Las angiospermas (plantas con semilla) y otros conceptos biológicos
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La Botánica de Rafael Escrig (4)
Nota para el lector. Para aprovechar bien la lectura de este didáctico texto debe hacerse en formato PDF, cuyo enlace está al final de estas líneas.
El nombre proviene del griego: angíon, vaso y sperma, semilla; es decir, semilla envasada.
Las angiospermas, son plantas con semilla cuyas flores poseen cuatro verticilos, en el último de ellos, los carpelos, encierra los óvulos que reciben el polen sobre su superficie estigmática en lugar de directamente sobre el óvulo como sucede en las gimnospermas.
Cerca del 90% de las plantas terrestres pertenecen a este grupo con unas 257.000 especies vivientes.
Las angiospermas de caracterizan por haber ocupado prácticamente todos los nichos ecológicos posibles. Hay plantas arbustivas y herbáceas, las hay terrestres y acuáticas, se encuentran en los desiertos, al nivel del mar o en la alta montaña. Su diversidad de especies es mucho más alta en zonas tropicales y húmedas (alrededor del 60% de las especies son de zonas tropicales y un 75% tiene un crecimiento óptimo en climas tropicales).
Las angiospermas se dividen en MONOCOTILEDÓNEAS y DICOTILEDÓNEAS.
Las MONOCOTILEDÓNEAS son angiospermas que poseen un solo cotiledón u hoja inicial presentado por los embriones de las semillas. Sus raíces son fasciculadas, es decir, poseen una forma de cabellera. Su tallo no posee ramas. Las hojas son de nerviación paralelinervia y carecen de peciolo. Las flores son trímeras o hexámeras (tres o seis pétalos). Entre ellas se encuentran las: gramíneas, liliáceas, palmeras, agaváceas, lirios, cebollas, musáceas y orquídeas.
Las DICOTILEDÓNEAS son angiospermas, cuyos embriones de las semillas presentan dos cotiledones. Las raíces son de tipo axonomorfo, con una raíz principal de la cual brotan raíces secundarias. El tallo tiene zona de cambium. Las hojas presentan una gran variedad de forma. La nerviación es de tipo penninervia o reticular. En las flores son tetrámeras o pentámeras (con cuatro o cinco pétalos).
Las dicotiledóneas son las plantas más abundantes, con unas 200.000 especies.
LA FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis es el proceso por el que la planta obtiene la energía de la luz solar a través de la clorofila, transformando dicha energía lumínica en energía química. Los orgánulos encargados de realizar la fotosíntesis son los cloroplastos. Estos sintetizan y acumulan los diferentes pigmentos, los cuales aportan el colorido tanto a las hojas como a las flores y a los frutos.
Cuando la planta recibe la luz solar, absorbe el CO2 presente en el aire y expulsa O2. Las células clorofílicas utilizan el CO2 para fabricar materia orgánica y expulsan el oxígeno restante. Este fenómeno de elaboración de materia orgánica, a partir de materia inorgánica se llama fotosíntesis. Cuando la planta está en la oscuridad, tiene lugar la respiración, entonces la planta absorbe del O2 y expulsa CO2
La fotosíntesis es un proceso que ocurre en dos fases:
FASE LUMINOSA: En esta fase participa la luz solar. Se produce en los cloroplastos. La clorofila capta la luz solar y ésta rompe la molécula de agua (H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O). El oxígeno se libera a la atmósfera y la energía no utilizada es almacenada en moléculas llamadas ATP, adenosina trifosfato, (molécula de alta energía).
FASE OSCURA: Esta fase se llama así porque no requiere de la energía de la luz solar. El hidrógeno resultante de la fase anterior se suma al dióxido de carbono (CO2) generando la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos (glucosa). Este proceso sucede gracias a la energía almacenada en moléculas de ATP durante la fase anterior. Luego de la formación de glucosa, se forma almidón y varios carbohidratos más.
LA RESPIRACIÓN
Mediante la respiración, los seres vivos expulsamos las sustancias de desecho de las células. Al respirar consumimos oxígeno O2 y expulsamos dióxido de carbono CO2.
