Botánica/Texto completo

La botánica como ciencia

La botánica es la rama de la biología que se ocupa del estudio científico de las plantas. Tradicionalmente, los botánicos estudiaban todos los organismos que no se consideraban animales. Sin embargo, los avances en nuestro conocimiento de las innumerables formas de vida, especialmente los microbios (virus y bacterias), han llevado a separar la Botánica del campo especializado denominado Microbiología. Aun así, los microbios suelen tratarse en los cursos introductorios de Botánica, aunque su condición de animales y plantas está firmemente establecida.

Las plantas son entidades vivas, y el material presentado en ''Biología'' tendrá relevancia aquí, sobre todo en los niveles de organización celular y subcelular (Capítulo 2). Tanto las plantas como los animales se enfrentan a los mismos problemas para mantener la vida en el planeta Tierra; sus enfoques parecen bastante diferentes, pero el resultado final es el mismo: la existencia continuada en un estado organizado, como parte de un universo cuya tendencia es hacia una mayor desorganización.  En la Tierra, sin embargo, es un hecho que los microbios, las plantas y los animales forman un sistema muy interdependiente. Los separamos porque nuestra mente funciona mejor así. Categorizamos y aprendemos las características o propiedades comunes de las categorías. Este enfoque no es ni correcto ni incorrecto, pero es claramente eficaz para nuestras mentes.  No obstante, es conveniente dar un paso atrás y darse cuenta de que los límites entre categorías suelen ser meras construcciones y de que abundan las excepciones a nuestras categorías. El término Biología se define como el estudio de la vida. La botánica es una subcategoría de la biología que se centra en el estudio de los organismos vivos comúnmente denominados "plantas". Además, abarca el estudio de otros organismos vivos, como los hongos y las algas, que históricamente se han agrupado con las plantas.  

Definición de planta

Como ocurre con numerosos términos empleados en el contexto de entidades o conceptos biológicos, el término "planta" es más difícil de definir de lo que cabría suponer en un principio.  Aunque los botánicos describen un "Reino Plantae", los límites que definen a los miembros de Plantae son más inclusivos que el concepto común de "planta". 

El término "planta" suele entenderse como un organismo eucariota pluricelular que carece de órganos sensoriales o de movimiento voluntario y que posee raíz, tallo y hojas cuando está completamente desarrollado.  Sin embargo, botánicamente, sólo las plantas vasculares tienen raíz, tallo y hojas. Algunas plantas vasculares, como ciertas plantas carnívoras y la lenteja de agua, no se ajustan a esta definición. Aún así, hay que tener en cuenta que las plantas vasculares son las que la mayoría de la gente encuentra a diario y las que más fácilmente se consideran "plantas".

Un punto de divergencia más significativo entre Plantae y las plantas se observa entre las algas marinas. Desde un punto de vista técnico, sólo un grupo relativamente pequeño de algas marinas (las clorofitas o algas verdes) pueden considerarse miembros del reino Plantae.  La mayoría de las algas marinas, como las kelps (grandes algas pardas pertenecientes al orden Laminariales), a pesar de su parecido morfológico con las plantas superiores, carecen de las estructuras fundamentales que definen a las plantas vasculares, incluidos verdaderos tallos, hojas, raíces y sistemas vasculares. Por tanto, los kelps no pueden clasificarse como Plantae. Sin embargo, esto plantea la cuestión de si pueden considerarse plantas. Es razonable concluir que, si las algas verdes se consideran plantas, las algas rojas y pardas más conspicuas que pueblan nuestras aguas costeras también deberían incluirse en esta clasificación.  

Una definición más amplia del término "planta" es la que engloba cualquier organismo "fotoautótrofo", es decir, capaz de producir su propio alimento a partir de materiales inorgánicos y luz solar. Esta definición no es descabellada y se centra en el papel que suelen desempeñar las plantas en un ecosistema. Sin embargo, cabe señalar que los fotoautótrofos también están presentes entre los procariotas, concretamente en forma de bacterias fotoautótrofas y cianofitas. Estas últimas se designan a veces como algas verdeazuladas, clasificación que se justifica por sus características. Esto nos lleva a la pregunta de si los hongos pueden considerarse plantas. Las setas son los cuerpos fructíferos de los hongos (Reino Fungi), y no son fotoautótrofas, sino saprofitas. Sin embargo, numerosas especies de plantas con flores, hongos y bacterias carecen de capacidades autótrofas y en su lugar muestran un comportamiento parasitario.

No es posible dar una respuesta definitiva en este contexto. La lista de características que diferencian a los Plantae de los demás reinos biológicos proporciona una definición técnica, pero es importante reconocer que se trata sólo de una definición técnica. La falta de precisión o consenso respecto a la definición de "planta" plantea un reto a la hora de comprender afirmaciones, frecuentes en los artículos de Wikipedia (y otros), como "El xilema es uno de los dos tejidos de transporte de las plantas". En general, no se puede suponer que esto englobe a todas las plantas, incluidas las algas y las plantas con flores. Es muy probable que esta definición no abarque los hongos ni las bacterias. Por lo general, es prudente suponer que el debate se refiere a las plantas vasculares, que incluyen los helechos, las coníferas, las plantas con flores y algunas otras especies (véase la sección siguiente sobre "Terminología general" para un análisis detallado). Esta suposición puede hacerse a menos que el texto indique explícitamente lo contrario (por ejemplo, "en las plantas vasculares y no vasculares se trata de 'tal y tal'").

Planta como organismo

La distinción entre vida y no vida no es tan sencilla como cabría suponer. Hay parásitos intracelulares que muestran una disminución progresiva de la actividad metabólica, lo que puede considerarse una reducción de la vitalidad general. Es indiscutible que las plantas desempeñan un papel fundamental en la ecología de nuestro planeta. Las plantas fotosintéticas utilizan la energía que les llega del sol para crear moléculas orgánicas complejas a partir de sustancias inorgánicas, aportando así oxígeno a la atmósfera. La vida animal avanzada depende de esta fuente de oxígeno, así como de las moléculas orgánicas que forman la base de casi todas las redes alimentarias del planeta. Sin embargo, los seres humanos utilizan las plantas de muchas maneras, sobre todo como fuente de placer, sustento y materias primas para la producción de refugios, ropa y otros artículos. También es importante considerar el papel que desempeñan las plantas en nuestra vida cotidiana y en nuestra economía.

Introducción

Una lupa (izquierda) y una lente de mano (derecha) - herramientas utilizadas por los botánicos en el campo

Una célula es una estructura muy básica de todos los sistemas vivos, formada por protoplasma dentro de una membrana celular que la contiene. Sólo entidades como los virus— en el límite entre las sustancias químicas no vivas y los sistemas vivos— carecen de células o de estructura celular básica. Todas las plantas, incluidas las plantas muy simples llamadas algas, y todos los animales están formados por células, y éstas se organizan de diversas maneras para crear la estructura y la función de un organismo. Los biólogos reconocen dos tipos básicos de células: procariotas y eucariotas. Las células procariotas son estructuralmente más simples. Sólo se encuentran en organismos unicelulares y en algunos organismos pluricelulares simples (todas las bacterias y algunas algas, que pertenecen a los dominios Bacteria y Archaea). Las células eucariotas se encuentran en la mayoría de las algas, todas las plantas superiores, los hongos y los animales (dominio Eukarya). Así pues, las diferencias entre estos dos tipos de células son fundamentales para clasificar un organismo y una consideración importante en la secuencia evolutiva de la vida en el planeta Tierra.

Estructura de la célula vegetal

La estructura de una célula vegetal

Casi todas las células son demasiado pequeñas para verlas a simple vista. Como siempre, hay algunas excepciones, pero por lo general se necesita un aumento para detectar una estructura celular. En las plantas, a veces basta con una buena lupa (véase la foto de la derecha), pero para trabajar con células u observar cómo se organizan para formar tejidos y estructuras se utiliza un Microscópio de gran potencia.

