División Tracheophyta: Espermatófitos

División Tracheophyta

• La subdivisión Spermatophytina abarca las características generales de este grupo.

Espermatófitos (Fanerógamas)

• Son las plantas predominantes en la flora terrestre desde el Pérmico superior, hace unos 275 millones de años.
• Son cormófitos, con raíz, tallo y hojas, lo cual contribuye a su éxito terrestre.
• Son organismos heterospóreos, con una megaespora funcional.
• Tienen un ciclo biológico heterofásico y heteromórfico, donde el esporofito es dominante y los gametofitos experimentan una fuerte reducción.
• El gametofito masculino se compone de granos de polen con tres o más células.
• El gametofito femenino se compone de un saco embrionario con siete o más células.
• Los grupos más primitivos todavía forman anteridios y arquegonios.
• La polinización implica la formación de un tubo polínico, seguido de la fecundación, zigoto y embrión.
• En las plantas vasculares con semillas, el gametofito femenino vive unido y es protegido por el esporofito dentro del óvulo o primordio seminal.
• Los gametofitos son reducidos, protegidos y nutridos por el esporofito parental.
• En los musgos y helechos, el embrión forma inmediatamente el esporofito, mientras que en los espermatófitos pasa por un período de reposo dentro de la semilla.

Origen de los estambres y megaesporófilas

• Surgen de la evolución de estructuras reproductoras de helechos heterospóreos.

Polinización, Fecundación, y Embrión

• La polinización lleva a la formación de un tubo polínico, que resulta en la fecundación, la creación de un zigoto y, finalmente, el embrión.

Gimnospermas y Angiospermas

• Son espermatófitos.
• En gimnospermas, los óvulos/primordios seminales están expuestos en conos.
• En angiospermas, los primordios seminales están encerrados en un pistilo con estigma.

Óvulo y primordio seminal

• Tanto en gimnospermas como en angiospermas, presentan estructuras similares.

Microsporangios

• Los microsporangios (sacos polínicos) contienen células que se dividen por meiosis.
• Este proceso da lugar a microsporas (granos de polen uninucleados, n).
• Las microsporas se dividen por mitosis, formando unas pocas células que constituyen el gametofito masculino (grano de polen plurinucleado).
• Algunas células del gametofito masculino dan lugar a los gametos masculinos (espermatozoides o núcleos espermáticos).
• El gametofito masculino en angiospermas queda encerrado dentro de la pared del grano de polen.
• Cuando los sacos polínicos se abren, los granos de polen son liberados y transportados por vectores hasta el óvulo.
• El grano de polen es el vehículo de transporte de los gametos masculinos.

Embrión y Nutrición

• El embrión, durante su desarrollo, toma los nutrientes del óvulo que lo rodea, el cual es nutrido por el esporofito materno.
• En los helechos, el desarrollo del embrión depende del pequeño gametofito.
• En las plantas con semillas, el óvulo permite que el embrión use fotosíntesis y absorba los nutrientes del esporofito materno.
• La semilla, por lo tanto, es un óvulo fecundado y maduro que contiene el embrión, representando la siguiente generación esporofítica.

Semilla

• Después de la fecundación, el grano de polen libera gametos masculinos para fecundar el gameto femenino (ovocélula).
• La fecundación produce un cigoto(2n), que se divide por mitosis para formar un embrión(2n).
• El embrión obtiene nutrientes del óvulo, que a su vez es nutrido por el esporófito materno.
• El micropilo del óvulo se cierra, el tegumento se modifica y endurece, transformando el óvulo en semilla.
• La semilla contiene una cubierta protectora (testa), tejidos del megasporangio (nucela) y el gametofito femenino (endosperma primario).
• En angiospermas, también hay un tejido formado tras la fecundación conocido como endosperma secundario y un embrión que dará lugar a un nuevo esporofito cuando la semilla germine.

Ventajas evolutivas de las semillas

• El estado latente permite a las plantas sobrevivir a períodos de condiciones adversas.
• La testa sirve como barrera contra la descomposición bacteriana o fúngica.
• Las semillas atraen animales, facilitando su dispersion.
• Las semillas contienen alimento para el embrión y la plántula en desarrollo.

Gimnospermas

• Se caracterizan por tener primordios seminales desnudos.
• Esto significa que los óvulos y semillas están al descubierto.

Angiospermas

• Se caracterizan por tener primordios seminales encerrados en un pistilo con estigma.

Gimnospermas vs Angiospermas

Gimnospermas:

• Árboles o arbustos leñosos.
• Sistema vascular con xilema y traqueidas.
• Flores poco diferenciadas.
• Órganos reproductores en estróbilos o conos, unisexuales.
• Gametofito poco evolucionado, con arquegonios e incluso espermatozoides flagelados.
• Tejido de reserva en la semilla procedente del gametófito (haploide), formado antes de la fecundación de la ovocélula.
• No producen frutos.
• Polinización dependiente del viento, lo que resulta en gran producción de polen (anemogamia).

Angiospermas:

• Leñosas o herbáceas.
• Sistema vascular con tráqueas o traqueidas.
• Flores llamativas.
• Órganos reproductores en flores, usualmente hermafroditas.
• Gametofito muy reducido y evolucionado.
• Tejido de reserva procedente de un grupo de células que se fecundan al mismo tiempo que la ovocélula, desarrollándose solo si ocurre la fecundación.
• Producen frutos.
• Polinización por insectos (entomogamia), aunque también puede ser anemogamia.

