Operación Mundo: Biología, Geología y Ciencias Ambientales 1º Bachillerato (demo)

DEMO

INCLUYE

EN

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PROYECTO DIGITAL CIA 12 MES

1

BAC H I L L E RAT O

BIOLOGÍA, GEOLOGÍA Y CIENCIAS AMBIENTALES S. Clemente, A. Domínguez, A. Olmos, A. B. Ruiz

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ió c a

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Índice Los saberes básicos del curso Difunde la ciencia Investiga en tu interior Geocaching 3, 2, 1 Horizontes de proteínas

1 La base molecular de la vida • ¿Por qué estudiar la composición de los seres vivos? Margarita Salas 1. La composición de la materia viva 2. El agua y las sales minerales 3. Los glúcidos 4. Los lípidos 5. Las proteínas 6. Los ácidos nucleicos 7. La organización de los seres vivos 8. Las fronteras de la vida • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

2 L a organización celular y los tejidos

• ¿Por qué estudiar la organización celular? Santiago Ramón y Cajal 1. La célula y los modelos de organización celular 2. El metabolismo celular 3. La reproducción celular 4. La especialización celular 5. Los tejidos vegetales 6. Los tejidos animales • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

3 La clasificación de la vida • ¿Por qué estudiar taxonomía? Lynn Margulis 1. Cómo se clasifican los seres vivos 2. ¿Cinco reinos o tres dominios?

3. El reino de los moneras 4. El reino de los protoctistas 5. El reino de los hongos 6. El reino de las plantas 7. El reino de los animales • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

4 L as funciones vitales en las plantas • ¿Por qué estudiar las plantas? Celestino Mutis 1. La nutrición en las plantas 2. La relación en las plantas 3. La reproducción en las plantas 4. Las adaptaciones de las plantas al medio • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

5 La nutrición en los animales • ¿Por qué esstudiar la nutrición de los animales?. Marcelo Malpighi 1. La función de nutrición en los animales 2. La obtención e nutrientes orgánicos 3. El intercambio de gases 4. El transporte de sustancias 5. La excreción • Operación mundo Trabaja lo aprendido

6 La relación en los animales • ¿Por qué estudiar la función de relación? Elena García Armada 1. Los procesos de la relación 2. Los receptores sensoriales 3. El sistema nervioso de los animales invertebrados 4. El sistema nervioso de los animales vertebrados 5. El funcionamiento del sistema nervioso 6. La coordinación hormonal 7. El sistema endocrino de los animales invetebrados 8. El sistema endocrino de los animales vertebrados 9. La respuesta. Los efectores • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

7 L a reproducción en los animales • ¿Por qué estudiar la reproducción en los animales? Anne Mclaren 1. Así se reproducen los animales 2. La reproducción asexual 3. La reproducción sexual 4. La gametogénesis 5. La fecundación 6. El desarrollo embrionario 7. El desarrollo posembrionario 8. Reproducción y adaptación • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

8 El sistema inmunitario • ¿Por qué estudiar el sistema inmunitario?

Inmaculada Herrera Calvet 1. Las enfermedades infecciosas 2. La inmunidad 3. Las barreras externas y el sistema inmunitario 4. La respuesta inmunitaria inespecífica 5. La respuesta inmunitaria específica 6. Las alergias 7. Las enfermedades autoinmunes y las inmunodeficiencias • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

9 L a estructura y la dinámica de la Tierra

• ¿Por qué estudiar la dinámica de la Tierra. Inge Lehmann 1. El estudio de nuestro planeta 2. La atmósfera y su dinámica 3. La hidrosfera y su dinámica 4. La estructura de la geosfera 5. La dinámica terrestre: deriva continental y extensión de los océanos 6. La teoría de la tectónica de placas 7. Las consecuencias de la dinámica terrestre • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

10 L os procesos geológicos

y la formación de las rocas

• ¿Por qué estudiar la composición de las rocas? Florence Bascom 1. La composición de la geosfera 2. La clasificación de los minerales 3. Las propiedades de los minerales 4. El magmatismo y las rocas magmáticas 5. El metamorfismo y las rocas metamórficas 6. La formación de las rocas sedimentarias 7. Las rocas y los minerales en nuestra vida • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

11 L os procesos geológicos

y la evolución del relieve

• ¿Por qué estudiar los cambios en el relieve terrestre? William Morris Davis.

1. El relieve evoluciona 2. Los procesos endógenos y el relieve 3. Los procesos exógenos y el relieve 4. Los riesgos geológicos • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

13 L a evolución de la vida en la Tierra

• ¿Por qué estudiar la evolución de la vida e la Tierra? Charles Darwin 1. La evolución: el origen de la biodiversidad 2. Las primeras teorías evolutivas 3. Las teorías evolutivas actuales 4. La especiación 5. El origen de la vida 6. La evolución de la vida en la Tierra • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

14 El medio ambiente y su dinámica • ¿Por qué estudiar los ecosistemas? Ramón Margalef 1. La biosfera y los ecosistemas 2. Los factores abióticos 3. Los factores bióticos 4. Las relaciones tróficas 5. Los parámetros tróficos y las pirámides ecológicas 6. El flujo de energía en el ecosistema 7. Los ciclos de la materia en los ecosistemas • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

15 E l ser humano en el medio ambiente

• ¿Por qué estudiar el medio ambiente? Rachel Carson 1. El medio ambiente y su importancia 2. La gestión de los recursos y los impactos ambientales 3. La contaminación 4. El cambio climático 5. Los efectos del cambio climático 6. El desarrollo sostenible • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

12 L a historia geológica de la Tierra • ¿Por qué estudiar el pasado de la Tierra?

Charles Lyell 1. El pasado geológico 2. El registro estratigráfico 3. El tiempo geológico: los métodos de datación 4. Mapas y cortes geológicos 5. La reconstrucción de la historia geológica 6. La historia geológica de la Tierra • Operación mundo Trabaja con lo aprendido

Niveles de partículas elementales y subatómicas

1

2

Nivel atómico Nivel molecular

3

Nivel celular

Nivel de ecosistemas

Nivel de población

4

7

Nivel pluricelular 6 5

3 La clasificación de la vida ¿POR QUÉ ESTUDIAR TAXONOMÍA? Las neurociencias nos han demostrado que, debido a la forma en que funciona nuestro cerebro, siempre que queremos conocer un gran grupo muy diverso de elementos necesitamos ordenarlos de algún modo. Así, el estudio de la gran variedad de seres vivos que habita la Tierra necesita de un sistema de clasificación que describa y catalogue cada especie y que las agrupe en función de sus semejanzas. De la concepción y la aplicación de ese sistema se encarga la ciencia de la taxonomía.

La biología se apoya en este sistema de clasificación para no solo estudiar millones de especies diferentes y clasificar las nuevas que se van descubriendo, sino, además, para entender las relaciones evolutivas entre ellas y comprender cómo se han originado esas especies y, en último término, cuál fue el origen de la vida.

Así, la utilidad de la taxonomía es fundamentalmente científica, además de constituir un excelente medio para ordenar conocimientos. En concreto, estudiar la clasificación de los seres vivos te ayudará a tener una visión global de la vida en nuestro planeta, a conocer las características que tienen en común los diferentes grupos de seres vivos y a comprender la evolución que ha dado lugar también a nuestra especie. Conocer este «árbol de la vida» te permitirá comprender mejor nuestras raíces más profundas.

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RESPONDEMOS EN GRUPO 1. Es posible que quieras profundizar en el estudio de la taxonomía de los seres vivos, o incluso dedicarte a la búsqueda y a la clasificación de nuevas especies.

Si es así, investiga: • La zoología, la botánica, la micología, la microbiología y otras especialidades de la biología se apoyan en el sistema de clasificación de los seres vivos. Averigua dónde se estudian.

• Aparte de la investigación científica, ¿se te ocurre qué profesiones implican un conocimiento de la taxonomía?

• ¿Qué capacidades crees que se necesitan para dedicarse a la clasificación de los seres vivos o al desempeño de algunas de las profesiones que has citado antes?

LYNN MARGULIS Esta gran bióloga estadounidense fue la artífice del sistema de clasificación de los seres vivos en cinco reinos que más se utiliza en la actualidad. Junto a su colega Karlene Schwartz, desarrolló un sistema de clasificación con cinco reinos que incluían seres vivos relacionados en función de un origen filogenético común. Así, crearon el reino Protoctista para incluir seres con las características troncales o ancestrales de los otros reinos de seres eucariotas, pero que no se podían incluir en dichos reinos.

También le debemos a Margulis otro gran logro: la teoría de la endosimbiosis. En ella, propone que las primeras células eucariotas que poblaron el planeta pudieron adaptarse a las duras condiciones del medio estableciendo relaciones simbióticas con procariotas ya adaptados a ellas. Por ejemplo, incluyeron en sus células bacterias aerobias capaces de utilizar el oxígeno, que acabaron siendo mitocondrias. Del mismo modo, incluyeron bacterias fotosintetizadoras capaces de producir materia orgánica a partir del CO2 y la luz solar, que acabaron siendo cloroplastos.

La importancia de esta teoría radica en que es una explicación plausible del origen de la actual biodiversidad a partir de formas de vida ancestrales y a través de un continuo proceso de evolución.

¿Qué vas a descubrir?

En esta unidad • Por qué estudiar Taxonomía 1. Cómo se clasifican los seres vivos 2. ¿Cinco reinos o tres dominios?

3. El reino de los moneras 4. El reino de los protoctistas 5. El reino de los hongos 6. El reino de las plantas 7. El reino de los animales • Operación ciencia • Trabaja con lo aprendido

En anayaeducacion.es Para motivar • El origen de la vida • Los movimientos de los protoctistas • ODS. Meta 4.6.

Para la detección de ideas previas • Evaluación de ideas previas Para aprender • La alternancia de generaciones • La clasificación del reino Monera • La clasificación de los protoctistas • La clasificación de los hongos • La clasificación de las plantas • La clasificación de los animales Para ejercitar • Aprende jugando • Ponte a prueba

Los contenidos y las actividades de esta unidad pueden resultar de utilidad para la realización del proyecto multidisciplinar «Difunde la ciencia» que se plantea en el anexo situado en las páginas iniciales de este libro.

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1

Cómo se clasifican los seres vivos Para estudiar y comprender los millones de especies que componen la biodiversidad, conviene clasificarlas mediante un buen sistema que distribuya a los seres vivos en grupos y que cumpla los siguientes requisitos: • Asignar el mayor número posible de especies con características co-

munes, en el menor número posible de grupos de clasificación.

• Distribuir los seres vivos en grupos siguiendo características comunes

naturales que indiquen su relación filogenética (parentesco evolutivo).

• Proporcionar un ordenamiento de las especies objetivo e inequívoco,

de manera que una especie solo pueda ser incluida en un grupo.

• Tener capacidad de albergar, en los grupos descritos, todas las nuevas

especies que se vayan descubriendo, sin tener que cambiar el sistema.

1.1. La taxonomía La taxonomía es la ciencia que clasifica a los seres vivos en grupos, denominados taxones, grupos taxonómicos o categorías taxonómicas.

El origen de la taxonomía El naturalista sueco Carl Linneo, que vivió durante el siglo xviii, es considerado el padre de la taxonomía, ya que dedicó años de su investigación a ordenar y a clasificar multitud de especies en diferentes taxones.

Linneo creó un sistema jerárquico de clasificación, en el que los grupos taxonómicos se subdividen en otros cada vez más pequeños. El taxón más amplio, el reino, agrupa un gran número de especies, con pocas características comunes. A partir del reino, los taxones agrupan cada vez menor número de especies, pero más parecidas entre sí. Así hasta llegar a la especie, el taxón menos amplio, que solo engloba un tipo de ser vivo.

Como Linneo era fijista y creacionista, pensaba que las especies presentes en la Tierra fueron creadas e inmutables. Por esa razón, su sistema de clasificación solo se basaba en las semejanzas morfológicas entre los seres vivos y no en el parentesco filogenético. No obstante, fue el primer naturalista en incluir al ser humano en el reino de los animales y entre los primates. El hecho de agrupar seres con características similares sentó las bases para que la ciencia comenzara a preguntarse el porqué de esas semejanzas, lo que derivaría en las posteriores teorías evolucionistas.

Los grupos taxonómicos actuales Muchos de los grupos creados por Linneo se siguen aceptando en la actualidad, si bien algunos han cambiado de nombre. Hoy día, los seres vivos se relacionan en base a su parentesco evolutivo, que puede determinarse a través del estudio del ADN. Hay taxones de tres tipos: naturales o monofiléticos, que agrupan organismos con un origen evolutivo común; polifiléticos, que incluyen seres con un origen evolutivo diferente; y parafiléticos, que incluyen especies con un origen común, excluyendo alguno con divergencia extrema.

Así, existen una serie de taxones principales, que tienen todas las especies: reino, filo o división, clase, orden, familia, género y especie.

También hay taxones secundarios o subdivisiones de los principales, que no todas las especies tienen (subespecie, superorden, subclase, etc.).

144

Actividades

1 Recuerda cuántos reinos de seres

vivos existen y qué tipo de organismos agrupa cada uno de ellos.

2

El espejo. Diferencia entre un taxón monofilético y otro polifilético. ¿Por qué crees que existen ambos?

U3

La nomenclatura binomial Al crear su sistema de clasificación, Linneo ideó una forma de denominar las especies: la nomenclatura binomial.

Actividades

3 ¿Por qué crees que los nombres científicos están

siempre en latín o en griego antiguo? ¿Por qué crees que la ciencia usa el nombre científico (Passer domesticus) para referirse al ave que solemos llamar gorrión común?

Según la nomenclatura binomial, cada ser vivo se designa con dos nombres: el primero es el del taxón género; el segundo, el del taxón especie.

En la actualidad se sigue utilizando la nomenclatura binomial para asignar el «nombre científico» a las especies. Este nombre suele estar en latín (a veces en griego antiguo) y debe cumplir unas normas de escritura: el género se escribe con la primera letra mayúscula, seguida de minúsculas; la especie se escribe en minúsculas; y deben utilizarse en letra cursiva.

Cómo se clasifica taxonómicamente una especie Para clasificar taxonómicamente un organismo, se utilizan sus características biológicas. En los taxones más amplios, estas características son generales, como el tipo de células que forman el ser vivo o su tipo de nutrición. A medida que los taxones son menores, las características utilizadas son más específicas, como el número de extremidades o el color del pelaje.

4

Fíjate en el ejemplo de la ballena azul, investiga y escribe una clasificación similar para las siguientes especies: diente de león, pino canario, ciervo volante, culebra de escalera y ser humano.

Ejemplo de clasificación del rorcual azul

Especie: Balaenoptera musculus Rorcual azul

Género: Balaenoptera Rorcuales

Familia: Balaenopteridae Grandes ballenas con pliegues en la garganta

Orden: Artiodactyla Mamíferos con extremidades acabadas en pezuñas pares Clase: Mammalia

Suborden: Whippomorpha Ballenas, delfines e hipopótamos

Cordados con glándulas mamarias

Filo: Chordata Animales con un eje dorsal neural y de sostén.

Reino: Animalia Todos los filos de animales

145

2

¿Cinco reinos o tres dominios?

Aunque el sistema de clasificación de Linneo se ha mantenido en sus bases fundamentales, el avance de las ciencias ha supuesto sucesivos cambios y mejoras.

2.1. Hacia los cinco reinos • Los dos reinos clásicos. Cuando Linneo creó su siste-

ma de clasificación, se basó en la tradición clásica, que dividía los seres vivos en dos reinos: Animales y Vegetales (en el que se incluían las algas y los hongos). Sin embargo, con la invención y el desarrollo del microscopio, se comenzaron a describir multitud de especies de seres vivos (sobre todo seres unicelulares) que no encajaban en ninguno de estos reinos.

• Un nuevo reino. En 1866, Haeckel propuso un nuevo

reino, que llamó Protista, para separar a aquellos organismos más simples, de clasificación ambigua y escasa relación con las plantas y los animales. En este reino incluyó un filo para muchas de las bacterias y de los seres unicelulares eucariotas conocidos en esa época, proponiendo por primera vez el término Monera.

• Los procariotas se separan. En 1925, Chatton separó

a los seres vivos, según su estructura celular, en dos grandes grupos, Procariotas y Eucariotas. Basándose en este criterio, Copeland introdujo en 1956 un nuevo reino, Monera, para separar a los procariotas del resto de los protistas.

• Por fin, cinco reinos. La primera clasificación de los

seres vivos en cinco reinos se debe a Whittaker, que en 1969 propuso un nuevo reino, Fungi, para separar a los hongos, que estaban en el reino de los vegetales. Por último, en 1988, las biólogas Margulis y Schwartz, modificaron la clasificación de cinco reinos de Whittaker, separando las algas de las plantas e incluyéndolas en el reino Protista, al que denominaron Protoctista. En este nuevo reino incluyeron también algunos organismos considerados hongos hasta ese momento.

2.2. Los problemas de los reinos A pesar de que la clasificación de los seres vivos en cinco reinos está aceptada y de hecho se utiliza, esta forma de organizar a los seres vivos no resuelve algunos problemas relacionados con el origen evolutivo de las especies, que se pusieron de manifiesto en la década de 1980 con el avance de los estudios filogenéticos. Los principales son dos: • La gran heterogeneidad del reino Protoctista, clara-

mente polifilético, formado por organismos eucariotas con diferentes orígenes evolutivos.

• La existencia, dentro del reino Monera, de dos gru-

pos monofiléticos de bacterias muy diferentes entre sí: las arqueobacterias y las eubacterias.