• Lea sobre Células Es posible que desee seguir algunos o todos los enlaces a "Artículos principales", ya que proporcionan detalles que pueden interesarle; o puede regresar para explorar más en caso de que surjan preguntas más adelante en el curso.
• Lea Células vegetales y, como mínimo, artículos en los siguientes enlaces (pero ignore, por ahora, el tema de Tipos de células vegetales):
• Pared Celular
• Citoplasma
• Protoplasma
• Vacuola
• Sustancias ergásticas
• Plastidios
• Cloroplastos

Función celular básica

A estas alturas, ya deberías tener una idea general de la complejidad de la estructura celular. Las mejoras en la microscopía, especialmente el desarrollo del Microscopio electrónico, han revelado que las células no son simplemente sacos membranosos que contienen un fluido de consistencia gelatinosa. El grado de organización del citoplasma en orgánulos y sus membranas debería haberte convencido de que mucho (quizás la mayor parte) de lo que realmente está sucediendo a tu alrededor en este planeta está ocurriendo a una escala que es simplemente inaccesible para tus ojos. Y aunque no se puede esperar que observes directamente las reacciones químicas a escala molecular, considera que no puedes, ni siquiera con una óptica poderosa, observar directamente la mayor parte de la estructura donde estas reacciones están controladas de alguna manera para producir resultados favorables para la vida; de hecho, son vida. Con suerte, a medida que adquieras conocimientos y te conviertas en biólogo, en botánico, aprenderás a reconocer los fenómenos relevantes por sus expresiones macroscópicas (lo que puedes observar fácilmente a simple vista).

Para apreciar la función celular básica, es necesario enumerar primero los procesos o resultados que las células deben lograr para seguir existiendo. Las funciones más especializadas se analizarán en la estructura celular de las plantas, ya que nuestro interés debe centrarse finalmente en las plantas. Por ahora, recuerda que en tu lectura ya has encontrado estas diversas capacidades básicas de las células:

El metabolismo implica la absorción de materia prima para utilizarla en la construcción de componentes celulares y la descomposición de otras moléculas para proporcionar energía para diversos procesos de crecimiento; pueden liberarse subproductos. Biosíntesis de proteínas por transcripción de ADN a ARN y luego traducción a proteína, utilizada en el crecimiento o liberada para su uso en otra parte del organismo. Reproducción por división celular

Ahora analicemos cada uno de ellos por separado. Pensemos inicialmente en un organismo unicelular sin capacidades especiales, sólo una "voluntad" de permanecer vivo y perpetuarse. Recuerde que el entorno no será benévolo. La célula debe crecer y reproducirse para contrarrestar la tendencia de las fuerzas externas a descomponer la estructura molecular y destruir la vida. A continuación, consideremos la situación en la que una célula forma parte de un organismo multicelular y puede estar realizando funciones más limitadas y especializadas.

Especializaciones en células vegetales

Aprenderemos sobre las células de las algas y otros organismos (por ejemplo, bacterias y hongos) tradicionalmente tratados en Botánica en capítulos posteriores sobre esos organismos (Capítulos 5 a 7). Aquí nos concentramos en las células de las plantas.

El tipo más simple de célula vegetal se llama célula parenquimática y la mayoría de los procesos metabólicos y reproductivos básicos de la planta ocurren en estas células. Un término para las células de "parénquima" con cloroplastos es "células de clorénquima". Otros tipos de células vegetales que consideraremos son:

• ''Colénquima — células vivas con paredes engrosadas para mayor soporte
• Esclerénquima — células muertas lignificadas que forman fibras para mayor soporte
• Epidermal' — revestimiento de superficie
• Corcho
• ''Xilema traqueida — células únicas, largas (hasta 1 mm) y delgadas para transportar agua y soporte
• Vaso de xilema — las células forman elementos individuales en un tubo aún más largo (hasta 1 metro en casos extremos) para transportar agua.
• Células meristemáticas — crecimiento

• Leer Célula del parénquima

Capítulo 2. Ejercicios de laboratorio: Microscopía

Es habitual en los cursos de botánica, a partir del nivel de bachillerato si no antes, aprender el uso adecuado de un microscopio', una herramienta o instrumento de considerable importancia para la mayoría, si no todas, las disciplinas biológicas. Si aún no lo has hecho, deberías seguir el enlace al artículo de Wikipedia sobre microscopios:

• Lea Microscopio

Si no estás leyendo este texto como parte de un curso formal, o por cualquier razón no tienes acceso a un microscopio, puedes hacer un buen uso de una lente de mano o una lupa. Si tienes intención de hacer botánica de campo, sin duda deberías invertir en una lente de mano como la que se muestra en página anterior. Aunque una lupa también sirve (y algunas lupas están diseñadas para encajar en la cuenca del ojo), este dispositivo no está realmente pensado para su uso en el campo, y (al igual que la lente de mano) es más apropiado para el trabajo de cerca en el escritorio o en la mesa del laboratorio.

Tipos de microscopios

Hay dos tipos básicos de microscopios ópticos utilizados en el trabajo de clase en botánica (hay muchos otros tipos de microscopios utilizados por los botánicos en el trabajo de investigación) ampliamente llamados compuesto y estéreo. Estos términos pueden ser un poco confusos, porque un microscopio estereoscópico es técnicamente un microscopio compuesto (la imagen se amplía con más de una lente) y verás que todos los microscopios ópticos de mayor calidad tienen oculares binoculares, aunque no todos proporcionan una visión tridimensional (estereoscópica) del espécimen u objetivo. Se prefieren los términos alta potencia y baja potencia; éstos especifican mejor el uso de los dos tipos en el laboratorio y no la calidad del instrumento.

Microscopio de alta potencia – Proporciona (dependiendo del sistema de lentes) aumentos de entre 300X y 1000X aproximadamente. Se coloca una muestra muy pequeña o fina en la platina (normalmente en un portaobjetos de cristal bajo un cubreobjetos) y se observa cerca de la lente del objetivo, normalmente iluminada por la luz que pasa desde abajo. Se utiliza para observar células, tejidos y organismos muy pequeños, como algas unicelulares y bacterias. Es necesario prestar atención a la preparación de la muestra para obtener buenos resultados.

Microscopio de baja potencia – Proporciona aumentos que suelen oscilar entre 60 y 500X. El espécimen se coloca en la platina y se ilumina desde arriba o desde el lateral. Hay un amplio espacio para acceder al espécimen y manipularlo mientras se observa y, por esta propiedad, este tipo también se denomina microscopio de disección por su uso en disecciones de plantas y animales pequeños. Aunque la mayoría de los microscopios de baja potencia tienen oculares binoculares y ofrecen una visión estereoscópica, algunos modelos para estudiantes no los tienen. La preparación de la muestra no es especialmente importante; lo que tienes es lo que verás.

Utilización del microscopio compuesto (de alta potencia)

Suponiendo que se tenga acceso a un microscopio compuesto, es importante familiarizarse con el instrumento y las herramientas utilizadas para preparar los objetos para su observación, antes de intentar ver algo. La razón es que puede dañar la óptica o los sistemas mecánicos de un microscopio compuesto si no está familiarizado con su uso correcto. Aunque el microscopio es un instrumento sencillo de manejar y aprenderá rápidamente a utilizarlo correctamente, proceda inicialmente con precaución. Primero debe revisar el diagrama de un microscopio típico que se muestra en Microscopio óptico y comprender dónde se encuentran estas partes en su microscopio (que puede diferir algo de la imagen mostrada):

ocular, lente objetivo, enfoque grueso, enfoque fino, y platina.

Tendrás que familiarizarte con otras características del microscopio a medida que avancemos, pero localizar cada uno de los elementos anteriores en tu microscopio es un primer paso esencial.

Ejercicio 2A

Si es la primera vez que utiliza un microscopio, un montaje de tejido de cebolla es un buen primer ejercicio para un estudiante de botánica, y debe seguir todas las instrucciones proporcionadas en el módulo de laboratorio, preparando el montaje como se describe. Tenga en cuenta que el microscopio de alta potencia requiere que la luz pase a través del espécimen para que pueda verlo a través del ocular. El tejido de la cebolla carece de pigmentos (como la clorofila) y es intrínsecamente delgado. Por lo tanto, constituye una fuente fácilmente disponible de material de tejido vegetal que requiere una preparación mínima para la observación de las células vegetales. Este ejercicio le introducirá en algunas de las técnicas y accesorios utilizados con el microscopio de alta potencia.

• Lea Portaobjetos de microscopio de vidrio y entiende portaobjetos de vidrio, cubreobjetos, clips de platina, y montaje húmedo.

Para información más avanzada: Lee Microscopía.

• Lea Técnicas de tinción celular, introducción y secciones sobre yodo y azul de metileno.

