8.4: Familias de Angiospermas

Objetivos de aprendizaje

• Interpretar una fórmula floral.
• Describir las características utilizadas para identificar cada una de las cuatro familias de angiospermas más grandes.

Saber quién está relacionado con quién en el mundo vegetal puede proporcionar información importante. A menudo, los organismos estrechamente relacionados tendrán rasgos de historia de vida similares, como compuestos de defensa u otros metabolitos secundarios. Identificar a qué familia pertenece una planta desconocida podría proporcionar información sobre posibles interacciones con otros organismos (ver Orchidaceae a continuación), su capacidad para resistir condiciones ambientales o factores estresantes particulares, su comestibilidad o toxicidad, o si produce compuestos que podrían usarse medicinalmente .

Por ejemplo, plantas como el roble venenoso (Toxicodendron diversilobum) y la hiedra venenosa (Toxicodendron radicans) pertenecen a la familia Anacardiaceae y producen un aceite llamado urushiol. Este aceite causa una reacción alérgica (a veces grave) en muchas personas, lo que resulta en una erupción con picazón y ampollas. Mango (Mangifera indica) y anacardo (Anacardium occidentale). también pertenecen a esta familia, pero estos no son conocidos por dar erupciones con comezón. No obstante, como alguien que es bastante alérgico al roble venenoso, sin saberlo me comí un mango con la piel puesta y estallé en una erupción alrededor de mi boca y parte inferior de la cara, al igual que cómo reacciono al tocar roble venenoso. En efecto, los anacardos son solo la semilla del anacardo. El resto del fruto y la capa de semilla se eliminan debido al contenido de urushiol.

Adicionalmente, si bien hay más de 350 mil especies de plantas con flores, solo hay alrededor de 400 familias. Poder estrechar rápidamente una planta desconocida a la familia es una habilidad esencial en la identificación de plantas. Entonces, ¿cómo podemos saber quién pertenece a la misma familia entre las plantas? Para las plantas con flores, podemos usar fórmulas florales.

Fórmulas Florales

Dado que hay tantos términos sobre las flores, y al mismo tiempo, la estructura y diversidad de las flores siempre fueron de inmensa importancia en la botánica, se desarrollaron dos formas específicas para hacer más compacta la descripción de las flores. Primero es una fórmula de flores. Este es un enfoque donde cada parte de la flor se designa con una letra específica, números de partes con dígitos y algunas otras características (verticilos, fusión, posición) con otros signos.

• Simetría: * significa simetría radial, mientras que X significa simetría bilateral.
• Verticilos: K es el cáliz, C es la corola, A es el androecio y G es el ginecio. El número que sigue a cada letra representa el número de partes en ese verticilo. Para el ginecio, una línea debajo del número indica un ovario inferior, mientras que una línea por encima del número indica un ovario superior.
• Fusión: En la mayoría de las representaciones, la conexión se indica dando un círculo al número, mientras que la adnación se indica dibujando una línea que conecta los números de los verticilos fusionados.

Aquí hay algunos ejemplos de fórmulas florales, seguidas de su interpretación:

\(\ast K_{4}C_{4}A_{2+4}G_{\underline{(2)}}\): flor actinomórfica, con cuatro sépalos, cuatro pétalos y seis estambres en dos verticilos, ovario superior, con dos carpelos fusionados

\(\uparrow K_{(5)}[C_{(1,2,2)}A_{2,2}]G_{\underline{(2\times2)}}\): flor cigomórfica, con cinco sépalos fusionados, cinco pétalos fusionados desiguales, estambres de dos pares unidos a pétalos, ovario superior con dos carpelos subdivididos

\(\ast K_{(5)}C_{(5)}[A_{5}G_{\underline{(3)}}]\): flor actinomórfica con cinco sépalos fusionados y cinco pétalos fusionados, cinco estambres adheridos al pistilo, ovario inferior, con tres carpelos fusionados

Los siguientes signos se utilizan para enriquecer fórmulas:

PLUS “+” se utiliza para mostrar diferentes verticilos; menos “\(-\)” muestra variación; “\(\vee\)” = “o”

SOPORTES “[]” y “()” muestran fusión. En la mayoría de las representaciones, la conexión se indica dando vueltas al verticilo fusionado, mientras que la adnación se indica dibujando una línea debajo de la fórmula que conecta esos verticilos.