Ventajas de las angiospermas sobre las gimnospermas:

• Polinización zoógama, favorecida por el hermafroditismo.
• Protección de los primordios seminales (óvulos) encerrados en un ovario.
• La rapidez de la reproducción sexual, favorecida por los gametofitos más reducidos.
• Plasticidad del cuerpo vegetativo.
• Sistema de xilema y floema más eficaz.
• Adaptación rápida y mayor aprovechamiento de los biotopos.

Sistemática: Subdivisión Spermatophytina

• Superclase Gimnospermae:
  • Clase Cycadopsida: Familia Cycadaceae
  • Clase Ginkgopsida: Familia Ginkgoaceae
  • Clase Pinopsida (Coniferopsida): Familias Pinaceae, Cupressaceae, Taxaceae
  • Clase Gnetopsida: Familias Ephedraceae, Welwitschiaceae, Gnetaceae
• Superclase Angiospermae
  • Clase Magnoliopsida (Angiospermas)

Ginmnospermas: Características generales

• Tipo de tallos: braquiblastos y macroblastos.
• Tipo de hojas: aciculares, lineares, escuamiformes o flabeladas.
• Estructura reproductiva: la flor
• Arreglo: la inflorescencia.
• Pueden producir Pseudofrutos y semillas.

Clase Cycadopsida

• Tienen hojas compuestas y aspecto de helechos arborescentes.

Clase Ginkgopsida

• Hojas flabeladas y sin resina: Ginkgo biloba.

Clase Coniferopsida

• Hojas aciculares o escuamiformes.

Clase Gnetopsida

• Hojas opuestas o verticiladas.
• Sin resina.

Clase Cycadopsida: Cycas revoluta

• De origen pérmico, con óptimo en el Jurásico.
• Presenta un solo tronco y hojas compuestas.
• Dioicas, con estructuras reproductoras en conos formados por hojas reproductoras (esporofilos) dispuestas en espiral en el ápice del tronco.
• Microsporofilos con muchos sacos polínicos, y macrosporófilos con varios óvulos grandes en los bordes.

Clase Ginkgopsida: Ginkgo biloba

• Árbol dioico con hojas caducas flabeladas, puede alcanzar 30-40 m.
• Es el árbol vivo más viejo del mundo, existen desde hace 270 millones de años.
• Resistente a la contaminación, el fuego, temperaturas extremas y radiación.
• Se identifica por sus hojas en forma de abanico (flabeladas) con nerviación dicotoma.
• Los sacos polínicos se agrupan en un eje y los óvulos salen por pares, con olor desagradable.
• Planta medicinal con derivados fenólicos y diterpenos (ginkgólidos) como principios activos.
• Tiene acción farmacológica antiagregante plaquetario y vasodilatadora, utilizada para tratar varices, hemorroides, etc.

Clase Gnetopsida

• Incluye 70 especies distribuidas en tres géneros: Ephedra, Gnetum y Welwitschia.
• Son leñosas, sin canales resiníferos, y con hojas opuestas.
• Poseen tráqueas que aumentan la eficacia en la conducción del agua.
• Estructuras productoras compuestas de estróbilos con brácteas surgen sacos polínicos (en los estróbilos masculinos) y primordios seminales (en los estróbilos femeninos).
• Los gametofitos están muy reducidos.
• La polinización es anemógama, o a través de insectos.
• Algunas especies presentan doble fecundación.
• Género Ephedra: arbustos xeromorfos dioicos con hojas escuamiformes.

Familia Ephedraceae

• Género Ephedra: Utilizada por su acción antiasmática debido a la efedrina.

Coniferales - Familia Taxaceae

• Taxus baccata es un árbol dioico longevo de zonas umbrías y frescas de montaña en Andalucía (hasta 2000 m).
• Taxus brevifolia: Contiene Taxol/Paclitaxel, un diterpenoide anticanceroso utilizado en quimioterapia.

Coniferopsida - Orden Coniferales

• Incluyen la mayor parte de los vegetales más altos y grandes del mundo.
• Árboles ramificados, perennifolios, con hojas enteras, cintiformes, aciculares o escuamiformes.
• En todos los órganos son frecuentes los canales productores de resina.
• Flores masculinas amentiformes reunidas de manera compacta sobre un eje.
• Flores femeninas estrobiliformes con un número determinado de brácteas (megasporofilas) que llevan óvulos o primordios seminales.
• Gametofito femenino es el endosperma primario (megagametofito), con arquegonios.
• El gametofito masculino representa dos núcleos de esperma y no espermatozoides, solo uno es fértil y participa en la fecundación.
• La polinización y la fecundación pueden tener un tiempo bastante largo entre ellos.
• La fructificación puede ser leñosa (cono o estróbilo) o carnosa (arcéstida).
• Las coníferas son un grupo importante desde un punto de vista ecológico.
• Tienen ventajas sobre las Angiospermas.
• La presencia de traqueidas y la ausencia de tráqueas les evitan la congelación del agua.
• Las características anatómicas de la hoja disminuyen la perdida de agua facilitando la conducción.

Orden Coniferales - Sistemática

• Hojas aciculares o escuamiformes con resina; flores unisexuales; monoicas o dioicas.
• Familia Taxaceae: Inflorescencias sin conos; dioicas; hojas dísticas con semillas rodeadas por una una envuelta carnosa (Género Taxus).
• Familia Cupressaceae: Inflorescencias con conos; más de dos semillas por cada escama; las piñas son leñosas (escamosas) o carnosas, hojas escamosas o aciculares (Géneros Tetraclinis, Cupressus, Juniperus).
• Familia Pinaceae: Dos semillas por escama; monoicas; inflorescencias en conos leñosos; hojas aciculares (Géneros Abies, Picea, Cedrus, Pinus).