146

U3

2.3. Los tres dominios y el «árbol de la vida» Para resolver las nuevas dudas surgidas sobre el sistema de los reinos, en 1990, el microbiólogo Carl Woese propuso una nueva división de los seres vivos fundamentada en unos estudios filogenéticos en los que comparó las secuencias del ARN ribosomal. Según sus resultados, propuso un nuevo sistema de clasificación que separaba a los seres vivos en tres grandes dominios: • Dominio Archaea, que incluye a las arqueobacterias, un grupo de bacterias

con características muy particulares, que les permiten habitar ambientes extremos, como, por ejemplo, las fumarolas submarinas.

Actividades

1 Elabora una tabla en la que

relaciones los cinco reinos con los tres dominios. ¿Qué forma de clasificación te parece más lógica? ¿Por qué?

2 ¿Qué secuencias del geno-

ma utilizó Woese para sus estudios filogenéticos? ¿Por qué crees que las eligió? ¿Se podría hacer el mismo estudio con cualquier parte del genoma? ¿Por qué?

• Dominio Bacteria, que incluye a las eubacterias (la mayoría de las bacterias

que habitan la Tierra).

• Dominio Eucarya, que incluye a los seres eucariotas.

3

El árbol de la vida A partir de sus árboles filogenéticos, Woese propuso un «árbol de la vida» en el que estos tres grupos de organismos, arqueobacterias, eubacterias y eucariotas, procederían de un antepasado común. También afirmó que, a pesar de ser ambas procariotas, las arqueobacterias y las eubacterias estarían tan alejadas filogenéticamente entre sí como de los eucariotas.

Sin embargo, existen estudios recientes que ponen esto en duda y sitúan más próximos entre sí los dominios Eucarya y Archaea. Además, según la teoría de la endosimbiosis de Margulis, se habría producido una transferencia de genes como consecuencia de los procesos de simbiosis que dieron lugar a las células eucariotas. Según esto, una de las teorías más aceptadas propone que, a partir del antepasado común universal, habrían evolucionado las bacterias por un lado y los ancestros de las arqueobacterias y los eucariotas por otro lado y que, posteriormente, se separarían estas dos ramas.

Las arqueobacterias se denominan también extremófilas, por las condiciones extremas en las que viven.

Averigua dónde podemos encontrarlas.

Carl Woese Propuso dividir los seres vivos en tres dominios, incluyendo las recientemente descubiertas arqueobacterias.

EL ÁRBOL DE LA VIDA

Las células eucariotas surgirían después por una asociación simbiótica entre una eubacteria y una arqueobacteria.

En el «árbol de la vida» los seres vivos se ordenan en función de sus relaciones filogenéticas. Así, según el árbol de la izquierda: ANIMALES

HONGOS

una relación filogenética más cercana a los seres eucariotas?

B Sabiendo que los genomas de

ARQUEOBACTERIAS

EUBACTERIAS

A ¿Qué seres procariotas tienen

EUCARIOTAS PROTOCTISTAS

los virus apenas comparten información con los de otros organismos, razona por qué no se incluyen los virus en el árbol.

PLANTAS

C Algunas investigaciones propo-

nen incluir a los virus en un cuarto dominio llamado Akamara. ¿En qué parte del árbol debería ponerse?

ANCESTRO UNIVERSAL PROCARIOTA 147

3

El reino de los moneras El reino de los moneras (o reino Monera) incluye todos los organismos procariotas unicelulares. Son los seres vivos más antiguos de la Tierra.

3.1. El origen evolutivo de los moneras Se considera que los moneras fueron las primeras células que poblaron el planeta, ya que se hallaron microfósiles de bacterias filamentosas que datan de hace unos 3 500 millones de años (no hay evidencia de formas de vida anteriores). Lo más probable es que las primeras fueran heterótrofas que aprovechaban materia orgánica presente en los océanos y, más tarde, aparecieran las bacterias autótrofas capaces de sintetizar materia orgánica. Desde su aparición, las bacterias se han diversificado tanto que habitan todos los medios de la Tierra, incluso los más extremos.

Microfósil de una bacteria (en azul).

3.2. Las funciones vitales en el reino de los moneras Nutrición En el reino Monera encontramos seres con todos los tipos de metabolismo: • Los autótrofos toman materia inorgánica del medio y la transforman en

materia orgánica. Pueden ser fotosintéticos, como las cianobacterias, o quimiosintéticos, como las bacterias del azufre, según utilicen la luz, o reacciones químicas para la obtención de la energía metabólica.

ORGANIZA TU MENTE

Esquema conceptual jerárquico. Resume con este organizador los diferentes tipos de nutrición de los seres del reino de los moneras.

• Los heterótrofos se nutren de materia orgánica procedente de otros

seres vivos o de restos orgánicos. Según su fuente de nutrientes son: – Saprófitos. Se nutren de materia orgánica presente en el medio. Son las bacterias que descomponen los restos orgánicos.

– Parásitos. Se nutren de otro ser vivo invadiendo su organismo. Por ejemplo, las bacterias patógenas que producen enfermedades.

Fototactismo Oscuridad

Luz

– Simbióticos. Viven y se nutren dentro de otro ser vivo pero le aportan un beneficio. Como las bacterias del tubo digestivo de los animales.

A su vez, las bacterias heterótrofas pueden ser aerobias, si utilizan el oxígeno en su metabolismo, o anaerobias, si no utilizan el oxígeno.

Relación Las bacterias son capaces de reaccionar ante ciertos estímulos presentes en el medio. Algunas de sus respuestas son las siguientes: • Los tactismos. Son reacciones, generalmente movimientos, a un es-

tímulo del medio. Por ejemplo: los quimiotactismos, a sustancias, o el fototactismo, a la luz. Las bacterias pueden moverse con sus flagelos.

• El desarrollo de formas de resistencia. Si las condiciones del medio se

vuelven desfavorables, muchas bacterias se encierran en una especie de cápsulas llamadas endosporas, capaces de resistir condiciones extremas.

Formación de endosporas Bacteria en condiciones desfavorables.

El ADN se concentra.

La membrana lo rodea.

Endospora Regenera la bacteria en condiciones favorables.

Reproducción Los moneras se reproducen asexualmente, mediante fisión (división simple). Tras duplicar su cromosoma, dividen su célula en dos, produciendo dos células hija. Además, las bacterias llevan a cabo un proceso llamado conjugación con el que una bacteria pasa a otra parte de su material genético (plásmidos) a través de unos finos conductos llamados pili.

148

La bacteria se disgrega.

Se forma una pared resistente alrededor del ADN.

U3

3.3. La clasificación de los moneras Según el sistema de clasificación de los cinco reinos, los organismos del reino de los moneras se dividen en dos grandes grupos: las arqueobacterias y las eubacterias.

MONERAS

Las arqueobacterias

Arqueobacterias

Se llamaron así por considerarse las bacterias más primitivas (archaeo- significa ‘antiguo’). Sin embargo, actualmente se considera que aparecieron después de las eubacterias, por evolución de algunas de estas.

La mayoría de las arqueobacterias tiene pared celular, flagelos y un metabolismo muy variado. Muchas son organismos extremófilos, capaces de sobrevivir en condiciones extremas de salinidad y temperatura gracias a que tienen características diferentes al resto de procariotas:

Bacterias metanógenas

Eubacterias

Bacterias termoacidófilas Micoplasmas

• Su membrana plasmática es diferente de la de las

Bacterias con pared celular

Bacterias halófilas

células del resto de los seres vivos; sus fosfolípidos tienen cadenas laterales unidas al glicerol mediante enlaces éter en lugar de enlaces éster, como los de las membranas del resto de los organismos.

Bacterias Gram positivas

• La pared de la mayoría de las arqueobacterias carece

Bacterias Gram negativas

de peptidoglicanos y es muy resistente.

• Existen varios grupos de arqueobacterias. Destacan:

– Las metanógenas, que viven en ambientes anaerobios, como sedimentos marinos, suelos pantanosos o el intestino de algunos animales. Producen metano a partir del dióxido de carbono que metabolizan.

– Las halófilas, que viven en ambientes con altas concentraciones de sal, que utilizan en su metabolismo.

– Las termoacidófilas, capaces de resistir ambientes muy ácidos y altas temperaturas, de hasta 80 °C.

Las eubacterias Este grupo incluye el resto de las bacterias. Se subdivide en dos grandes grupos: • Eubacterias con pared celular. Constituyen el grupo

Actividades

más diverso de bacterias. Se subdividen, dependiendo de la composición química de su pared celular, en:

1 ¿Qué tienen en común todos los organismos que

– Gram positivas. Su pared se tiñe de azul o púrpura oscuro con la tinción de Gram. Como Listeria, Staphilococcus...

2

– Gram negativas. Su pared se tiñe de rosa claro con la tinción de Gram. Como Escherichia, Salmonella o las llamadas cianobacterias.

• Micoplasmas. Son bacterias sin pared celular. En su

mayoría son microorganismos patógenos y se caracterizan por su pequeñísimo tamaño (inferior a 1 μ) y por que no se tiñen con la tinción de Gram.

pertenecen al reino Monera?

Lápices al centro. El tactismo puede ser positivo o negativo. Deducid cómo responde una bacteria que presenta quimiotactismo positivo a la glucosa cuando este nutriente está presente en el medio.

3 ¿Qué características diferencian a las arqueobacterias de las eubacterias?

4

Muchas bacterias tienen utilidad para el ser humano. Investiga y realiza un informe sobre alguna de ellas, clasificándola y explicando su utilidad.

149

4

El reino de los protoctistas El reino de los protoctistas incluye todos los organismos eucariotas que no se pueden agrupar en los reinos de los hongos, los animales o las plantas.

4.1. Origen evolutivo del reino Protoctista El reino de los protoctistas es un taxón polifilético con muchas líneas evolutivas diferentes y cuyos límites no están bien definidos. Así, aunque todos sus organismos son eucariotas y la mayoría de ellos acuáticos, existe una gran diversidad morfológica (unicelulares microscópicos o pluricelulares de organización simple pero muy grandes), de nutrición (autótrofos y heterótrofos) y reproductiva.

Fagótrofos: ameba fagocitando un alga.

Pero a pesar de esta diversidad, se considera que estos seres tuvieron un antepasado común, que sería similar a las primeras células eucariotas que habitaron los océanos primitivos. A partir de ese organismo ancestral, los protoctistas se habrían diversificado y generado los antecesores de las líneas evolutivas del resto de reinos eucariotas.

Parásitos: Trypanosoma infectando sangre.

De estas consideraciones surgió el nombre del reino, Protoctista, que significa ‘primeros fundadores’.

4.2. Las funciones vitales en los protoctistas Nutrición Los protoctistas son un grupo muy diverso de seres vivos, por lo que incluye seres con los dos tipos de nutrición: • Autótrofos. Son las algas. Tanto las unicelulares como

las pluricelulares son organismos fotoautótrofos que tienen clorofila y otros pigmentos (carotenoides) capaces de captar la energía solar para sintetizar materia orgánica.

Hongo

Alga

Simbióticos: algas unicelulares en un liquen.

• Heterótrofos. Son los protozoos y algunos protoctis-

tas que presentan ciertas similitudes con los hongos, como los mixomicetos y los oomicetos. Según la procedencia de los compuestos orgánicos de los que se nutren, los protoctistas pueden ser: – Fagótrofos u osmótrofos. Fagocitan o absorben materia orgánica presente en el medio. Algunos, como los ciliados o las amebas, ingieren células enteras.

Mixótrofos: Euglena.

– Parásitos. Se nutren de la materia orgánica de otro ser vivo al que infectan, produciéndole una enfermedad (como Plasmodium o Trypanosoma).

– Simbióticos. Se nutren de la materia orgánica de otro ser vivo con el que mantienen una relación de mutua ayuda (como los protozoos de los tubos digestivos de las termitas o las algas incluidas en los corales).

• Mixótrofos. Pueden llevar a cabo los dos tipos de nu-

trición, autótrofa o heterótrofa, según las condiciones del medio (como Euglena).

150

Actividades

1 ¿Qué tienen en común todos los protoctistas?

2 Haz una relación de los tipos de nutrición que pueden encontrarse en los seres del reino de los protoctistas. Añade ejemplos de cada tipo.

U3

La mayoría de los protoctistas son organismos acuáticos capaces de nadar. Sus movimientos son una de sus respuestas más habituales frente a los estímulos del medio y pueden ser de tres tipos, según la especie: • Vibrátil. Se da en protoctistas con cilios (Paramecium)

Actividades

3 Nombra y explica los diferentes tipos de movimien-

to que pueden realizar los protoctistas. Incluye ejemplos y dibujos en tu descripción.

4

anayaeducacion.es Consulta el recurso «La alternancia de generaciones» y explica qué son el gametofito y el esporofito.

LA REPRODUCCIÓN SEXUAL EN LOS PROTOCTISTAS

Relación

Observa las ilustraciones y explica la diferencia entre cada uno de los mecanismos de reproducción sexual de los protoctistas.

o flagelos (Leishmania).

• Ameboide. Lo realizan seres como las amebas, que

emiten seudópodos: unas extensiones del citoplasma causadas por microfilamentos del citoesqueleto.

• Contráctil. Ocurre por contracción de microfibras en

el interior de ciertas partes especializadas de la célula, como ocurre en el filamento de Vorticella.

Reproducción Entre los seres del reino Protoctista se dan ejemplos tanto de reproducción sexual como asexual.

Formas de reproducción asexual • Mitosis. En algunos casos se trata de una bipartición

de la célula en dos células hijas idénticas y en otros casos, de una esporulación (sucesivas divisiones dentro de la cubierta celular), que genera esporas. En varios grupos de protoctistas, las esporas se forman en estructuras llamadas esporangios. Algunas de estas esporas pueden tener flagelos (como las zoosporas de los oomicetos).

Producción de gametos en un alga pluricelular Gametangio masculino Embrión

Gametangio femenino

Singamia en un mixomiceto Cigoto

• Formación de propágulos. Algunas algas pluricelula-

res pueden generar partes de su talo especializadas (propágulos) para separarse y desarrollarse en otro lugar que tenga las condiciones adecuadas.

Cigoto

Células fusionadas Fusión de gametangios en un oomiceto Fusión de núcleos

Formas de reproducción sexual • Mediante gametos. Las algas pluricelulares desarrollan

estructuras especializadas o gametangios que producen células reproductoras de diferente sexo.

Gametangios de distinto sexo

• Singamia. Es la fusión de dos individuos unicelulares

que funcionan como gametos para formar un cigoto.

Se da en algunos protozoos y en los mixomicetos.

• Fusión de gametangios. Algunos protoctistas, como

Varios cigotos

Conjugación en Paramecium

1

Se unen dos paramecios.

Degenera el macronúcleo.

2 Meiosis del micronúcleo.

Queda uno y se duplica.

los oomicetos, fusionan partes de su talo que pueden considerarse de distinto sexo, para producir un cigoto.

• Conjugación. Es un intercambio de material genético

entre dos protoctistas unicelulares, que utilizan sus núcleos a modo de gametos. Es típica de Paramecium.

Algunos protoctistas pluricelulares tienen un ciclo de vida con alternancia de dos generaciones: un gametofito que produce gametos (reproducción sexual) y un esporofito que genera esporas (reproducción asexual).

5 Mitosis de los

micronúcleos.

3 Intercambio de micronúcleos

Separación

6 Se forma el

macronúcleo

4 Fusión de los

micronúcleos

151

El reino de los protoctistas

4

4.3. La clasificación de los protoctistas Dado el carácter polifilético de este reino, podemos hacer tres grupos que se corresponden bastante bien con las principales líneas evolutivas que engloba: las algas, los protoctistas similares a los hongos y los protozoos.

Las algas

DINOFLAGELADOS

Las algas son protoctistas autótrofos fotosintetizadores. Son los principales productores de los ecosistemas acuáticos y forman parte del fitoplancton o de la flora del fondo marino. Pueden ser unicelulares, que en algunos casos forman colonias o filamentos, o bien ser pluricelulares y macroscópicas, en cuyo caso tienen una estructura tipo talo.

Algas unicelulares • Las pirrofitas o dinoflagelados. Incluye organismos marinos flagelados,

unicelulares o coloniales, generalmente con pared celular y en muchos casos con capacidad para fagocitar y comportarse como heterótrofos.

Sus principales pigmentos fotosintéticos son la clorofila y los carotenoides, y las hay que producen sustancias bioluminescentes. Algunas especies producen toxinas y, cuando proliferan, generan las llamadas «mareas rojas»; en esos casos, las toxinas se acumulan en peces o moluscos que se alimentan de estas microalgas y se vuelven tóxicos.

CRISOFITAS

ALGAS UNICELULARES

EUGLENAS DIATOMEAS

• Las crisofitas o algas doradas. Son seres unicelulares flagelados, mari-

nos o de agua dulce. Tienen clorofila y pigmentos carotenoides amarillodorados. Cuentan con pared celular y elaborados caparazones de sílice.

• Las euglenofitas. Son unicelulares flageladas que viven en aguas dulces

estancadas. Carecen de pared celular y la clorofila es su pigmento. En ausencia de luz pierden sus cloroplastos y actúan como heterótrofas.

• Las bacilarofitas o diatomeas. Las hay marinas y de agua dulce. No

tienen pared celular, aunque sí un caparazón de sílice con dos tecas o valvas. La mayoría de las especies tienen clorofila y carotenoides.

ALGAS PLURICELULARES

• Las gamofitas o algas conjugadas. Son algas unicelulares de agua dul-

ce que pueden reunirse para formar filamentos. Disponen de pared celular y contienen clorofila y carotenoides.