La respiración vegetal consiste en el intercambio de gases entre la planta y la atmósfera. Las plantas toman el oxígeno del aire y utilizan las reservas de hidratos de carbono para expulsar a la atmósfera dióxido de carbono y agua en forma de vapor. Así, mientras la fotosíntesis solo se hace de día, la respiración se lleva a cabo tanto de día como por la noche.
La respiración de la planta tiene lugar en las hojas y en los tallos. La respiración por las hojas se realiza por medio de células llamadas oclusivas que provocan que ciertos poros del tejido epidérmico, se abran o cierren según las condiciones exteriores. Estos poros se llaman ESTOMAS.
La respiración por los tallos, ramas o troncos, es mucho más evidente pues se hace por medio de unas aberturas del tejido epidérmico. Estas aberturas (Pueden ser visibles o microscópicas) se llaman LENTICELAS.
PROCESO DE ALIMENTACION DE LAS PLANTAS
ABSORCIÓN: Las raíces de las plantas crecen hacia donde hay agua que es absorbida junto con los minerales de la tierra.
CIRCULACIÓN: El agua y los minerales absorbidos por las raíces son conducidos hasta las hojas a través del tallo.
FOTOSÍNTESIS: Se realiza en las hojas, que se orientan hacia la luz. La clorofila atrapa la luz del Sol que junto con el dióxido de carbono, transforma la savia bruta en savia elaborada, que constituye el alimento de la planta. El resultado produce oxígeno que es liberado por las hojas.
RESPIRACIÓN: Las plantas respiran tomando oxígeno y liberando dióxido de carbono. El proceso se produce en las hojas y el los tallos verdes. La respiración se hace de día y de noche, en la que, ante la falta de luz, las plantas realizan solamente la función de respiración.
La vida en nuestro planeta se mantiene, básicamente, gracias a la fotosíntesis que realizan las algas en el medio acuático y las plantas en el medio terrestre. Todos los organismos heterótrofos dependen de esta conversión energética para su subsistencia. Con ella se desprende a la atmósfera el oxígeno que todos necesitamos para respirar.
El fitoplancton que flota en los océanos constituye la base de la cadena trófica marina. Con algo más del 50% de producción de oxígeno.
TAXONOMÍA VEGETAL
La ciencia que trata los principios de clasificación de los seres vivos es la taxonomía, que describe, nombra y ordena las especies vegetales dentro de un sistema.
En cuanto a la nomenclatura científica que se le da a las plantas, es en latín. La más utilizada es la nomenclatura binomial que se le debe al científico sueco Carlos Linneo.
La primera palabra que forma el nombre corresponde al género, mientras que la segunda corresponde la especie. Para clasificar una especie vegetal debemos recorrer el siguiente camino:
REINO – SUBREINO – DIVISIÓN – CLASE – SUBCLASE – ORDEN – FAMILIA – GÉNERO – ESPECIE.
Carlos Linneo nació en Upsala, Suecia (1707-1778). Fue un científico, naturalista, botánico y zoólogo. Se le considera el fundador de la moderna taxonomía, y también se le reconoce como uno de los padres de la ecología.
Las investigaciones iniciales de LINNEO en botánica lo impulsaron a introducir una nueva clasificación de las plantas basada en su aparato reproductor pero advirtió que el nuevo sistema era insuficiente.
En 1731 creó un sistema de NOMENCLATURA BINOMIAL para clasificar a todos los seres vivos: la primera palabra indicaba el género, a la que seguía el nombre de la especie. Asimismo, fue quien agrupó los géneros en familias, éstas en clases y las clases en reinos. Este sistema le permitió tipificar y clasificar más de 8.000 especies animales y 6.000 vegetales. En 1753 publicó «Las especies de las plantas» (Species plantarum), obra que dio comienzo a la nomenclatura moderna en biología.
REINO: Plantae
SUBREINO: Tracheobionta
DIVISIÓN: Magnoliophyta
CLASE: Magnoliopsida
SUBCLASE: Hamamelidae
ORDEN: Fagales
FAMILIA: Fagaceae
GÉNERO: Quercus
ESPECIE: Quercus ilex
No obstante, aunque el sistema lineano ha perdurado hasta nuestros días y continúa considerándose válido, la clasificación de las especies ha ido perfeccionándose a lo largo del tiempo.
