“Plantas no vasculares”

Asignatura Morfología

Programa de Biología

Universidad de Cartagena

Primer período de 2016

Definiciones

Sistemática biológica: Es el estudio de la diversificación de lavida en el planeta tierra y de las relaciones entre losorganismos vivos a través del tiempo.

Archaea: Grupo de microorganismos unicelulares procariotasafines a las bacterias, con una historia evolutivaindependiente inferida a partir de su diferente bioquímica delas otras formas de vida.

Bacteria: Gran grupo de microorganismos unicelularesprocariotas, con gran variedad de formas, existiendoprácticamente en cada hábitat terrestre.

Ubicación sistemática de lasplantas no vasculares

Dominios: Bacteria y Archaea célulasprocariotas (sin núcleo conspicuo yorganelos no encerrados en una membrana)y Eukarya reinos de organismos con célulaseucariotas (con núcleo y organelosencerrados en una membrana).

Reinos: Animalia (ingierenalimento), Fungi (absorbenalimento), Plantae (fabrican sualimento por fotosíntesis) Protista(resto de eucariotas, muchosmicroscópicos) y Monera(procariotas microscópicosconocidos como bacterias).

Clasificación en cinco reinos(Whittaker, 1969)

Protistas: Incluye todos los otros eucariotas muchosde ellos microscópicos que no encajan en los otrosreinos, ejemplos: Paramecios, algas unicelulares yalgas multicelulares.

DefinicionesGlucosa: Carbohidrato empleado por las plantas durante la

respiración de los tejidos para proveer de energía las actividades celulares. Es también usado para producir la celulosa de las paredes celulares.

Celulosa: Polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa.

Clorofila: Pigmento verde presentes en casi todas lasplantas, algas y cianobacterias y es extremadamenteimportante al permitirle a la planta obtener energía a partir de la luz.

Mitosis: Proceso que ocurre en el núcleo de las células en el cual se produce división celular con un reparto equitativo del material hereditario (ADN).

Meiosis: Proceso de división celular en el cual una célula (2n) experimenta dos divisiones sucesivas generando cuatro células haploides (n).

Tejido vascular

Exceptuando las briófitas, lasotras divisiones de plantas tienentejido vascular xylema (agua yminerales de las raíces al restode la planta) y floema(nutrientes a todas las partes delas plantas).

Tejido vascular en la vena de una hoja (las líneas quese ven).

Clasificación de las plantas

En cuatro grandes grupos con diferente

estructura e historia de vida.

1. Musgos y hepáticas (Bryophyta).

2. Helechos (Pteridophyta).

3. Coníferas (Gymnospermas).

4. Plantas con flores (Angiospermas).

Árbol filogenético de los principales grupos de plantas

Reino PlantaePlantas: Multicelulares,Eucariotas, Fotosintéticas.Briófitas: No vasculares, sinsemillas, musgos y hepáticas.Helechos: Vasculares, sinsemillas.Gimnospermas: Vasculares,Cono con semillas desnudas,Gingkos, Cícadas y Coníferas.Angiospermas: Vasculares, consemillas verdaderas, conflores.

Dominio Eukarya: Reino Viridiplantae: Algas verdes (Chlorophyta)

(Antíguamente ubicados en los Protistas

Chlamydo-

monas

Spirogyra

Volvox: Forma colonial

de 512 células.

Ulva:

Pediastrum

Dominio Eukarya:

Reino Viridiplantae:

Algas verdes (protistas) son el pariente vivo más cercano

de las plantas terrestres y forman un grupo monofilético con

ellas.

Caracteres compartidos:

Cloroplastos, Clorofila a y b, y pigmento Beta caroteno.

Órdenes similares de los sacos internos en los tilacoides.

Paredes celulares con composición similar.

Sintetizan almidón como producto de almacenamiento.

Espermas y peroxisomas con estructura y composición

similares.

Subreinos Plantae y Chlorophyta

Características distintivas:

Eucariotas, la mayoría fotoautotróficas(fotosintetizan usando clorofila A y B);

aeróbica;

la reproducción involucra mitosis y meiosis;

mayoría son multicelulares con tejidos (pero no lamayoría de las algas verdes.);

paredes celulares de celulosa;

no engolfan alimento;

la mayoría no tienen cilios.