COMMA “,” muestra desigualdad de partes de flores en un verticilo

MULTIPLICACIÓN “\(\times\)” muestra división

INFINITY “\(\infty\)” muestra número indefinido de más de 12 partes

El diagrama de flores es una forma gráfica de descripción de la flor. Este diagrama es una especie de sección transversal de la flor. Frecuentemente, la estructura del pistilo no se muestra en el diagrama. Además, los diagramas a veces contienen signos para la descripción del tallo principal (eje) y la hoja relacionada con la flor (bráctea). La mejor manera de mostrar cómo dibujar diagrama también es gráfica (Figura\(\PageIndex{1}\)); fórmula de la flor que se muestra ahí es\(\ast K_{5}C_{5}A_{5}G_{\underline{(5)}}\).

Figura\(\PageIndex{1}\): Cómo dibujar un diagrama (explicación gráfica): comparar números en planta y en diagrama. A la izquierda de la imagen, una vista aérea simplificada de la flor representa el diagrama floral. En el centro hay un estigma estrellado de 5 lóbulos rodeado de 5 anteras de 4 lóbulos. Hay 5 formas de media luna rosa que forman un círculo alrededor de esta (los pétalos) y 5 medias lunas de color verde pálido que forman un círculo alrededor de estas (el cáliz). Tres formas verdes más oscuras, como corchetes, representan hojas y un solo círculo verde oscuro representa el pedúnculo.

Revisión de términos y designaciones de fórmulas

LAS PARTES DE FLORES ocurren en verticilos en el siguiente orden: sépalos, pétalos, estambres, pistilos.

(Las únicas excepciones son las flores de Eupomatia con estambres luego perianto, Lacandonia con pistilos luego estambres, y algunas monocotiledóneas como Triglochin, donde los estambres en varios verticilos se conectan con los tépalos.)

Tallo de flor PEDICEL

RECEPTÁCULO base de flor donde otras partes se

Receptáculo en forma de copa HYPANTHIUM (Figura\(\PageIndex{2}\))

PERIANTO = CALIX + COROLLA

SEPALOS pequeños y verdes, denominados colectivamente el CALIX, fórmula: K

PÉTALOS a menudo grandes y vistosos, llamados colectivamente la COROLLA, fórmula: C

TEPALS utilizados cuando los sépalos y pétalos no son distinguibles, forman PERIANTO SIMPLE, fórmula: P

Término colectivo ANDROECIUM para estambres: fórmula: A

ESTRAMO = FILAMENTO + ANTERA

Estructura ANTHER que contiene granos de polen

Estructura FILAMENTO que conecta la antera al receptáculo

Término colectivo GYNOECIUM para pistiles/carpelos, fórmula: G. Gynoecium puede estar compuesto por:

1. Un solo CARPEL = PISTIL simple, esto es MONOMERIA
2. Dos o más CARPELS fusionados = compuesto PISTIL, esto es SYNCARPY
3. Dos o más CARPELS sin fusionar = dos o más PISTILOS simples, esto es APOCARPY

(Tenga en cuenta que la variante #4, varios pistilos compuestos, no existe en la naturaleza.)

Para determinar el número de CARPELS en un PISTIL compuesto, contar LOCULES, puntos de placentación, número de ESTILOS, STIGMA y lóbulos OVARIOS. PISTIL Término colectivo para carpiano (s). Los términos CARPEL y PISTIL son equivalentes cuando no hay fusión, si se produce fusión entonces tienes 2 o más CARPELS unidos en un PISTIL.

Estructura CARPEL que encierra óvulos, puede corresponder con lóculos o placentas

Posición basal del ovario del pistilo donde se encuentran los Óvulos. El ovario se desarrolla en el fruto; los Óvulos se convierten en semillas después de la fertilización.

Óvulos que contienen cámara de LOCULE

Placenta lugar de unión del OVULE (S) dentro del ovario

STIGMA superficie receptiva para polen

Estructura STYLE que conecta ovario y estigma

FLOWER Unidad floral con zonas estériles, masculinas y femeninas

FLOR ACTINOMORFICA Una flor que tiene múltiples planos de simetría, también llamados radialmente simétricos, fórmula:\(\ast\)

FLOR CIGOMORFICA Una flor que tiene solo un plano de simetría, también llamado bilateralmente simétrico, fórmula:\(\uparrow\)

FLOR PERFECTA Una flor que tiene ambos sexos

FLOR MACHO/FEMENINO Una flor que tiene un sexo, fórmula: ♂/♀

PLANTAS MONOECIOSAS Una planta con flores unisexuales con ambos sexos en una misma planta

PLANTAS DIOECIOSAS Una planta con flores unisexuales con un sexo en cada planta, en efecto, plantas masculinas y femeninas

OVARIO SUPERIOR La mayor parte de la flor está adherida debajo del ovario, fórmula:\(G_{\underline{\dots}}\)

OVARIO INFERIOR La mayor parte de la flor está unida en la parte superior del ovario, fórmula:\(G_{\overline{\dots}}\)

(El ovario inferior solo corresponde con flores monoméricas o sincarpas).