Si utiliza una solución de yodo, debe comprender los fundamentos de su funcionamiento como tinción vital. El yodo se une al almidón, y el almidón es un producto de almacenamiento fabricado por las células vegetales a partir de la glucosa producida por la fotosíntesis. Las células vivas pueden descomponer el polímero de almidón en azúcar glucosa para utilizarlo en reacciones energéticas cuando sea necesario. Las células de la epidermis de la cebolla no contienen mucho almidón, por lo que no se tiñen fuertemente con yodo. Tome un trozo pequeño de patata y póngale una gota de solución de yodo (no bajo el microscopio) y observe la reacción de tinción mucho más oscura. La patata es un órgano de almacenamiento de alimentos de la planta de la patata.

Introducción

Como se señaló en el capítulo anterior, la mayoría de las células vegetales están especializadas en mayor o menor grado, y dispuestas juntas en tejidos. Un tejido puede ser "simple" o "complejo" dependiendo de si está compuesto por uno o más de un tipo de célula. Además, los tejidos se organizan o combinan en "órganos" que llevan a cabo funciones vitales del organismo. Los órganos de las plantas incluyen la hoja, el tallo, la raíz y las estructuras reproductivas. Los tres primeros reciben a veces el nombre de "órganos vegetativos" y son el tema de exploración en este capítulo. Los órganos reproductivos se tratarán en el Capítulo 5.

Las relaciones entre sí de los órganos dentro del cuerpo de una planta siguen siendo un tema inestable dentro de la morfología de las plantas. La cuestión fundamental es si se trata de estructuras verdaderamente diferentes o simplemente modificaciones de una estructura básica (Eames, 1936; Esaú, 1965). El cuerpo de la planta es una unidad funcional integrada, por lo que la división de una planta en órganos es en gran medida conceptual, lo que proporciona una forma conveniente de abordar la forma y función de la planta. Es particularmente difícil establecer un límite entre el tallo y la hoja, por lo que los botánicos a veces usan la palabra brote para referirse al tallo y sus apéndices (Esau, 1965).

La Hoja

La hoja de la planta es un órgano cuya forma promueve la captación eficiente de luz para la fotosíntesis. La forma de la hoja también debe sopesarse con el hecho de que la mayor parte de la pérdida de agua que puede sufrir una planta se producirá en sus hojas (transpiración). Las hojas son extremadamente variables en términos de tamaño, forma y adornos (como pequeños pelos en la cara de la hoja).

Aunque las hojas de la mayoría de las plantas llevan a cabo las mismas funciones básicas, existe, sin embargo, una asombrosa variedad de tamaños, formas, tipos de márgenes, formas de unión, ornamentación (pelos) y colores de las hojas. Examine la página Hojas (formas) para conocer la extensa terminología utilizada para describir esta variación. Tenga en cuenta que existen razones funcionales para las modificaciones a partir de un tipo "básico".

El Tallo

El tallo surge durante el desarrollo del embrión como parte del "eje hipocótilo-raíz", en cuyo extremo superior se encuentran uno o más cotiledones y el primordio del brote.

• Leer: Tallo

La raíz

Raíz fibrosa

Raíces principales

La raíz es la parte (típicamente) subterránea del eje de la planta especializada tanto para anclar la planta como para absorber agua y minerales.

Básicamente, hay dos tipos de raíces que normalmente se encuentran en las plantas cultivadas en el suelo, a saber: raíz principal y raíz fibrosa.

• Leer: Raiz (Siga los enlaces para ver los términos que no comprende y obtener una imagen completa de la variación estructural de la raíz)

Asegúrese de leer y comprender el significado de cada (como mínimo) de los siguientes términos: raíces adventicias, endodermis, epidermis, gravitropismo, cofia radicular, pelo radicular, estela, raíz pivotante.

La mayor parte del material que ha leído trata sobre el órgano radicular tal como se encuentra en las angiospermas (plantas con flores). Sin embargo, entre las plantas vasculares, sólo Psilotales carece de dicho órgano, teniendo en su lugar rizomas que portan estructuras absorbentes parecidas a pelos llamadas rizoides (Eames, 1936 en Esaú, 1965).

Clasificación de las plantas

Al principio de este capítulo, se propuso que cada individuo categorizara la información que encuentra a diario. La mente humana parece inclinarse a identificar relaciones entre hechos y observaciones, estableciendo así categorías cognitivas a las que pueden asignarse nuevos elementos. Este proceso humano natural es la base del prejuicio, en la medida en que la categorización de los hechos puede dar lugar a la formación de fuertes asociaciones. Sin embargo, éstas no son más que construcciones personales. Para que científicos de diversos orígenes raciales, lingüísticos y experienciales colaboren eficazmente a la hora de abordar retos comunes, es esencial que los fenómenos investigados se clasifiquen dentro de un marco universalmente aceptado.

La clasificación de los organismos vivos se denomina sistemática o taxonomía. Su objetivo es reflejar la historia evolutiva, o filogenia, de los distintos organismos en cuestión.

La taxonomía es el proceso de ordenar los organismos en grupos, o taxones, mientras que la sistemática es el estudio de las relaciones entre estos grupos. El sistema de clasificación científica predominante se conoce como taxonomía linneana, que abarca no sólo la clasificación de los organismos, sino también un sistema de nomenclatura para nombrarlos.

En la clasificación tradicional de los organismos vivos, todos los seres vivos se agrupaban en cinco reinos.

Monera — Protista — Fungi — Plantae — Animalia

Sin embargo, el sistema de cinco reinos ha sido sustituido por el sistema de tres dominios de Carl Woese, que hace hincapié en las raíces filogénicas y en la comparación de las estructuras del ADN.  El enfoque anterior se basaba en la observación visual con fines de clasificación. Los tres dominios reflejan si las células poseen núcleo (eucariotas) o no (procariotas), así como las diferencias en las membranas y paredes celulares.

Archaea — Eubacteria — Eukaryota

Es importante recordar (y repasar si es necesario) cómo se relacionan estas agrupaciones con la secuencia de acontecimientos en la historia evolutiva de la vida, tal y como se resume en la Cronología de la evolución en Wikipedia. Un examen más detallado de los grupos de organismos estudiados en botánica se realizará en el capítulo 7, tras volver al tema de la clasificación científica. Empezaremos, sin embargo, examinando la estructura y la función de las células y, posteriormente, la estructura (anatomía vegetal) y la función (fisiología vegetal) de las plantas.

Terminología general

En la segunda sección de este texto, emprenderemos un examen exhaustivo de la clasificación sistemática de las plantas.  Es importante conocer ciertos términos generales relacionados con los esquemas clasificatorios que se utilizan habitualmente en los debates sobre plantas.  Es probable que se haya encontrado con estos términos en numerosas ocasiones, aunque quizá no conozca del todo sus definiciones precisas. Por ejemplo, una parte importante del contenido de la Sección I de este libro de texto está orientada al ámbito de las plantas con flores.  En otras palabras, una proporción significativa del material descriptivo presentado aquí, así como en Wikipedia, se refiere específicamente a éstas. Las plantas con flores son angiospermas, que se definen como plantas que tienen flores y producen semillas. Constituyen la mayoría de las plantas que se encuentran habitualmente en un vivero, así como en entornos urbanos y rurales. El término "plantas con semillas" engloba tanto a las angiospermas como a las gimnospermas. Estas últimas se clasifican ahora en un grupo moderno, designado como "coníferas".  Las coníferas también están presentes en muchos ecosistemas, sobre todo en latitudes altas. Sin embargo, tienen conos en lugar de flores. Tanto las coníferas como las plantas con flores desarrollan tejidos vasculares internos que facilitan el transporte de fluidos, sobre todo agua, por toda la planta. Entre las plantas vasculares también se encuentran los helechos.  Los helechos poseen tejido vascular, pero se reproducen por esporas.  No producen semillas ni flores.

Tejidos vegetales

La mayoría de las células vegetales están especializadas en mayor o menor grado y dispuestas juntas en tejidos. Un tejido vegetal puede ser simple o complejo dependiendo de si está compuesto por uno o más de un tipo de célula. El tejido más simple que se encuentra en las plantas se llama parénquima. Las células no son muy especializadas, más o menos redondeadas o angulares cuando están agrupadas y tienen paredes delgadas. Un tipo de parénquima llamado clorénquima porque las células contienen cloroplastos forma tejido (generalmente en las hojas) responsable de la mayor parte de la fotosíntesis que ocurre en la planta. Tenga en cuenta que al menos en los tejidos simples (tejidos compuestos principalmente por un tipo de célula), el nombre del tejido se deriva del tipo de célula. Sin embargo, los tejidos también pueden tener nombres anatómicos únicos relacionados con el lugar de la planta en el que se encuentran.