Características del reinoPlantae

• Multicelulares con tejidos.

• Eucariotas: Sus células tienen nucleo.

• Fotosintetizan:

H2O + CO2 + energía lumínica ——> O2 + C6H12O6 (glucosa).

• Clorofila contenida en cloroplastos.

• No se dezplazan.

• Sus tejidos pueden ser vasculares

o no vasculares.

Características del reinoPlantae

• La mayoría se reproduce sexualmente.

• Autotróficas: Hacen su propio alimento.

• Aeróbicas: Necesitan del oxígeno diatómico para vivir opoder desarrollarse.

• Su reproducción implica mitosis y meiosis.

• Sus paredes celulares están hechas de celulosa.

• Producen embriones multicelulares.

Los principales grupos de plantasevolucionaron durante un largoespacio de tiempo geológico.– Los musgos, antóceras y hepáticas en el Silúrico y Devónico.

– Helechos y equisetos en el Devónico.– Coníferas, cícadas y gingkos en el Pensilvánico y Pérmico.

– Plantas con flores (angiospermas) en el Cretácico.

– Actualmente las angiospermas son lasplantas más abundantes con más de 300000 especies descritas.

Las plantas se originaron en el agua

• Todos los organismos necesitanagua, la cual está siempredisponible en mares y lagos.

• El agua es un medio estable.• El agua permite movimientos,suministra nutrientes, remuevedesechos.

• Permite a los espermatozoidesnadar hasta los ovarios.

Para colonizar la tierra

• Absorber agua y nutrientes de los alrededores por medio de una gransuperficie.

• Luchar contra la gravedad.

• Mantenerse húmedas por medio de unacutícula o capa de cera para evitar la desecación de la planta, de las esporas y de los gametos.

• Moverse sin la ayuda del soporte del fluido.

Para colonizar la tierra

• Reproducirse sin que los espermatozoidesdeban moverse en el agua.

• Soportar condiciones más fuertes: Luz másintensa, mayor variación en temperatura ymayores fluctuaciones.

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Plantas no vasculares

Las primeras que lo hicieron

Adaptaciones de las plantas no vasculares (briófitas).

A. Desecacióni. Planta

ii. Esporas

iii. Gametos

Pequeña cobertura impermeable, estomasprimitivos, puede sobrevivir a ladesecación.

Protección impermeable de esporopolenina(politerpeno impermeable resistente a los agentes químicos) muy gruesa.

Alguna protección de anteridios yarquegonios, pero los espermatozoidescontinúan necesitando agua para alcanzarel arquegonio.

B. Adquisición de recursos – agua y minerales

Absorción directa a través de todas las células.

No raices verdaderas.

Desventaja – pueden crecersolo cuando están húmedas.

Ventaja – no necesitan suelo.

Adaptaciones de las briófitas.

C. Soportan la fuerza de la gravedad (no mucha). - Para adquisición de luz, o dispersión de esporas o gametos.

Adaptaciones de las briófitas.

E. Agua para reproducirse

i. Gametos

ii. Esporas

El agua continúa siendo necesaria oparaque el espermatozoide llegue al óvulo.

Dispersadas por el viento.

BriófitasAprox. 24000 especies, del reino Plantae

algunas veces agrupadas en un solophylum, o en dos divisiones:

1. Musgos Mosses (Bryophyta).

2. Hepáticas Liverworts.

3. Antocerotas Hornworts (Anthocerophyta).

Se reproducen por esporas, no tienen floresy pueden ser encontradas creciendo sobreel piso, rocas y otras plantas.

• Bryophyta – Musgos

• Hepatophyta – Hepáticas

• Anthocerophyta - Antocerotas

Características

• Incluye músgos, hepáticas y antocerotas.

• No poseen tejido vascular (xilema yfloema) para transportar agua ynutrientes.

• Pasan por alternancia de generaciones(etapas de esporofito y gametofito).

• El gametofito es la etapa dominante.

• Se reproducen por esporas.

Características• Clorofila a, almidón, celulosa.• No tienen lignina (polímero presente en

las paredes celulares).• Usualmente no tienen tejido conductivo,

algunas veces un tejido póbrementedesarrollado.