Partes de flores WHORL unidas a un nodo

Familias Mayores

Esta sección cubrirá algunas de las familias más grandes de angiospermas, incluyendo su fórmula floral y características generales.

Orchidaceae, la familia de las orquídeas

Las orquídeas son uno de los grupos de plantas más ricos en especies, con más de 28,000 especies (Figura\(\PageIndex{1}\)). Estas plantas tienden a ser tropicales y epífitas (creciendo en otras plantas). Sin embargo, como se puede suponer por su vasta diversidad, las orquídeas se pueden encontrar en muchos ecosistemas y crecer en una variedad de sustratos, ¡incluyendo rocas! Sus flores suelen ser altamente modificadas, incluyendo espolones largos de néctar, pétalos peludos y morfologías extrañas. Muchas orquídeas son polinizadas por mosca. ¡Sigue este enlace para ver observaciones de orquídeas de todo el mundo y en tu región!

Figura\(\PageIndex{1}\): Fórmula floral de las Orchidaceae. Las flores son bilateralmente simétricas. Estas flores tienen tépalos, por lo que la K y la C han sido reemplazadas por una T. Hay 5 tépalos que son similares en apariencia y uno que es diferente. El androecio contiene uno o dos estambres que se fusionan con el ginecio, que contiene tres carpelos fusionados. Diagrama de Melissa Ha, CC-BY-NC.

Figura\(\PageIndex{2}\): Diagrama de la estructura general de la flor de orquídea, con un primer plano en la columna. La columna es una estructura formada a partir de la fusión del androecio y el ginecio. Esta flor tiene dos sépalos laterales que emergen de los lados y un sépalo dorsal orientado verticalmente. Hay dos pétalos orientados verticalmente a cada lado de una columna central. Delante de la columna, un pétalo que se extiende hacia adelante se etiqueta como labelo (o labio). Un espolón de néctar (una estructura tubular formada a partir del perianto) se extiende por debajo de la flor. Dentro de la columna, las anteras flanquean un estigma central. Diagrama de Maria Morrow, CC-BY-NC.

Figura\(\PageIndex{3}\): Las orquídeas producen una espectacular diversidad de morfologías florales. La primera imagen es Anoectochilus albolineatus, una orquídea cuyo labelo forma zarcillos como patas de araña. La segunda imagen es Caleana major, también llamada la gran orquídea pato volador por su extraña similitud con un pato de dibujos animados. Primera imagen de Safwanah Safwan, CC-BY-NC. Segunda imagen de Ambikab, CC-BY-NC.

Las orquídeas producen una gran cantidad de semillas diminutas, es decir, las diminutas motas negras en el helado de vainilla son las semillas de la orquídea Vanilla plantifolia. Una estrategia interesante, seleccionada por r con un giro: las semillas parasitan hongos micorrícicos. Las semillas de orquídeas no germinarán si no tienen pareja fúngica. A medida que las hifas fúngicas penetran en las células de las orquídeas, formaron estructuras enrolladas. La orquídea se alimenta de las hifas fúngicas hasta que ha producido sus primeras hojas y puede fotosintetizar por sí sola. En este punto, la relación puede ser desplazada hacia el mutualismo, con azúcares trasladados de planta a hongo. Sin embargo, algunas orquídeas han perdido la capacidad de producir clorofila y en su lugar, continúan alimentándose de su pareja fúngica. Estas plantas se denominan micoheterótrofos. ¡La orquídea micoheterótrofa Rhizanthella gardneri experimenta todo su ciclo de vida bajo tierra!

Asteraceae, la Familia Aster o Familia Compuesta

Hay más de 32 mil especies aceptadas en Asteraceae, un aumento reciente y dramático de las especies descritas las ha hecho volar más allá de las orquídeas (por el momento). Tienen una distribución cosmopolita, pero están mejor representados en regiones templadas y subtropicales. Esta familia es principalmente herbácea pero sí contiene algunas especies leñosas. Los miembros de esta familia producen inflorescencias de cabeza con uno o dos tipos diferentes de floretes que todos se adhieren a un receptáculo común (Figura\(\PageIndex{4}\)). Los floretes discales tienen simetría radial, mientras que los floretes ligulados tienen simetría bilateral (Figura\(\PageIndex{5}\)). Algunas inflorescencias contienen solo floretes de disco (por ejemplo, cardo), algunas solo floretes liguladas (por ejemplo, dientes de león) y otras contienen una combinación de las dos (por ejemplo, margarita). La inflorescencia está subtendida por capas de brácteas llamadas fillares, formando un involucro.

