9.3: Anatomía de la Hoja

Anatomía Mesofítica de la Hoja

Ver una diapositiva preparada de una hoja de Ranunculus. Esta pequeña planta herbácea con flores se conoce más comúnmente como ranúnculo. Crece en muchos ambientes, pero tiende a preferir puntos sombreados y frescos con mucha humedad. Es un buen ejemplo de hoja “estándar”, no especialmente adaptada a ambientes húmedos o secos. Este tipo de planta se llama mesófito (meso- significa medio, -fito significa planta), prefiriendo condiciones climáticas moderadas.

Figura\(\PageIndex{1}\): Hoja Mesofítica

La capa externa de células tanto en la superficie superior como en la inferior de la hoja es la epidermis. ¿Se pueden encontrar poros (huecos) en la epidermis? Estos poros se llaman estomas y permiten que el dióxido de carbono (\(\ce{CO2}\)) entre en la hoja para la fotosíntesis. El oxígeno (\(\ce{O2}\)), que se produce durante la fotosíntesis como producto de desecho, se libera a través de los estomas. Un tercer gas, el vapor de agua (\(\ce{H2O}\)), también escapa a través de los estomas, aunque esto tiene efectos beneficiosos y perjudiciales para la planta.

Mire a ambos lados de un estoma (esta es la versión singular de los estomas) para ver las células de guardia flanqueantes. Estas células regulan la apertura y cierre del estoma ya sea inflándose y abriéndose cuando hay alto contenido de agua en la hoja, o colapsando y cerrando el estoma cuando el contenido de agua en la hoja es bajo. Esto evita que el vapor de agua escape de la planta si tiene muy poca agua. Sin embargo, también\(\ce{CO2}\) evita la entrada, deteniendo la formación de azúcares en la planta y cortando su fuente de energía. El flujo de vapor de agua que sale de la hoja ayuda a extraer el agua de las raíces, consulte el laboratorio 5a para obtener una descripción completa de la transpiración.

Debajo de la epidermis superior hay una capa de células alargadas llenas de cloroplastos. Se trata del mesófilo empalizada, que se ha especializado en capturar la luz solar entrante, rotar los cloroplastos hacia la parte superior de la hoja y luego permitirles regenerarse ciclándolos hacia el centro de la hoja. Justo debajo del mesófilo de empalizada se encuentra el mesófilo esponjoso. El mesófilo esponjoso está lleno de bolsas de aire (de ahí el nombre esponjoso) que permiten\(\ce{CO2}\) moverse dentro de la hoja hasta el mesófilo empalizada, además de permitir que el oxígeno se difunde desde la mesófila empalizada a través del mesófilo esponjoso y salga por los estomas.

Es posible que veas círculos de células densamente empaquetadas que tiñen tanto de un color diferente al de las células mesófilas, así como que tienen una estructura organizativa diferente. Se trata de venas de tejido vascular que atraviesan la hoja. El xilema está en la parte superior, tiñéndose de manera diferente al resto de las células debido a sus paredes secundarias lignificadas. El floema se encuentra en la parte inferior del haz, soportado por un racimo de fibras (esclerénquima) que aumentan el soporte estructural de las venas. El xilema transporta agua y minerales disueltos desde las raíces hasta la hoja, mientras que el floema transporta azúcares elaborados en la hoja a otras regiones de la planta.

Dibujar una sección transversal de una hoja mesofítica, etiquetando cada estructura o tejido con su nombre y función. Considera simplificar la imagen para usarla como una referencia fácil.

En la hoja que estás viendo, ¿hay más estomas en la epidermis superior o inferior? ¿Se te ocurre alguna razón por la que esto podría ser?

¿Cómo contribuye la estructura del mesófilo esponjoso a su función?

Adaptaciones Hidrofíticas de Hojas

Los hidrófitos (hidro- significa agua) son plantas adaptadas para crecer en el agua. La estructura de una hoja hidrofítica difiere de una hoja mesofítica debido a las presiones selectivas en el ambiente: el agua es abundante, por lo que la planta está más preocupada por mantenerse a flote y prevenir la herbivoría.