Meristemas

El crecimiento de una planta requiere una fuente de células indiferenciadas ubicadas en lugares donde se necesita el crecimiento y que pueden iniciarse para promover el plan corporal (en comparación con los animales, las plantas son bastante abiertas a este respecto). Siempre es posible cierto aumento de tamaño mediante el alargamiento o agrandamiento de las células existentes, o simplemente dividiéndolas. Pero la diferenciación de un tipo celular en otro sólo es posible si la célula inicial (célula madre) no está muy especializada. Los tejidos compuestos por células que permanecen indiferenciadas y que suministran, mediante sus divisiones, células para formar nuevos tejidos y órganos, se denominan meristemas. El tejido meristemático se produce en lugares que permiten un patrón de crecimiento muy ordenado.

Reproducción Vegetativa

La reproducción vegetativa es un tipo de reproducción asexual; otros términos que se aplican son "propagación vegetativa", "crecimiento clonal" o "multiplicación vegetativa". El crecimiento vegetativo es el agrandamiento de la planta individual; La reproducción vegetativa es cualquier proceso que da como resultado nuevos "individuos" de plantas sin producción de semillas (ver La Semilla a continuación) o esporas. Es tanto un proceso natural en muchas, muchas especies como uno utilizado o fomentado por horticultores y agricultores para obtener cantidades de plantas económicamente valiosas. En este sentido, se trata de una forma de clonación que viene practicando la humanidad desde hace miles de años y las "plantas" desde hace cientos de millones de años.

Flores y frutos de Noni (Morinda citrifolia). Observe las etapas de maduración progresiva que se muestran desde un racimo de flores hasta un fruto accesorio.

La Flor

La flor es el órgano reproductor de las plantas clasificadas como angiospermas, es decir, las plantas con flores que componen la División Magnoliophyta. Todas las plantas tienen los medios y las estructuras correspondientes para reproducirse sexualmente, y estos otros casos se explorarán en capítulos posteriores. Sin embargo, debido a que las plantas con flores son las más llamativas en casi todos los ambientes terrestres, con razón dedicamos este capítulo únicamente a las plantas con flores. Aprenderá cómo se reproducen sexualmente otros grupos de plantas (y grupos no vegetales, como los hongos) en la Sección II de "La Guía".

La función básica de una flor es producir semillas mediante la reproducción sexual. Las semillas son la próxima generación y sirven como método principal en la mayoría de las plantas mediante el cual los individuos de la especie se dispersan por el paisaje. La dispersión real es, en la mayoría de las especies, una función del fruto: partes estructurales que típicamente rodean la semilla. Pero la semilla contiene el germen de vida de la próxima generación.

• Lea Reproducción sexual (Siga los enlaces que encuentre interesantes, concentrándose en adquirir una idea de la terminología)
• Lea La Flor (Siga los enlaces que encuentre interesantes, pero como mínimo lea cada uno de los siguientes artículos)
  • Lea Sépalos - los sépalos
  • Leer Pétalo - los pétalos
  • Leer Estambres - los estambres
  • Leer Pistilo - el(los) pistilo(s)

Asegúrese de leer y comprender el significado de cada uno de los siguientes términos: androceo', antesis, cáliz, carpelo, corolla, gineceo, ovario inferior, nectario, perígino, pétalo, ' pistilo, polen, sépalo, estambre, ovario superior, sincárpico.

• Leer Inflorescencia

Asegúrese de leer y comprender el significado de cada uno de los siguientes términos: bráctea, inflorescencia, panícula, racimo, espádice, espiguilla.

El propósito principal de la semilla es preservar la continuidad de la vida: iniciar una nueva generación en una nueva ubicación física. Para plantas grandes (arbustos y árboles), esto puede ser especialmente importante porque la germinación y el crecimiento exitosos cerca de los padres pueden ser difíciles o imposibles; La planta establecida monopoliza los recursos de luz y agua en sus inmediaciones. Las semillas también pueden cumplir la función de pasar el invierno o sobrevivir en condiciones duras. Toda la generación (cada individuo) puede morir en el otoño o en la estación seca. En muchas especies anuales, sólo existe la semilla durante condiciones desfavorables de sequía o frío.

• Semilla (Siga todos los enlaces sobre anatomía y función)
  • Leer Germinación

La fruta

El fruto es el verdadero agente de dispersión en la mayoría de las plantas con flores.

• La Fruta

Inflorescencia de la orquídea, Spathoglottis plicata (ampliar para examinar).

Una flor de orquídea

Este primer ejercicio de laboratorio del capítulo 4 trata de las flores de una orquídea terrestre del sudeste asiático. La fotografía de la derecha muestra la terminología descriptiva que puede aplicarse a esta especie. Puede que desee leer sobre orquídeas para situar esta planta taxonómicamente y comprender mejor aspectos inusuales de la estructura de esta flor. Al leer la descripción que figura a continuación, asegúrese de comprender cómo o por qué cada palabra en negrita se aplica a este espécimen. Además, observe que la secuencia de floración-fructificación está bien demostrada en la fotografía porque cada flor está en una fase ligeramente diferente de su ciclo vital, desde el capullo hasta el fruto.

Spathoglottis plicata Blume — Las flores de esta orquídea son llevadas en un erecto racimo que crece fuera del pseudobulbo, cada flor subtendida por una bráctea de color verde a púrpura que se vuelve fuertemente reflejada con la edad. Los sépalos y los pétalos púrpuras son similares y extendidos, de elípticos a elíptico-ovados; el labelo tiene tres partes distintas: los lóbulos laterales estrechos y erectos, el lóbulo medio horizontal y hendido o con 2 lóbulos. Por encima de este último se encuentra la columna estrechamente clavada. El ovario inferior en la Spathoglottis se desarrolla en una cápsula cilíndrica (fruto) cuando el perianto se marchita.

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4-1. Revisa la fotografía de la inflorescencia de la orquídea. ¿Cuál de estas afirmaciones es verdadera?

a) esta inflorescencia demuestra un crecimiento determinado

b) esta inflorescencia también podría llamarse espiga

c) la flor superior muestra antesis.

d) hay cinco pétalos, por lo que se trata de una dicotiledónea.

Fotografía 1: Torta Bidens (Examinar)

A continuación encontrará una serie de fotografías de flores de diversas plantas. Observa que, si haces clic en la palabra Examinar de cada título, podrás ampliar la fotografía concreta para examinarla más de cerca. Lee atentamente cada pregunta y las respuestas ofrecidas. Todas las partes de la opción de respuesta deben ser correctas para que esa opción sea correcta.

4-2. La estructura en B es:

a) hoja

b) corola

c) lígula

d) sépalo

e) pecíolo

Imagen 2. Hibiscus (Examine)

4-3. Aunque las flores de estas tres fotografías parecen muy diferentes, las siguientes partes o estructuras florales son esencialmente las mismas:

a) AA y F

b) BB y C

c) G y H

d) F y B

e) D y BB

4-4. ¿Qué enunciado de los siguientes se aplica a la estructura indicada en E'?

a) Los granos de polen se han posado en este pistilo

b) Androceo de una planta monoica

c) Esto es una espata

d) E es una antera que libera polen

e) Este capítulo es de una planta dioica.

Imagen 3. Xanthosoma (Examine)

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Respuestas a las preguntas de laboratorio del capítulo 4:

4-1 ~ c (sólo esta flor es capaz de polinizar)

4-2 ~ b (Una cabeza de flor con corolas de disco tubular)

4-3 ~ d (tanto F' como B indican pétalos de sus respectivas flores)

4-4 ~ d (el androecio se apoya en una estructura tubular ('G) que rodea al pistilo (H)

Pritchardia remota

La fotografía de la derecha muestra dos semillas en germinación.  Son semillas de la palmera abanico ''Pritchardia remota'', una especie que sólo se encuentra de forma natural (endémica) en la remota isla de Nihoa, en las islas Hawai. La semilla de la izquierda está en la orientación correcta en el medio de plantación (sólo se ve una parte de la cubierta del fruto que cubre la semilla), mientras que la de la derecha (en una fase ligeramente anterior) se ha colocado en la superficie para revelar mejor el desarrollo de la raíz.  Las siguientes estructuras están etiquetadas:

co - coleoptile o polo de brotación del eje de la planta; esencialmente un capuchón dentro del cual se está desarrollando la plúmula (primera hoja), para eventualmente proyectarse a través como en la plántula de la izquierda.  

ra - radículo; raíz primordial o polo radicular del eje (obsérvese el pequeño capuchón de la raíz), enterrado en el medio en la plántula de la izquierda.

sc- escutelo, parte del cotiledón que permanece dentro de la semilla para absorber el alimento almacenado en el endospermo.