• Gametofito dominante, perenne.• Esporofito parasítico sobre el

gametofito.• NECESITAN UN AMBIENTE HÚMEDO

CUANDO ESTÁN ACTIVAS.

Plantas no vasculares

• Solo dos phyla de plantas vivientesno poseen sistema vascular:

– Antocerotas (Anthocerophyta)

– Hepáticas (briófitas)

– Musgos (briófitas) fueron lasprimeras plantas en las queevolucionaron sistemasvasculares simples, gruposespecializados de células deconducción sin engrosamientos

especializados.

1. Se originaron a partir de algas verdes.2. Los musgos están más cercanamenterelacionados con las plantas vasculares.

El cladograma refleja elconocimiento actual de quelas hepáticas y antocerotasson menos complejas ydistantemente relacionadascon los musgos y otrasplantas.

Gametofito

• Es la estructurafoliosa, la partevisible.

• Produce arquegoniosy anteridios queproducen gametos.

Gametofito de musgo

Hepática talosa

Hepática foliosa

Esporofito

• Esporofito produceuna cápsula.

• En la cápsula seproduce Meiosis yproduce esporas.

• Las esporas caen alsuelo y germinan paraformar el protonema,primera etapa de lageneración delgametofito.

Liverwort

Hornwort

Moss

Protonema

Nutrición• Autotróficos.

• Gametofito la parte másimportante para la captura de energía.

– [En musgos y antóceras se produce alguna fotosíntesis en el esporofito.]

• Absorben agua y nutrientes a través de lashojas / cuerpo y rizoides.

• Hay alguna conducción poracción capilar.

Musgos

Esporofitos

Gametofitos

Cápsulas de esporas

Musgo

Musgos

• División Bryophyta.

• Pequeñas, plantas novasculares.

• NO presentan raícesverdaderas.

• Crecen en áreashúmedas (sobre rocas,como densas masassobre el piso delbosque, sobre lacorteza de los árboles. Gametofitos de musgos

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Musgos

• Algunos puedensobrevivir cortosperíodos de sequía.

• Deben crecer muycercanos unos de otrosdebido a su ciclo devida.

• H2O se mueve pordifusión de célula acélula.

• Espermatozoos debenviajar a los óvulos pormedio de gotas de agua.

Sobre un tronco de árbol húmedo

Musgos

• Tienen una cutícula de ceraexterna para prevenir lapérdida de agua.

• Tienen estructuras defijación como Rizoides paraanclar la planta, pero NOpara absorber agua.

• Las frondas (hojas) son elgametofito el cual soportael esporofito con la cápsulade esporas.

Musgos

• Briófitas másabundantes.

• Esporofito es el máspersistente.

• Hojas no lobuladas,en su mayoría depocas células deespesor.

• Hojasfrecuentemente concosta.

Mosses are non-vascular plants --they cannot transport fluidsthrough their bodies.NO vascular tissue limits height ofthe plant and therefore have notrue roots, stems, or leaves.Instead, they must rely onsurrounding moisture to do thisjob for them.

Esporofito de musgos

• Persistente.• Seta + cápsula.• Cápsula tiene:

– Esporangio.– Dientes

peristomiales.– Opérculo.

• Cubierto por lacaliptra = partesuperior delarquegonio.

Calyptras pilosas

Reproducción asexual en musgos

• Puede ocurrir porFragmentación (pedazos degametofito se rompen yforman una nueva planta.

• Puede ocurrir por yemas(pequeñas estructuraslobuladas sobre losgametofitos).

• Las gotas de agua separan lasyemas de la planta parentalde manera que ellas sedispersan y forman nuevasplantas de musgo.

Todas las plantas se reproducen poralternancia de generaciones.

En los musgos la primera generación es elgametofito, la estructura verde quecomúnmente asociamos con el.

El gametofito produce espermatozoides yóvulos (los gametos) los cuales se unen,cuando se dan las condiciones apropiadas.

Reproducción sexual en musgos

Reproducción sexual en musgos

• El esporofito es máspequeño que elgametofito y está sobreel.

• El esporofito no tieneclorofila y obtiene sualimento del gametofito.

• El esporofito tiene unlargo talo delgado(setae) en su punta conuna cápsula productorade esporas.

setae

Spore Capsule

Reproducción sexual en musgos

• La cápsula de esporasestá llena de esporas quedeben madurar.