Algas pluricelulares

ALGAS PARDAS

ALGAS ROJAS

• Las clorofitas o algas verdes. Son marinas o de agua dulce y tienen

pared celular. La mayoría son pluricelulares con organización tipo talo, aunque hay especies unicelulares que forman colonias y filamentos. Su color se debe a la presencia de clorofila como principal pigmento.

• Las feofitas o algas pardas. Son marinas y tienen pared celular. Ade-

más de clorofila tienen gran cantidad de carotenoides, que son responsables de su color. Pueden alcanzar grandes dimensiones (incluso decenas de metros). Algunas son comestibles y son fuente de sustancias como los alginatos, que se utilizan como espesantes.

• Las rodofitas o algas rojas. Son marinas y tienen pared celular. Además

de la clorofila tienen pigmentos rojizos, como la ficoeritrina, que les dan su característico color. De estas algas se extrae el agar-agar, una sustancia que se utiliza en la industria alimentaria como espesante y en los laboratorios como base para los medios de cultivo sólidos.

152

ALGAS VERDES

U3

Los protoctistas similares a los hongos Son heterótrofos y comparten características con el reino de los hongos. De hecho, estuvieron incluidos en dicho reino pero se reclasificaron entre los protoctistas porque, al contrario que los hongos, cuentan con flagelos en alguna fase de su vida. Los principales grupos son:

PROTOCTISTAS Pirrofitas

Microscópicas

Crisofitas

Algas

Euglenofitas

• Los mixomicetos. También llamados mohos mucilagi-

Bacilariofitas

Macroscópicas

nosos, son seres unicelulares con aspecto de ameba (mixamebas) y sin pared celular. Viven en el agua o en lugares húmedos y se mueven mediante seudópodos o mediante flagelos. Se alimentan fagocitando restos de materia orgánica o bacterias. Tienen un ciclo vital con una etapa de mixamebas que, en un momento dado, se fusionan para formar una masa citoplasmática con muchos núcleos llamada plasmodio, que puede formar un cuerpo fructífero con esporangios. Estos últimos producen esporas, de las que salen mixamebas.

Gamofitas

Clorofitas Feofitas Rodofitas

Mixomicetos

• Los oomicetos. Tienen una estructura filamentosa for-

Protoctistas similares a hongos

mada por células sin separación entre ellas. Son semejantes a algunos hongos, pero se diferencian de ellos en la composición de su pared celular. Hay oomicetos saprófitos que son acuáticos, pero otros muchos son parásitos y causan enfermedades importantes a plantas y animales. En cuanto a su reproducción, son destacables las esporas flageladas (zoosporas) que producen mediante un proceso de reproducción asexual.

Oomicetos

Ciliados

Los protozoos Son seres unicelulares, heterótrofos y sin pared celular.

Las formas de vida libre son acuáticas, y habitan aguas marinas o dulces y suelos húmedos. También los hay simbiontes y parásitos. Los filos más importantes son:

Rizópodos Protozoos Esporozoos

• Los ciliados. Son acuáticos. La mayoría tienen vida li-

Zoomastignios

bre y se desplazan mediante cilios. Se alimentan por fagocitosis a través de una hendidura de su membrana denominada citostoma y tienen dos núcleos: el macronúcleo y el micronúcleo. Por ejemplo, Paramecium.

• Los rizópodos. Son acuáticos de vida libre o parásitos.

Se desplazan mediante seudópodos y se alimentan por fagocitosis. Las amebas pertenecen a este grupo.

• Los esporozoos. Son parásitos que causan importan-

tes enfermedades en animales, como la toxoplasmosis.

Carecen de orgánulos locomotores, por lo que no se desplazan. Se reproducen por esporulación.

• Los zoomastignios. La característica fundamental del

grupo es la presencia de flagelos que les permiten nadar. Los hay acuáticos, de vida libre, pero la mayoría son simbiontes en el intestino de las termitas, o parásitos, como Trypanosoma, que causan enfermedades.

Actividades

5 Explica las semejanzas y las diferencias entre un talo y un plasmodio.

6 Elabora una lista con algunos grupos de protoctistas que tienen especies patógenas.

7

Investiga sobre las euglenas y diseña un experimento que ponga de manifiesto su particular tipo de nutrición.

153

5

El reino de los hongos Los hongos son heterótrofos, con células eucariotas y con pared de quitina. Son unicelulares o pluricelulares sin tejidos formados por micelios o conjuntos de hifas (filamentos formados por células unidas).

Tipos de hifas Polinucleadas

5.1. Origen evolutivo de los hongos Los hongos son muy antiguos y diversos. Su clasificación no es sencilla, ya que son un grupo polifilético que incluye seres procedentes de diferentes ramas evolutivas. La hipótesis más reciente es que se originaron a partir de algún linaje de protoctistas con características fúngicas.

Tabicadas

Las evidencias en las que basarse para reconstruir este origen son escasas, ya que existen pocos restos fósiles. Los más antiguos son hifas de hace unos 1 000 millones de años. También se han encontrado fósiles más recientes que muestran asociaciones de hongos con las primeras plantas, a las que probablemente ayudarían en su adaptación al medio terrestre.

Nutrición Los hongos son organismos heterótrofos que realizan una digestión extracelular. Esto quiere decir que no toman alimentos sólidos, sino que producen y segregan enzimas con las que descomponen la materia orgánica compleja. Luego absorben los nutrientes resultantes a través de su pared y su membrana celular. Sobre esto hay variantes, que dependen de la forma de vida de los diferentes hongos.

Hongo saprófito en una piña

• Hongos saprófitos. Viven sobre restos orgánicos que van descompo-

niendo. Son de gran importancia para los ecosistemas, ya que realizan el reciclaje de la materia orgánica (organismos descomponedores).

Hongo parásito en una hoja

• Hongos parásitos. Viven en otros organismos, plantas o animales, y se

alimentan de ellos llegando incluso a matarlos.

• Hongos simbióticos. Viven asociados a otros organismos, establecien-

do una relación de mutuo beneficio. Si se asocian con árboles a través de sus raíces, se denominan micorrizas; si se asocian con algas o con cianobacterias, dan lugar a los líquenes.

Hongo simbiótico (liquen)

Relación Los hongos no se mueven, ya que carecen de cilios o de flagelos (en todas las etapas de su ciclo vital) y tienen una pared celular rígida.

Gemación en levaduras

Esto no quiere decir que los hongos no reaccionen. Para defenderse, para capturar otros seres (hongos nematófagos) o simplemente para competir con otros organismos que habitan en su medio, sintetizan y segregan sustancias tóxicas, como los alcaloides venenosos de algunas setas, o los antibióticos capaces de eliminar bacterias.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN LOS HONGOS

Reproducción Los hongos se reproducen principalmente de forma asexual, por gemación, por fragmentación de hifas o por esporas asexuales llamadas conidios.

La reproducción sexual se lleva a cabo por la unión de hifas de dos individuos de signo sexual diferente. Esta unión da lugar a un cigoto, que genera un esporangio dentro del cual se forman esporas sexuales. Muchos hongos alternan, a lo largo de su vida, la reproducción asexual y la sexual.

154

Conidios en un moho.

U3

5.2. La clasificación de los hongos La clasificación de los hongos está aún sujeta a discrepancias. Lo más frecuente es considerar estos filos:

HONGOS

Zigomicetos

Los zigomicetos Tienen hifas no tabicadas, polinucleadas y ramificadas.

Suelen ser mohos microscópicos saprófitos, como los mohos del pan (Mucor, Rhizopus...). Su reproducción sexual se produce por unión de gametangios, que forman una zigospora diploide. También tienen reproducción asexual mediante conidios.

Los glomeromicetos Tienen hifas no tabicadas y polinucleadas. Son simbiontes de plantas, en cuyas raíces introducen las hifas para formar endomicorrizas (el hongo toma nutrientes de la planta y la ayuda a absorber otros nutrientes del suelo).

Su reproducción es asexual con mitosporas grandes.

Hifas no tabicadas

Glomeromicetos Ascas

Ascomicetos

Hifas tabicadas Basidiomicetos

Los ascomicetos

Basidios

Conidios

Los hay unicelulares (levaduras como Saccharomyces) o pluricelulares con hifas tabicadas por septos perforados (trufas, colmenillas...). Suelen ser saprófitos de vida libre.

La reproducción sexual ocurre por la unión de gametos o de hifas. Así nace un cuerpo fructífero en el que se generan unas cápsulas microscópicas llamadas ascas, cada una con ocho esporas en su interior. La reproducción asexual se produce por gemación o mediante conidios.

Deuteromicetos

Algas

Líquenes

Hongos

Los basidiomicetos Son unicelulares (royas) o pluricelulares con hifas tabicadas por septos perforados (hongos con setas). Son saprófitos o parásitos. La reproducción sexual ocurre por la unión de hifas, que forma un cuerpo fructífero o seta con estructuras reproductoras (basidios) con esporas.

La reproducción asexual es por conidios o por gemación.

Los deuteromicetos

Actividades

1 Explica qué son un micelio y una hifa. Haz dibujos para apoyar tu descripción.

Tienen hifas tabicadas y carecen de reproducción sexual. Son mohos, casi siempre saprófitos fermentadores, como Aspergillus o Penicillium.

2 Los hongos unicelulares, como las levaduras, se re-

Los líquenes

3 ¿Cómo suele desarrollarse el proceso de la repro-

Estos organismos son asociaciones simbióticas inseparables de hongos y algas unicelulares o cianobacterias.

Dadas sus características, diferentes de las de los filos de hongos que los componen, se decidió agruparlos en un filo aparte. Son de vida libre y crecen sobre rocas, sobre plantas leñosas o sobre el suelo.

producen por gemación. Explica en qué consiste ese proceso. ducción sexual en los hongos?

4 Investiga y señala las semejanzas y las diferencias entre un liquen y una micorriza.

5 Dibuja la seta de un basidiomiceto pluricelular con detalles de sus esporangios y rotula sus partes.

155

6

Las plantas son seres pluricelulares y autótrofos fotosintéticos. Sus células son eucariotas de tipo vegetal, con pared celular de celulosa y cloroplastos. Casi todas se organizan formando tejidos y órganos.

Vasculares con semillas y fruto

El reino de las plantas Monocotiledóneas Dicotiledóneas

6.1. Origen evolutivo de las plantas

• Flavonoides; unos pigmentos que protegen de la radiación ultravioleta.

• Estomas, para regular el intercambio gaseoso y la evapotranspiración.

• Estructuras de sostén, como paredes celulares más rígidas, para man-

tenerse erguidas en tierra y poder crecer más.

• Medios de dispersión y propagación. Tanto el desarrollo de esporas

impermeables en las plantas más primitivas como de semillas y frutos en las más modernas son adaptaciones al medio terrestre.

La aparición y la expansión de las plantas fue uno de los hechos evolutivos más importantes en la historia del planeta, pues llevó asociadas la colonización y la diversificación del medio terrestre por los animales.

Vasculares con semillas y sin fruto

Gnetum Cyca

Equisetos

Vasculares sin semillas

• Una cutícula impermeable que evita la desecación.

Ginkgo

Coníferas

Helechos

Licopodios

No vasculares

Se cree que las primeras plantas terrestres aparecieron hace unos 470 millones de años. Sus ancestros fueron probablemente algas verdes de agua dulce que pasaban largos períodos en zonas emergidas y que se fueron adaptando a esta situación desarrollando:

Briofitas (musgo)

Alga verde ancestral

6.2. Funciones vitales de las plantas Nutrición Las plantas son organismos autótrofos fotosintéticos: sintetizan nutrientes orgánicos que metabolizan mediante la respiración celular, para obtener la energía que permita realizar sus procesos vitales.

Algunas plantas, como el muérdago, son parásitas que viven sobre otras plantas y obtienen nutrientes absorbiendo su savia. También se da el caso de plantas «carnívoras» que capturan y procesan pequeños animales para obtener nutrientes ricos en nitrógeno en zonas con suelos pobres.

Gametofito de espermatofita

Relación Por lo general, las plantas viven fijas al sustrato y, aunque carecen de órganos sensoriales o de músculos, responden activamente, con crecimiento, emisión de sustancias o movimientos, a diversos estímulos como la luz, la humedad, o el contacto. Incluso compiten por la luz o el espacio con otras plantas del entorno y pueden reaccionar a su presencia.

Reproducción

Gametofito de un helecho Esporofito

Las plantas pueden tener reproducción asexual mediante esporas, que se generan en esporangios pluricelulares, o mediante fragmentos. También tienen reproducción sexual y producen gametos en gametangios pluricelulares. La unión de los gametos forma un cigoto, y este, un embrión.

En su ciclo de vida alternan un esporofito (individuo que produce esporas) y un gametofito (individuo que produce gametos). A lo largo de la evolución de las plantas hay una tendencia progresiva a la reducción del gametofito, mientras que el esporofito se va haciendo más grande.

156

Gametofito Musgo GAMETOFITOS DE LAS PLANTAS

U3

6.3. La clasificación de las plantas

PLANTAS

La clasificación de las plantas suele hacerse en grupos sin categoría taxonómica, más amplios que los filos, que agrupan según la presencia de vasos conductores, de semillas, de frutos o de cotiledones (hojas embrionarias) en el embrión. Según estos criterios, se distinguen:

Sin vasos conductores

Con vasos conductores

Briofitas

Cormofitas

Briofitas Son un grupo de plantas primitivas y sencillas, como los musgos y las hepáticas. Tienen una organización talofítica (sin tejidos verdaderos ni órganos) y no tienen vasos conductores. Toman los nutrientes directamente del medio a través de la membrana de sus células. Por esto y porque sus gametos son acuáticos, necesitan vivir en ambientes muy húmedos.

Sin semillas

Con semillas

Hepáticas

Espermatofitas

Pteridofitas Musgos Sin fruto

Con fruto

Cormofitas

Gimnospermas

Son todas las demás plantas. Son complejas y tienen una organización cormofítica (con tejidos y órganos especializados como raíces, tallos, hojas y vasos conductores). Según si producen semillas o no, se clasifican en:

Licopodios

Pteridofitas

millas, y sus flores son unas estructuras reproductoras poco especializadas. Incluye las coníferas (el grupo más numeroso, en el que se encuentran los pinos, los abetos, las piceas, etc.), las cicas y los ginkgos.

Monocotiledóneas

Actividades

1

a) Briofitas y pteridofitas.

to que las protege, ayuda a su dispersión y facilita su germinación. También producen flores especializadas para la polinización. Son el resto de las espermatofitas.

– Monocotiledóneas. Tienen un solo cotiledón.

– Dicotiledóneas. Tienen dos cotiledones.

Narra el proceso de colonización del medio terrestre por parte de las plantas.

2 Diferencia, poniendo ejemplos, entre:

• Angiospermas. Sus semillas se encuentran en un fru-

Según el número de cotiledones (hojas embrionarias en el embrión de la semilla), las angiospermas se clasifican en:

Con dos cotiledones Dicotiledóneas

Espermatofitas

• Gimnospermas. No tienen fruto que albergue a las se-

Con un cotiledón

Equisetos

No producen semillas; solo esporas asexuales. Dependen del agua para su reproducción sexual, pues sus gametos son acuáticos, por lo que viven en ambientes húmedos y con poca luz. Incluye plantas como los licopodios, los helechos y los equisetos.

Son el resto de cormofitas, en las que la aparición de la flor y la semilla supone una serie de ventajas evolutivas, como una mayor protección al embrión, la independencia del agua al facilitarse la polinización por el aire, y una mejor dispersión. Según si desarrollan frutos o no lo hacen, las espermatofitas se clasifican en:

Angiospermas

Helechos

b) Organización talofítica y cormofítica. c) Angiospermas y gimnospermas. d) Monocotiledóneas y dicotiledóneas.

3 ¿Qué ventajas supuso la aparición de la semilla para las espermatofitas?

4

Averigua el significado etimológico de la palabra gimnosperma.

157

7

El reino de los animales La hipótesis colonial

Los animales o metazoos son organismos pluricelulares y heterótrofos, con células eucariotas de tipo animal que, en la mayoría de ellos, se organizan formando tejidos e incluso órganos y aparatos.

Colonia de protozoos flagelados

7.1. Origen evolutivo de los animales La explicación más aceptada sobre el origen de los animales es la hipótesis colonial, que propone que, hace unos 750 millones de años, aparecieron los primeros metazoos pluricelulares a partir de una colonia de protozoos flagelados que adquirió forma de esfera hueca (blastea).

Más tarde, la blastea se invaginó para tomar forma de saco de doble pared (gastrea), con las células somáticas en la superficie y las reproductoras en el interior. Esta configuración sería ya el ancestro pluricelular de animales muy sencillos como los poríferos o los pólipos y las medusas. Más tarde, la evolución de estos primitivos animales daría lugar a otros con simetría bilateral que serían los ancestros de todos los demás grupos de animales.

Volvox

Esfera hueca (blastea) Parazoos Esfera invaginada (gastrea)

Esquema

Radiales radial

Esquema

Bilaterales bilateral

La hipótesis colonial se sostiene en evidencias como la formación de la blástula y la gástrula en el desarrollo embrionario de los animales y en la existencia de fósiles de unos 570 millones de años de antigüedad (la llamada fauna de Ediacara), con las características primitivas descritas.

En la actualidad, el reino de los animales está presente en todos los ecosistemas. La mayoría de las especies tienen vida libre, aunque hay algunos parásitos que solo pueden vivir a expensas de otros animales o plantas.

También hay animales que solo viven en simbiosis con otros organismos.