Los tipos de plantas

El número total de especies de plantas es enorme. Cualquier intento de representar su gran diversidad requiere un sistema de ordenación o clasificación de los muchos tipos de plantas— con suerte, un sistema que contribuya por sí mismo a nuestro conocimiento y comprensión. Podríamos optar por el sencillo método de enumerar todas las plantas alfabéticamente por su nombre común, o quizá por su nombre de especie. Este método sería práctico, pero no nos diría mucho sobre las plantas en sí. Tendríamos que conocer las plantas cuyos nombres se incluyen para que la lista en sí tuviera algún significado para nosotros. Sin embargo, los botánicos desarrollaron un sistema jerárquico basado en el hecho—considerando una variedad de características—de que algunas plantas son claramente más parecidas entre sí que a otras plantas. Carolus Linnaeus fue el primero en promover la idea de ordenar todas las plantas (y animales y minerales) del mundo por similitudes entre ellas.

Categorizar es un proceso importante mediante el cual los seres humanos comprendemos el mundo que nos rodea, y algo que todos hacemos en cierta medida como parte de nuestra observación de las cosas y los acontecimientos que encontramos. En biología, cuando se formuló el concepto de evolución, se hizo evidente que este concepto podía ser la base de la categorización. Si las plantas con formas similares están estrechamente relacionadas, al menos más que las plantas con formas diferentes, entonces se podría crear un sistema de clasificación que reflejara estas relaciones. Este planteamiento tiene implicaciones importantes. Las plantas emparentadas tienen propiedades comunes, un hecho que puede aprovecharse en la agricultura y otros campos botánicos prácticos.

Al principio, los botánicos sólo disponían de un método: el examen físico. El examen minucioso (y la descripción detallada) de las estructuras de las plantas permitía ordenar cada especie dentro de un sistema que colocaba juntas a todas las plantas más o menos similares (en ciertas características «importantes»). Este enfoque no es tan fácil como parece, pero aprovechó y contribuyó a la expansión de la botánica descriptiva en los siglos XVIII y XIX. Un problema que se hizo evidente es que, a medida que las especies evolucionaban, plantas no relacionadas entre sí podían llegar a parecerse en muchos aspectos. Al fin y al cabo, la forma y la función están estrechamente relacionadas. En hábitats similares (por ejemplo, desiertos), especies de plantas muy distantes entre sí podrían evolucionar hacia una forma similar. Las especies no tienen (o ciertamente no tuvieron a lo largo del tiempo geológico) acceso ilimitado a todos los lugares del planeta, por lo que la distribución de las especies es una parte importante de la interpretación del proceso evolutivo. A medida que las especies evolucionaban, lo hacían dentro de las limitaciones a la dispersión que existían en ese momento. Este hecho proporciona una pista importante: es probable que plantas no relacionadas pero similares estén distribuidas lejos unas de otras en la superficie de la Tierra; y el corolario: plantas que tienen estructuras similares pero tienen distribuciones muy separadas, pueden no estar tan estrechamente relacionadas en un sentido evolutivo.

Llegados a este punto, merece la pena considerar algunos ejemplos. Hay muchas plantas suculentas, ya que esta forma (típicamente tallos y/o hojas gruesos y carnosos; a menudo reducción o pérdida completa de las hojas) incorpora adaptaciones necesarias para que una planta sobreviva en condiciones muy secas. Los no botánicos tienen la tentación de clasificar todas estas plantas como tipos de cactus. De hecho, los cactus evolucionaron en el Nuevo Mundo (las Américas), pero hay muchas suculentas (y muchas plantas que se parecen a los cactus) que no son nativas del Nuevo Mundo y evolucionaron de forma independiente en el continente africano. Un gran grupo de estas plantas se conoce como euforbias.

Introducción

Morfología vegetal es el estudio de la estructura externa o forma de las plantas. El concepto fue puesto en circulación por el autor Johann Wolfgang von Goethe, a principios del siglo XIX. Ya cubrió aspectos importantes de la morfología de las plantas en los capítulos anteriores sobre órganos de las plantas (hojas, tallos, raíces), flores y frutos. Esos capítulos enfatizaron tanto la anatomía vegetal (la estructura interna) como la morfología vegetal (la forma externa) de partes u órganos específicos. Aquí nos ocuparemos especialmente de las diversas formas de crecimiento que adoptan las plantas y de cómo dichas morfologías contribuyen al éxito de cada especie.

Un liquen ramificado, una forma de "planta" llamada "fruticosa"

Formas vegetales simples

Las formas que adoptan las "plantas" más simples (por ejemplo, las algas) se considerarán con mayor detalle en la Sección II de "La Guía". Sin embargo, los líquenes ofrecen una buena introducción general a las formas vegetales básicas en un grupo cuyos miembros a veces se clasifican informalmente sobre la base de su morfología.

• Lea Licken (No es necesario seguir enlaces excepto para aclarar términos desconocidos)

Imaginemos una Tierra primitiva, con la mayor parte de la vida en los océanos, pero los inicios de la vida terrestre representados por organismos fotoautótrofos primitivos esparcidos sobre superficies rocosas. En los mares, los autótrofos serían formas flotantes y limos incrustantes, o costras ricas en calcáreas.

Cuando pensamos en la evolución de formas más complejas, incluso dentro de grupos que hoy parecen bastante primitivos, como las algas multicelulares, debemos considerar qué fuerzas operaban sobre el mecanismo de selección natural para impulsar la evolución en ciertas direcciones. También debemos ser siempre conscientes de las limitaciones realistas.

Cuando hayas leído previamente el artículo sobre algas, quizás recuerdes la siguiente descripción de las formas de vida de estas simples "plantas": La mayoría de las algas son unicelulares, flageladas o ameboides, pero coloniales y no móviles. Las formas se han desarrollado de forma independiente entre varios de los grupos de algas. Los niveles organizativos más comunes más allá de las formas unicelulares son:

Colonial – Grupos pequeños y regulares de células (generalmente) móviles.

Capsoide – Células individuales inmóviles incrustadas en un mucílago común.

Cocoide – Células individuales no móviles con paredes celulares adherentes.

Palmeloide – Células inmóviles incrustadas en mucílago común.

Filamentoso – una cadena de células inmóviles conectadas por sus extremos y a veces ramificadas

Parenquimatoso – células que forman un talo con diferenciación parcial de tejidos

Formas vegetales complejas

• Lea Árboles (Solo necesita seguir los enlaces para aclarar términos desconocidos)
• Lea Arbustos (Solo necesita seguir los enlaces para aclarar términos desconocidos)

Ficología

Algas

El término «algas» se utiliza para referirse colectivamente a una amplia gama (20.000-30.000 spp.) de organismos fotosintéticos muy simples. Aunque este término ya no se utiliza como agrupación taxonómica, sigue siendo útil para referirse informalmente a estos protistas fotosintéticos. (Los protistas son eucariotas diversos que no son ni hongos, ni animales, ni plantas).

La primera alga pluricelular conocida es el alga roja fósil Bangiomorpha (a la derecha), hallada en rocas de 1.200 millones de años del Ártico canadiense. Además, es el primer organismo conocido que muestra reproducción sexual.

Las algas (singular: alga) comprenden varios grupos diferentes de organismos similares a las plantas, algunos de los cuales se consideran (y otros no) miembros del Reino Plantae. Todas las algas carecen de hojas, raíces, flores y otras estructuras propias de las plantas superiores. Se distinguen de las bacterias y los protozoos principalmente en que son autótrofas, obteniendo energía mediante fotosíntesis. Aunque ya no se consideran un grupo natural, el término «algas» se sigue utilizando por comodidad. La disciplina botánica que se ocupa del estudio de las algas se denomina Ficología (o a veces, Algología); y los entornos en los que se centran la mayoría de los ficólogos (o algólogos) son las regiones marinas intermareales/submareales poco profundas de los océanos del mundo. Es en estos entornos donde la diversidad de algas estructuralmente complejas (denominadas «algas marinas») alcanza su máximo esplendor.

Como grupo, las algas atraviesan incluso la división procariota/eucariota: las llamadas «algas verdeazules» son cianobacterias. Todas las demás algas son eucariotas. Las algas verdes (distintas de las verde-azuladas) se consideran los ancestros de las plantas verdes. Otros tipos de algas, en cambio, se distinguen de las plantas verdes y entre sí por tener pigmentos accesorios diferentes y no relacionados. Estos pigmentos son los responsables de la forma en que las distintas algas absorben la luz, lo que proporciona ventajas a cada tipo de alga para competir mejor a una profundidad de agua en la que su longitud de onda preferida sea quizá la más fuerte.