• Una vez maduran la tapade la cápsula (opérculo)se abre liberando lasesporas.

• Las esporas germinan(crecen) cuando caen ensuelo húmedo.

Reproducción sexual en musgos

• Musgos alternan entre un gametofitodominante haploide (1n) y unesporofito diploide (2n).

• Gametofitos producen gametos (óvulosy espermatozoides) conteniendo lamitad del número de cromosomas.

• Esporofitos tienen un juego completode cromosomas y producen esporas pormeiosis.

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Moss Life Cycle

Reproducción sexual en musgos

• Gametos (óvulos yespermatozoides)están protegidos poruna capa de célulasestériles llamadaGametangia.

• Archegonium –gametangio femenino.

• Óvulos son grandes einmóviles.

Arquegonio de musgos

Reproducción sexual en musgos

• Antheridia –Gametangio masculino.

• Antheridia forma muchas célulasespermáticas.

• Las célulasespermáticas son capaces de nadar haciael óvulo.

• Espermatozoides siguenun compuesto químicoliberado por el óvulo.

Anteridio de musgos

Sexo!

• El espermatozoide nadadesde el anteridio dentro delarquegonio para fertilizar alóvulo.

• El esporofito crece fuera delarquegonio.

Antheridia

Archegonia, con óvulo

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Reproducción sexual en musgos

• El óvulo fecundado (zygote) realizamitosis para desarrollar unesporofito.

• La cápsula de esporas delesporofito produce esporashaploides por meiosis.

• Las esporas germinan en plantasjuveniles llamadas protonema.

• El protonema origina elgametofito.

Cápsula y dientes del peristoma

Cápsula del esporofito

Cápsula

División –Hepatophyta

Hepáticas

•Más de 6500 especies.•Menos complejas que losmusgos.•En algunos lugares(algunos bosquestropicales) son másabundantes que los musgos.•Algunas de ellas sonfrecuentes sobre las hojasde plantas vasculares.

No presentan tejido conductivoprimitivo como el de los musgos.

Hepatophyta - Hepáticas

Formas de crecimiento

Foliosas

Talosas

HepáticasFoliosas

Hojas bien definidas.

TalosasGrandes, con lóbulos

dicotómicos.

Rosetas pequeñas.

Hepáticas foliosas•Numerosos rizoides unicelulares.•Hojas de tamaño variable que seinsertan diagonalmente sobre eltallo y ventrales más pequeñas quese insertan transversalmente.•Tallo con estructura simple.•Arquegonios crecen sobre losextremos de tallos o ramas.•Anteridios se desarrollan solos oen grupos en las axilas de las hojas.

Hepáticas talófitas

•Gametofito taloide, generalmentepostrado, como listón, ramificadodicotómicamente, con una líneamedia y numerosos rizoidesunicelulares en la superficie decontacto con el substrato.

•Desde unas cuantas capas decélulas, hasta especies concámaras aéreas, poros, tejidofotosintético especial y tejidos dealmacén.

Hepáticas• No vasculares.

• El gametofito verde folioso esla forma dominante.

• Crecen en suelo, rocas yotras superfícies húmedas.

• Las hojas no tienen costa.Tienen epidermis superior einferior. La parte interna dela hoja se conoce comomesófilo.

• En Marchantia los poros yespacios aéreos están en lasuperficie debido a que laplanta yace sobre el piso.

Hepáticas

• Se reproducen sexualy asexualmente.

• Alternancia degeneraciones con elesporofito adherido algametofito.

• Se reproducen poresporas.

Talo de Marchantia mostrando lascélulas fotosintéticas y el poro.

Hepáticas reproducción asexual

Por yemas o por crecimiento de nuevasramas.

Cápsulas con yemas

Gametófitos pueden producir estructuras asexuales dereproducción como yemas o propágulos que se formanen estructuras en forma de copa o media luna concaracterísticas aerodinámicas peculiares. Las gotas delluvia se encargan de liberarlas y dispersarlas a sitioscercanos.

Hepáticas reproducción asexual

Hepáticas reproducción sexual

Hepáticas reproducción sexual

Hepáticas reproducción sexual

• Órganos sexuales generalmente en la superficiesuperior del talo, con frecuencia sobre ramasespecializadas.