7.2. Funciones vitales de los animales Nutrición Los animales son heterótrofos, y toman los nutrientes a partir de otros seres vivos o de sus restos (según su alimentación los hay fitófagos, carnívoros, omnívoros, hematófagos, detritívoros, etc.). Dada su complejidad estructural, los animales cuentan con sistemas de obtención de oxígeno y de nutrientes, de eliminación de los desechos y con sistemas para el transporte de esas sustancias por todo su organismo.

Medusas Medusas y pólipos

Actividades

1

¿Qué te hace decir eso? Argumenta por qué se considera que la hipótesis colonial explica con bastante certeza el posible origen de los animales.

2

Sumamos. Otra explicación para el origen de los animales es la hipótesis sincitial. Consultad la web para saber en qué consiste, explicadla y argumentad si os parece más o menos veraz que la hipótesis colonial.

Relación La mayoría de los animales cuenta con receptores de estímulos, con un sistema nervioso y con músculos para reaccionar mediante movimientos y glándulas para hacerlo mediante secreciones. Casi todos pueden desplazarse, al menos en alguna etapa de su vida.

Reproducción Los animales tienen reproducción sexual. La unión de los gametos puede ocurrir en el medio (fecundación externa) o dentro de una hembra (fecundación interna). El embrión puede desarrollarse en un huevo (animales ovíparos), dentro del cuerpo de la hembra (vivíparos) o en un huevo que eclosiona dentro de la hembra (ovovivíparos).

La reproducción asexual solo se da en grupos muy sencillos, que pueden generar un nuevo individuo a partir de fragmentos o yemas de su cuerpo.

Existen especies que alternan la reproducción sexual y asexual.

158

Gusanos y resto Gusanos de animales

3 Observa el esquema de clasifica-

ción de los animales e indica qué grupos de eumetazoos presentan endodermo, mesodermo, ectodermo y celoma.

U3

7.3. La clasificación de los animales Los animales se clasifican según su nivel de organización, su tipo de simetría y las características de su desarrollo embrionario:

Subreino Parazoos Sus células tienen cierta especialización, pero no forman tejidos verdaderos. No tienen simetría y su desarrollo embrionario no forma capas celulares. Los dos únicos filos de parazoos son los placozoos, con una sola especie descubierta, y los poríferos, con unas 9 000 especies.

Subreino Eumetazoos Tienen tejidos y casi siempre órganos y sistemas. Tienen simetría y en su desarrollo embrionario aparecen capas de células. Este subreino incluye 30 filos de animales que se clasifican en dos grupos: • Eumetazoos con simetría radial. Se llaman diblásticos porque su em-

brión se desarrolla a partir de dos capas celulares (ectodermo y endodermo). Son los cnidarios, de los que se conocen unas 10 000 especies.

• Eumetazoos con simetría bilateral. Se denominan triblásticos porque

su embrión se desarrolla a partir de tres capas celulares (ectodermo, mesodermo y endodermo). Son los demás filos de animales.

Cavidades corporales Los eumetazoos se clasifican en tres grupos dependiendo de si desarrollan o no una cavidad corporal interna: Acelomados a . Su embrión no desarrolla cavidad corporal y el mesodermo es macizo. Como los platelmintos.

Seudocelomados b . Su embrión desarrolla una cavidad (seudoceloma), pero no a partir del mesodermo, como los nematodos.

Celomados c . Su embrión desarrolla, a partir del mesodermo, una cavidad (celoma) que alberga varios órganos.

Son los moluscos, anélidos, artrópodos, equinodermos y cordados.

Sin tejidos

Con tejidos

Parazoos

Eumetazoos

Endodermo

b

Seudoceloma

C

Actividades

4 Con simetría radial

Poríferos

Mesodermo

Celoma

ANIMALES

Placozoos

a

Diblásticos

Con simetría bilateral

anayaeducacion.es Consulta el recurso «La clasificación de los animales» y responde:

Triblásticos

a) ¿ Qué filo tiene coanocitos y para qué sirven? b) ¿ Qué estructura del cuerpo de las medusas hace que piquen?

Cnidarios

Acelomados

Platelmintos

c) ¿Qué semejanzas y diferencias hay entre los platelmintos, los nematodos y los anélidos?

Seudocelomados Nematodos

Celomados Moluscos

Cordados Equinodermos

Anélidos

Artrópodos

d) E scribe una lista con moluscos comestibles que conozcas y clasifícalos en gasterópodos, bivalvos y cefalópodos. e) D efine los conceptos de metamería, muda y metamorfosis. f) Explica por qué los equinodermos, que tienen simetría radial, se clasifican entre los eumetazoos con simetría bilateral.

159

operación ciencia Descubrimiento clave: una bacteria muy rara En 1970, el microbiólogo estadounidense Thomas Brock hizo un descubrimiento insólito: encontró una bacteria que vivía entre los residuos de carbón calientes de una mina del estado de Indiana.

Cuando la observó al microscopio electrónico, comprobó que carecía de pared celular, por lo que la clasificó entre los organismos similares que se conocían entonces: los micoplasmas.

Por esto y por su capacidad para vivir a temperaturas de más de 50 °C y en un medio muy ácido, llamó al organismo Thermoplasma acidophilum.

El ser vivo más grande El ser vivo más grande que se conoce podría ser un hongo basidiomiceto, Armillaria ostoyae, que ocupa un área de casi 900 hectáreas (una hectárea es, más o menos, la superficie de un campo de fútbol).

Este gigantesco hongo fue encontrado en Oregón, en el parque nacional Blue Mountains, tras investigar la muerte de los árboles de una zona, que mostraban daños similares. Sus raíces aparecían cubiertas de micelios del hongo taponando los vasos conductores.

Analizando el ADN de todas las muestras de micelios encontradas, se llegó a la conclusión de que pertenecían a un único ejemplar, que ocupaba todo el bosque, y cuya edad se estimó en unos 2400 años.

160

Aunque esta no fue la primera bacteria termófila estudiada por Brock, si fue la primera notablemente diferente a todas las bacterias conocidas hasta el momento. Por ejemplo, al analizar su membrana plasmática, resultó tener una composición química nunca vista en bacterias hasta el momento.

Cuando años más tarde se realizaron análisis filogenéticos a partir de las secuencias de ARN ribosómico y de algunas de las proteínas de este organismo, se supo que Brock había descrito un ser vivo que debía ser clasificado en un grupo diferente al de las bacterias. Se había descubierto la primera arqueobacteria.

Brock no pudo imaginar la trascendencia que tendría su descubrimien-

to. Resultó que, años después, el estudio de las arqueobacterias, lejos de ser una curiosidad sobre microorganismos muy particulares, ha supuesto un gran avance en el conocimiento científico del proceso de la evolución de los seres vivos.

De hecho, actualmente se sabe que las arqueobacterias, en algunos aspectos, se parecen más a los organismos eucariotas que las otras bacterias o eubacterias.

Así, en la actualidad, la ciencia considera que las células eucariotas evolucionaron a partir de una relación de simbiosis entre alguna arqueobacteria y diferentes tipos de eubacterias que comenzaron a vivir en su citoplasma.

PIEZAS DE CIENCIA

La ciencia en tu vida:

Nombres científicos que no sabías que sabías

• Todos sabemos que en verano debemos tomar precauciones para cocinar y conservar los alimentos que contienen huevo, porque pueden proliferar las bacterias del género Salmonella. Y conocemos, porque se oyen y se leen en los medios de comunicación, los nombres de bacterias beneficiosas para la salud, como las que producen el yogur, del género Lactobacillus.

• También son bastante conocidos los nombres de algunos representantes del reino protoctistas, como Toxoplasma gondii, responsable de que muchas mujeres embarazadas no deban comer carne sin cocinar para no contraer la peligrosa toxoplasmosis.

O los protozoos parásitos del género Leishmania, que conocerán quienes tienen perro porque puede producir a sus animales la leishmaniasis.

• Del reino de los hongos conocemos el nombre de los mohos del género Penicillium, de los que Flemming extrajo el primer antibiótico: la penicilina.

También nos son familiares los nombres científicos de algunos hongos con seta como los del género Amanita que tiene especies deliciosas como la A. caesarea, pero otras mortales por su toxicidad como la A. muscaria o la A. phalloides.

• Del reino de las plantas son muy populares los nombres científicos de muchas especies, que utilizamos como nombres comunes. Por ejemplo los de plantas medicinales (como Valeriana, Passiflora, Aloe vera...) o los de plantas de adorno (como Magnolia, Cyclamen, Cycas, Rosa, Chrysanthemum...).

• Finalmente, del reino animal utilizamos habitualmente nombres científi-

cos como los de los gusanos de los géneros Anisakis o Taenia, los de moluscos como Sepia officinalis, o los de insectos como Mantis religiosa o los de vertebrados como Salamandra, Iguana, Giraffa y Homo sapiens.

Y TÚ, ¿QUÉ OPINAS?

Por lo general, las personas «de a pie» solemos pensar que no conocemos ninguno de los complicados nombres científicos en latín que identifican a los seres vivos. Pues aunque parezca raro, esto no es así. Hay muchos nombres científicos que usamos habitualmente:

¿Nos quedamos sin bichos?

Si hay un grupo de seres vivos especialmente diverso es el de los insectos. Solo el grupo de los escarabajos cuenta con más especies que cualquier otro tipo de ser vivo. Pensemos además en los innumerables tipos de moscas y mosquitos, de mariposas, de hormigas y avispas, de abejas, de cucarachas, de saltamontes y de otros insectos mucho más desconocidos que pueblan casi todos los ecosistemas del planeta y que constituyen una base fundamental en las cadenas tróficas y el principal medio de polinización de las plantas, incluidas las cultivadas.

La resistencia y la elevada tasa de reproducción de algunos de estos animales nos ha hecho pensar en ellos como indestructibles, como un valor seguro en la biodiversidad terrestre y capaces de sobrevivir a las más catastróficas extinciones. Además, como algunos de estos seres han constituido plagas que han arruinado cosechas o que han transmitido enfermedades a numerosas personas, se ha luchado contra ellos a base de pesticidas cada vez más eficaces. Incluso con estos métodos expeditivos no se ha conseguido erradicar algunas de estas plagas, lo que hacía pensar en la «eterna supervivencia» de los insectos.

No obstante, en los últimos tiempos se ha detectado que las poblaciones de muchas especies de insectos están decreciendo a un ritmo acelerado y que hay especies que están en peligro o que se han extinguido. Parece que los insectos son mucho más vulnerables de lo que creíamos.

Ahora opina:

ectos? e desaparezcan los ins ¿Te parece posible qu blaciones?. de la merma de las po as us ca las r se en ed ¿Cuáles crees que pu e el ser humano crees qu ra pa y te en bi m ioa ed ra el m ¿Qué implicaciones pa de especies de insectos? ida rd pé puede tener la s está la pérdida de insecto tomar de a lem ob pr el e qu e a Supón que se confirm idades humanas. ¿Crees que habría qumedidas. tiv as ac es n las ría r ees que se causado po lo? Argumenta cuáles cr medidas para impedir 161

Trabaja con lo aprendido Repasa y comprende

Recuerda seleccionar el material de trabajo de esta unidad para tu portfolio.

14 Observa los siguientes organismos e inclúyelos en el reino y dominio a los que crees que pertenecen.

1 ¿Qué requisitos debe cumplir un buen sistema de clasificación de los seres vivos?

2 Explica en qué consiste la nomenclatura binomial y razona la necesidad de establecer para cada especie un nombre científico.

b

a

3 Explica qué es el árbol de la vida.

4 Dibuja un árbol de la vida donde aparezcan los tres dominios y los cinco reinos. Si tuvieses que incluir el dominio Akamara o de los virus, ¿dónde lo colocarías?

5 Ordena en una tabla las características principales

d

c

de cada uno de los cinco reinos.

6 Describe la nutrición mixótrofa que tienen algunos protoctistas. Indica algún ejemplo.

7 Cita al menos ocho filos del reino metazoos.

8 Escribe definiciones para los siguientes términos: a) Taxón. b) Saprófito. c) Seudópodo. d) Gametangio. e) Espora. f) Celoma.

Analiza y aplica 9 Establece las diferencias entre: a) Arqueobacteria y eubacteria.

15 Indica, precisando lo máximo posible, a qué grupo de plantas corresponden estas afirmaciones: a) Tienen semilla y la flor generalmente es hermafrodita y llamativa.

b) Bacteria fotosintética y bacteria saprófita.

b) Son de pequeño tamaño y absorben agua, sales y gases por toda su superficie.

c) Bacteria aerobia y bacteria anaerobia.

c) Tienen vasos conductores, pero no semillas.

d) Bacteria quimiosintética y bacteria parásita.

d) Tienen vasos conductores, semilla y frutos.

10 ¿Qué ventajas les aporta a las bacterias el mecanis-

e) Tienen semillas pero no flores verdaderas.

mo de la conjugación?

11 Establece las semejanzas y las diferencias entre: a) Dinoflagelados y diatomeas. b) Clorofitas y rodofitas. c) Mixomicetos y oomicetos. d) Ciliados y esporozoos.

12 Explica en qué se parecen y en qué se diferencian los ascomicetos y los basidiomicetos.

13 Analiza estas frases y razona si son correctas: a) Podemos llamar setas a todos los hongos. b) Todas las setas son hongos. c) Los líquenes son hongos. d) Los hongos son seres pluricelulares.

162

16 Indica, precisando lo máximo posible, a qué grupo de animales hacen referencia estas frases: a) Tienen celoma, cuerpo blando y una concha formada por dos valvas articuladas. b) Son acelomados, de cuerpo blando, alargado y plano. c) Son celomados y las larvas presentan simetría bilateral, pero los adultos la tienen radial. d) Son celomados con columna vertebral y esqueleto interno óseo. Tienen el cuerpo cubierto de escamas y respiran por pulmones. e) Son diblásticos, con simetría radial y cuerpo en forma de saco. f) Son celomados, de cuerpo cilíndrico y con metamería.

U3

Interpreta resultados

Avanza

17

18 Los animales que aparecen en las siguientes imá-

Una asociación micológica ha elaborado una clave dicotómica para clasificar los hongos de seta más comunes. Interpreta su estructura utilizando los conceptos que has aprendido sobre los hongos.

genes pertenecen a filos menos conocidos que los que se han descrito en esta unidad. Clasifícalos y escribe las características básicas de esos filos.

Tardígrado

Rotífero

Clave de setas 1a) Tiene pie y sombrero (2) 1b) Sin pie ni sombrero (8) 2a) Con laminillas en la cara inferior del sombrero (3) 2b) Con poros en la cara inferior del sombrero

Boletus

3a) Con esporas blancas (4) 3b) Con esporas de otro color (7) 4a) Segrega látex

Lactarius

4b) No segrega látex (5)

Objetivos de Desarrollo Sostenible

5a) Sin volva (6)

19 anayaeducacion.es Visualiza el vídeo correspon-

5b) Con volva

diente a la meta 4.6. del objetivo 4 «Educación de calidad», que propone:

Amanita

... educar en los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para promover el desarrollo sostenible, los derechos humanos, la igualdad de género, la cultura de paz y no violencia, la ciudadanía mundial, la valoración de la diversidad cultural y la contribución de la cultura.

6a) Con pie cilíndrico y láminas adnatas

Tricholoma

6b) Con pie carnoso unido al sombrero

Pleurotus

7a) Con esporas de color ocre o pardo

Agrocybe

7b) Con esporas de color violeta o negruzco

Agaricus

8a) Forma redondeada o de patata

Tuber

8b) Hongos con otras formas (9) 9a) Cuerpos fructíferos ramificados 9b) Forma de copa de pie grueso

Ramaria Helvella

a) Clasifica los hongos de una bandeja de setas variadas de las que se pueden adquirir en un supermercado. Consulta la etiqueta del producto, ya que te dará pistas. b) ¿Crees que la clave tiene validez taxonómica?

Wangari Maathai fue una bióloga, política y ecologista keniana, que aunó medioambiente, feminismo y derechos humanos. Fue la primera doctora universitaria en África, en 1971. Tomó contacto con las mujeres en zonas rurales y concluyó que la malnutrición y falta de agua que sufrían estaba relacionada con la deforestación. En 1977 fundó el Movimiento «Cinturón Verde» con el lema «Si no tenéis leña, plantad árboles». Recibió el Premio Nobel de la Paz en 2004 por «su contribución al desarrollo sostenible, la democracia y la paz». En ese momento, su movimiento tenía organizados 3 000 viveros, atendidos por 35 000 mujeres. Se plantaron más de 47 millones de árboles gracias a ella. a) Explica cómo crees que esta mujer contribuyó al desarrollo sostenible. b)

Propón algún plan como el de Wangari para contribuir a esta meta en zonas deforestadas y abandonadas de nuestro país.

163

4 Las funciones vitales en las plantas ¿POR QUÉ ESTUDIAR LAS PLANTAS Desde que aparecieron las plantas en nuestro planeta, han poblado la superficie de la Tierra, adaptándose prácticamente a todas las condiciones climáticas del globo.

Las plantas producen toda la materia orgánica que circula por los ecosistemas terrestres, alimentando la gran variedad biológica que los caracteriza. Sus mecanismos de reproducción aseguran su supervivencia y su dispersión, incluso en las condiciones más extremas.

Además, se relacionan con el medio que las rodea y con el resto de los seres vivos con los que conviven. Las plantas son organismos imprescindibles para el mantenimiento de la vida en la Tierra.

Además, constituyen un importante recurso para el ser humano, no solo como base del ecosistema y como alimento, sino también como fuente de materiales, energía, fármacos, etc.

