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Imagen principal: Una maceta llena de briofítos y Venus atrapamoscas (Dionaea muscipula) dentro de uno de los invernaderos del Botany Greenhouse de Birge Hall en UW-Madison.
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¿Cómo se determina si algo es una planta? Este término inespecífico se siente demasiado simple, porque cuando se refiere a las plantas comúnmente estamos hablando sobre árboles, arbustos, cactáceas, verduras, flores, malezas, musgos y mucho más. ¿Cuáles son las diferencias entre estos ejemplos?
Jardín horticultural Longenecker (Longenecker Horticultural Gardens o LHG en inglés) dentro del arboreto de la Universidad de Wisconsin – Madison (UW-Arboretum) (UW-Madison). 2020.
Por ser humanos, observamos patrones en nuestro entorno y aprendemos como distinguir plantas al nivel macroscópico. Casi todos pueden identificar plantas como helechos, musgos, pinos, robles, cactus y todas las plantas que se parecen a ellas. Los que son capaz de identificar plantas aprenden las ligeras diferencias entre plantas, y necesitarán usar palabras más precisas para referirse a grupos de plantas, como las coníferas, caducifolias, vasculares y no vasculares.
Ayuda empezar con las diferencias más fundamentales: la célula. Las células fueron descubiertas cuando observadores usaron microscopios y encontraron estructuras como capsulas chicas dentro del corcho. El corcho, lo cual se usa para cerrar botellas de vino, se extrae tradicionalmente de la corteza exterior del alcornoque, Quercus suber. Estas células fueron suficientemente grandes para ver con los primeros microscopios. Después, más y más tipos de células se descubrieron en todos los organismos de cualquier tamaño. Cuando se compara las células de las plantas a otros organismos, se ven diferencias entre sus orgánulos (los órganos dentro de la célula).
1. La superficie de la hoja (lado izquierdo), 2. Las células del mesófilo llenos de células de cloroplasto (centro-izquierdo), 3. El mesófilo esponjoso (centro-derecha), 4. Las células oclusivas y la entrada de gas (lado derecho).
La foto del portaobjeto se preparo por el Departamento de Biología de UW-Milwaukee
(UW-Milwaukee Dept. of Biology). Marzo 2018.
Las plantas, algas y las células de las cianobacterias tienen un orgánulo único llamado el cloroplasto. Cuando trabajan los cloroplastos conducen reacciones químicas bajo luz solar que eventualmente se transforma a la glucosa, una azúcar utilizada como fuente de energía. Este proceso en cadena se llama la fotosíntesis. Algunos les gustan decir que las plantas comen los rayos del sol.
Las plantas son unos de los organismos más importantes sobre la Tierra, porque están al inicio de la cadena alimenticia terrestre y acuática. Si un animal no requiere plantas para sobrevivir, su presa probablemente los necesita.
UW-Arboretum’s LHG. 2019.
En los organismos hay excepciones y peculiaridades a la fotosíntesis. Una excepción es la pipa fantasma, Monotropa uniflora, que no produce clorofilo, uno de los químicos pigmentados del proceso fotosintético dentro del orgánulo cloroplasto. En cambio, algunos organismos fotosintéticos, que se consideran algas, como las tóxicas algas verdiazules, son verdaderamente unas cianobacterias. Aunque la baba verde azulada en nuestros lagos se ve como alga, las células de estas bacterias no contienen lo que se encuentra en las plantas, las algas y los hongos: la pared celular.
Preparado por UW-Milwaukee Departamento de Biología. Marzo 2018.
La pared celular les da a las células de plantas y hongos una estructura rígida. Puesto juntos, estas estructuras de cajas se organizan entre ellos para realizar diferentes funciones. Estas formaciones se unen y crean todos los tejidos diferentes de las plantas como los de hojas, ramas, corteza, raíces y mucho más. Ellos podrán tener un propósito estructural o podrán tener un propósito activo, como transportar los nutrientes o el agua.