Cianobacterias

Las cianobacterias comprenden las algas estructuralmente más simples, y presumiblemente están estrechamente relacionadas con los organismos fotosintéticos más antiguos del planeta. Aunque son capaces de extraer energía de la luz solar mediante la fotosíntesis, estas algas están emparentadas con las bacterias, como demuestra su estructura celular procariota. Sin embargo, algunas Blue-greens han desarrollado talos pluricelulares que se aproximan a las formas de algas eucariotas, y de ahí su inclusión tradicional dentro de las «algas».

Briología

La briología es el estudio de las plantas complejas no vasculares clasificadas en la división Bryophyta.

Las briofitas tienen varias adaptaciones que les permiten crecer en tierra, pero siguen estando ligadas a la humedad para su reproducción. Su tamaño también está restringido porque no tienen tejidos vasculares, lo que limita su altura y las mantiene cerca de la nutrición y la humedad del suelo. Los rizoides los anclan al suelo, pero no conducen el agua ni los nutrientes como las raíces. Algunos musgos han desarrollado poros, pero no se abren y cierran como los estomas.

La mayoría de los musgos aparecen como moho verde indiferenciado en las rocas. A pesar de su naturaleza no vascular, los musgos presentan formas y estructuras complejas. Estas estructuras se parecen a las hojas, pero carecen de las características que las definen, como la presencia de venas. El aspecto más notable de su anatomía es la naturaleza distintiva de su ciclo vital. El organismo haploide representa la mayor parte del organismo que suele denominarse «musgo». El tapete verde, o gametofito, contiene la mitad del ADN, es decir, un juego completo de cromosomas. Tras la fecundación del gametofito femenino con esperma móvil del gametofito masculino, el esporofito diploide se desarrolla directamente a partir del gametofito. Así, un tallo de musgo verde y puntiagudo da lugar a un tallo alto y curvado con un gran sombrero. Esta estructura es el esporófito. El esporófito producirá esporas, que son haploides y propagarán otros musgos también haploides. Con cada adaptación evolutiva sucesiva de las plantas, el estadio haploide ha sufrido una reducción de tamaño, mientras que el estadio diploide, o esporófito, ha sufrido un aumento de tamaño. En los helechos, la siguiente innovación evolutiva basada en las briofitas, el estadio gametofito funciona de forma similar al observado en otras plantas. Las esporas haploides producen un organismo haploide que, tras la fecundación, se convierte en un esporófito diploide completo.

Equisetophyta

Colas de caballo como éstas pueden ser comunes en campos abiertos en algunas partes del mundo.

La Equisetophyta es una división muy antigua —las plantas de esta división estuvieron entre las primeras plantas que crecieron en tierra. Las Equisetophyta se conocen a veces como aliadas de los helechos, ya que tienen los mismos ciclos vitales que éstos y un desarrollo similar que les permite crecer más altas que las briofitas.

Magnoliophyta

La División Magnoliophyta del Reino Plantae comprende las especies de plantas que antes se clasificaban como angiospermas y que se conocen como plantas con flores. Ya has estudiado las flores (Capítulo 4), así que ahora comprenderás que la División Magnoliophyta comprende todas las especies de plantas que tienen flores. Para tener una perspectiva: todas las plantas sobre las que hemos leído en la Sección II de la Guía de Estudio de la Botánica hasta este punto no tienen flores, pero ciertamente tienen estructuras reproductivas. También sabemos que las flores son las estructuras reproductivas de las plantas que las producen, y que las estructuras reproductivas no se limitan a las plantas con flores. Así pues, las «flores» son estructuras que distinguen a las plantas de la división Magnoliophyta de las plantas de las demás divisiones del reino Plantae. Si observa una flor, sabrá que está examinando una angiosperma. Sin embargo, no todas las angiospermas tienen flores evidentes y vistosas. Hay que tener en cuenta que la estructura de una flor varía mucho entre las numerosas especies de angiospermas (se han identificado cerca de un cuarto de millón) y que algunas plantas con flores rara vez florecen. Sin embargo, los botánicos de angiospermas dan mucha importancia a la estructura de las flores para clasificar las plantas; más que cualquier otra parte de una planta, la flor es la base para clasificar una especie en subtaxa (clases, órdenes y familias) de la división Magnoliophyta.

Existen más de 300 familias y 250.000 especies de plantas con flores. El resto de este capítulo se centrará en las angiospermas dicotiledóneas (Clase Magnoliopsida), dejando las angiospermas monocotiledóneas para el próximo capítulo.

Evolución de las plantas

Las coníferas son polinizadas por el viento, lo que significa que deben producir una gran cantidad de granos de polen para que sólo unos pocos lleguen a la megaspora femenina y se produzca la fecundación. Un avance que permitiera mayores tasas de fecundación por energía gastada en fabricar polen seguramente daría lugar a que ese nuevo tipo de planta fuera prolífico e incluso dominante. Sin embargo, una sola mutación nunca daría lugar a una flor adecuadamente adaptada para diseminar el polen utilizando animales. Las flores son el resultado de un tipo especial de evolución llamada Coevolución.

Si las plantas se reproducen y prosperan con la polinización eólica, ¿por qué evolucionaron las flores?

Supongamos que una planta polinizada por el viento empieza a ser polinizada por un animal, por ejemplo un escarabajo. Entonces supongamos que el escarabajo esparce el polen de los conos masculinos a los conos femeninos mientras busca polen porque no puede distinguir entre los conos masculinos y femeninos; busca en ambos, esparciendo polen del macho a la hembra al hacerlo. Esta planta tiene una ventaja sobre todas las plantas polinizadas por el viento, debido a una mayor tasa de fecundación. Cualquier mutación que lleve a que el polen sea esparcido por un animal pronto se convierte en prevalente dentro de una especie, porque la planta polinizada por un animal es más eficiente. La planta y el animal dependen el uno del otro, uno para alimentarse y el otro para reproducirse. Cualquier mutación en el animal que ayude a polinizar la planta se hará prolífica a través de la selección natural, del mismo modo que las mutaciones que favorezcan la alimentación del insecto o hagan que éste se acerque a la flor serán dominantes. Esta evolución de ida y vuelta da lugar a estructuras tan aparentemente improbables como flores que parecen polillas hembra que son polinizadas por polillas macho amorosas, o flores y picos de pájaro que complementan la alimentación del pájaro y la polinización de las flores.

Clase Magnoliopsida (dicotiledóneas)

Los miembros de la clase Magnoliopsida se definen en parte por el hecho de que la semilla o plántula tenga dos cotiledones, lo que es más evidente en el momento de la germinación. Pero las diferencias entre dicotiledóneas y monocotiledóneas son muchas, y podremos reconocer la mayoría de las plantas con flores que encontremos como pertenecientes a una u otra clase sin tener que diseccionar la semilla u observar la plántula.   

Microbiología

Microbios

Los microbios son organismos extremadamente pequeños o partículas casi vivas que tradicionalmente estudiaban los botánicos, pero que ahora se tratan dentro del campo más especializado de la Microbiología. Como campo especializado, la Microbiología tiene sus propias metodologías y terminologías, a menudo muy diferentes de las utilizadas por los botánicos. No obstante, para los estudiantes de botánica principiantes es útil aprender algo sobre estos organismos, para comprender su naturaleza presumiblemente más primitiva y su importancia como causantes de las enfermedades de las plantas.

Bacterias

Una bacteria (plural: bacteria) es un organismo unicelular perteneciente al Dominio Bacteria, en el esquema de los tres dominios. También puede ser un tipo de organismo perteneciente a una de las tres grandes ramas de la vida. Pertenecen al reino monerans. Tradicionalmente clasificadas como uno de los cinco reinos, las bacterias son células microscópicas y relativamente simples, denominadas procariotas. Estas células carecen del núcleo y los orgánulos de las células más complejas llamadas eucariotas de las que están formadas las plantas. Sin embargo, al igual que las células vegetales, la mayoría de las bacterias poseen una pared celular basada en carbohidratos. En el lenguaje común, «bacteria» sigue refiriéndose también a las arqueabacterias, aunque estas últimas se han clasificado recientemente como una rama o «dominio» independiente de la vida.