Estudiar las funciones vitales de las plantas te ayudará comprender el funcionamiento de los ecosistemas terrestres y a valorar la importancia de la biodiversidad vegetal, una riqueza biológica de incalculable valor.

164

RESPONDEMOS EN GRUPO 1. Para abordar esta unidad necesitáis recordar conceptos estudiados en unidades anteriores. Poned a prueba vuestros conocimientos respondiendo en grupo a estas cuestiones: • ¿Qué tipo de metabolismo tienen las plantas? ¿En qué consiste la fotosíntesis?

• ¿Cuáles son los vasos conductores de las plantas? ¿Qué son los estomas? ¿Cuál es su función?

• ¿Cómo se clasifican las plantas?

2. Si te gustan los temas relacionados con las plantas existen gran variedad de profesiones a las que puedes acceder.

Algunas de ellas son agronomía, ingeniería agrícola y forestal, botánica, diseño del paisaje, etc. Averiguad qué se necesita para acceder a estas disciplinas y las posibles salidas profesionales.

CELESTINO MUTIS Actualmente, Celestino Mutis está considerado como uno de los más importantes botánicos que han existido.

Su espíritu científico le llevó a embarcar a América.

Desde su llegada a América, Mutis estudió su flora y su fauna y formó un herbario, por lo que llegó a describir numerosas especies medicinales como la quina (que le produjo satisfacciones científicas y económicas), la canela, el té de Bogotá, etc. Tuvo que esperar 20 años para, en 1783, recibir el permiso de la corona española y poder realizar la Real Expedición Botánica a lo largo del río Magdalena. Durante esa expedición estudió parte de Colombia. Este país, que se encuentra situado entre el trópico de Cáncer y el de Capricornio, está surcado por tres bifurcaciones de la Cordillera de los Andes, separadas por dos valles.

La elevación de las cordilleras, los grandes cambios climáticos acaecidos y el aislamiento de algunas zonas propició la existencia de una flora muy rica y exuberante. Mutis comunicó sus hallazgos al célebre botánico sueco Linneo, lo que contribuyó a que este último publicara Supplementum plantarum, en donde se describían plantas recibidas de Mutis, de aquí que Linneo pusiera a una orquídea el nombre de Mutisia clematis.

¿Qué vas a descubrir?

En esta unidad • Por qué estudiar las plantas 1. La nutrición en las plantas 2. La relación en las plantas 3. La reproducción en las plantas 4. Las adaptaciones de las plantas al medio • Operación ciencia • Trabaja con lo aprendido

En anayaeducacion.es Para motivar • Las fases de la nutrición en las plantas • La apertura y el cierre de los estomas • La estimulación de una planta carnívora Para detección de ideas previas • Evaluación de ideas previasr Para aprender • Productos de desecho en las plantas • La multiplicación vegetativa artificial • Cómo aplicar la técnica «Piensa y comparte en pareja» • Cómo extraer pigmentos vegetales • Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Meta 15.2.

Para ejercitar • Aprende jugando • Ponte a prueba

Los contenidos y las actividades de esta unidad pueden resultar de utilidad para la realización del proyecto multidisciplinar «Investiga en tu interior» que se plantea en el anexo.

165

1

La nutrición en las plantas Las plantas tienen nutrición autótrofa. Mediante la fotosíntesis, sintetizan moléculas orgánicas para su crecimiento y, a través de la respiración celular, obtienen energía para realizar sus funciones.

La nutrición en las plantas vasculares o cormofitas, es decir, que tienen estructura de cormo: raíz, tallo, hojas y tejidos conductores (xilema y floema), se puede dividir en siete etapas: la absorción de agua y sales minerales, el transporte de la savia bruta de la raíz a las hojas, la absorción de dióxido de carbono, la síntesis de materia orgánica (la fotosíntesis), el transporte de la savia elaborada de las hojas a toda la planta, la utilización de la materia orgánica: crecimiento y respiración celular, y la eliminación de los productos de desecho.

• La absorción de agua y sales minerales. Las plantas absorben el agua

y las sales minerales (savia bruta) del suelo a través de los pelos absorbentes de sus raíces.

• El transporte de la savia bruta de la raíz a las hojas. La savia bruta es

transportada desde la raíz a las hojas, a través de los vasos leñosos que forman el xilema. Estos vasos suben por el tallo y se bifurcan en las ramas y las hojas.

• La absorción de dióxido de carbono. El dióxido de carbono (CO2) es

absorbido a través de los estomas durante el intercambio de gases.

Recuerda que los estomas son estructuras de la epidermis (tejido protector) y se encuentran mayoritariamente en el envés de las hojas.

• La síntesis de materia orgánica: la fotosíntesis. Recuerda que la foto-

síntesis es una ruta anabólica que tiene lugar en los cloroplastos de las células de las hojas u otras partes verdes de la planta. Gracias a la energía luminosa del Sol, esta ruta metabólica transforma el agua y el CO2 absorbidos en glucosa y genera O2 como desecho. A partir de la glucosa, otras rutas metabólicas dan lugar a las diversas moléculas orgánicas que requieren las plantas: aminoácidos, lípidos, ácidos nucleicos, etc. Los bioelementos que aportan las sales minerales (como N, P o S) son parte de las enzimas y coenzimas o se incorporan a los productos resultantes.

• El transporte de la savia elaborada de las hojas a toda la planta. La

savia elaborada es una mezcla de agua y nutrientes orgánicos, que se distribuyen desde las hojas a toda la planta a través de los vasos liberianos del floema.

• La utilización de la materia orgánica: crecimiento y respiración celular.

Los nutrientes orgánicos sintetizados se emplean para el crecimiento o la regeneración de las células. Estos nutrientes se pueden almacenar en las hojas o en órganos especializados (tubérculos o frutos) y, sobre todo, se usan como fuente de energía. Para ello, las células realizan la respiración celular (ruta catabólica) en las mitocondrias, proceso en el que los glúcidos se degradan en presencia de O2, produciendo H2O y CO2 como desechos.

• La eliminación de los productos de desecho. Los gases, el O2 proce-

dente de la fotosíntesis, el CO2 de la respiración y el H2O en forma de vapor (transpiración), son expulsados a través de los estomas, durante el intercambio de gases. Otros desechos se acumulan en las vacuolas o son secretados, como es el caso del látex o las resinas.

166

LAS BRIOFITAS

1.4. Etapas de la nutrición en las plantas cormofitas

Las plantas briofitas, como la de la imagen, no tienen tejidos especializados. Absorben los nutrientes por simple difusión a través de la superficie de sus falsas raíces, tallos y hojas. Recuerda lo estudiado en unidades anteriores y en caso necesario busca información y responde:

A ¿Qué tipo de estructura tienen estas plantas?

B ¿En qué consiste el proceso de la difusión?

C ¿Qué nombre reciben las falsas raíces, tallos y hojas de las briofitas?

¿Qué partes de la planta crees que son capaces de realizar la fotosíntesis?

Hepática

U4

Las siete etapas de la nutrición en las plantas cormofitas ABSORCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO

Sol

Estomas Transpiración

CO2

Vapor de agua

Azúcares

FOTOSÍNTESIS CO2

Vasos conductores

Agua

RESPIRACIÓN

Oxígeno

Oxígeno Agua

Energía

CO2

Azúcares

TRANSPORTE Savia bruta Savia elaborada

RESPIRACIÓN Agua Energía

ABSORCIÓN

H2O

Oxígeno CO2

Agua y sales minerales

Minerales

Actividades

1 Recuerda los contenidos estudiados en la unidad de

los tejidos y dibuja los componentes del xilema y del floema.

2

Folio giratorio. Recordad lo estudiado en el tema de la organización celular y explicad las diferencias entre una ruta anabólica y una catabólica.

3 Relaciona el tipo de savia con el tipo de tejido conductor que la conduce.

4 ¿Cuáles son los gases que utilizan las plantas para llevar a cabo sus procesos metabólicos?

5 Explica cómo es el proceso de la abosrción en las plantas cormofitas.

167

La nutrición en las plantas

1

1.5. La absorción del agua y de las sales minerales

RECUERDA QUE…

Los tejidos protectores son la epidermis, la endodermis y la peridermis. En la epidermis de las raíces se encuentran los pelos absorbentes; en la endodermis, la banda de Caspary, y en la peridermis, el suber o corcho, el cámbium suberoso o felógeno y estructuras como las lenticelas.

El agua y las sales minerales penetran en la raíz a través de los pelos absorbentes (apéndices de la epidermis que aumentan la superficie de absorción).

La entrada a la raíz por los pelos absorbentes El mecanismo de entrada varía para el agua y para las sales minerales.

La absorción de nutrientes por la raíz

• El agua pasa desde el suelo a los pelos absorbentes de

la raíz por difusión simple (ósmosis); es decir, pasa de una disolución más diluida (concentración de solutos menor), en este caso el suelo, a otra más concentrada, el interior de la raíz.

Banda de Caspari Membrana plasmática Pared celular

• Las sales minerales disueltas en el agua (en forma ió-

Vía A (simplástica)

nica) atraviesan las membranas por transporte activo. Dado que la concentración de sales es mayor en el interior de la raíz, es necesario aportar energía para introducir aniones, como nitratos, sulfatos o fosfatos; y cationes de sodio, potasio, hierro, cobre, etc.

Células endodérmicas

Vía B (apoplástica) Banda de Caspari

Cilindro vascular Elementos del xilema

La circulación hasta la endodermis El agua y las sales pueden utilizar dos tipos de vías para atravesar el tejido del parénquima cortical, situado por debajo de la epidermis:

Endodermis Córtex

• La vía transcelular o simplástica (vía A). El agua y las

sales atraviesan el interior de las células. Para pasar de una célula a la célula contigua, utilizan los plasmodesmos, unos conductos que comunican sus citoplasmas.

Vía A Pelo absorbente

• La vía intercelular o apoplástica (vía B). El agua y las

sales bordean las células. Para pasar utilizan el espacio intercelular que queda entre ellas.

Vía B

Epidermis Corte transversal de una raíz

La circulación hasta el xilema

Banda de Caspary

Al llegar a la endodermis, el agua y las sales encuentran la banda de Caspary, una fina capa de células que se unen sin dejar espacios intercelulares, por lo que solo pueden utilizar la vía simplástica.

Xilema Floema

Una vez se ha llegado al cilindro vascular, el agua utiliza la vía apoplástica y las sales la vía simplástica para llegar al xilema.

Actividades

6 ¿Por qué las sales entran en la planta por transporte activo y el agua lo hace por difusión simple?

7

168

Piensa y comparte en pareja. ¿Se pueden regar las plantas con agua de mar? Para saber cómo utilizar esta técnica, consulta en anayaeducacion.es.

8

Busca información sobre la función del magnesio, el fósforo, el azufre, el hierro, el cobre, el cinc y el molibdeno en el metabolismo de las plantas. Indica cuál es la forma iónica en que son absorbidas estas sustancias por la raíz.

U4

1.6. El transporte de la savia bruta La savia bruta debe ascender por el tallo hasta las hojas a través del xilema. Este ascenso, en contra de la gravedad, se debe a tres fenómenos físicos: la transpiración, la capilaridad del agua y la presión radicular.

El conjunto de estos tres procesos se conoce con el nombre de teoría de la transpiración-tensión-cohesión.

La transpiración

RECUERDA QUE…

El xilema es un tejido conductor formado por células alargadas: las tráqueas y las traqueidas. Estas se disponen unas encima de otras, formando vasos conductores que se localizan entre las células del parénquima vascular.

El ascenso de la savia bruta

La transpiración es la pérdida de vapor de agua por los estomas de las hojas cuando entra CO2.

TRANSPIRACIÓN

Al perder agua, aumenta la concentración de sustancias en las células del estoma y, por ósmosis, el agua de las células adyacentes se desplaza para equilibrar de nuevo las concentraciones. Este fenómeno crea una corriente de agua ascendente que contribuye a la subida de la savia bruta. Es decir, al aumentar la transpiración aumenta la absorción.

CO2

O2

CO2

O2

O vapor CO2 H2OO CO2 OH 2 2 2 CO2 O2 CO2 O2 H2O vapor H2O vapor CO O2 CO O2 H2O H2O 2 vapor 2 vapor H2O vapor

H2O vapor

CAPILARIDAD

La capilaridad La capilaridad es una propiedad de los líquidos, que les confiere la capacidad de subir o bajar por finos tubos (los capilares).

La capilaridad depende de: • La elevada fuerza de cohesión que tienen las molécu-

Ascenso de la savia bruta

las de agua debido a los enlaces de puente de hidrógeno que hacen que el agua tenga una elevada tensión superficial. Por eso, la tensión que puede soportar una columna de agua sin romperse es muy alta.

PRESIÓN RADICULAR

• Las fuerzas de adhesión a las paredes del tubo.

Según la teoría de la tensión-cohesión, las fuerzas de cohesión son menores que las fuerzas de adhesión a las paredes del vaso conductor, por lo que el agua asciende superando la tensión, sin gasto de energía.

Entrada de agua

La presión radicular La presión radicular es la presión osmótica en el xilema de las raíces de las plantas vasculares que provoca el movimiento ascendente del agua en el tallo.

La concentración de solutos que hay en las células de la raíz es mayor que la del agua del suelo y, por tanto, el agua entra por ósmosis en las células. La continua entrada de agua provoca una presión radicular que contribuye a que la savia bruta ascienda por el xilema.

vapor

Actividades

9 Las tráqueas y las traqueidas presentan paredes

celulares engrosadas con lignina. ¿Qué otra función está relacionada con esta característica?

10 Explica con tus palabras los tres fenómenos que contribuyen a la ascensión de la savia bruta.

169

1.7. La absorción de dióxido de carbono Además de ser organismos autótrofos fotosintéticos, las plantas son seres eucarióticos que llevan a cabo la respiración celular. Recuerda que la fotosíntesis y la respiración son procesos que tienen requerimientos opuestos: en la respiración se incorpora oxígeno y se expulsa CO2 como producto de desecho; en la fotosíntesis sucede a la inversa. Esto implica la necesidad de llevar a cabo un intercambio de gases con el medio.

Los estomas, las lenticelas y los pelos absorbentes son las estructuras capaces de realizar ese intercambio de gases.

Los estomas

ESTRUCTURAS DE LA EPIDERMIS

La nutrición en las plantas

1

En las imágenes se muestran al microscopio las imágenes de un estoma y de una lenticela. Estas estructuras se encuentran en la epidermis de las plantas. ¿A qué tipo de tejidos vegetales pertenece la epidermis? ¿Cuál es la función de la epidermis?

Los estomas son abundantes en el tejido epidérmico del envés de las hojas. Están formados por dos células oclusivas que dejan entre sí una abertura, el ostiolo; la planta puede regular la apertura y el cierre del ostiolo por un cambio de turgencia de las células oclusivas que se produce según un ritmo circadiano (día/noche).

Lenticela

a

Las lenticelas Las lenticelas son aberturas en la epidermis de los tallos leñosos que ponen en contacto el aire y las células del parénquima. En la lenticela, las células epidérmicas tienen mayores espacios intercelulares y menor suberificación, lo que permite que el CO2 y el O2 se intercambien por difusión simple. Se pueden encontrar en la corteza del tronco, las ramas, las raíces y los frutos.

Los pelos absorbentes Estos absorben los gases disueltos en el agua.

Estoma

La apertura y el cierre de los estomas

b

Durante el día, la luz induce la acumulación de iones K+ en las células oclusivas, por lo que se llenan de agua por ósmosis. Las dos células tienen sus paredes celulares engrosadas en la zona cóncava del ostiolo y sus fibrillas de celulosa se disponen de forma radial, por lo que el aumento de turgencia tira de ellas y provoca la apertura del estoma. Por la noche, se produce el proceso inverso.

Otros factores que intervienen en la apertura y el cierre de los estomas son: una baja concentración de CO2, que favorece su apertura; algunas hormonas vegetales, como el ácido abscísico (ABA), y unas condiciones de alta temperatura y baja humedad, que determinan que los estomas se cierren para evitar pérdidas de vapor de agua.

Estructura Ostiolo Vacuola

Cloroplasto

Mecanismo de apertura Células acompañantes

H2O

H2O

H2O

H2O

Núcleo Microfibrillas de celulosa

170

Células oclusivas

H2O

K+

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

U4

1.8. El transporte de la savia elaborada

Actividades

La savia elaborada circula por el floema desde las hojas hasta otras partes de la planta, gracias a un movimiento denominado traslocación.

Recuerda que el floema es un tejido formado por una serie de células vivas, las células cribosas o tubos cribosos, cuyas paredes celulares están perforadas en su sección transversal, formando vasos conductores. Se encuentran rodeadas de células acompañantes, otras células parenquimáticas y fibras.

11 ¿Cuáles son las vías de en-

trada de los gases en una planta?

12

Asamblea de ideas. ¿Podría la savia elaborada descender por gravedad?

Justificad la respuesta.

La traslocación. Hipótesis del flujo de presión La savia elaborada es una disolución de glúcidos y aminoácidos, sintetizados durante la fotosíntesis. Se denominan fuentes a las zonas donde se originan, generalmente las hojas; y sumideros a las zonas de consumo, como las raíces.

Las zonas de reserva o almacenamiento, como los tubérculos o frutos, pueden actuar de fuente, cuando aportan nutrientes a la planta, o de sumidero, cuando los acumulan.

El movimiento de la savia (la traslocación) sigue la dirección de las fuentes a los sumideros y se explica por la hipótesis del flujo de presión.