Figura\(\PageIndex{4}\): Fórmula floral de las Asteraceae. Los floretes de disco son radialmente simétricos, mientras que los floretes radiales son bilateralmente simétricos. Hay muchos sépalos sin fusionar. Hay 5 pétalos fusionados. El androecio contiene 5 estambres fusionados que también se fusionan a los pétalos. El ginecio contiene 2 carpelos fusionados. Diagrama de Melissa Ha, CC-BY-NC.

Figura\(\PageIndex{5}\): Una sección larga a través de una inflorescencia de cabeza y un florete ligulado (rayo). El cono (centro) de la inflorescencia de la cabeza está compuesto por floretes de disco radialmente simétricos que tienen pétalos amarillos fusionados. Estos están rodeados por un anillo de floretes de rayos con pétalos blancos, fusionados y simetría bilateral. Todos los floretes están unidos a un área de receptáculo ampliada. A la derecha se muestra un florete de un solo rayo. Este tiene 5 pétalos amarillos fusionados. El cáliz se reduce a un anillo de pelusa llamado pappus. El estigma es de dos lóbulos.

El cáliz se reduce a pelos o cerdas (pappus, ver Figura\(\PageIndex{6-7}\)), los pétalos se funden en un tubo o ligula (con 5 o 3 dientes). El polen es levantado y distribuido por los lados externos de los estigmas, lo que se denomina presentación secundaria del polen (Figura\(\PageIndex{6}\)). Los floretes tienen ovarios inferiores. El fruto es un aqueno y la semilla madura casi no tiene endospermo.

Figura\(\PageIndex{6}\): Floretes de disco que muestran la presentación secundaria de polen por los estigmas, con anteras formando un anillo apretado alrededor de los estilos. El cáliz modificado (pappus) se muestra en la base de los floretes. Los floretes ligulados se muestran en cada lado; estos carecen de anteras. Todos los floretes están unidos a un receptáculo común e hinchado que está forrado con brácteas, formando un involucro.

Figura\(\PageIndex{7}\): Pappus de floretes de Cirsium vulgare. Estas flores de cardo toro han arrojado sus corolas, revelando el cáliz modificado, erizado, el pappus. Foto de Tatyana Zarubo, CC-BY-NC.

Muchas plantas dentro de las Asteraceae se utilizan para aceites, vegetales, ornamentales y plantas medicinales se distribuyen en múltiples subfamilias. Los más importantes desde el punto de vista comercial son:

• Carduoideae: flores en su mayoría tubulares

-Centaurea —knapweed

-Cynara —alcachofa

-Cartamus —cártamo

• Cichorioideae: mayormente flores liguladas (pseudo-liguladas) de 5 dientes + lacticiferos con látex

-Taraxacum —diente de león

-Lactuca —lechuga

• Asteroideae: tubular + flores liguladas de 3 dientes

-Helianthus —girasol (BTW, “canola”, o Brassica napus de Cruciferae es la segunda fuente principal de aceite vegetal)

-Artemisia —artemisa

-Tagetes —caléndula y muchos otros ornamentales

Fabaceae, la familia de las leguminosas

Con alrededor de 19,000 especies, Fabaceae (Figura\(\PageIndex{8}\)) es la tercera familia de angiospermas más grande después de orquídeas y ásteres. Esta familia está ampliamente distribuida en todo el mundo, pero le va particularmente bien en los trópicos. Estas plantas forman nódulos radiculares con bacterias fijadoras de nitrógeno. Las hojas son alternas, pinnadas compuestas (una o dos veces), con estípulas. Las plantas de esta familia tienen leguminosas como frutos (una langole dehiscente a lo largo de una sola sutura).

Figura\(\PageIndex{8}\): Fórmula floral de las Fabaceae. Debido a las diferencias entre las tres subfamilias, una sola fórmula floral se vuelve compleja. La mayoría de las flores son bilateralmente simétricas, aunque son radialmente simétricas en Mimosoideae. Hay 5 sépalos y 5 pétalos con diversos grados de fusión. En la mayoría de los casos, hay 10 estambres, pero Mimosoideae tiene muchos. Hay un solo carpiano con ovario inferior. Diagrama de Melissa Ha, CC-BY-NC.