Se presentan en diversas formas que incluyen:

• Cocos (tetra, micro, diplo, estafilococos, estreptococos y sarcinas).
• Bacilos (diplo y estreptobacilos)
• Vibro
• Espiral
• Flagelación (anfitricos, lofotricos, petricos y monotricos)

Las bacterias verdaderas son los organismos más antiguos de la Tierra, con la posible excepción de las arqueas, y también los más abundantes. Las bacterias existen en el suelo, el agua y como parásitos de otros organismos. Las especies y cepas de bacterias causan muchas, si no la mayoría, de las enfermedades no hereditarias. Son el objetivo de los medicamentos conocidos como antibióticos.

Virus

Un virus es un parásito celular obligado que depende por completo de la célula huésped para su replicación. El genoma del virus puede consistir en ADN o ARN monocatenario o bicatenario. El tamaño de los genomas virales es muy variable y puede codificar entre uno y 250 genes. Los virus más interesantes para el estudio de la botánica son los patógenos de plantas. La mayoría de los virus de plantas tienen genomas de ARN monocatenario con sentido mensajero (Clase IV) y sólo codifican entre una y 12 proteínas. Estas proteínas funcionan en la transmisión del virus, en la replicación, en el movimiento de célula a célula y sistémico, en la estructura del virus y en la supresión de los mecanismos de defensa del huésped vegetal. En muchos casos, la replicación del virus tiene lugar en distintas regiones de la célula inducidas por el virus, los llamados viroplasmas, e induce la síntesis de un conjunto de componentes del virus seguido del ensamblaje de muchas partículas víricas a partir de este conjunto.

Por lo general, los virus pueden transmitirse horizontalmente entre huéspedes. En muchos casos, la transmisión depende de insectos, nematodos, hongos u otros vectores. Sin embargo, algunos otros virus, por ejemplo el virus del mosaico del tabaco (TMV), se transmiten mecánicamente por contacto físico entre tejidos vegetales y superficies contaminadas por el virus. Una vez que el virus se transmite y ha entrado con éxito en la célula vegetal, se desplaza localmente de célula a célula hasta entrar en el floema, lo que permite al virus penetrar en tejidos distantes para causar una infección sistémica.

Aún más pequeños que los virus son los viroides . Los viroides son agentes infecciosos formados por ARN monocatenario, que no codifica ninguna proteína.

Historia

El primer virus identificado fue el TMV. A. E. Mayer era profesor en la Escuela Agrícola de Wageningen (Países Bajos), creada en 1876. Poco después, los agricultores le pidieron que investigara un trastorno muy contagioso en el tabaco, al que llamó enfermedad del mosaico. En 1898, M. W. Beijerinck concluyó en los Países Bajos que el agente causante de la enfermedad del mosaico del tabaco no era una bacteria ni ningún cuerpo corpuscular, sino un contagium vivum fluidum, un fluido infeccioso. El siguiente gran paso se dio en 1935, cuando el TMV fue purificado químicamente por el premio Nobel Wendell M. Stanley en Estados Unidos. Poco después, en 1939, Kausche, Pfankuch y Ruska, en Alemania, realizaron la primera observación visual de las partículas en forma de barra del TMV mediante microscopía electrónica. Durante mucho tiempo, la microscopía electrónica siguió siendo una herramienta fundamental en virología, y se aislaron y visualizaron muchos virus. El estudio de los mecanismos de los ciclos de infección vírica adquirió mayor importancia tras la aparición de las herramientas de biología molecular.

Hongos

(Pycnoporus sanguineus)
Cuerpos fructíferos de un hongo en un tronco de Christmasberry

Los Hongos (en singular es fungus) son un gran grupo de organismos tratados dentro de la ciencia de la Botánica, pero que no son realmente plantas en el sentido habitual del término. Los Hongos se clasifican como un reino dentro del Dominio Eukaryota. Es decir, tienen células eucariotas con núcleos diferenciados, aunque en algunas especies las divisiones entre las «células» nucleadas son escasas. Sin embargo, todos carecen de clorofila, y las especies son saprofitas, parásitas o micorrícicas. Dentro de los hongos se incluyen los conocidos champiñones, pero el grupo también incluye muchas formas microscópicas, y los hongos habitan en todos los entornos de la Tierra, quizá sólo superados por las bacterias (Capítulo 7) en cuanto a distribución.

Helechos

La Pteridología es el estudio de los helechos, plantas clasificadas en la División Pterophyta (o Filicophyta). Los helechos no tienen semillas como los árboles y las plantas con flores. Tienen esporas, como los musgos. Las esporas haploides dan lugar a pequeños organismos haploides, que se fecundan y dan lugar a la planta diploide del helecho directamente a partir del gametofito haploide, de forma similar al tallo esporofito que crece a partir del musgo. La parte más grande, lo que conocemos como helecho, es el esporófito. El gametofito es un pequeño protalo verde del que crece el esporofito. Los helechos siguen estando ligados a un medio acuático, ya que una vez que una espora crece en un prótalo, debe haber humedad suficiente para que el óvulo en el prótalo sea fertilizado por el esperma del helecho que nada y está flagelado.

Tener un esporofito grande permite a los helechos producir muchas más esporas que un musgo -recordemos que cada esporofito de un musgo sólo lleva un esporangio-. Producir muchos más propágulos aumentaba la presencia y dominancia del helecho. Además de tener una mayor generación de esporofitos, los helechos tienen muchas adaptaciones importantes que aumentan sus capacidades por encima de los musgos. Los helechos tienen raíces que, a diferencia de los rizoides de los musgos, no sólo se anclan, sino que absorben nutrientes. Los helechos son plantas vasculares, con tejidos vasculares lignificados. Éstos permiten el transporte activo de agua. Ese transporte de agua, junto con la fuerza de las células liguladas, permite a los helechos ser mucho más grandes que sus antepasados los musgos.

En un momento dado, los helechos y los helechos arborescentes eran la vida vegetal más avanzada, y crecían incluso más que los helechos actuales, con gran tamaño y variedad de helechos. En los primeros cretáceos no había plantas con flores: los primeros bosques de los dinosaurios estaban formados por helechos.

Coníferos

Coníferas que crecen por encima de los 1800 m (6000 pies) en la Sierra Nevada de California

La División Pinophyta del Reino Plantae comprende aquellas especies de plantas que antiguamente se clasificaban como las gimnospermas «modernas» de la Clase Coniferales— es decir, las coníferas. A diferencia de muchos de los grupos de gimnospermas tratados en el capítulo anterior, las pinófitas siguen estando hoy ampliamente representadas en el paisaje, formando extensos bosques tanto en el hemisferio Norte como en el Sur. Esto no significa que se trate de un grupo reciente en el registro paleontológico. Las pinofitas se encuentran como fósiles desde el Carbonífero Superior (Era Paleozoica). Por tanto, se trata de un grupo muy antiguo, pero que sigue teniendo una importancia ecológica significativa en el planeta. Las pinófitas son en su mayoría árboles de hoja perenne (algunos son arbustos) y muchas tienen un gran valor comercial por su madera.

Estos términos, gimnosperma y conífera ya no tienen cabida en los tratamientos taxonómicos modernos de las plantas. Sin embargo, ambos términos siguen utilizándose ampliamente, por lo que conviene que conozcas su significado y cómo encajan en los términos taxonómicos que los han sustituido.

• Leer Pinophyta (Se incluyen los siguientes enlaces:)
  • Pinales
    • Familia Pinaceae (Siga los enlaces a Pinus (pinos) y lea los relatos de cada una de las especies de Pinus)
      Asegúrese de leer y comprender cada uno de los siguientes términos: madera blanda, hoja perenne, aguja de pino, cono de pino, piñones, resina, pulpa de madera, timberline
    • Familia Cupressaceae (Siga los enlaces a cada uno de los géneros enumerados y lea las descripciones de cada especie)
      Asegúrese de leer y comprender cada uno de los siguientes términos: Ciprés calvo, rodillas de ciprés, Secoya gigante, secoyas, pantano
    • Familia Taxaceae (Siga los enlaces de cada especie)
      Asegúrese de leer y comprender cada uno de los siguientes términos: aril, tejo, alcaloide

Evolución de las gimnospermas

Las gimnospermas son muy diferentes de las primeras plantas vasculares. Las gimnospermas tienen generaciones gametofíticas muy reducidas: óvulos femeninos y polen masculino. Muchas gimnospermas, como las pinófitas, tienen un crecimiento secundario a partir de un cambium vascular. Aunque los helechos arborescentes son altos y tienen un tronco parecido al de un árbol, sólo se parecen superficialmente. No tienen crecimiento leñoso como los árboles con crecimiento secundario a partir de un cambium vascular. Una sola mutación de un helecho o de una cola de caballo no podría producir una planta de semilla funcional. Por tanto, las gimnospermas deben descender de algún antepasado progimnospermo que desarrolló estas adaptaciones a partir de los helechos, pero que no era lo suficientemente apto como para permanecer en la Tierra. Un posible ejemplo de progimnosperma es el árbol leñoso con esporas Archaeopteris, que en un momento dado probablemente prevaleció en la Tierra.