RECUERDA QUE…

Hipótesis del flujo de presión

En las fuentes Las células fotosintéticas introducen la sacarosa en el floema por transporte activo, lo que supone un aumento de la concentración de solutos. El agua del xilema pasa por ósmosis desde los vasos leñosos a los tubos cribosos, situados de forma paralela y próximos unos a otros.

Estudiaste en la unidad 2, la fotosíntesis como ejemplo de una ruta anabólica y la respiración celular como ejemplo de ruta catabólica,

En los sumideros Las células extraen la sacarosa de los tubos cribosos. Al disminuir la concentración de solutos, el agua regresa por presión osmótica al xilema.

Floema (tubo criboso) Célula de la hoja (fuente): produce sacarosa

Xilema (tráquea)

El agua pasa al floema por ósmosis.

Células acompañantes

• Molécula de glúcido 8 Movimiento de glúcidos • Molécula de agua 8 Movimiento de agua

Sacarosa y agua

Célula de la raíz (sumidero): consume sacarosa

La sacarosa se extrae de los tubos cribosos y el agua vuelve al xilema.

171

La nutrición en las plantas

1

1.9. La eliminación de los productos de desecho La eliminación de los productos de desecho procedentes del metabolismo de la planta se realiza mediante el intercambio de gases, la excreción y la secreción, a través de ciertos tejidos de la planta.

La excreción La excreción es la eliminación de los productos de desecho de la planta; para ello, se aprovecha de la caída de las hojas y, en algunas especies, la corteza.

La secreción La secreción es la expulsión de sustancias con el objetivo de beneficiar a la planta, como aceites aromáticos, venenos, sustancias urticantes, látex y resinas.

Para ello, las plantas disponen de glándulas situadas en distintos tejidos: • Tejidos secretores epidérmicos, que se encuentran en flores, tallos u hojas,

como pelos glandulares o nectarios.

• Tejidos secretores internos, formados por células aisladas o pequeñas agru-

paciones de células que rodean un canal o bolsa a donde vierten su secreción, como son:

Actividades

13 Define néctar y averigua su

función dentro de las relaciones bióticas entre plantas y animales, como los colibrís o las abejas.

14 Algunas plantas carnívoras

presentan nectarios. ¿Dónde se encuentran y cómo los utilizan?

15 Deduce qué tipo de tejidos secretores tienen las ortigas.

16 Investiga cuáles de estas

sustancias son segregadas por plantas y para qué las utiliza el ser humano: curare, leche, taninos, canela, quinina, ámbar.

– Tejidos o tubos laticíferos, que segregan un líquido lechoso, el látex, que las defiende de los insectos. Suelen encontrarse en las partes aéreas de algunas plantas como la higuera o el árbol del caucho.

– Tejidos o tubos resiníferos, que segregan resinas que defienden a la planta de hongos e insectos y taponan sus heridas. Se encuentran en el parénquima de las hojas y la corteza de las coníferas.

Secreción de resina Secreción de látex

172

2

U4

La relación en las plantas Como todos los seres vivos, las plantas realizan la función de relación, es decir tienen la capacidad de detectar estímulos, cambios que se producen en el medio externo o en su organismo, y reaccionar ante ellos mediante respuestas adecuadas.

¿SABÍAS QUE…?

Para ello, las plantas tienen receptores (captan estímulos), mecanismos de respuesta (fundamentalmente hormonas vegetales o fitohormonas) y ejecutan respuestas, generalmente movimientos, que pueden ir asociados a un proceso de crecimiento, o cambios morfológicos y fisiológicos en su organismo.

• Mecanorreceptores,

Según el estímulo que captan los receptores pueden ser: que detectan el movimiento y la presión.

• Termorreceptores, capaces

de detectar los cambios de temperatura.

2.1. Los estímulos y los receptores vegetales Las plantas son capaces de captar diferentes estímulos del medio como la luz, la gravedad, la humedad, la temperatura, la presión o la presencia de determinadas sustancias químicas.

Para ello, tienen receptores, células especializadas localizadas fundamentalmente en las hojas y en las raíces, capaces de detectar estos cambios en el medio.

• Quimiorreceptores,

que detectan sustancias químicas volátiles o en disolución.

• Fotorreceptores, que cap-

tan los cambios en la intensidad de la luz.

2.2. Mecanismos de respuesta: las hormonas vegetales Las hormonas vegetales o fitohormonas son sustancias químicas producidas en pequeñas cantidades por células especializadas de la planta, como respuesta a diferentes estímulos.

Las fitohormonas llegan a los diferentes tejidos por los vasos conductores o por difusión donde actúan como mensajeros químicos. Estas hormonas regulan cambios fisiológicos de las plantas, como el crecimiento, la caída de las hojas o la maduración de los frutos.

Las auxinas Se producen, principalmente, en el embrión y en los meristemos. Estimulan el crecimiento en longitud del tallo y de la raíz y en grosor de los tallos, la maduración de los frutos, la floración y los tropismos. Inhiben el crecimiento de las yemas auxiliares y la abcisión o caída de las hojas, flores y frutos.

El etileno Es una hormona gaseosa, que se produce principalmente en las hojas, las flores y los frutos. Estimula la senescencia o marchitamiento de las flores, la maduración de los frutos y la caída de hojas, flores y frutos.

El ácido abcísico Se produce fundamentalmente en semillas, tallos y hojas. Inhibe la germinación de la semilla, el crecimiento de las yemas auxiliares, y la apertura de los estomas.

Las giberilinas Se producen fundamentalmente en los tallos y en las semillas. Estimulan el alargamiento de los tallos entre los nudos y la germinación de las semillas.

Las citoquininas Se producen principalmente en los ápices de las raíces, los meristemos y las semillas en germinación. Estimulan la división celular.

LA HORMONA DEL ENVEJECIMIENTO

Tipos de hormonas vegetales En los primeros años de 1900, muchos futicultores mejoraban el color y el sabor de los cítricos poniéndolos en una habitación es la que se encendía una estufa de queroseno. En aquel momento se creía que era el calor el que provocaba la maduración de la fruta. Otros experimentos comprobaron que el responsable era un gas que se desprendía en la combustión incompleta del queroseno. Más tarde se vio que este gas lo producían también las plantas. ¿De qué gas se trata?

Este gas es conocido como «La horma de envejecimiento de las plantas». ¿Por qué crees que recibe este nombre?

173

2.3. Otros mecanismos de respuesta Las respuestas a los cambios que perciben en el medio, las plantas las realizan mediante: • Movimientos, como los tropismos y las nastias.

• Cambios morfológicos y fisiológicos, implicados en la

regulación de diferentes procesos, como la floración.

Los tropismos Los tropismos son movimientos de las plantas asociados a su crecimiento.

Son respuestas permanentes en forma de crecimiento direccional de algún órgano de la planta a un estímulo continuado en una misma dirección. Si el movimiento es de acercamiento, se trata de tropismo positivo; y si es de alejamiento, el tropismo es negativo. Los tropismos están regulados por hormonas vegetales, principalmente las auxinas.

¿CÓMO REACCIONAN LAS PLANTAS?

La relación en las plantas

2

Observa las imágenes que corresponden a tulipanes, amapolas y venus atrapamoscas, y explica qué tipo de respuestas y a qué estimulo responden cada una de ellas. a

b

Según el tipo de estímulo que desencadena la respuesta, existen diferentes tropismos: • Fototropismo. Es el crecimiento de la planta como res-

puesta a la luz. Los tallos presentan fototropismo positivo, mientras que las raíces lo tienen negativo.

• Geotropismo. Se produce cuando el estímulo que di-

rige el crecimiento de planta es la gravedad terrestre.

Las raíces tienen un geotropismo positivo, mientras que en los tallos es negativo.

c

• Hidrotropismo. Es el crecimiento de la planta en res-

puesta a la humedad. Este tipo de tropismo se da en las raíces de forma positiva.

• Tigmotropismo. Es característico de las plantas trepa-

doras. Sus tallos responden al contacto creciendo, lo que les permite anclarse a los objetos que tocan.

• Quimiotropismo. Se produce cuando la planta crece

como respuesta a la presencia de determinadas sustancias químicas. Por ejemplo, las raíces crecen hacia zonas ricas en nitrógeno.

Geotropismo.

Las raíces de las plantas dirigen su crecimiento siguiendo la gravedad terrestre.

174

Tigmotropismo.

Los tallos de las plantas trepadoras crecen como respuesta al contacto.

U4

LA FLORACIÓN Y LAS HORAS DE LUZ

Las nastias Las nastias son movimientos rápidos y reversibles de determinados órganos de las plantas, como respuesta a un estímulo.

Las nastias no dependen de la dirección del estímulo ni van asociadas a un proceso de crecimiento. Este tipo de movimientos están regulados por cambios en la turgencia de las células, que varían su volumen a través de la entrada y la salida de agua.

Según el estímulo que desencadena la respuesta, existen diferentes tipos de nastias:

La duración relativa del día y la noche determina cuando florecerán muchas plantas. En la gráfica, las curvas muestran la variación anual de horas de luz en tres ciudades americanas. Las líneas el fotoperiodo eficaz para tres plantas de día corto: el cardillo, la soja y el tabaco.

A Indica cuántas horas de luz son necesarias para que florezca el cadillo y ¿el tabaco?

B ¿Dónde florecerá antes el cadillo en Winnipeg o en Miami? y ¿la planta del tabaco? Razona tu respuesta

• Sismonastias. Se producen como respuesta a un conHoras de luz solar

tacto. Por ejemplo, las hojas de la mimosa se cierran tras detectar un contacto como mecanismo de defensa. Algunas plantas carnívoras también presentan este tipo de movimientos para atrapar insectos en el interior de sus hojas, como la venus atrapamoscas.

• Fotonastias. Son movimientos de respuesta a estímu-

los luminosos. Por ejemplo, la apertura o el cierre de los pétalos de las flores, al amanecer o al anochecer.

16

Cadillo

14

Soja «Biloxi»

12

Tabaco «Maryland Mammooth Miami

10 Chicago

• Termonastias. Se originan como consecuencia de los

8

cambios de temperatura. Por ejemplo, la apertura de los tulipanes cuando aumenta la temperatura.

Winnipeg Ene Feb Mar Abr May Jun

Jul Ago Sep Oct Nov Dic

• Hidronastias. Son movimientos de respuesta a la hu-

medad. Por ejemplo, la apertura de los esporangios de los helechos cuando la humedad es elevada.

La floración La floración, en muchas plantas, es una repuesta a un estímulo luminoso, en concreto al fotoperíodo o duración relativa del día y la noche. Según esta respuesta a la luz, las plantas se clasifican en tres grupos: • Plantas de día corto. Florecen en primavera y oto-

ño, cuando el día presenta una duración entre ocho y quince horas, como el arroz.

• Plantas de día largo. Florecen en verano, cuando el día

presenta una duración mayor de quince horas, como los lirios.

• Plantas de día neutro. Su floración es independiente

del fotoperíodo, como el girasol.

Actividades

1 ¿Qué son los tropismos? ¿En qué se diferencian de

3 ¿Qué sentido tiene que el fotoperíodo regule el pro-

2

4

las nastias?

Busca información sobre el mecanismo de cierre de las hojas de la venus atrapamoscas y explícalo en el aula.

ceso de floración de las plantas?

Diseña un experimento en el que se ponga de manifiesto el geotropismo.

175

3

La reproducción en las plantas La reproducción de las plantas ha ido variando a lo largo del proceso evolutivo. En las plantas más primitivas, la reproducción era mediante simples esporas y en las más evolucionadas se forma una semilla y un fruto, lo que les asegura una mejor dispersión que les permite la colonización del medio terrestre.

Las plantas se reproducen de forma asexual y sexual.

3.1. La reproducción asexual en las plantas En la reproducción asexual, solo interviene un progenitor, a partir del cual se forman los nuevos individuos, genéticamente idénticos.

Este tipo de reproducción está muy extendida en las plantas. Las plantas utilizan dos tipos de mecanismos para reproducirse asexualmente: la multiplicación vegetativa y la apomixis.

La multiplicación vegetativa En la multiplicación vegetativa, las nuevas plantas se originan a partir de unas estructuras de la planta progenitora, llamadas propágulos, que conservan actividad meristemática. Son propágulos los tubérculos, los bulbos, los estolones y los rizomas.

La apomixis En la apomixis, las nuevas plantas se originan a partir de semillas que no proceden de la meiosis ni de la fecundación entre gametos, por lo que todas son genéticamente iguales. Aunque carecen de las ventajas de la reproducción sexual en cuanto a variabilidad, tienen la ventaja de que, en ambientes en donde la planta está muy bien adaptada, los descendientes no permanecen cerca de la planta progenitora, ya que las semillas se dispersan. De esta manera no compiten con ella por los recursos y pueden colonizar nuevos ambientes. Es bastante común entre las angiospermas. Son ejemplos muchas rosáceas, como la Rosa variegata, y compuestas, como el diente de león.

Actividades

1 ¿Qué ventajas obtienen las plantas que se reproducen de forma asexual? ¿Cuál es el principal inconveniente?

2 ¿Qué es un propágulo? ¿Qué significa que conserva su actividad meristemática?

3 Averigua si existen más técnicas de multiplicación vegetativa artificial y en qué consisten.

176

Tipos de reproducción vegetativa

Los rizomas Los rizomas son tallos subterráneos que crecen en horizontal y cada cierto tiempo generan en vertical una nueva planta. Son ejemplos los lirios, el jengibre y el bambú.

Los tubérculos Los tubérculos son tallos subterráneos engrosados por la acumulación de sustancias de reserva en su parénquima. Tienen yemas a partir de las que se formarán las futuras plantas. Son ejemplos las patatas, las batatas y las chufas.

Los bulbos Los bulbos son tallos subterráneos, cortos y de forma cónica, rodeados de hojas carnosas que acumulan sustancias de reserva. Tienen yemas y, en ocasiones, pequeños bulbillos de los que surgirán las plantas hijas.

Son ejemplos la cebolla, el narciso y el tulipán.

Los estolones Los estolones son brotes laterales que surgen de la base del tallo y discurren horizontales sobre el suelo, o debajo de él. A lo largo de estos tallos rastreros, aparecen yemas que enraízan y producen una nueva planta.

Son ejemplos las fresas y la hierbabuena.

Rizoma

Tubérculo

Bulbo

Estolones

U4

3.2. La reproducción sexual en las plantas

RECUERDA QUE…

En la reproducción sexual intervienen dos individuos. Cada uno aporta un gameto, que al unirse (fecundación) forman el cigoto, del cual surgirá la nueva planta.

Al llevar el nuevo individuo información de los dos progenitores, esta reproducción supone una fuente de variabilidad.

Los gametos se forman en los gametangios, los cuales pueden ser unicelulares o pluricelulares.

Los gametangios masculinos y los femeninos se pueden formar en organismos diferentes o en el mismo organismo; según esto se distinguen: • Plantas unisexuales. Son las que tienen los gametangios, mas-

culino y femenino, en órganos diferentes. A su vez, pueden ser: – Monoicas, si los sexos aparecen en el mismo individuo; por ejemplo, el maíz.

– Dioicas, si los sexos están separados en individuos diferentes; por ejemplo, la palmera datilera.

La reproducción sexual implica dos procesos, la meiosis y la fecundación. Según el momento en que tenga lugar la meiosis se distinguen los ciclos biológicos haplonte, diplonte y haplodiplonte.

Las plantas tienen un ciclo haplodiplonte, donde las dos fases, haploide y diploide, son dominantes, estando representadas cada una por un individuo diferente. El gametofito (n) forma gametos (n) que por fecundación origina un cigoto (2n).

El desarrollo del cigoto da lugar al esporofito (2n), que por meiosis dará lugar a esporas. Es característico de las plantas esta alternancia de generaciones, pero la tendencia evolutiva es a reducir el gametofito en favor del esporofito.

• Plantas hermafroditas. Son las que tienen los dos tipos de ga-

metangios en el mismo órgano del mismo individuo; por ejemplo, un naranjo.

Etapas de la reproducción sexual

1 Una espora producida por meiosis, una meiospora (n) germina dando lugar a un individuo adulto: el gametofito.

2 El gametofito forma gametos: el masculino

1

Meiospora (n)

MEIOSIS

5

o anterozoide y el femenino u oosfera.

3 La unión de gametos da lugar al cigoto diploide que, por mitosis, forma el embrión.

4 Este desarrolla un individuo adulto: el esporofito.

Gametofito (n)

meiosporas en unos órganos denominados esporangios.

Esporofito (2n)

4

5 En el esporofito, por meiosis, se forman las 2

Oosfera

Anterozoide

Actividades 3

4 Explica las diferencias entre especies monoicas y dioicas.

5

FECUNDACIÓN

Cigoto (2n)

La pregunta. Si tuvieras que hacer una pregunta sobre la reproducción en las plantas para un examen, ¿cuál harías?

177

3

La reproducción en las plantas

3.3. La reproducción en las briofitas

Actividades

Las briofitas son los musgos y las hepáticas, plantas menos evolucionadas sin vasos conductores ni semillas, que dependen del agua para su reproducción. Tienen un ciclo haplodiplonte con alternancia de generaciones, en el que predomina el gametofito (n), que es el individuo visible, sobre el esporofito (2n).

6 Explica qué es un gametofito y un es-

porofito. ¿Qué dotación cromosómica tiene cada uno de ellos?

Las etapas del ciclo reproductor de un musgo

Etapa 1

Etapa 3

El gametofito (n), formado por cauloides, filoides y riziodes, se origina por germinación de las meioesporas al caer al suelo. Contiene los anteridios y los arquegonios.

