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MetafitasCRÉDITOS
Autoría de la presentación en Power Point: Juan Ignacio Noriega IglesiasTexto (con modificaciones) e imágenes procedentes de:
– Biología y Geología – 1Bachillerato– Autores del texto: Natividad Ferrer Marí, Miguel García Vicente,
Manuel Medina Martínez.– Editorial: Bruño– Madrid, 2002– ISBN 84-216-4329-0
• Excepto las siguientes fotos, propiedad de Juan Ignacio Noriega Iglesias: – Diapositivas 2 (superior derecha), 23 (central), 24, 25 y 26, 27
(derecha superior), 28 (derecha superior), 29 (las dos inferiores), 34, 35 (ambas), 42 (las tres de la zona derecha inferior) y 52.
• El resto de las imágenes procede de diversas fuentes en Internet.
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
• Origen de las metafitas: clorofíceas (algas verdes fotosintéticas) del Ordovícico (-450 MA)
• Colonización ambiente terrestre:– Problemas de desecación
– Problemas de sustentación
– Mayor cantidad de luz para fotosínt.
– Mayor aporte de nutrientes (suelo)
– Poca competencia
• Primeros fósiles: Rhynia (silúrico, -430 MA) (antecesor de pteridófitos -helechos- angiospermas y gimnospermas)
• Primeras gimnospermas (-300 MA)• Primeras angiospermas (-120 MA)
Actualmente los bosques tropicales ocupan la región ecuatorial del planeta y entre el Ecuador y el Polo hay una diferencia térmica de 50 ºC.
Hace 65 millones de años la temperatura media del planeta era 8°C superior a la actual y la diferencia térmica entre el Ecuador y el Polo era
de unos pocos grados. Todo el planeta tenía un clima tropical y apto para los señores de la Tierra de esta época: los dinosaurios (aunque
estaban al borde de la extinción)
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Primeros vegetales terrestres
Primeros reptiles
Primeros anfibios
Primeros “peces”
Primeros dinosaurios
Ordovícico
Cámbrico
Primeras gimnospermas
Extinciones masivas
Primeras angiosspermas
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Una reconstrucción paleogeográfica
Del Cámbrico al Pérmico y me llevo una
Cámbrico superiorOrdovícico inf.
Silúrico medio
Devónico inf.
Carbonífero
Pérmico inf.
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes (submarinos) del Cámbrico
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Ordovícico
Sin especies terrestres aún
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Silúrico
Primeros invertebrados
Algas clorofíceas que quedan emergidas
ocasionalmente
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Devónico (en tierra) I
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Devónico (en tierra) II
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Devónico (en el mar)
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Carbonífero I
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Carbonífero II
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Los paisajes del Pérmico
La diversidad en el reino metafitasLas algas clorofíceas (origen de la metafitas)
Oedogonium
Volvox
Scenedesmus
Colonias hijas
Unicelular
PluricelularColonia
Unicelular o en agrupaciones de 4
células
La diversidad en el reino metafitasLos vegetales colonizan la tierra (Silúrico)
Cooksonia Rhynia50
cm
Ramificación dicotómica
Esporangios
La diversidad en el reino metafitasLos vegetales colonizan la tierra (Silúrico)
Situación de los continentes en…
…en el silúrico medio…el ordovícico inferior
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Un ciclo de vida con ALTERNANCIA DE GENERACIONES
• Ciclo biológico de las metafitas es una Alternancia de Generaciones (AG) y una Alternancia de Fases (AF)
• Generaciones:– Gametofítica (gametofito) (n)
• Formación de gametos n por M! En gametangios masculinos y femeninos
– Esporofítica (esporofito) (2n)• Formación de esporas n por R!