Liliopsida

La clase Liliopsida constituye las angiospermas monocotiledóneas e incluye algunas de las familias de plantas más grandes, como las orquídeas, con unas 20.000 especies, y las gramíneas, con unas 15.000 especies. En el capítulo anterior aprendimos a separar los dos grandes grupos de plantas con flores: las dicotiledóneas y las monocotiledóneas, y tratamos varias familias de dicotiledóneas. En este capítulo haremos lo mismo considerando familias representativas de monocotiledóneas.

Se considera que las liliopsidas forman un grupo monofilético evolucionado a partir de una dicotiledónea primitiva. Los fósiles más antiguos que se supone que son restos de monocotiledóneas datan del Cretácico temprano (Herendeen & Crane, 1995). Las características comunes a las monocotiledóneas incluyen haces vasculares distribuidos irregularmente (en la sección transversal del tallo), hojas con venación paralela y flores en múltiplos de tres. Aunque el crecimiento secundario verdadero está ausente, la mayoría de los hábitos de crecimiento se encuentran en el grupo, incluyendo acuáticas flotantes y sumergidas, lianas, árboles, epífitas y hierbas de todos los tamaños (Hahn, 2005).

Colada de lava con hierba de las fuentes (Pennisetum setaceum)

Céspedes

La segunda en tamaño (después de las Orchidaceae) y una de las familias de monocotiledóneas con más éxito es la de las gramíneas, clasificada como familia Poaceae (o Gramineae) y que comprende cerca de 10.000 especies distribuidas más ampliamente que cualquier otra familia de angiospermas. Esta familia es también la más importante desde el punto de vista económico, ya que proporciona especies que constituyen la base de la alimentación mundial. Las gramíneas tienen estructuras florales reducidas en comparación con la mayoría de las angiospermas por la razón de que las gramíneas son polinizadas casi exclusivamente por el viento. Por lo tanto, estas plantas no han tenido motivos para desarrollar estructuras florales atractivas para los insectos (u otros animales) polinizadores. Las gramíneas también tienen un plan corporal bastante específico que es inmediatamente reconocible y muy exitoso para colonizar paisajes estacionalmente secos, aunque modificable para adaptarse a una amplia gama de condiciones ecológicas.

La asombrosa diversidad de formas, tamaños, texturas, etc., de las distintas partes que componen el brote vegetativo y el reproductivo es a la vez motivo de admiración y exasperación para el taxónomo. Se puede decir... que en ninguna otra familia de monocotiledóneas, o dicotiledóneas para el caso, una estructura relativamente simple ha sido tan alterada en el proceso de evolución como para producir la asombrosa riqueza de formas que conocemos. Es como si la Evolución, en un exceso de exuberancia, hubiera añadido esto, restado aquello, ampliado esto, suprimido aquello, de hecho probado todas las combinaciones y permutaciones posibles de caracteres para producir una familia tan complicada y tan difícil [taxonómicamente] como, si no más difícil que, cualquier otra. Bor (1960)

Anatomía

Las gramíneas tienen raíces fibrosas y tres tipos de tallos: tallos, rizomas y estolones. El tallo es la principal rama aérea a la que se unen las hojas y el capítulo. El culmo es un tallo redondeado o ligeramente aplanado con una o más uniones sólidas conocidas como nudos. Las hojas se unen a los nudos y, si el tallo no es simple sino ramificado, las ramas surgen sólo en los nudos. Las raíces también pueden desarrollarse a partir de un nudo cuando éste entra en contacto con el suelo (como en los tallos decumbentes y postrados). La parte del tallo entre los nudos se denomina entrenudo y suele ser hueco en las gramíneas de zonas templadas y sólido en las tropicales (Rotar, 1968). Todo o parte de un entrenudo puede estar rodeado por la parte basal de la hoja conocida como vaina.

Un rizoma es un tallo modificado que crece bajo tierra. Los rizomas están articulados (por lo que se distinguen de las raíces) y de las articulaciones salen hojas sin hojas (escamas). Los rizomas permiten a la gramínea extenderse horizontalmente a medida que los nuevos tallos se desarrollan verticalmente a partir de las articulaciones. Así, las gramíneas con un desarrollo extenso de rizomas formarán un césped en lugar de mechones o racimos diferenciados.

Un estolón es un tallo que se arrastra por la superficie del suelo y, en realidad, es una rama basal del culmo que desarrollará raíces y brotes a partir de algunos o todos sus nudos. Al igual que un rizoma, un estolón da lugar a una planta herbácea que se extiende o forma césped.

Poa trivialis mostrando lígulas membranosas presionadas contra el culmo.

Las gramíneas presentan dos tipos de hojas: (1) hojas verdes formadas por una vaina y un limbo, y (2) hojas reducidas formadas únicamente por una vaina. Salvo contadas excepciones, las hojas verdes surgen en los nudos alternativamente a lo largo del tallo. Las hojas que se concentran cerca de la base, donde los entrenudos son muy cortos, se denominan hojas basales; las hojas que surgen en los nudos a lo largo de un tallo alargado son hojas caulinares. Estas hojas vegetativas suelen rodear el sarmiento en forma de vaina y luego divergen hacia el exterior (en el «cuello») como una hoja larga y estrecha con venación longitudinal paralela. Si las venas son conspicuas, la hoja es estriada; si las venas son elevadas, la hoja es estriada.

La vaina de la hoja rodea y protege el brote. En algunas especies, la vaina se extiende más allá del siguiente nudo, de modo que las vainas de las hojas consecutivas se superponen, ocultando los nudos. Los bordes longitudinales de la vaina pueden solaparse, rodeando completamente el culmo, o la vaina puede ser tubular (los márgenes connados). El extremo superior de la vaina, conocido como boca de la vaina, es el cuello de la superficie inferior (externa) que puede producirse en apéndices cortos llamados aurículas. En la superficie superior interna de la hoja, entre la vaina y el limbo, hay una excrecencia llamada lígula. Ésta puede ser un colgajo de tejido membranoso o simplemente una franja de pelos, un borde discreto, o incluso estar ausente, marcada únicamente por tejido oscuro.

Aunque hay variaciones en la forma de la lámina foliar, la mayoría de las gramíneas tienen hojas de forma lineal que son muchas veces más largas que anchas, con márgenes que son paralelos y luego se estrechan hasta un punto en el ápice. Las gramíneas que crecen en lugares sombríos pueden tener hojas lanceoladas o incluso ovadas.

Las flores de las gramíneas nacen en una inflorescencia o capítulo que termina en el culmo y otras ramas del tallo. Las unidades más pequeñas de la inflorescencia se denominan espiguillas y se disponen en una o más ramas de formas muy diversas, a las que se puede aplicar la terminología estándar de las inflorescencias, pero utilizando la espiguilla en lugar de la flor individual. Así:

• En una panícula, las espiguillas son transportadas por las ramas del eje. La panícula puede ser abierta o densa y apiñada, con las ramas tan cortas que quedan ocultas por las espiguillas, formando una falsa espiga.
• En una espiga, las espiguillas son transportadas, sin pedúnculos, directamente sobre un eje no ramificado, llamado raquis.
• En un racimo, algunas o todas las espiguillas están unidas al raquis por tallos llamados pedicelos.

Referencias

• Bor, N. L. 1960. The Grasses of Burma, Ceylon, India and Pakistan. Pergamon Press, London. 767 pp.
• Hahn, William J. 2005. Monocotyledons in: Tree of LIfe web project at Monocotyledons.
• Herendeen, P. S. and P. R. Crane. 1995. The fossil history of the monocotyledons. pp. 1-21 in: P. J. Rudall, P. J. Cribb, D. F. Cutler, & C. J. Humphries (eds.). Monocotyledons: systematics and evolution. Royal Botanic Garden, Kew.
• Rotar, Peter R. 1968. Grasses of Hawaii. Univ. of Hawaii Press, Honolulu. 355 pp.