• Esporofitos se desarrollan en las partes elevadasque favorecen la diseminación de las esporashaploides por el viento.

• Necesitan abundante agua para la fertilización.

La dispersión de esporas por valvas en vez de dientes peristomiales

Marchantia con anteridioforosy arquegonioforos

Anteridioforo ó carpocéfalo

Gametangios son producidos sobreestructuras elevadas

Anteridio

Arquegonióforos soportan losarquegonios en su parte inferior.

Gametangios son producidos sobreestructuras elevadas

•El esperma flagelado debe nadarhasta el arquegonio parafertilizar el óvulo.•El zygote crece en un embriónde esporofito.•El esporofito madura contiene:pie, seta y esporangio.•El esporofito pasa toda su vidaadherido al gametofito yalimentado por el.•La meiosis ocurre en elesporangio produciendo esporashaploides.•Las esporas son dispersadas porel viento, ayudadas porestructuras para este fin.

División Anthocerophyta

Antocerotas

•Briófitas pequeñas no vasculares.•Aprox. 100 especies, todas agrupadas en la clase Anthocerotaeque contiene un solo órden, Anthocerotales.•Distribución global, incluyendo bosquestropicales.

Esporofitos

Gametofitos

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Antocerotas

El esporofito está adheridoal gametofito, pero NOdepende de el pues es capázde realizar fotosíntesis.

Esporofito

Gametofito

Antocerotas

•Gametofito con talomultiestratificado.•Superficie inferior del talo connumerosos rizoides unicelulares.•Células con pocos cloroplastosusualmente lenticulares lo que les daun color característico y ciertatransparencia.•Los cloroplastos presentanpirenoides (cuerpos proteicos queintervienen en la síntesis dealmidón).

Dendroceros crispatus

Colonias de Nostoc

Cuenta con porosque se comunicancon cámaras demucílago.

Ciclo de vida de las antocerotas

AntocerotasLos anteridios y arquegonios se forman a partir de lascélulas superficiales dorsales dentro del gametofito.

AntocerotasEsporofito: Estructura cilíndrica con una paredde varias capas de células que encierran altejido esporógeno y la columela.

Antocerotas•El tejido esporógeno origina las esporas y los pseudoelaterios(estructuras multicelulares intercaladas entre las esporas).

•La capa externa de la cápsula tiene estomas.

Al madurar se forman de una a cuatro líneas dedehiscencia que se abren a partir del ápice yexponen a las esporas a la acción del viento.

AntocerotasProbablemente son ungrupo clave en la evoluciónde las plantas.

Gametofito de estructurasimple y con rasgosprimitivos comocloroplastos grandes y poconumerosos, con pirenoides(organelos, fijación C02).

Otras plantas típicamentetienen muchos pequeñoscloroplastos por célula.

Antocerotas

Los estomas aparecen aquí por primera vez e indican una adaptación al ambiente aéreo.

La columela y el meristemo intercalar del esporofitoindican el desarrollo progresivo de tejido estéril, una tendencia que se acentúa en otras plantas terrestres.

Estructura / Taxón Antocerotes Hepáticas Musgos

Protonema Indistinto Filamentos cortosTaloide, filamentoso o masivo

Gametofito Taloide Taloide o folioso Folioso

CloroplastosUno o pocos, con pirenoide

Numerosos, sin pirenoide

Numerosos, sin pirenoide

Rizoides Lisos, unicelularesLisos o trabeculados, unicelulares

Lisos o papilosos, multicelulares, con paredes oblícuas

Hojas Ausentes BilobadasRara vez lobadas, costadas

Parafisos Ausentes Ausentes PresentesSeta Ausente Presente PresenteEstomas Presentes Ausentes PresentesColumela Presente Ausentes Presente

Dehiscencia de la cápsula

Por valvas Por valvas Por un opérculo

El tejido esporógeno produce

Pseudoelaterios + esporas

Elaterios + esporas Esporas

Peristoma Ausente Ausente Presente

Caliptra AusenteEn la base del esporofito

En el ápice del esporofito

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PARAFISOS: Células filamentosas estériles que sehallan entremezcladas con los gametangios enalgunos musgos.