A partir del cigoto, por mitosis sucesivas se desarrolla el esporofito (2n). Este tiene un filamento que lo fija al gametofito, y una cápsula que contiene el esporangio.

Etapa 2

Cuando el esporofito está maduro, en el esporangio se forman por meiosis las esporas (n).

Los anteridios se abren y dejan salir los gametos masculinos o anterozoides (n), biflagelados, que en presencia de agua nadan en busca de los arquegonios. Estos tienen forma de botella y en su interior contienen los gametos femeninos u oosferas (n). Se produce la fecundación de la oosfera dando lugar al cigoto (2n).

Etapa 4

Etapa 5 Las meioesporas, una vez maduras, se liberan al abrirse el opérculo de la cápsula. Al caer en un lugar con las condiciones favorables germinan originando un nuevo gametofito.

Arquegonio

Gametofito masculino

Fecundación

Gametofito femenino Oosfera (n)

1

Anterozoides Anteridio

Cigoto (2n)

2 Mitosis

Oosfera

Desarrollo gametofito Esporangio

Esporofito joven (2n) Cápsula

5 Meiosis

4

3

Germinación Embrión Meioesporas

Meiosis

Filoides

4

Cauloides Rizoides

178

Esporofitos maduros

U4

3.4. La reproducción en las pteridofitas

Actividades

Las pteridofitas, como los helechos y los equisetos, son plantas vasculares con raíz, tallo y hojas, sin semillas y que dependen del agua para su reproducción. Tienen un ciclo haplodiplonte con alternancia de generaciones, en el que predomina el esporofito (2n) sobre el gametofito (n).

7 ¿Cuál es la causa de que las briofitas y las pteridofitas necesiten del agua para su reproducción?

8 Razona, ¿cómo crees que beneficia a la reproducción de los helechos su mayor porte?

Las etapas del ciclo reproductor de un helecho

Etapa 1

Etapa 3

Las meioesporas, al caer al suelo y encontrar condiciones favorables, germinan originando el gametofito (n) o prótalo.

El desarrollo del cigoto da lugar al esporofito (2n), que crece a costa del prótalo hasta que pueda realizar la fotosíntesis, momento en el cual se independiza.

El prótalo es muy pequeño, con forma acorazonada y rizoides en su cara inferior. Contiene los gametangios masculinos o anteridios y los femeninos o arquegonios.

Etapa 2 Cuando el gametofito madura, los anteridios, presentes en gran número, se abren y liberan los anterozoides (n) flagelados.

Los anterozoides flagelados nadan en busca de los arquegonios, en cuyo interior se encuentra la oosfera (n) inmóvil. Se produce la fecundación y se origina el cigoto (2n).

Germinación

5

Etapa 4 El esporofito crece, y en el envés de sus hojas, los frondes, se forman los soros, en cuyo interior están los esporangios donde se formarán por meiosis las esporas (n).

Etapa 5 Al madurar los esporangios, se abren y liberan las meioesporas, que el viento se encargará de dispersar.

Al caer al suelo, si las condiciones son favorables germinan originando un nuevo gametofito.

1 Gametofito maduro o prótalo

Meiosis Meioesporas

Gametofito joven (n) o prótalo

Anteridio

Esporangio

Rizoide

4

2 Frondes

Oosfera

Anterozoides (n)

Arquegonio Esporofito (2n)

Gametofito Fecundación Mitosis Helecho adulto (esporofito (2n))

3

Cigoto

179

La reproducción en las plantas

3

3.5. La reproducción sexual en las espermatofitas

Las partes de las gimnospermas

Generalidades

Inflorescencia femenina (conjunto de flores)

Las espermatofitas (gimnospermas y angiospermas) han colonizado todos los ambientes y alcanzado un gran éxito evolutivo, gracias a que no dependen del agua para su reproducción. Los órganos reproductores se encuentran en una parte especial de la planta, la flor, donde tras la fecundación se formará la semilla.

Flor femenina

Aunque presentan alternancia de generaciones, únicamente es visible el esporofito, que es la fase dominante, quedando los gametofitos masculino y femenino reducidos a estructuras microscópicas alojadas dentro de la flor.

Escamas

La reproducción sexual de las espermatofitas supone una serie de procesos: la formación de gametos mediante el proceso de meiosis, la polinización, la fecundación, la formación del embrión en la semilla y, por último, la dispersión de la semilla y la germinación.

Óvulo

La formación de gametos y la flor

Inflorescencia masculina (conjunto de flores masculinas)

La flor de las gimnospermas Las flores de las gimnospermas, denominadas conos, son pequeñas, sin cáliz ni corola. Ya sean leñosas o carnosas, son unisexuales; es decir, hay flores masculinas y femeninas. Por lo general, las plantas son monoicas, aunque hay especies dioicas.

Flor masculina

Estambres en forma de escamas

• Los conos masculinos son inflorescencias formadas

por una agrupación de escamas en forma de conos.

Cada escama lleva en su cara inferior dos sacos polínicos, en cuyo interior se forman las microsporas. En ellas, por meiosis, se formarán los granos de polen, que contienen gametos o anterozoides. Para facilitar la dispersión del polen, los conos masculinos se suelen disponer en los extremos de las ramas de la planta.

Sacos polínicos donde se forman los granos de polen

• Los conos femeninos son inflorescencias de mayor

tamaño, formadas por la agrupación helicoidal de escamas o brácteas, las típicas piñas. No tienen ovario, y cada bráctea lleva en su cara inferior dos óvulos desnudos. Dentro de los óvulos se forman por meiosis las megasporas, que al dividirse originan los arquegonios en los que se alojan los gametos u oosferas.

Actividades

9 ¿Qué características generales presenta la reproducción de las espermatofitas?

180

10 Describe brevemente cómo es la flor de las gimnospermas.

U4

La flor de las angiospermas Las flores de las angiospermas son, por lo general, hermafroditas. Están formadas por varias piezas, fértiles y estériles, que provienen de hojas modificadas.

• El cáliz, formado por sépalos, es, generalmente, de co-

lor verde y tiene función protectora.

• La corola, formada por pétalos, generalmente, colo-

reados para atraer a los insectos.

• Los estambres o androceo son el órgano reproduc-

tor masculino. Tienen un filamento en cuyo extremo se encuentra la antera con los granos de polen que contienen los gametos masculinos.

• El pistilo o gineceo es el órgano reproductor femeni-

no. En él se encuentran el estigma, abertura donde se depositan los granos de polen, y el estilo, un tubo que comunica el estigma con el ovario, donde se encuentran los óvulos.

Polinización anemófila

La polinización y la fecundación

Existen diferentes tipos de polinización dependiendo del medio de transporte: • La polinización anemófila. Los granos de polen son

transportados por el viento. En este tipo de polinización, las flores son poco vistosas, como las de las gimnospermas, o las de algunas angiospermas que carecen de cáliz y corola y tienen anteras muy largas que producen muchos granos de polen, como, por ejemplo, las flores del trigo.

• La polinización zoófila. Los granos de polen son trans-

portados por animales. En el caso de insectos recibe el nombre de entomófila. Las flores suelen ser de colores llamativos y producen olores y sustancias azucaradas como el néctar para atraer a los insectos; por ejemplo, la rosa o el manzano.

• La polinización hidrófila. Los granos de polen son

transportados por el agua. No está muy extendida y es similar a la anemófila.

LA FLOR DE LAS ANGIOSPERMAS

La polinización es el proceso por el que los granos de polen (que contienen los gametos masculinos) llegan al lugar donde se encuentra el gameto femenino.

En la imagen, identifica las distintas partes de la flor.

2

1 5

3

4

9

6 7 8

La polinización y la fecundación en las gimnospermas En estas plantas, la polinización es anemófila. Para facilitar su dispersión, el grano de polen tiene sacos llenos de aire. Cuando el grano de polen llega a la flor femenina desarrolla un tubo polínico que crece hasta alcanzar el arquegonio, permitiendo la unión del anteroziode con la oosfera (la fecundación) para formar el cigoto diploide.

A Indica las diferencias entre las flores de las

plantas gimnospermas y las de las angiospermas.

B ¿En qué consiste la polinización entomófila?

181

La reproducción en las plantas

3

La polinización y la fecundación en las angiospermas • En estas plantas, la polinización puede se anemófila, zoófila o hidrófila.

Además los granos de polen pueden ser transportados desde los estambres hasta el pistilo de la misma flor (autopolinización) o de otra flor de la misma especie (polinización cruzada).

• Cuando un grano de polen llega hasta el estigma de una flor de su mis-

Partes de una semilla y de un fruto Semilla de las angiospermas Endospermo Epispermo Cotiledón único

ma especie, desarrolla un tubo largo a través del estilo, llamado tubo polínico. Dentro de él se forman dos núcleos espermáticos o gametos masculinos que son los responsables de la doble fecundación que tiene lugar de modo exclusivo en las angiospermas. La doble fecundación implica:

Plúmula Embrión de la semilla Radícula Pedúnculo

– Un núcleo espermático se une a la oosfera formando el cigoto (2n).

– El otro núcleo espermático junto con los núcleos polares del ovario forman el endospermo (3n), que se encargará de nutrir al embrión.

La formación de la semilla En las gimnospermas Tras la fecundación, y sobre la bráctea, a partir del óvulo se forma la semilla o piñón. En su interior lleva el embrión, que se ha desarrollado a partir del cigoto; junto con el endospermo, o tejido nutritivo que proviene del arquegonio. Cuando la piña madura, las brácteas se abren y caen los piñones, unidades reproductoras, que al germinar darán lugar a los nuevos individuos. Estas plantas carecen de verdadero fruto, como ya se ha mencionado; las semillas, a veces, están protegidas por brácteas duras.

Fruto

Epicarpo

En las angiospermas La semilla se forma a partir del óvulo fecundado y lleva en su interior al embrión. En ellas se pueden distinguir: • El embrión, que es una planta en miniatura y se compone de una pe-

queña raíz o radícula, un tallito o plúmula y un meristemo apical o gémula. Junto a él hay una o dos hojitas llamadas cotiledones, que almacenan nutrientes.

Mesocarpo Endocarpo

• El endospermo o albumen, sustancia nutritiva que rodea al embrión.

• El epispermo o cubierta protectora que rodea la semilla, formado por

la testa y el tegmen, primitivas envueltas del óvulo.

Tras la fecundación, la flor de las angiospermas pierde sus pétalos, sépalos, estambres y pistilo, y las paredes del ovario se engrosan formando el fruto, que contiene a la semilla en su interior.

Los frutos pueden ser carnosos, si acumulan sustancias nutritivas, o secos, en los que las paredes del ovario se endurecen para proteger a la semilla. Pueden ser muy variados, pero en casi todos se distingue: • El epicarpo, la capa externa que forma la piel.

• El mesocarpo, la parte media, dura en los frutos secos y jugosa en los

carnosos.

• El endocarpo, la capa interna que suele ser leñosa.

El fruto, en las angiospermas, surge de la transformación del ovario, y sus funciones son proteger a la semilla y ayudar a su dispersión.

182

Actividades

11 Explica por qué en las angiospermas se habla de una doble fecundación.

12 Establece las diferencias entre: a) Fecundación y polinización. b) Dispersión y germinación.

13 ¿Qué ventajas aporta a las espermatofitas la formación de una semilla? ¿Y de un fruto?

U4

Comparación del ciclo de una gimnosperma y de una angiosperma

Una gimnosperma Bráctea

1

Sección de una bráctea

3

Cono femenino

Núcleo Megaspora (2n)

Óvulo

(piña)

Polinización Meiosis

Cono masculino Esporofito maduro Meiosis

2

Endospermo

Granos de polen

Megaspora fértil Cubierta de la semilla

71

8

5

6

Germinación Arquegonio Cigoto

Fecundación Embrión (nuevo esporofito)

Grano de polen Tubo polínico

Sustancia de reserva

Una angiosperma Microspora

1

Grano de polen

Antera Meiosis

2

3

Estigma

Mitosis Tubo polínico

Germinación Meiosis

Tubo polínico

8

Endospermo (3n) Estilo

Óvulo Flor madura (esporofito)

4

Fecundación

Cigoto (2n)

Meiosis

71 5

Cigoto

Saco embrionario

Ovario

6

Fecundación en el saco embrionario

Megaespora Tubo polínico

183

La reproducción en las plantas

3

La dispersión de las semillas Antes de que la semilla se convierta en una nueva planta, es preciso que caiga al suelo en un lugar adecuado. Muchas semillas tienen estrategias especiales para dispersarse alejándose de la planta madre.

La dispersión de la semilla puede hacerse con ayuda de los animales, que se alimentan de frutos carnosos y que al no digerir las semillas las expulsan en sus excrementos. En otros casos, los frutos o las semillas tienen ganchos para adherirse a los pelos de los animales, o disponen de pelos o pequeñas alas que les permiten que el viento las transporte.

La dispersión de los frutos Según el mecanismo utilizado por los frutos para su dispersión podemos distinguir: • Frutos zoócoros. Los animales ingieren frutos carnosos y nutritivos como las

fresas y llevan lejos las semillas. Otros son pegajosos o se enganchan en el pelo de los animales como los cardos, que de esta manera los transportan.

• Frutos anemócoros. Es el viento el que se encarga de la dispersión, por lo

que suelen ser frutos ligeros y, en ocasiones, con estructuras aladas, como el del arce.

• Frutos hidrócoros. El agua es el medio de transporte. Los frutos como el

coco flotan y recorren largas distancias.

• Frutos autócoros. El fruto madura y se abre presionado por las semillas, que

¿CÓMO SE DISPERSAN?

salen propulsadas, como en el guisante.

184

Estas imágenes corresponden a una semilla de arce a y al fruto de bardana espinosa o arrancamoños (Xanthium spinosum) b . Indica qué tipo de dispersión tiene cada una de ellas. Justifica tu respuesta. a

b

Actividades

14 Explica los distintos tipos

de dispersión del fruto en las angiospermas.

15

Busca información sobre la planta Xanthium spinosum y escribe un breve texto que en el que relaciones la forma de dispersión de la planta con el sistema de cierre denominado velcro.

U4

La germinación de las semillas Una vez que la semilla ha caído al suelo, germinará si se dan las condiciones adecuadas de humedad y temperatura.

La germinación se produce cuando la semilla absorbe agua, se abre y el embrión empieza a crecer apareciendo la raíz, que se hunde en el suelo, y el tallo y las hojas que crecen buscando la luz.

Actividades

16 Ordena cronológicamente las fases referidas a la reproducción de una espermatofita.

• El embrión se desarrolla en la semilla.

• El polen queda en el estigma de la flor.

• El insecto se posa en otra flor.

• Se produce la fecundación.

• Un insecto chupa el néctar de una flor.

El embrión crecerá usando las sustancias de reserva de la semilla hasta que la nueva planta sea capaz de realizar la fotosíntesis y sintetizar su propia materia.

• Se forma el tubo polínico.

Así germina una semilla Semilla

Yema terminal

1

El tallo empieza a crecer hacia arriba, alimentándose de las sustancias nutritivas de los cotiledones.

Los cotiledones se abren y aparecen las dos primeras hojas verdaderas.

4

3 Primeras hojas Pelos absorbentes

Cotiledón

2 El tegumento, envoltura que protege a la semilla, se rompe y empieza a desarrollarse la raíz.

Forma los pelos absorbentes que absorben agua y sujetan el embrión al suelo.

5 Cuando las sustancias nutritivas de los cotiledones se agotan, la planta sigue creciendo con las sustancias orgánicas que obtiene al realizar la fotosíntesis.

185

4

Las adaptaciones de las plantas al medio A lo largo de la evolución, las plantas se han diversificado extraordinariamente, colonizando prácticamente todos los ecosistemas de la Tierra. Para ello, han desarrollado una serie de adaptaciones morfológicas y fisiológicas, que les ha permitido sobrevivir en todos estos ambientes.

4.1. Las adaptaciones de las plantas al medio terrestre La mayoría de las plantas habitan en ecosistemas terrestres. Estos son muy diversos y se ven influenciados por factores abióticos relacionados con la latitud y el clima, como la temperatura, la humedad, la luminosidad y el tipo de suelo.

Adaptaciones de las plantas a la temperatura

Adaptaciones a bajas temperaturas • Hojas pequeñas, muchas veces en

forma de aguja (imagen a), cuya menor superficie minimiza la pérdida de calor.

a

• Utilizan sustancias que impiden la

congelación de los tejidos.

• Tienen niveles elevados de clorofila,

que garantizan la máxima absorción de luz durante la época de menor luminosidad.

• Las plantas de hoja caduca pierden

sus hojas en otoño y paralizan la circulación de su savia, lo que representa un ahorro energético. En primavera brotan, renovando su follaje (imagen b).

b

• Algunas plantas tienen forma pirami-

dal, que impide la acumulación de nieve sobre el vegetal.

• Muchas plantas herbáceas desapa-

recen durante la estación fría y utilizan sus semillas, tubérculos o bulbos como formas de supervivencia. Estas germinan y se desarrollan cuando mejoran las condiciones climáticas.

daptaciones a elevadas A temperaturas • Tienen abundantes pelos o tricomas

en la epidermis de la hoja, que proyectan sombra sobre ella, ayudando así a amortiguar las altas temperaturas.

• Adquieren forma esférica o almoha-

dillada, que minimiza la insolación que recibe la planta (imagen c).

186

c

U4 Adaptaciones de las plantas a la humedad Las plantas que habitan en climas áridos, denominadas esclerófilas y xerófilas, soportan épocas de sequía en las que la disponibilidad de agua es muy baja.

a

Algunas de las adaptaciones que les permiten sobrevivir en estas condiciones son: • Hojas pequeñas, incluso en ocasiones transfor-

madas en espinas, con una menor superficie, que minimizan la pérdida de agua por transpiración (imagen a). En algunas plantas, las hojas se enrollan, para reducir su superficie.