Las plantas se pueden dividir entre dos grupos: plantas vasculares y no vasculares. Las plantas vasculares tienen la capacidad de transportar el agua hacía el exterior, mientras que las plantas no vasculares no lo pueden hacer. Unos ejemplos de plantas vasculares son los musgos, las hepáticas y los antoceros. Mientras tanto, las plantas vasculares incluyen plantas como los helechos, y todas las otras plantas terrestres como los árboles coníferos y caducifolios. Fundamentalmente, cualquier planta suficientemente grande necesita un sistema para absorber el agua y distribuirlo, mientras otras plantas como los musgos son pequeños y no necesitan hacerlo.
1. El floema (izquierda), 2. La capa cambial (centro), 3. La xilema (derecha), 4. La médula (más derecha).
Preparado por UW-Milwaukee Dept. de Biología. Marzo 2018.
Los sistemas vasculares son complejos. Para los árboles, la sección activamente viva es más cerca la superficie del tronco debajo de la corteza. Un anillo delgado debajo de la corteza se llama la capa cambial, y se divide por ambas direcciones para producir la capa del floema más cerca a la corteza (transporte nutritivo) y la capa xilema (transporte de agua y estructural). Las células xilemas se envejecen y se desactivan, estás células son la madera interior o los anillos del árbol.
Parque estatal Oswald West cerca de Manzanita, Oregon, EEUU. Marzo 2018.
Los anillos de árboles indican la frecuencia de crecimiento en estas células durante la época, cuando llega el invierno las bandas de células se forman densas con un color oscuro. Sin las estaciones, los anillos de árboles no serían tan fácil de ver. ¡Imagínate lo que pasa durante eventos volcánicos de gran escala!
En algunas especies, el aumento de los metabolitos o basura dentro de las células da el duramen (el centro del tronco de un árbol) un color más oscuro.
Cuando los árboles crecen en diámetro, la corteza se separa y las arrugas podrán ser creadas por la superficie mientras se rompe y cicatriza.
Chiavari, Italia. Junio 2018.
Los sistemas vasculares de las plantas son distintos para la monocotiledónea y para la dicotiledónea. Un cotiledóneo es la primera hoja que sale de una semilla. Estos dos grupos (la monocotiledónea y la dicotiledónea) se distinguen por la cantidad de hojas al inicio de su crecimiento. Las otras distinciones son: la configuración de vasos vasculares, y la configuración de hojas. La monocotiledónea como los pastos, las palmas y otras plantas tienen vasos vasculares alrededor del tallo. La dicotiledónea tiene una capa cambial delgada, donde los tejidos vasculares se forman.
cerca del Vertiente Grande (Big Spring) del UW-Arboretum. Nov 2017.
Los árboles caducifolios pierden sus hojas por una temporada (invierno) y los árboles coníferos o siempreverde mantienen sus hojas durante el año entero hasta que se descomponen naturalmente. El alerce americano o tamarack, Larix laricina, y los otros alerces comunes, Larix spp., son únicos, porque son coníferas y caducifolias, no como los pinos, Pinus spp., y los abetos, Picea spp. Muchas plantas en zonas tropicales se consideran siempreverde, porque se mantienen verde durante todo el año.
Plantas también son distintas en sus estrategias reproductivas, lo cual es la forma de duplicarse y crear la cría. Las estrategias asexuales incluyen usar tejidos de la planta que extienden la raíz o el tallo hacía el ambiente para crear nuevos cuerpos idénticas. Las estrategias de reproducción sexual involucran la producción de órganos reproductivos, que dispersan y reciben información genética. En la reproducción sexual, la información genética se combina para producir cría única.
La reproducción de plantas es complicada. Muchas plantas tienen órganos masculinos y femeninos en la misma planta (monoico), pero otros tienen distintos especímenes masculinos y femeninos (dioico), otros necesitan reproducirse con especímenes genéticamente diferentes (autoincompatible) y otros pueden fertilizar así mismos (la autofecundación o la autopolinización). Las tendencias en estrategias reproductivas sexuales se usan para categorizar las plantas.
Los grupos más perceptibles que podrás fácilmente encontrar son: las gimnospermas, las angiospermas (magnoliophyta), y los helechos (pteridophyta).
Las agujas de la picea o abeto rojo crecen por 180º a través del tallo.
UW-Arboretum LHG. 2020.
