. La mayoría de los cultivos y plantas ornamentales son angiospermas. Su éxito proviene de dos estructuras innovadoras que protegen la reproducción de la variabilidad en el ambiente: la flor y el fruto. Las flores se derivaron de hojas modificadas. Las partes principales de una flor son los sépalos y pétalos, que protegen las partes reproductivas: los estambres y los carpelos. Los estambres producen los gametos masculinos en granos de polen. Los carpelos contienen los gametos femeninos (los óvulos dentro de los óvulos), que se encuentran dentro del ovario de un carpiano. Las paredes del ovario se espesan después de la fertilización, madurando en fruto que asegura la dispersión por el viento, el agua o los animales.
El ciclo de vida de la angiosperma está dominado por la etapa de esporofitos. La doble fertilización es un evento exclusivo de las angiospermas. Un espermatozoide en el polen fertiliza el óvulo, formando un cigoto diploide, mientras que el otro se combina con los dos núcleos polares, formando una célula triploide que se desarrolla en un tejido de almacenamiento de alimentos llamado endospermo. Las plantas con flores se dividen en dos grupos principales, las monocotiledóneas y las eudicotiledóneas, según el número de cotiledones en las plántulas. Las angiospermas basales pertenecen a un linaje más antiguo que las monocotiledóneas y las eudicote
Conexiones de arte
Figura\(\PageIndex{3}\): Si una flor careciera de megasporangio, ¿qué tipo de gameto no se formaría? Si la flor careciera de un microsporangio, ¿qué tipo de gameto no se formaría?
- Responder
-
Sin un megasporangio no se formaría un huevo; sin un microsporangio, no se formaría polen.
Glosario
- antera
- estructura en forma de saco en la punta del estambre en la que se producen los granos de polen
- Anthophyta
- filo al que pertenecen las angiospermas
- angiospermas basales
- un grupo de plantas que probablemente se ramificaron antes de la separación de monocotiledóneas y eudicoteñas
- cáliz
- verticilo de sépalos
- carpiano
- una sola unidad del pistilo
- corola
- colección de pétalos
- cotiledón
- hoja primitiva que se desarrolla en el cigoto; las monocotiledóneas tienen un cotiledón y las dicotiledóneas tienen dos cotiledones
- dicot
- (también, eudicot) relacionado con un grupo de angiospermas cuyos embriones poseen dos cotiledones
- filamento
- tallo delgado que une la antera a la base de la flor
- ginecium
- (también, carpiano) que constituyen el órgano reproductor femenino
- herbáceas
- planta parecida a la hierba notable por la ausencia de tejido leñoso
- monocot
- grupo relacionado de angiospermas que producen embriones con un cotiledón y polen con una sola cresta
- ovario
- cámara que contiene y protege el óvulo o megasporangio hembra
- perianto
- parte de la planta que consiste en el cáliz (sépalos) y la corola (pétalos)
- pétalo
- hoja modificada interior a los sépalos; pétalos de colores atraen polinizadores de animales
- pistilo
- grupo fusionado de carpelos
- sépalo
- hoja modificada que encierra el capullo; estructura más externa de una flor
- estambre
- estructura que contiene los órganos reproductores masculinos
- estigma
- estructura superior del carpiano donde se deposita el polen
- estilo
- estructura larga y delgada que vincula el estigma con el ovario