Hay tres subfamilias (Caesalpinioideae, Mimosoideae, Papilionoideae) con características distintas. En Papilionoideae los pétalos son en su mayoría libres, desiguales y tienen nombres especiales: pancarta, quilla y ala (Figura\(\PageIndex{9}\)). En Mimosoideae, se fusionan y forman un tubo con simetría radial. Generalmente hay 10 estambres con 9 fusionados y uno libre; en Mimosoideae, los estambres son numerosos. Hay un solo carpiano en el ginecio, es decir, el ovario tendrá un solo locule.

Figura\(\PageIndex{9}\): Flores de la subfamilia Papilionoideae. El pétalo grande y erguido en la parte posterior es la pancarta. Dos alas se extienden hacia los lados. Una quilla, compuesta por dos pétalos fusionados, alberga los verticilos reproductivos. El diagrama floral muestra que hay 9+1 estambres (uno de los estambres está separado de los demás.

Algunos representantes de Fabaceae incluyen:

• Mimosoideae: estambres numerosos, pétalos conectados

-Acacia —árbol dominante de sabanas africanas y australianas, a menudo con filodos

-Mimosa —planta sensible

• Papilionoideae: estambres 9+1, pétalos en su mayoría libres; esta subfamilia contiene muchas plantas alimenticias extremadamente importantes con alto valor proteico

-Glicina —soja

-Arachis —maní con frutos autoenterrados

-Phaseolus —frijol

-Pisum —guisante

Poaceae, la familia de las gramíneas

Los pastos son monocotiledóneas. Hay aproximadamente 12 mil especies de gramíneas ampliamente distribuidas en todo el mundo, pero la mayoría de los géneros se concentran en los trópicos. Los pastos tienden a dispersarse por el viento y prefieren lugares secos y soleados. A menudo forman césped (tussocks), estructuras compactas donde se entremezclan tallos de pasto viejo, rizomas, raíces y partes del suelo. Los pastos forman comunidades ecológicas específicas de pastizales ampliamente representadas en la Tierra (por ejemplo, las praderas de América del Norte son pastizales). Los pastos también son componentes importantes de otros ecosistemas (por ejemplo, humedales). Los tallos de los pastos suelen ser huecos y redondos. Las hojas tienen bases de revestimiento.

Los floretes de pasto son reducidos, polinizados por el viento, generalmente bisexuales (Figura\(\PageIndex{10}\)), y forman espiguillas complicadas. Cada espiguilla lleva dos glumas; cada flor tiene escamas de lemma y palea (Figura\(\PageIndex{11}\)). El perianto se reduce a lodículos. Estambres de 6 a 1 (la mayoría de las veces 3), con anteras grandes. El fruto de los pastos es una cariópsis, a lo que comúnmente denominamos grano. Los pastos son increíblemente importantes comercialmente como fuentes de alimentos, construcción, biocombustibles y componentes de muchos productos: arroz, maíz, trigo, caña de azúcar, cebada, centeno, sorgo y bambú son todos pastos. El estudio de las gramíneas se llama agrostología, puede ser tanto agravante como glumey.

Figura\(\PageIndex{10}\): Fórmula floral de las Poáceas. ¡Los floretes de pasto son extraños, en verdad! Presentan un perianto reducido con dos lodículos (T) debido a su síndrome de polinización por viento. El androecio suele contener 3 estambres, pero puede haber 1 o 6. El ginecio contiene 2-3 carpelos fusionados. Diagrama de Melissa Ha, CC-BY-NC.

Figura\(\PageIndex{11}\): Estructuras florales en las poáceas. A la izquierda se encuentra una planta de pasto con hojas enfundadas alrededor de un solo tallo coronado por una inflorescencia compuesta por floretes. En el centro hay un diagrama de una espiguilla. Cada espiguilla está compuesta por una raquilla central, dos glumas en el exterior que encierran un lema y un toldo, y dos floretes compuestos por lodículos, palea, estambres y carpelos. A la derecha hay un diagrama de flores de un florete de pasto. El diagrama muestra un círculo para la raquilla junto a dos palea. Por otro lado, el florete está encerrado por un toldo o lema. En el centro, hay dos lodículos, tres anteras, y un solo carpiano con dos estigmas plumosos (cada uno mostrado como astérix).

Atribución

Curada y autoría de Maria Morrow utilizando las siguientes fuentes:

• 19.1.5 Diversidad y relaciones evolutivas de las plantas desde la biología por John. W. Kimball (con licencia CC-BY)
• 8.3 Tres familias de plantas que querías conocer pero que tenían demasiado miedo de preguntar a Introducción a la Botánica de Alexey Shipunov (dominio público)
• Presentación de Angiosperm Families por Melissa Ha, (CC BY-NC)