Las gimnospermas, o plantas con semillas desnudas, incluyen las cícadas (cycadophyta), las coníferas (Pinophyta), los ginkgos (gingkophyta) y la división gnetophyta. Informalmente, las personas llaman muchas de las coníferas ‘pinos’. Pero en actualidad, hay muchos tipos de árboles coníferos: los pinos, los abetos rojos o picea, los abetos, los abetos falsos o la Tsuga, los tejos, y los alerces. Las gimnospermas, como las coníferas, tienen órganos reproductivos que emiten polen al aire y un receptáculo estructural que se fertiliza. Cuando los conos fertilizados se fertilizan, cada semilla se produce debajo de la cubertura de una escama. Algunas coníferas como los tejos tienen conos con escamas carnosas. En vez de tener una escama seca, la semilla del tejo está cubierta parcialmente por un tejido rojo.
Los magnolios son unos de las angiospermas más antiguas del mundo.
UW-Arboretum LHG. 2020.
Las angiospermas, o plantas frutales, son el grupo más grande de plantas. Estas plantas tienen flores y guardan las semillas dentro de una carcasa especializada. Algunas flores tienen la parte femenina (los pistilos) o la parte masculina (los estambres) juntas en la misma flor (flores perfectas), o partes femeninas y masculinas en flores separadas (flores imperfectas). Los pistilos reciben polen en un abertura plana y pegajosa llamada el estigma.
UW-Madison LHG. 2020.
Al fin del pistilo es el ovario, lo cual puede estar ubicado encima el receptáculo de la flor como una masa carnosa (ovario hipogeo o superior) o escondido, incorporado o envuelto por el receptáculo (ovario epigeo o inferior). Las estambres guardan y sueltan el polen de una masa alargada polvorosa, que se llaman las anteras.
UW-Arboretum LHG. 2020.
Algunas flores como las maravillas o girasoles son flores compuestas y cada sección chica dentro de que lo que llamamos la flor es verdaderamente una flor pequeña capaz de produciendo un fruto seco, lo cual nosotros informalmente llamamos la semilla. Las flores, su función y estructura se usa para categorizarlas en grupos más específicos.
Por ejemplo, las flores de la familia de los porotos o frijoles o alubias, conocido científicamente como Fabacea, tienen un patrón único que se llama una flor papilionácea. La flor tiene 5 partes, dos cuales están parejos. Arriba está el pétalo estandarte, a los lados están los pétalos de alas, y abajo están parejas o fusionadas las quillas.
El corte sur del presidente, Chicago, IL. December 2018.
Muchos saben la diferencia entre frutas como los plátanos, las naranjas y las manzanas. Muchos pueden ver fácilmente que los distintos tipos de plátanos son parecidos, las naranjas y los pomelos, o las manzanas y las peras. Cuando se estudian rigurosamente, se nota que la anatomía de las frutas como los plátanos son más parecidas a las bayas, las naranjas y los pomelos tienen estructuras como bayas chicas internas que se llama un hesperidio, y las manzanas y las peras pertenecen a un grupo de frutos llamado los pomos. Los arces, los arces con hojas de fresno o acezintle, con ulmos y los fresnos tienen frutos que se llaman las sámaras, los cuales son aquenios alados. Los aquenios son una categoría de frutos simples secos, y son comúnmente mal identificaba como “las semillas” de las frutillas y de la alcaravea. Las frutillas son únicas, porque lo que se considera semilla chica encima del fruto es el fruto verdadero y la porción roja que se consume se llama tejido accesorio o el receptáculo de la flor. Muchos tejidos de las frutas son actualmente tejidos engrandecidos de la flor.
Parque estatal Oswald West cerca de Manzanita, OR. Marzo 2018.
Las pteridospermas, o “las semillas aladas”, se refieren a las plantas que se llaman helechos. Los helechos son únicos, porque en vez de usar flores en la reproducción ellos sueltan esporos como lo hacen los hongos. Esto es una estrategia de reproducción sexual simple y arcaica. Cuando un esporo de una hoja de helecho se fertiliza, se transforma a una estructura chica llamada el gametofito, es decir es una planta que contiene los gametos. Los gametos son estructuras que se fusan durante la fertilización. Cuando el gametofito está mojado, la materia viva se comparte entre las estructuras, y se fertilizan para producir el helecho, lo cual se llama el esporofito. El esporofito es la estructura que contiene las esporas.
