19.3: Principales Linajes Evolutivos

Las briófitas (~23,000 especies existentes)

Las briofitas surgieron en un período de la historia de la Tierra antes de que se hubieran formado los suelos. La superficie terrestre era rocosa y consistía principalmente en costras (esteras microbianas) compuestas por ensamblajes de procariotas. La exposición a la luz solar habría sido intensa en relación con el tampón proporcionado por el agua. Además, estar rodeado de agua proporcionaría regulación de la temperatura circundante y soporte estructural. A medida que las algas verdes comenzaron a colonizar la superficie terrestre, al menos uno de estos linajes acumuló adaptaciones favorables para vivir en la tierra: una cutícula cerosa para evitar la pérdida de agua, propágulos de dispersión resistentes a la desecación llamados esporas, y retención y alimentación de la desarrollo de cigoto. Este linaje de algas verdes evolucionó hasta convertirse en el antepasado de las briófitas. Este grupo evolutivo incluye hepáticas, musgos y hornworts. Estas plantas no tienen raíces verdaderas para absorber el agua, ni tienen tejido vascular para transportar esa agua a otras regiones de la planta. Debido a esto, las briófitas tienden a crecer postradas (cerca de la superficie en la que están creciendo) y permanecen bastante pequeñas. También tienden a crecer en áreas húmedas donde hay acceso al agua y dependen del agua para la dispersión de los gametos y la fertilización.

Dibuja cualquier briofita que veas. Describe el entorno donde los encontraste. ¿Había características que las ubicaciones tenían en común (por ejemplo, sombreadas)?

¿Qué características compartieron los propios briófitos?

Traqueofitas

Plantas Vasculares sin Semillas (~20,000 especies existentes)

A medida que las briófitas comenzaron a colonizar la superficie terrestre, produjeron ácidos orgánicos durante el metabolismo que ayudaron a la descomposición del sustrato rocoso. Al morir, su materia orgánica se mezcló con la roca desgastada, formando los suelos más tempranos de la Tierra. Antiguamente abundante para los primeros colonos terrestres, el acceso a la luz solar se volvió competitivo a medida que proliferaban las briófitas. Esto llevó a la selección de individuos que podrían elevarse más alto y transportar agua a través de sus tejidos. Eventualmente, esta selección resultó en la evolución del tejido vascular, pipas que podían sacar agua del suelo para que partes de la planta pudieran elevarse hacia arriba, y esas partes levantadas hacia arriba pudieran transportar sus fotosintatos hasta las partes inferiores de la planta. Las células del xilema (tejido vascular transportador de agua) contenían lignina, el compuesto duro y resistente a la descomposición del que está hecha la madera. Esta molécula rígida en el tejido vascular permitió el soporte estructural, permitiendo que las plantas crecieran más altas, ¡algunas de más de 100 pies! El sistema vascular también permitió la especialización de órganos: raíces para absorción de agua, hojas para fotosíntesis y tallos para soporte estructural.

Las plantas vasculares sin semillas también comenzaron a depender más de la etapa de esporofitos. El esporofito se convirtió en la etapa más grande, nutricionalmente independiente del ciclo de vida. Los esporofitos de ramificación ofrecieron más sitios para que ocurriera la meiosis, lo que resultó en mayores oportunidades de variación, lo que podría interpretarse como más opciones en un entorno cada vez más competitivo.

Las plantas vasculares sin semillas que podrías ver hoy incluyen musgos club, musgos de espiga, helechos y colas de caballo. Aunque muchos taxones modernos son relativamente pequeños en estatura, los miembros extintos de cada uno de estos grupos tenían formas arborescentes (arborescentes). Imagínese una cola de caballo de 100 pies de altura, esto sería Calamites, un miembro extinto de la Equisetopsida del período Carbonífero. La verdadera era de los SVP fue de 300-400 mya. El clima era tropical, con mares cálidos y poco profundos que se extendían tierra adentro. El rápido crecimiento de troncos arbóreos con tejidos leñosos difíciles de descomponer resultó en la acumulación de grandes cantidades de biomasa rica en carbono que se convertirían en los yacimientos de carbón por los que se nombra este período.

Dibuja cualquier SVP que encuentres. Describe el entorno donde los encontraste. ¿Había características que las ubicaciones tenían en común?

¿Qué características compartieron las propias plantas?

Plantas de Semilla

Gimnospermas (~1000 especies existentes)

Hacia el final del periodo Carbonífero, se produjeron cambios importantes en el clima. El día actual, los continentes europeo y norteamericano se estrellaron de golpe, formando las montañas de los Apalaches (que eran más altas, en ese momento, que el Himalaya actual). Los registros fósiles y geológicos muestran una tendencia hacia un clima más seco, con evidencia de glaciación y disminución del nivel del mar. Los mares interiores se desviaban cada vez más hacia distintos canales fluviales a medida que los desechos leñosos canalizaban el movimiento de las vías En definitiva, la superficie terrestre comenzó a secarse y había mucho más de ella. Los antepasados de aves, reptiles y mamíferos estaban adaptando huevos que podían sobrevivir fuera del agua, las plantas estaban trabajando hacia una estrategia similar. Las condiciones secas se habrían seleccionado para plantas con cutículas más gruesas, hojas con menor superficie para evaporarse, propágulos que podrían sobrevivir a través de períodos secos para germinar cuando el agua estaba disponible, y aquellos que podrían crecer más altos que el dosel actual. Alrededor de esta época, un grupo de animales probablemente tomó vuelo por primera vez: ¡los insectos! Esto presentaría tanto nuevos retos como nuevas oportunidades para las plantas.

