25.1E: Adaptaciones Estructurales para Terrenos en Plantas Sin Semillas

Las plantas desarrollaron una serie de órganos y estructuras para facilitar la vida en tierra seca independientemente de una fuente constante de agua.

Objetivos de aprendizaje

• Discutir las adaptaciones estructurales primarias que hacen las plantas para vivir en tierra

Puntos Clave

• Muchas plantas desarrollaron un sistema vascular: para distribuir el agua de las raíces (a través del xilema) y azúcares de los brotes (a través del floema) por toda la planta.
• Un meristema apical permite la elongación de los brotes y raíces, permitiendo que una planta acceda a espacios y recursos adicionales.
• Debido a la cutícula cerosa que cubre las hojas para evitar la pérdida de agua, las plantas evolucionaron estomas, o poros en las hojas, que se abren y cierran para regular el tráfico de gases y vapor de agua.
• Las plantas desarrollaron vías para la síntesis de moléculas orgánicas complejas, llamadas metabolitos secundarios, para la protección tanto de las luces UV como de los depredadores.

Términos Clave

• floema: un tejido vascular en plantas terrestres principalmente responsable de la distribución de azúcares y nutrientes fabricados en el brote
• estoma: un poro que se encuentra en la epidermis foliar y tallo utilizado para el intercambio gaseoso
• xilema: un tejido vascular en plantas terrestres principalmente responsable de la distribución del agua y minerales absorbidos por las raíces; también el componente primario de la madera
• meristemo: el tejido vegetal compuesto por células totipotentes que permite el crecimiento de la planta

Adaptaciones de Plantas Terrestres

A medida que las plantas se adaptaron a la tierra seca y se independizaron de la presencia constante de agua en hábitats húmedos, nuevos órganos y estructuras hicieron su aparición. Las primeras plantas terrestres no crecieron a más de unas pocas pulgadas del suelo, compitiendo por la luz en estas colchonetas bajas. Al desarrollar un brote y crecer más alto, las plantas individuales capturaron más luz. Debido a que el aire ofrece sustancialmente menos soporte que el agua, las plantas terrestres incorporaron moléculas más rígidas en sus tallos (y más tarde, troncos de árboles).

Meristemas apicales

Los brotes y raíces de las plantas aumentan de longitud a través de la rápida división celular en un tejido llamado meristema apical, que es una pequeña zona de células que se encuentra en la punta del brote o la punta de la raíz. El meristema apical está hecho de células indiferenciadas que continúan proliferando a lo largo de la vida de la planta. Las células meristemáticas dan lugar a todos los tejidos especializados del organismo. El alargamiento de los brotes y raíces permite que una planta acceda a espacios y recursos adicionales: luz, en el caso del brote, y agua y minerales, en el caso de las raíces. Un meristemo separado, llamado meristemo lateral, produce células que aumentan el diámetro de los troncos de los árboles.

Figura\(\PageIndex{1}\): Meristemo apical: La adición de nuevas células en una raíz ocurre en el meristema apical. El agrandamiento posterior de estas células hace que el órgano crezca y se alargue. El casquete radicular protege el frágil meristemo apical ya que la punta de la raíz es empujada a través del suelo por el alargamiento celular.

Estructuras vasculares

En plantas pequeñas como las algas unicelulares, la difusión simple es suficiente para distribuir agua y nutrientes por todo el organismo. Sin embargo, para que las plantas desarrollaran formas más grandes, la evolución del tejido vascular para la distribución de agua y solutos fue un requisito previo. El sistema vascular contiene tejidos de xilema y floema. El xilema conduce el agua y los minerales absorbidos desde el suelo hasta el brote, mientras que el floema transporta alimentos derivados de la fotosíntesis por toda la planta. Un sistema radicular evolucionó para absorber agua y minerales del suelo, al tiempo que anclaba el brote cada vez más alto en el suelo.

Adaptaciones adicionales de plantas terrestres

En las plantas terrestres, una cubierta cerosa e impermeable llamada cutícula protege las hojas y los tallos de la desecación. Sin embargo, la cutícula también evita la ingesta de dióxido de carbono necesario para la síntesis de carbohidratos a través de la fotosíntesis. Para superar esto, los estomas, o poros, que se abren y cierran para regular el tráfico de gases y vapor de agua, aparecieron en las plantas a medida que se alejaban de ambientes húmedos hacia hábitats más secos.

El agua filtra la luz ultravioleta-B (UVB), que es dañina para todos los organismos, especialmente aquellos que deben absorber la luz para sobrevivir. Este filtrado no ocurre para las plantas terrestres. Esto presentó un reto adicional para la colonización de la tierra, que se cumplió con la evolución de las vías biosintéticas para la síntesis de flavonoides protectores y otros compuestos: pigmentos que absorben las longitudes de onda UV de la luz y protegen las partes aéreas de las plantas del daño fotodinámico.

Las plantas no pueden evitar ser comidas por los animales. En cambio, sintetizan una amplia gama de metabolitos secundarios venenosos: moléculas orgánicas complejas como los alcaloides, cuyos olores nocivos y sabor desagradable disuaden a los animales. Estos compuestos tóxicos también pueden causar enfermedades graves e incluso la muerte, desalentando así la depredación. Los humanos han usado muchos de estos compuestos durante siglos como drogas, medicamentos o especias. En contraste, a medida que las plantas co-evolucionaron con los animales, el desarrollo de metabolitos dulces y nutritivos atrajo a los animales para que proporcionaran una valiosa ayuda para dispersar granos de polen, frutos o semillas. Las plantas llevan cientos de millones de años alistando animales para que sean sus ayudantes de esta manera.