• Fases:– Haploide (n)
– Diploide (2n)
• Diferencias entre algas (protistas) y metafitas:
– En metafitas, cigoto es retenido en gametangio femenino, donde se originará el esporofito
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Algunas diferencias entre protistas pluricelulares y metafitas (I)
Algas Briófitos Pteridófitos Espermatofitos
AG/AF Si Si Si Si
Generación dominante
No hay dominancia
GAMETOFITO (esporofito
depende del gametofito)
ESPOROFITO (gametofito
independiente de esporofito)
ESPOROFITO (gametofito depende de esporofito)
Estructura TALO TALO CORMO CORMO
Entrada/salida de nutrientes Por difusión Por difusión
Sistema vascular (xilema y floema)
Sistema vascular (xilema y floema)
Flor No No No Si (no en
gimnospermas)
Semilla No No No Si
La diversidad en el reino metafitasLa evolución de las plantas
Algunas diferencias entre protistas pluricelulares y metafitas (II)
• Tendencia evolutiva:
– predominio del esporofito sobre el gametofito
TALO
CORMO
PROTISTASMETAFITAS
La diversidad en el reino metafitasLos briófitos (división Bryophyta): Características (I)
• Metafitas no vasculares
• Especies propias de lugares húmedos
• En general, pocos requerimientos de suelo
• Sensibles a la contaminación
• Estructura del gametofito:
– rizoides
– cauloides
– filoides:
• Anteridios: contiene gametos masculinos flagelados (anterozoides)
• Arquegonios: contiene gametos femeninos inmóviles (oosferas)
• Estructura del esporofito:
– pedúnculo (seta)
– cápsula (esporangio: esporas por R!)
• Clasificación– Hepáticas
– Antocerotas (suprimir)
– Musgos
La diversidad en el reino metafitasLos briófitos (división Bryophyta): Características (II)
Ciclo biológico
marzo-abril
may
o-ju
nio-
julio
otoñoinvierno protonema
Anteridio con anterozoides
Arquegonio con oosfera
La diversidad en el reino metafitasLos briófitos (división Bryophyta): Características (III)
Crecimiento del gametofito
Estructura de la cápsula
Crecimiento del esporofito
La diversidad en el reino metafitasLos briófitos (división Bryophyta): Características (IV)
Gametofitos y esporofitos de musgo (Cabrales, 8.02.2005)
La diversidad en el reino metafitasLos briófitos (división Bryophyta): Características (V)
Gametofitos de hepática (Munietsos, 22.04.2004)
Gametofitos de musgo (Munietsos, 22.04.2004)
La diversidad en el reino metafitasLos pteridófitos (división Pteridophyta): Características (I)
• Metafitas vasculares (cormofitas) sin semillas
• Esplendor: Carbonífero (carbón)• Porte desde herbáceo a arbóreo• Esporofito (generación dominante)
con sistema vascular (xilema y floema) que tiene lignina en paredes celulares
• Gametofito sin sistema vascular• Anterozoides flagelados• Oosfera inmóvil• Esporas reduccionales (R!)
