7.2: Gimnospermas

Objetivos de aprendizaje

• Describir las características derivadas compartidas de las gimnospermas.
• Conectar estas adaptaciones a los estresores que este grupo de plantas habría enfrentado.

Hacia el final del periodo Carbonífero, se produjeron cambios importantes en el clima. El día actual, los continentes europeo y norteamericano se estrellaban juntos, 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 al aire seco (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\): Las hojas xerofíticas tienden a tener una cutícula espesa y cerosa (fíjese en lo brillantes que son estas hojas gigantes de Sequoia), una menor relación superficie a volumen con capas adicionales de células densamente empaquetadas y estomas hundidos. Foto de Maria Morrow, CC BY-NC.

Estas plantas tendrían la capacidad de crecer más (y así más altas) a través de la producción de una nueva capa de xilema secundario, AKA madera, cada año. 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 (Figura\(\PageIndex{2}\)). Estos rasgos permitieron que algunas gimnospermas se adaptaran a ambientes extremos como la tundra congelada, alta alpina y desiertos, para resistir la herbivoría, y vivir miles de años.

Figura\(\PageIndex{2}\): Crecimiento secundario, visto en sección transversal a través de un tallo leñoso. La capa externa está compuesta por corteza, que rodea el tejido leñoso interno. La madera está compuesta por células de xilema lignificadas. En las gimnospermas, estas células serían traqueidas. La corteza forma una gruesa capa externa (roja y fibrosa) que rodea la madera más clara y densa que compone el resto del tronco. Foto de Maria Morrow, CC BY-NC, quien es consciente de que este tocón pertenece a una angiosperma (en este caso, una encina).

Para aumentar las posibilidades de fertilización en ausencia de agua, los gametos comenzaron a dispersarse aéreamente 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 una estructura llamada cono (o estrobilus, ver Figura\(\PageIndex{3}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): Megastróbilo y microestrobilo. La primera foto muestra un megastrobilo de Araucaria, donde se producen semillas en cada megasporófila (distinguida por las brácteas curvadas que sobresalen de debajo de cada una). La segunda foto muestra un microstrobilus de Pinus. Cada microsporófila similar a una escala produce múltiples microsporangios donde se desarrollan los granos de polen. Fotos de George Shepherd, CC BY-NC-SA.

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. De hecho, algunos de los organismos más antiguos (pino eristlecone), más alto (secoya costera) y más masivos (secuoya gigante) del planeta son coníferas y todos son nativos de California.

Muchos linajes de gimnospermas están actualmente en peligro de extinción. Consulta este artículo de acceso abierto (Gymnosperms on the EDGE) para obtener más información sobre la conservación de gimnospermas.

Presiones de selección y conductores

1. Competencia por la luz solar. Las plantas vasculares sin semillas pudieron alcanzar alturas de hasta 100 pies de altura. En el linaje que condujo a las gimnospermas y angiospermas, algunas plantas desarrollaron la capacidad de crecer más a medida que crecían más altas. Este crecimiento secundario permitió aumentar la estabilidad y, eventualmente, alcanzar alturas superiores a los 300 pies.
2. Sequía. Las condiciones secas se habrían seleccionado para plantas con cutículas más gruesas, hojas con menor superficie para evaporarse y propágulos que podrían dispersarse sin agua y sobrevivir a través de períodos secos para germinar cuando el agua estaba disponible.
3. Herbivoría. Además de las hojas que podrían resistir la sequía, la presencia de insectos habría impulsado la selección de plantas que podrían defenderse de la herbivoría. La cutícula gruesa y la textura dura de las hojas xerofíticas las dificultaron su alimentación, mientras que los canales de resina tanto en hojas como en tallos proporcionaron otra línea de defensa.

Atribuciones

Contenido de Maria Morrow, CC BY-NC