Figura\(\PageIndex{2}\): Sección transversal de una hoja hidrofítica

Observe un portaobjetos preparado de un hidrófito, como Nymphaea, comúnmente llamado lirio de agua. Obsérvese la fina capa epidérmica y la ausencia de estomas en la epidermis inferior. En el mesófilo esponjoso, hay grandes bolsas donde el aire puede quedar atrapado. Este tipo de tejido de parénquima, especializado para atrapar gases, se llama aerénquima. Busca células ramificadas de aspecto agudo que atraviesan el mesófilo de la hoja. Estas se teñirán de manera diferente a las células del parénquima porque tienen una pared secundaria gruesa. Estas células de esclerénquima se denominan astrosclereidas y proporcionan el soporte estructural foliar, así como prevención de la herbivoría.

¿Por qué no hay estomas en la epidermis inferior de una hoja de Nymphaea?

Dibuja una sección transversal de la hoja de Nymphaea, etiquetando cada estructura o tejido con su nombre y función.

Adaptaciones Xerofíticas de Hoja

Las plantas xerofíticas (xero- que significa secas) se adaptan a las condiciones secas. California es un gran lugar para ver plantas xerofíticas debido a la larga estación seca que también corresponde a la estación más cálida. Si eres de California, esto puede parecer perfectamente normal. Sin embargo, en la mayoría de los otros lugares, la estación cálida coincide con la estación húmeda, un clima mucho más fácil para que las plantas naveguen. La coincidencia de estaciones secas y cálidas se da en 5 regiones distintas del mundo, todas en la costa oeste de su continente y todas en una estrecha banda latitudinal entre 30-60 grados a cada lado del ecuador. Este tipo de clima lleva el nombre de una de estas 5 regiones: el Mediterráneo.

Las temperaturas cálidas a altas provocan una mayor transpiración. Las condiciones secas tienen el mismo efecto, duplicando el estrés hídrico en las plantas en climas mediterráneos donde es a la vez cálido y seco al mismo tiempo.

Pinos

Los pinos evolucionaron durante un período de la historia de la Tierra cuando las condiciones se estaban volviendo cada vez más secas Las agujas de pino tienen muchas adaptaciones para hacer frente a estas condiciones.

1. La epidermis de la hoja parece tener más de una capa celular gruesa. Estas capas posteriores de tejido epidérmico debajo de la única capa externa de la epidermis verdadera se llaman hipodermis (hipo- significado debajo, dermis que significa piel), que ofrece una barrera más gruesa y ayuda a prevenir la pérdida de agua.
2. La epidermis misma está recubierta en el exterior por una gruesa capa de cera llamada cutícula. Debido a que las ceras son hidrofóbicas, esto también ayuda a prevenir la pérdida de agua a través
3. Los estomas suelen estar hundidos, ocurriendo dentro de la hipodermis en lugar de la epidermis. Los estomas hundidos crean una bolsa de aire que está protegida del flujo de aire a través de la hoja y puede ayudar a mantener un mayor contenido de humedad.
4. Hay dos haces de tejido vascular incrustados dentro de una región de células llamada tejido de transfusión. El tejido transfusional y los haces vasculares están rodeados por una capa distinta de células llamada endodermis (muy parecida a una raíz, pero no suberizada).
5. Finalmente, la forma general de la hoja permite la menor pérdida de agua posible al disminuir la superficie relativa, tomando una forma más redonda en lugar de una más plana. Esta baja relación de superficie a volumen es característica de los xerófitos.

Figura\(\PageIndex{2}\): Corte transversal de aguja de pino

Figura\(\PageIndex{3}\): Cierre de estoma hundido

Observe un portaobjetos preparado de una sección transversal de aguja de pino. Las extrañas células invaginadas entre la hipodermis y la endodermis son la mesófila. Dibuja en la otra mitad de la aguja de pino arriba. Identificar y etiquetar las estructuras involucradas en la retención de agua.