Este escenario cambió bruscamente en la última década del siglo pasado y posterior, con la llegada de los análisis moleculares de ADN, puesto que estas moléculas arrojan una enorme cantidad de datos altamente fiables. A partir de esos momentos cuando la Filogenética ha dado un salto de gigante en la clasificación taxonómica de plantas y animales. A esto también ayudó la datación de restos fósiles por medio del carbono 14.
La datación por el carbono 14 aplicada a los restos fósiles de una planta nos da una fecha de su desaparición y nos muestra un escenario en el que ir colocando las piezas que desconocemos, modificando así muchos datos que antes se tenían por ciertos.
El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Consta de seis protones y seis neutrones. El carbono 13 y el 14 son isótopos de este elemento.
Con el oxígeno forma el dióxido de carbono CO2, vital para el crecimiento de las plantas: CICLO DEL CARBONO.
Si cambiamos el número de protones del núcleo cambia el elemento que tenemos pero, ¿qué sucede si cambia el número de neutrones? Si hacemos esto, tendremos un isótopo de un elemento. La diferencia entre los diferentes isótopos es el tiempo que tardan en desintegrarse antes de dar lugar a otro elemento.
Mientras que los isótopos de carbono 12 y 13 son estables, con el isótopo de carbono 14 no sucede lo mismo, y tiene un período de semidesintegración de 5730 años.
EL CICLO DEL CARBONO
El carbono 14 tiene su origen principalmente en la atmósfera debido a la acción de la radiación cósmica sobre los átomos de nitrógeno que dan lugar al dióxido de carbono. Ese dióxido de carbono es absorbido por las plantas durante la fotosíntesis, de esa forma todas las plantas tienen carbono 14. De la misma forma, los animales que comemos esas plantas también tenemos carbono 14.
La cantidad de carbono 14 se mantiene prácticamente constante en el tiempo y será igual a la que hay en la atmósfera, ya que alcanzan un equilibrio. Por lo tanto sabiendo la cantidad de carbono 14 que queda en un fósil, conoceremos su edad.
El carbono es el elemento básico en la formación de las moléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos pueden asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando, en la respiración, los seres vivos oxidan los alimentos.
Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. En los ecosistemas marinos algunos organismos convierten parte del CO2 que toman en CaCO3 (carbonato de calcio) que necesitan para formar sus conchas, caparazones o masas rocosas en el caso de los arrecifes. Cuando estos organismos mueren sus caparazones se depositan en el fondo formando rocas sedimentarias calizas en el que el carbono queda retirado del ciclo durante miles y millones de años, pero que vuelve lentamente conforme las rocas se disuelven.
EVOLUCIÓN, ADAPTACIÓN Y MUTACIÓN
Estos tres conceptos están dentro de lo que se conoce como Selección Natural. La idea fue introducida por Charles Darwin a través de la teoría que describe el desarrollo de las especies como producto de la interacción con el entorno ecológico. Esto lo reflejó en su libro “EL ORIGEN DE LAS ESPECIES” que fue publicado en 1859.
Charles Robert Darwin (1809 – 1882) fue un naturalista inglés que postuló en su Teoría de la evolución, que todas las especies de seres vivos han evolucionado con el tiempo a partir de un antepasado común mediante el proceso denominado de Selección natural. Darwin demostró que no existen organismos más o menos evolucionados. Desde su punto de vista, todos los seres vivos que hoy habitan la tierra se encuentran en el extremo de su rama evolutiva, de lo contrario se habrían extinguido.
Posteriormente, basándose en los experimentos de Mendel, la Genética, permitió explicar cuáles eran las bases de la variación y los mecanismos de la herencia. Esta teoría, actualmente constituye la base de la síntesis evolutiva moderna.
Con sus modificaciones, los descubrimientos científicos de Darwin aún siguen siendo el acta fundacional de la biología como ciencia, puesto que constituyen una explicación lógica que unifica las observaciones sobre la diversidad de la vida.
