25.1C: Adaptaciones de plantas a la vida en tierra

Plantas adaptadas al ambiente deshidratante de la tierra mediante el desarrollo de nuevas estructuras físicas y mecanismos reproductivos.

Objetivos de aprendizaje

• Discutir cómo la falta de agua en el ambiente terrestre condujo a adaptaciones significativas en las plantas

Puntos Clave

• Si bien algunas plantas siguen dependiendo de un ambiente húmedo y húmedo, muchas se han adaptado a un clima más árido mediante el desarrollo de tolerancia o resistencia a las condiciones de sequía.
• La alternancia de generaciones describe un ciclo de vida en el que un organismo tiene etapas multicelulares tanto haploide (1n) como diploide (2n), aunque en diferentes especies la etapa haploide o diploide puede ser dominante.
• La vida en tierra presenta desafíos importantes para las plantas, incluyendo el potencial de desecación, la radiación mutagénica del sol y la falta de flotabilidad del agua.

Términos Clave

• tolerancia a la desecación: la capacidad de un organismo para soportar o soportar sequedad extrema, o condición similar a la sequía
• alternancia de generación: el ciclo de vida de las plantas con un esporófito multicelular, que es diploide, que se alterna con un gametofito multicelular, que es haploide

Adaptaciones de plantas a la vida en tierra

Como organismos adaptados a la vida en tierra, tuvieron que enfrentar varios desafíos en el medio terrestre. El interior de la célula es principalmente agua: en este medio, pequeñas moléculas se disuelven y difunden y la mayoría de las reacciones químicas del metabolismo tienen lugar. La desecación, o desecación, es un peligro constante para los organismos expuestos al aire. Incluso cuando partes de una planta están cerca de una fuente de agua, las estructuras aéreas son propensas a la desecación. El agua también proporciona flotabilidad a los organismos. En tierra, las plantas necesitan desarrollar soporte estructural en un medio que no dé el mismo sustento que el agua. El organismo también es objeto de bombardeo por radiación mutagénica debido a que el aire no filtra los rayos ultravioleta de la luz solar. Adicionalmente, los gametos masculinos deben llegar a los gametos femeninos usando nuevas estrategias porque la natación ya no es posible. Como tal, tanto los gametos como los cigotos deben protegerse de la desecación. Las plantas terrestres exitosas han desarrollado estrategias para enfrentar todos estos desafíos. No todas las adaptaciones aparecieron a la vez; algunas especies nunca se alejaron mucho del medio acuático, aunque otras llegaron a conquistar los ambientes más secos de la Tierra.

A pesar de estos desafíos de supervivencia, la vida en tierra sí ofrece varias ventajas. En primer lugar, la luz solar es abundante. El agua actúa como filtro, alterando la calidad espectral de la luz absorbida por el pigmento fotosintético clorofila. Segundo, el dióxido de carbono está más fácilmente disponible en el aire que en el agua ya que se difunde más rápido en el aire. Tercero, las plantas terrestres evolucionaron antes que los animales terrestres; por lo tanto, hasta que la tierra seca también fue colonizada por animales, ningún depredadores amenazó la vida Esta situación cambió a medida que los animales emergieron del agua y se alimentaron de las abundantes fuentes de nutrientes en la flora establecida. A su vez, las plantas desarrollaron estrategias para disuadir la depredación: desde espinas y espinas hasta químicos tóxicos.

Las plantas terrestres tempranas, como los primeros animales terrestres, no vivían lejos de una fuente abundante de agua y desarrollaron estrategias de supervivencia para combatir la sequedad. Una de estas estrategias se llama tolerancia a la desecación. Muchos musgos pueden secarse hasta convertirse en una estera marrón y quebradiza, pero tan pronto como la lluvia o una inundación hagan que el agua esté disponible, los musgos la absorberán y recuperarán su aspecto verde saludable. Otra estrategia es colonizar ambientes donde las sequías son poco frecuentes. Los helechos, que se consideran un linaje temprano de plantas, prosperan en lugares húmedos y frescos como el sotobosque de bosques templados. Posteriormente, las plantas se alejaron de ambientes húmedos o acuáticos y desarrollaron resistencia a la desecación, en lugar de tolerancia. Estas plantas, como los cactus, minimizan la pérdida de agua hasta tal punto que pueden sobrevivir en ambientes extremadamente secos.

La solución de adaptación más exitosa fue el desarrollo de nuevas estructuras que dieron a las plantas la ventaja a la hora de colonizar ambientes nuevos y secos. Cuatro adaptaciones principales se encuentran en todas las plantas terrestres: la alternancia de generaciones, un esporangio en el que se forman las esporas, un gametangio que produce células haploides y tejido de meristema apical en raíces y brotes. La evolución de una cutícula cerosa y una pared celular con lignina también contribuyeron al éxito de las plantas terrestres. Estas adaptaciones son notablemente carentes en las algas verdes estrechamente relacionadas, lo que da razón para el debate sobre su ubicación en el reino vegetal.

Alternancia de Generaciones

La alternancia de generaciones describe un ciclo de vida en el que un organismo tiene etapas multicelulares tanto haploides como diploides (n representa el número de copias de cromosomas). Haplontic se refiere a un ciclo de vida en el que existe una etapa haploide dominante (1n), mientras que diplóntico se refiere a un ciclo de vida en el que el diploide (2n) es la etapa dominante de la vida. Los humanos son diplonticos. La mayoría de las plantas presentan alternancia de generaciones, la cual se describe como haplodiplodóntica. La forma multicelular haploide, conocida como gametofito, es seguida en la secuencia de desarrollo por un organismo diploide multicelular: el esporofito. El gametofito da lugar a los gametos (células reproductoras) por mitosis. Esta puede ser la fase más obvia del ciclo de vida de la planta, como en los musgos. De hecho, la etapa esporofita apenas se nota en las plantas inferiores (el término colectivo para los grupos de plantas de musgos, hepáticas y líquenes). Alternativamente, la etapa gametofita puede ocurrir en una estructura microscópica, como un grano de polen, en las plantas superiores (un término colectivo común para las plantas vasculares). Los árboles imponentes son la fase diplónica en los ciclos de vida de plantas como secuoyas y pinos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Alternancia de generaciones de plantas: Las plantas presentan una alternancia de generaciones entre un gametofito 1n y un esporofito 2n.

La protección del embrión es un requisito importante para las plantas terrestres. El embrión vulnerable debe estar protegido de la desecación y otros peligros ambientales. Tanto en plantas sin semillas como en plantas semilleras, el gametofito femenino proporciona protección y nutrientes al embrión a medida que se desarrolla en la nueva generación de esporófitos. Esta característica distintiva de las plantas terrestres le dio al grupo su nombre alternativo de embriófitas.