• Hojas con colores grisáceos o blanquecinos

(imagen b) que reflejan en mayor grado la radiación solar.

• Muchas plantas presentan hojas coriáceas

(imagen c) o carnosas, que conservan humedad en su interior.

• Epidermis foliar gruesa y cubierta, en muchos

casos, por una cutícula impermeabilizante, que puede tener una capa de ceras.

b

• Los estomas permanecen cerrados durante las

horas de mayor calor, para evitar la pérdida de agua por transpiración, pudiendo abrirse incluso solo por la noche. Algunas plantas acumulan, durante la noche, dióxido de carbono en el interior de las hojas, para poder realizar la fotosíntesis durante el día con los estomas cerrados (adaptación fisiológica).

• Tallos y hojas tienen parénquima acuífero, que

les permite acumular una reserva de agua, especialmente importante en el caso de las plantas suculentas.

c

• Raíces muy desarrolladas, para aumentar al

máximo la absorción de agua. Muchas plantas extienden una red superficial de raíces, capaces de captar las lluvias más escasas. En otros casos, desarrollan grandes raíces que alcanzan zonas muy profundas, para poder absorber el agua de acuíferos subterráneos.

• Algunas plantas aumentan la concentración de

sales en su interior, incrementando así la presión osmótica que favorece la absorción del agua por las raíces.

• Semillas recubiertas con sustancias que impi-

den la germinación. De esta forma evitan que se produzca la germinación de las semillas en condiciones de humedad escasa, en las que posteriormente la plántula no podría sobrevivir.

187

4

Las adaptaciones de las plantas al medio a

Adaptaciones de las plantas a la luminosidad En las zonas muy húmedas es donde hay un gran desarrollo de la vegetación. En estas condiciones, los árboles más altos reciben luz solar directa; sin embargo, muchas plantas viven en estratos más bajos, en condiciones de baja intensidad lumínica, en las que sobreviven gracias a las siguientes adaptaciones: • Los musgos (imagen a) y los helechos tienen foto-

rreceptores capaces de captar la energía luminosa de baja intensidad, por lo que pueden habitar las capas más bajas del bosque, en el suelo, sobre rocas o sobre los troncos de árboles. Además, se desarrollan muy bien en estos ambientes porque necesitan mucha humedad para sobrevivir.

• Hojas grandes, con gran superficie fotosintética, y

un mayor número de estomas, ya que las condiciones en las que viven son húmedas.

• Muchas plantas son trepadoras (imagen b), y se va-

len de estructuras como zarcillos, ventosas y ganchos para ascender a zonas más elevadas, de mayor intensidad lumínica, apoyándose en otras plantas.

• Otras plantas son epífitas, y viven adheridas a otras

recibiendo así mayor intensidad de luz. Tienen raíces aéreas por las que absorben la humedad del medio.

Adaptaciones de las plantas al tipo de suelo • Las plantas halófilas viven en suelos con elevada

concentración de sales. Aumentan la concentración de sales en su organismo para elevar la presión osmótica y poder absorber agua por sus raíces. Muchas de estas plantas eliminan el exceso de sal a través de glándulas.

• Las plantas nitrófilas están adaptadas a vivir en

suelos muy ricos en nutrientes tóxicos para muchas plantas. Estos suelos proceden, generalmente, de la contaminación por fertilizantes y materia orgánica.

• Las plantas carnívoras están adaptadas a vivir en

suelos pobres en nutrientes, por lo que capturan y digieren insectos para poder obtenerlos.

• Las plantas de los manglares, en la imagen, están

adaptadas a soportar elevadas concentraciones de sal, pero también condiciones de escasa aireación.

Tienen un parénquima aerífero muy desarrollado y raíces con geotropismo negativo, que crecen hacia arriba por encima del agua.

188

b

U4

4.2. Las adaptaciones de las plantas al medio acuático

a

Aunque la mayoría de las plantas viven en ecosistemas terrestres, también hay plantas que habitan ecosistemas acuáticos, bien sumergidas en el agua (imagen a) o flotando en la superficie (imagen b). Los principales factores abióticos que influyen en estos ecosistemas son la luminosidad y la baja concentración de gases disueltos, oxígeno y dióxido de carbono. Para sobrevivir en estos ambientes, las plantas acuáticas han desarrollado las siguientes adaptaciones: • Una epidermis delgada y permeable, sin cutícula, a

través de la cual absorben agua, dióxido de carbono y oxígeno. Las hojas de las plantas acuáticas sumergidas no tienen estomas.

• Un contenido elevado de clorofila para poder reali-

zar la fotosíntesis, ya que la intensidad lumínica bajo el agua es mucho menor, y no alcanza más que los primeros 200 m. Además, no todas las longitudes de onda alcanzan la misma profundidad. Las plantas se sitúan a diferentes profundidades, según los pigmentos que tienen y el tipo de luz que pueden absorber con mayor eficiencia.

b

• Su raíz es muy reducida o inexistente, ya que absor-

ben el agua y las sales a través de la epidermis.

• No tienen tejidos de sostén, colénquima o esclerén-

quima, que no son necesarios bajo el agua.

• Las plantas flotantes tienen parénquima aerífero, que

al rellenarse de aire permite a la planta situar sus hojas por encima del agua.

• Carecen o tienen pocas flores, ya que en la mayor par-

te de los casos la reproducción tiene lugar de forma vegetativa, a partir de fragmentos de la planta.

ADAPTACIÓN DE LAS PLANTAS

Actividades

1 ¿Qué diferencia hay entre una planta epífita y una trepadora?

2 ¿Qué adaptaciones presentan las plantas que viven en los manglares? Explica por qué son necesarias.

3

Al medio terrestre

Busca información y cita ejemplos de las adaptaciones al tipo de suelo nombradas en el texto.

Al medio acuático

Factores abióticos

Factores abióticos

4 ¿Cómo realizan el intercambio de gases las plantas acuáticas? ¿Por qué no tienen estomas?

5 Averigua cómo se distribuyen las plantas acuáticas según la profundidad y los pigmentos que contienen.

6 Copia y completa el esquema con las adaptaciones de las plantas para cada uno de los factores bióticos.

Humedad Temperatura

Luminosidad

Suelo Gases disueltos

Luminosidad

189

operación ciencia Descubrimiento clave: la sustancia purificadora

Actualmente, sabemos que ese gas es el oxígeno, y la pregunta que surgió entonces fue ¿qué sustancias vegetales permiten a las plantas hacer tal cosa?

En 1771, Joseph Priestley observó experimentalmente que las plantas liberaban un gas «purificador» de la atmósfera. Vio que al colocar dentro de una campana de vidrio una vela encendida esta se apagaba al cabo de unos minutos. Sin embargo, cuando introducía una planta en el interior de la campana, la vela permanecía encendida durante varios días.

La respuesta llegó en 1817, cuando los químicos franceses Pierre-Joseph Pelletier y Joseph Caventou aislaron de las hojas de las plantas una sustancia de color verde, a la que llamaron clorofila. Años más tarde se demostró que la clorofila era la responsable de la liberación de oxígeno que llevan a cabo las plantas.

Priestley repitió estos experimentos con ratones, comprobando que sobrevivían durante mucho más tiempo cuando había una planta en el recipiente. Dedujo que las plantas producían un gas que purificaba la atmósfera.

Al incidir los fotones de la luz sobre la clorofila, algunos de sus electrones se excitan, es decir, absorben la energía de la luz, y son transferidos a la cadena de transporte electrónico, en la que esta energía es utilizada

El escarabajo polinizador En Peñacerrada (Álava), se ha descubierto un fósil de escarabajo que polinizaba gimnospermas en el Cretácico. Se trata de una pieza de ámbar en cuyo interior se encuentra un ejemplar de escarabajo y 126 granos de polen, algunos aún pegados a su cuerpo.

Lo que ha llamado la atención de las personas dedicadas a la ciencia es que se trata de polen de coníferas, que actualmente tienen polinización anemófila.

Este ejemplar es de la familia Oedemeridae, conocida hoy en día por alimentarse solo del polen y el néctar de las flores de las angiospermas.

Este hallazgo sugiere que insectos que en épocas pasadas polinizaban las gimnospermas se adaptaron posteriormente a polinizar angiospermas. Según opiniones expertas, se trata de una adaptación oportunista.

190

para la síntesis de NADPH y ATP. Los electrones perdidos por la clorofila son repuestos por electrones procedentes de moléculas de agua que se rompen, proceso que se denomina fotólisis y que libera oxígeno.

El corcho En el corcho comercial, las lenticelas continúan activas, formando pequeños conductos que lo atraviesan desde el felógeno hasta la superficie. Por ello, para fabricar los tapones de corcho, la corteza no debe perforarse perpendicularmente sino en paralelo a la superficie del tronco.

Así, los agujeros de las lenticelas atraviesan horizontalmente los tapones y no se escapa el vino.

Y TÚ, ¿QUÉ OPINAS?

¿Un ataque, la mejor defensa?

A pesar de que las plantas no tienen sistema inmunitario, son capaces de defenderse del ataque de agentes patógenos. Existen muchos virus que infectan vegetales, provocando enfermedades que pueden llegar a desencadenar la muerte de la planta.

Cuando estos virus entran en una célula vegetal, utilizan el metabolismo de la célula para replicar su genoma, generalmente de ARN, y sintetizar proteínas de la cápsida viral que, al ensamblarse junto al ARN, forman nuevas partículas virales o viriones. El proceso de replicación del virus pasa por una etapa de ARN de doble cadena, una molécula que no está presente en las células eucariotas vegetales, cuyo ARN contiene siempre una única cadena.

Es, en esta molécula «extraña» de ARN de doble cadena, en la que las células vegetales basan su mecanismo de defensa frente a una infección viral. Existen proteínas vegetales capaces de reconocer el ARN de doble cadena y cortarlo en fragmentos, impidiendo así la replicación del virus. Así, el «ataque» de la célula vegetal hacia el genoma viral constituye su defensa frente a la infección.

Este mecanismo va más allá, gracias a otras proteínas vegetales que además se unen a los pequeños fragmentos del ARN viral generados, guardando una especie de «memoria inmunitaria» y facilitando la degradación de aquellas moléculas de ARN similares a las secuencias virales. Esta respuesta, que se denomina «silenciamiento de ARN», puede ser utilizada por las científicas y los científicos para «silenciar»; es decir, impedir la expresión de un gen de la propia planta. Para ello, infectan las células vegetales con vectores que contienen la secuencia del gen que se desea silenciar unidas a secuencias de un virus. La planta reconoce esta secuencia como viral y ataca su propio ARN. Mediante este tipo de estudios, los científicos pueden «apagar» la expresión de genes concretos, estudiando su efecto sobre la planta.

Debate con tus compañeros; en el caso de las plantas y los virus, ¿un ataque es la mejor defensa?

PIEZAS DE CIENCIA

La ciencia en tu vi

¿Es peligroso dormir con plan da: tas en la habitación?

Las plantas de interior son ampliamente utilizadas en la decoración de las casas pero, por lo general, no se suelen colocar en las habitaciones. Cuando visitas un hospital, en especial los pasillos de maternidad, te das cuenta de que es habitual sacar las plantas y las flores de las habitaciones, porque mucha gente piensa que las plantas nos roban el oxígeno por la noche.

Las plantas realizan la fotosíntesis con la luz del día. Y es una creencia popular que durante la noche realizan el proceso inverso. Lo correcto sería decir que, durante todo el día, todas las células de la planta realizan la respiración celular. Para determinar cuánto O2 «nos roban» las plantas tendríamos que calcular cuánto O2 consumen en la respiración y cuánto liberan en la fotosíntesis. Se estima que las plantas toman entre 4 y 30 µmol de CO2/m2 de superficie foliar cada segundo y que consumen un 30-60 % del carbono que asimilan cada día.

Supongamos que tenemos una planta que toma 40 µmol de CO2/m2·s y su superficie foliar es de 0,15 m2. En un día de verano con 14 horas de luz, la planta fijará 0,3 moles de CO2. Si la planta consumiera un 70 % del C, eliminaría 0,21 moles de CO2 de la habitación. De ellos, tan solo 0,07 moles se eliminarían durante las ocho horas de sueño nocturno. Suponiendo que estemos en una habitación hermética de 36 m2, podemos calcular que la planta tan solo consumiría el 0,022 % del O2 de la habitación. Un cuerpo humano en reposo consume 3,5 mL de O2/Kg·min, por lo que una persona de 70 kg gastaría en esa misma noche un 1,55 % del oxígeno del aire de la habitación.

Si dormir con una planta fuera peligroso, dormir con otra persona lo sería mucho más.

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Trabaja con lo aprendido

Recuerda seleccionar el material de trabajo de esta unidad para tu portfolio.

Repasa y comprende

Analiza y aplica

1 Enumera las etapas en la nutrición de las plantas

15 Relaciona las acciones siguientes con la fitohormo-

cormofitas.

na responsable: a) Estimula la maduración del fruto.

2 Explica cómo se nutren las briofitas si no tienen tejidos especializados.

b) Inhibe la germinación de la semilla.

3 Explica en qué consiste la teoría de la transpiración-

c) Estimula la división celular.

tensión-cohesión.

d) Estimula la apertura de los estomas.

4 ¿Qué diferencia hay entre una planta de día corto,

e) Estimula la germinación de la semilla.

una de día largo y una de día neutro?

f) Inhibe la caída de las hojas y los frutos.

5 Nombra y explica cuatro adaptaciones de plantas que viven en el medio acuático.

6 Resume en una tabla las diferentes formas de reproducción asexual.

7 En las imágenes siguientes se muestra un briofito y un pteridofito. Indica qué imagen corresponde a cada uno de ellos. En tu cuaderno escribe los nombres de las estructuras señaladas. a

g) Estimula la floración.

16

Mapa conceptual jerárquico. Elabora dos esquemas conceptuales: uno con los diferentes tipos de tropismos, indicando el estímulo al que responden y acompáñalo de un ejemplo; y otro, con los tipos de nastias.

17 Indica a qué factor abiótico responden las plantas que presentan las siguientes adaptaciones: a

b

c

d

e

f

3 1 6 5 2

4

8 Explica las principales diferencias entre el ciclo vital de un musgo y el de un helecho.

9 Dibuja una flor típica de una angiosperma con todas sus partes, y señala en ella el androceo y el gineceo.

10 ¿Cómo afecta la banda de Caspary a la circulación del agua y las sales minerales?

11 Explica cómo actúan los frutos en el proceso de transporte de la savia elaborada.

12 ¿Qué tipo de estímulos pueden detectar las plantas? ¿Cómo lo hacen?

13 ¿Qué son las fitohormonas?

14 ¿Qué ventajas supone para las semillas que existan los frutos?

192

U4

Interpreta resultados

Avanza

18

19 Observa la imagen siguiente y responde.

Los cloroplastos contienen diferentes pigmentos, con una función fundamental en la nutrición de las plantas, ya que son necesarios para el proceso de la fotosíntesis. Los más importantes son las clorofilas, de color verde; los carotenos, de color naranja, y las xantofilas, de color amarillo. En el laboratorio, se han extraído los pigmentos que contienen las hojas de espinacas por una técnica denominada cromatografía en papel.

Para llevar a cabo la experiencia, se lavan, trocean y machacan dos o tres hojas de espinacas a las que se añade etanol. Se filtra la mezcla y el extracto obtenido se recoge en un vaso de precipitados.

Se recorta un trozo de papel de filtro, se sujeta a un soporte metálico y se pone en contacto con el extracto obtenido. Al cabo de unas tres horas, se retira el papel de filtro y se deja secar. El resultado es el que se observa en esta imagen:

A

B

C

a) ¿Con qué tipo de reproducción la relacionas, sexual o asexual? b) ¿Qué proceso está teniendo lugar? ¿Qué hormona es la responsable del mismo? c) Identifica las estructuras marcadas con letras. d) Explica qué movimientos y qué estímulos son los responsables de que la estructura A crezca hacia arriba y la C hacia abajo.

C B

A

En grupo, consultad la información sobre esta experiencia y su fundamento en anayaeducacion.es. A continuación, comprobad si obtenéis el mismo resultado que se muestra y responded a las cuestiones. a) ¿De qué color es el extracto vegetal obtenido? ¿A qué se debe este color? b) Identifica los pigmentos que observas en la cromatografía. c) El color de estos pigmentos está «enmascarado» en las hojas, ¿por qué? d)

Busca información sobre los pigmentos que has identificado, ¿cuál es su función?

Objetivos de Desarrollo Sostenible 20 Consulta la información relacionada con la meta 15.2 del objetivo 15 del desarrollo sostenible «Vida de ecosistemas» en anayaeducacion.es. Lee el texto siguiente y responde a la cuestión.

El 30,7 % de la superficie terrestre está cubierta por bosques. Los bosques además de proprocionar alimentos y refugio, ayudan a combatir el cambio climático. Actualmente, trece millones de hectáreas de bosque desaparecen cada año y la degradación de las tierras áridas provoca la desertificación de 3 600 hectáreas. La deforestación y la desertificación, provocadas por las actividades humanas y el cambio climático, suponen grandes retos para el desarrollo sostenible.

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) a través del programa REDD+ promueve la reducción de las emisiones para paliar la deforestación y la degradación de los bosques. Investiga, di qué medidas adoptan y su relación con la meta del desarrollo sostenible propuesta.

193

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