Nota

Existen varios canales que aparecen como grandes círculos abiertos en la sección transversal de la hoja. Se trata de canales de resina. Las células que los recubren secretan resina (la materia pegajosa que exudan los árboles coníferos, a menudo llamada brea), que contiene compuestos que son tóxicos para insectos y bacterias. Cuando los pinos evolucionaron, no sólo la Tierra se estaba volviendo más seca, sino que los insectos evolucionaban y proliferaban. Estos canales de resina no son características que ayuden a la planta a sobrevivir en condiciones secas, pero sí ayudan a prevenir la herbivoría. Además de la prevención de la herbivoría, la resina puede ayudar a cerrar heridas y prevenir la infección en los sitios de la herida.

Oleander

La adelfa (Nerium oleander) es otra planta que se ha adaptado específicamente para sobrevivir a las condiciones de sequía, posiblemente originaria del Mediterráneo aunque se desconoce su origen preciso. La adelfa también tiene defensas contra la herbivoría, haciendo que toda la planta sea extremadamente tóxica, incluso para los humanos.

Figura\(\PageIndex{4}\): Sección transversal de la hoja de Nerium

En lugar de estomas hundidos, la epidermis en adelfa rebaja y crea un bolsillo que está forrado con tricomas. Los estomas se encuentran en la base de estos bolsillos, llamados criptas estomáticas. Los tricomas ayudan a capturar la humedad evaporada y mantener un ambiente relativamente húmedo alrededor de los estomas. Estas criptas estomáticas se localizan solo en la parte inferior de las hojas, donde experimentan menos exposición al sol y por lo tanto menos transpiración. La epidermis superior está libre de estomas y, en cambio, está recubierta por una cutícula gruesa.

Figura\(\PageIndex{5}\): Cripta estomática

La imagen de abajo muestra un primer plano de la epidermis superior. ¿Qué es esa gruesa capa encima de la epidermis? ¿Cómo se compara con la misma capa en una hoja mesofítica?

Figura\(\PageIndex{6}\): Epidermis superior de nerio

Observe un portaobjetos preparado de una sección transversal de una hoja de Nerium. Dibuja y etiqueta las estructuras mencionadas en el párrafo anterior, así como cualquier característica adicional que veas en la descripción de las adaptaciones xerofíticas en pinos.

¿Qué adaptaciones comparten los pinos y la adelpa? ¿Qué características que se encuentran en la hoja de pino están ausentes en la hoja de adelpa?

Maíz

El maíz (Zea mays) no es necesariamente un xerófito, sino que está adaptado para hacer frente a altas temperaturas. Una de estas adaptaciones, la fotosíntesis tipo C4, se cubrirá en el laboratorio de fotosíntesis. El que identificarás es algo que permite que la hoja altere la cantidad de área de superficie expuesta. Cuando la humedad es abundante, las hojas de maíz están completamente expandidas y son capaces de maximizar la fotosíntesis. Cuando la humedad es limitada, las hojas ruedan hacia adentro, limitando tanto la pérdida de humedad como la capacidad fotosintética. Esto se logra por la presencia de células bulliformes en la epidermis superior. Estos racimos de células agrandadas se hinchan con agua cuando hay abundante agua disponible. A medida que disminuye el contenido de agua en la planta, estas células se marchitan, haciendo que la epidermis superior se doble o se doble hacia adentro en estos puntos. Esta adaptación a la exposición al sol se puede encontrar en muchas otras gramíneas, también (el maíz es miembro de las Poaceae, la familia de las gramíneas).

Figura\(\PageIndex{7}\): Células bulformes de Zea mays

Observe un portaobjetos preparado de una sección transversal de una hoja de Zea mays. Busque racimos de células agrandadas en la epidermis superior. Etiquete las celdas bulformes en la imagen de arriba.

¿Por qué no hay células bulformes en la epidermis inferior también? ¿Qué pasaría con una hoja con células bulformes en ambos lados?

¿Dónde se encuentran los estomas en una hoja de Zea mays?

Colaboradores y Atribuciones

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