formadas en esporangios agrupados en soros
• Frondes (hojas)• Rizoma (tallo)• Raíces
La diversidad en el reino metafitasLos pteridófitos (división Pteridophyta): Clasificación (II)
Psilofitinas
Esporangios apicales
Tallos dicótomos
Helechos
Frondes, rizoma y raíces
Esporangios en soros
Licopodios
Micrófilos en espiral con esporangios en estróbilos apicales
Equisetos
Frondes reducidas a pequeñas escamas
Estróbilos apicales
La diversidad en el reino metafitasLos pteridófitos (división Pteridophyta): Clasificación (I)
Psilofitinas
Silúrico
Helechos
Devónico medio
Licopodios
Devónico
Equisetos
Finales Devónico
Fronde del esporofitoPinnas de la fronde
Licopodios actuales
La diversidad en el reino metafitasLos pteridófitos (división Pteridophyta): Grupos actuales
Licopodio actual
Equiseto actual
Frondes del esporofito
Helechos actuales
Frondes en desarrollo
Frondes desarrolladas
La diversidad en el reino metafitasLos pteridófitos (división Pteridophyta): Ciclo biológico
Anteridios y arquegonios en su cara inferior
Otoño
Anterozoides (n)
Oosfera (n)
La diversidad en el reino metafitasPteridófitos en aquellos bosques del Devónico medio
Equisetos primitivos
Antecesor de los Licopodios arborescentes
Primitivos helechos arborescentes
La diversidad en el reino metafitasPteridófitos en aquellos bosques del Devónico y del Carbonífero
Sigillaria
Licopodios
Lepidodendron
Licopodios
Calamites
Equisetos
Devónico
Carbonífero
Una clasificación aclaratoria
Rep
rodu
cció
n
con
espo
ras
Met
afit
as
vasc
ula
res
Es
pe
rma
tófi
tos
Licopodios
Equisetos
Helechos
Cicadófitos
Gynkgófitos
Pinófitos
Magnoliófitos
Gnetófitos
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Características
Metafitas vasculares con semilla
ESPERMATÓFITOS
Cormo (órganos: raíz, tallo y hojas)
Predominio del esporofito sobre el gametofito
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Clasificación y
características
– Pinófitas (= gimnospermas)• Sin flores• Polinización por aire• Óvulos desnudos y alojados en
conos (masculinos o femeninos)• Semillas desnudas (no encerradas
en fruto) • Sin fruto• Xilema con traquéidas
– Magnoliófitas (= angiospermas)• Con flores• Polinización por insectos (nectarios)• Óvulos encerrados en carpelos• Semillas encerradas en frutos• Con fruto• Xilema con tráqueas
Conos masculinos de Pinus sp
Flores masculinas (amentos) de
Betula sp
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Características
Antera con 4 sacos polínicos o
microsporangios
Gametos masculinos
Gametofito masculino
Grano de polen o microspora (CT)
Gametos masculinos no flagelados formados en gametofito masculino
No necesidad de ambientes húmedos para la reproducción
Más posibilidades de colonización
Gametofito masculino ubicado dentro de la microspora (= grano de polen)
Microsporas formadas en los microsporangios (= sacos polínicos) de
las anteras
El esporofito recién formado es mantenido en estado embrionario dentro
de la semilla
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Características
Gametofito femenino (= saco embrionario) encerrado en óvulo o primordio seminal (= megasporangio)
Primordios seminales = óvulos
Este primordio seminal contiene un
saco embrionario
El óvulo tras ser fecundado
Estigma
Estilo
Ovario
El gineceo de la flor
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Características: ciclo biológico
Microsporangios = sacos polínicos
(2n)
Óvulo = megasporangio = primordio seminal
(2n)
= saco embrionario
Gameto femenino u oosfera (n)
Gametos masculinos o núcleos espermáticos) (n)
La diversidad en el reino metafitas La evolución de los gametofitos y de los tipos de gametos desde los
Briófitos a los Espermatófitos
• Briófitos: claramente visible (gametos masculinos flagelados)
• Pteridófitos: en forma de prótalo (gametos masculinos flagelados)
• Prefanerógamas (especies intermedias entre Pteridófitos y Espermatófitos, que dieron origen a éstos últimos) (gametos masculinos flagelados) (Ej.: Cycas)
• Espermatófitos (gametos masculinos no flagelados)
– Gimnospermas (pinófitos): como el óvulo (megasporangio) es desnudo (no encerrado en un carpelo) el grano de polen, traído por el aire, llega directamente a él
– Angiospermas (magnoliófitos): como el óvulo está protegido dentro de un carpelo, el grano de polen precisa emitir un tubo polínico para que los gametos masculinos lleguen al óvulo (**)
(**)
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Pinófitas o Gimnospermas: Clasificación
PROGIMNOSPERMAS
Cycas
Ginkgo biloba
Williamsonia
Pinus
PTERIDOSPERMAS
Archaeopteris
Medullosa
CICADATASBENNETTITINAS
CONÍFERAS
GINKGOATAS
La diversidad en el reino metafitasPteridófitos y Espermatófitos en aquellos bosques
del Devónico y del Carbonífero
Progimnospermas CalamitesLicopodios
Cordaites
Antecesor de los pinos
20 m
30 m
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Pinofitas o gimnospermas.