El gametofito del musgo con esporofitos largos y rojos (izquierda), un musgo de solo gametofitos (derecha).
el invernadero del departamento botánica, UW-Madison, Abril 2019.
Curiosamente, lo que nosotros llamamos un musgo es el gametofito. Mientras lo que conocemos como el helecho o mayoridad de las plantas son esporofitos, que contienen un esporo o semilla.
ensamblado por algunos de los estudiantes del departamento de horticultura de UW-Madison, del laboratorio de zanahoria. Abril 2019.
Cuando estudiando la reproducción, estamos interesado en la variabilidad genética. Los genes están guardados en los cromosomas, lo cuales son unas estructuras con ADN extremadamente largas y furiosamente enredadas. La ploidía, se refiere a la cantidad de pares de cromosomas encontradas en una célula. Las plantas son únicas porque ciertas especies pueden demonstrar poliploidía, es decir, más que dos pares de cromosomas por célula. En muchas plantas, las células reproductivas como del saco embrionario o el polen, contiene mitad de la información genética (haploide) para cuando se combinan (fertilizan) contienen combinaciones nuevas de información genética con la cantidad normalmente encontrada en las otras células (las células somáticas). Cuando las células somáticas se dividen, están programadas para duplicarse y mantener la misma cantidad de información (mitosis). Cuando las células reproductivas se van formando, se dividen las células y también la información genética (meiosis). Este proceso deja que se fusan las células sin aumentar la cantidad de información genética encontrada en las células somáticas. Después de fertilizar, la primera célula para iniciar el proceso de replicación sin división genética es el cigoto. Este proceso no es seguro, y puede haber muchos errores durante cualquier parte de la replicación y recombinación de células, que resultan en una alteración genética de grados variables en términos del impacto a la funcionalidad del organismo.
Algunas variedades de plantas sin semillas, como sandillas sin semillas, son cruzas hibridas entre diploide (2 pares de cromosoma por célula o 2n) y variedades tetraploide (4n). Estas cruzas híbridas son triploide (3n), y no pueden cumplir meiosis, es decir no pueden cumplir la división de la información genética dentro las células reproductivas.
Un curso de química en línea, UW-Madison. 2021.
Si vemos a las plantas al nivel microscópico y atómico, podemos distinguir las plantas por los químicos que producen. Las plantas, por su falta de movimiento, utilizan químicos o fotoquímicos (químicos de las plantas) para envenenar la presa. Algunas plantas pueden afectar al sistema nervioso de los insectos, los pájaros, y los mamíferos en distintas formas. Estos compuestos se llaman compuestos secundarios, porque no son esenciales para funcionalidad primaria de biología de plantas. Algunas son medicinales (antibiótico, anti-hongo, antihelmíntico [anti-worm]), algunos pueden alterar tu conciencia (psicoactivo), pero la mayoridad te enfermara, muchos pueden dañar nuestros órganos a largo plazo, y algunos te pueden matar. Todas las plantas comestibles han sido criadas por miles de años para tener cantidades insignificantes de estos químicos. Algunas plantas comestibles como los porotos/alubias/frijoles se necesitan remojar y cocinar para destruir los compuestos secundarios toxicos. Comidas menos populares usadas tradicionalmente por pueblos indígenas pueden tener efectos tóxicos si se comen en las porciones, a los cuales nosotros estamos acostumbrados. Entonces, ten cuidado cuando trabajando con plantas y seas consciente de las consecuencias de la química botánica.
los invernaderos del departamento de botánica UW-Madison. Abril 2019.
Hemos mostrado los varios aspectos de las plantas. Hay mucho más para estudiar, pero esto dará una explicación de porque hay tantas plantas distintas y cuales son los patrones que se usan para distinguirlas.
Fotografía: Gustavo M. Meneses Gingles
iPhone 5s, 6, SE; Olympus OMD E-M10 Mark II; Canon EOS Rebel T6i
Autor: Gustavo Meneses
Publicado: 2024-01-31
Revisado: 2024-04-17
Referencias
“Pteridophyta.”. Council for the Indian School Certificate Examination. BIOLOGY4ISC. Accessed Mar 26, 2024. https://biology4isc.weebly.com/pteridophyta.html
PRO - Plant Research Organization 