Las plantas que se convertirían en las gimnospermas desarrollaron hojas xerofíticas para evitar la desecación en el aire seco. Algunos tendrían la capacidad de crecer más (y así más altos) a través de la producción de una nueva capa de xilema secundario, AKA madera, cada año. Estas plantas también podrían producir capas exteriores de células muertas, a diferencia de la epidermis viva, llamada corteza. En conjunto, la producción de corteza y madera forman parte de un proceso llamado crecimiento secundario. Para aumentar las posibilidades de fertilización en ausencia de agua, los gametos comenzaron a dispersarse aeralmente a través del polen. Quizás lo más importante es que el cigoto y el gametofito femenino se rodearon en una capa protectora y se dispersaron como semillas. Tanto las semillas como el polen se desarrollan dentro de estructuras llamadas conos.

Los primeros registros fósiles de gimnospermas son de un periodo llamado Pérmico, justo después del Carbonífero. Las gimnospermas solían tener muchas más especies, pero es probable que el evento que aniquiló a la mayoría de los dinosaurios también representara el final para la mayoría de esos linajes. Los grupos existentes de gimnospermas incluyen las coníferas, cícadas (similares en apariencia a las palmas), gnetofitos y especies individuales de los ginkgófitos, Ginkgo biloba. De las aproximadamente 1000 especies de gimnospermas vivas en la actualidad, alrededor de 600 de ellas son coníferas, 58 de las cuales se encuentran en California. Muchos linajes de gimnospermas están actualmente en peligro de extinción.

¿Por qué se podrían encontrar tantas coníferas en California? Considera el clima único de California —el Mediterráneo— y las condiciones climáticas durante las cuales evolucionaron las gimnospermas.

Dibuja cualquier gimnosperma que encuentres. ¿Qué características de su hábitat y morfología compartieron, en su caso? ¿Eran todas coníferas?

Considera los canales de resina presentes en las agujas de pino. ¿Cuál es su función y cómo refleja la presencia de estos canales las condiciones en las que probablemente evolucionaron los pinos?

Plantas con Floración

Angiospermas (>370,000 especies existentes y conteo)

Al final del periodo Pérmico, hubo la mayor extinción masiva que este planeta haya experimentado jamás. Se estima que 96% de las especies que vivían en ese momento se extinguieron. Este evento marcó la recesión para algunos grupos y abrió espacio para que surgieran otros. Se desconoce el momento exacto de aparición de angiospermas, por lo que es difícil relacionar su evolución con condiciones climáticas específicas. Sin embargo, hay evidencia fósil relativamente nueva que puede colocar plantas con flores ya en el período Jurásico, 174 mya. Esta era la edad de los dinosaurios y coincide con la aparición de los primeros dinosaurios emplumados — ¡pájaros! Al igual que los insectos, las aves presentarían interesantes oportunidades para este nuevo grupo de plantas, trabajando tanto como polinizadores como dispersores de semillas.

Las angiospermas se pueden distinguir de otras plantas por un conjunto de características especializadas que les permitieron competir en un mundo ya lleno. Lo (generalmente) más fácil de identificar sobre una angiosperma son sus flores. Estas colecciones de hojas modificadas permitieron a este grupo de plantas atraer polinizadores y aumentar las posibilidades de fertilización exitosa. Una vez polinizadas, las semillas fertilizadas se envuelven en un ovario protector cuya estructura puede especializarse para diferentes métodos de dispersión, como la ingestión de animales, el apego animal, la flotación o la dispersión del viento. Este ovario protector y la (s) semilla (s) encerrada (s) se denominan más comúnmente fruto. Dentro de las semillas en desarrollo, las angiospermas proporcionan una fuente de alimento adicional al cigoto en desarrollo, el endospermo.

Competir con las gimnospermas por el acceso a la luz solar fue quizás desesperado, por lo que las angiospermas adaptaron formas de trabajar de manera más inteligente, no más difícil. En el xilema, desarrollaron celdas conductoras de gran diámetro para una rápida absorción de agua llamadas elementos de vaso, aunque esto las hizo vulnerables a condiciones de congelación. En el floema, las células de tamiz evolucionaron hasta convertirse en elementos de tubo de tamiz, cada vez más especializados para el transporte de fotosintatos.

Como habrás adivinado por la gran cantidad de especies, las angiospermas ocupan hábitats increíblemente diversos y abarcan una variedad de morfologías, desde diminutas plantas que flotan como película en la superficie de un estanque hasta imponentes árboles de eucalipto que dominan los bosques de Tasmania, rivalizando con secuoyas en altura.

Dibuja algunas de las angiospermas que veas. ¿Qué tenían en común? ¿Tendieron a crecer en entornos similares?

¿Crees que alguna de estas plantas tiene el mismo polinizador? ¿Por qué o por qué no?

Colaboradores y Atribuciones

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