Ciclo biológico en la clase Coníferas (I)
Cono femenino
EstróbiloConos masculinos
Sección en aumento de cono femenino
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos. Pinofitas o gimnospermas.
Ciclo biológico en la clase Coníferas (II)
Sección longitudinal de un cono masculino
Sección longitudinal de un cono femenino
Obsérvese cómo va creciendo el
cono femenino tras la fecundación
A los 2 ó 3 años los estróbilos o piñas liberan las semillas desnudas (piñones), que se dispersan por el viento
Cono femenino en el tiempo de la polinización
1 año después
Gametofito femenino
oosfera
Microspora o grano de polen
Cono masculino
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliófitas o Angiospermas
Características detalladas (I)
• Metafitas vasculares con flor y semilla
• Taxón actual más importante de las metafitas
• Óvulo (primordio seminal) en carpelo
• Semilla en fruto
• Esporofito con xilema y floema más evolucionados:
– Xma con tráqueas– Fma con tubos y placas cribosas
• Estructura de la flor– La mayoría hermafroditas– Gineceo
• Carpelo(s) (ovario + estilo + estigma)– Óvulos (primordios seminales)
» Saco embrionario (gametofito femenino) con una oosfera
– Androceo• Estambres (filamento + antera)
– Sacos polínicos o microsporangios (2 por teca, luego 4 por antera)
» Granos de polen o microsporas
CT de carpelo con tres ovarios
4 tecas
Óvulo
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliofitas o AngiospermasCaracterísticas detalladas (II) y ciclo biológico (I)
Granos de polen de Brassica en germinación
Grano de polen con tubo polínico
2 núcleos espermáticos
oosfera
Un solo plano de simetría en la flor zigomorfa
Varios planos de simetría en la flor actinomorfa
nucela
tegumentosmicropilo
2 núcleos polares
Células antípodas
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliófitas o Angiospermas
Estructura de la flor y ciclo biológico (II)
AndroceoGineceo
Corola
Cáliz
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliofitas o Angiospermas
Clasificación
MONOCOTILEDÓNEAS DICOTILEDÓNEAS
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliofitas o Angiospermas
Ciclo biológico (III)
2n
Doble fecundación
Comparemos las diversas formas de fecundación en las metafitas
BRIOFITAS
PTERIDÓFITAS
ESPERMATÓFITAS PINÓFITAS
ESPERMATÓFITAS MAGNOLIÓFITAS
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliofitas o Angiospermas
Ciclo biológico (IV): Semilla y fruto• Semilla
– Embrión• Uno o dos cotiledones• Plúmula tallito del esporofito
– Gémula– Hipocotilo
• Radícula raíz del esporofito– Albumen o endospermo– Tegumentos
• Primina (en el óvulo) Testa (en la semilla)
• Secundina (óvulo) Tegmen (semilla)
• Fruto– Desaparición de pétalos y sépalos– Engrosamiento del ovario
• Pericarpio – Exocarpio– Mesocarpio– Endocarpio
Los cotiledones pueden haber absorbido todo o parte del endospermo
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliofitas o Angiospermas
Ciclo biológico (V)¿Qué ocurre con los componentes de la flor si hay fecundación?
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliofitas o Angiospermas
De la flor al fruto en el limón (Citrus x limon)
La diversidad en el reino metafitasLos espermatófitos: Magnoliofitas o Angiospermas
Ciclo biológico (IV): Semilla y fruto
cereza
manzana
uva
naranja fresa higo
mostaza
guisante
olmo centeno Aquilegia
pipa de girasol
amapola
bellota
avellana