Las pruebas que refrendan la Teoría de la evolución están en la paleontología (con el estudio de los fósiles), la morfología (con la observación de los cambios en las estructuras de los seres vivos), la embriología (con el estudio del desarrollo embrionario y el proceso reproductor), la biogeografía (la ubicación de los seres vivos en el planeta). No obstante, hemos de desterrar la idea, implícita en esta teoría de que la especie “original” desaparece para evolucionar hacia otro individuo, porque ahora podemos comprobar la existencia de fósiles vivientes, como el “Ginkgo biloba” o el género “Cycas”, que ya hemos visto, o el Celacanto “Latimeria chalumnae”, en el reino animal, un pez con aletas lobuladas, precursor de los anfibios y reptiles, que se le creía extinto desde el período Cretácico y, sin embargo, sigue vivo en su particular aislamiento.
Otro “lapsus” en la teoría de la evolución es la aparición tan repentina de las angiospermas, misterio que el mismo Darwin confesó que no terminaba de encajar en su teoría. Hoy en día, aún es un misterio la súbita (dentro de las edades geológicas) aparición de estas plantas, aunque es cierto que se encuentran fósiles que presentan el tránsito desde las gimnospermas, pero no la velocidad de aparición.
Las ideas de Darwin expuestas en aquella sociedad conservadora causaron gran agitación y controversia, formándose dos corrientes de pensamiento: unas afines a sus tesis (evolucionistas) y otras contrarias (creacionistas), que no querían imaginar otra cosa que no estuviese de acuerdo con lo que decía la Biblia. Estas últimas encontraron la manera de desacreditarlo ridiculizando sus ideas y dándoles un sentido reduccionista abusando de la idea de que el hombre desciende del mono, lo que fue motivo de burla por gran parte de la sociedad.
Todavía existen esas dos corrientes con respecto a la evolución: la DARWINISTA o evolucionista, de acuerdo totalmente con la ciencia, y la CREACIONISTA, que intenta explicar el origen de todos los seres vivos por la voluntad de Dios.
Las teorías de Darwin partieron de las ideas del economista Thomas Malthus. Malthus postulaba que la población crece en forma geométrica y se preguntaba qué sucedería con el crecimiento de la población humana en un hábitat cerrado, como por ejemplo una isla. La conclusión era que el crecimiento estaría limitado por la cantidad de alimento. De esto se deriva que se produciría una competencia entre individuos en los que unos morirían de hambre y los más aptos resultarían vencedores. Darwin concluye que aquellos individuos que poseen las características más favorables compiten en mejores condiciones y, al cabo del tiempo, se produce la Selección natural donde los menos adaptados desaparecen.
Las teorías catastrofistas de Thomas Malthus, se siguen discutiendo hoy en día.
Recientemente, el naturalista británico David Attenborough, ha alertado acerca del desequilibrio poblacional; una realidad que nos aproxima a las teorías del discutido erudito inglés, autor del “Ensayo sobre el principio de la población”.
EL ORIGEN DE LAS ESPECIES
Darwin afirmaba que los seres vivos que habitan nuestro planeta, son producto de un proceso de descendencia en el que se introducen sucesivas modificaciones, con origen en un antepasado común. Por tanto, todos partieron de un antecesor común y a partir de él evolucionaron gradualmente. El mecanismo por el cual se llevan a cabo estos cambios evolutivos es la selección natural.
En palabras del propio Darwin: “Los individuos menos adaptados al medio ambiente tienen menos probabilidades de sobrevivir y menos probabilidades de reproducirse; los individuos más aptos tienen más probabilidades de sobrevivir y más posibilidades de reproducirse y de dejar sus rasgos hereditarios a las generaciones futuras, lo que produce el proceso de selección natural. Este proceso lento da como resultado cambios en las poblaciones para adaptarse a sus entornos, y en última instancia, estas variaciones se acumulan con el tiempo para formar nuevas especies.”
Esto nos lleva al concepto de DERIVA GENÉTICA. La deriva genética es una fuerza evolutiva que actúa, junto con la selección natural, cambiando las características de las especies en el tiempo. Se trata de un cambio aleatorio (por azar, no por selección natural) en la frecuencia de los alelos de una generación a otra. (Los alelos son las distintas formas que puede adoptar un gen y que producen variaciones en la herencia del individuo.)
Las teorías de Darwin nos muestran que existen factores externos que condicionan la evolución de los individuos y los “trasmutan” físicamente hasta el punto de que, con el tiempo, aparecen como nueva especie. En estos casos, el aislamiento, las condiciones ecológicas y la necesidad de supervivencia, crean las condiciones.
