La Función de Relación en las Plantas

La función de relación es el conjunto de procesos mediante los cuales los seres vivos obtienen información de las condiciones ambientales y responden a ellas.

Las plantas no poseen receptores sensoriales complejos como los animales, pero sí son capaces de captar estímulos (como cambios en la intensidad luminosa, temperatura, etc.) y de elaborar respuestas.

La mayor parte de las respuestas vegetales son lentas, excepto en algunas ocasiones en que son rápidas, como en la Venus atrapamoscas (Dionaea muscipula) o la Mimosa pudica.

El sistema hormonal regula la coordinación entre los estímulos y las respuestas mediante hormonas vegetales.

Las Hormonas Vegetales (Fitohormonas)

Denominadas fitohormonas, estas sustancias regulan y coordinan diversos procesos fisiológicos fundamentales para la supervivencia de la planta.

Las fitohormonas se sintetizan en células meristemáticas y desde allí se dirigen a células específicas, denominadas células diana, donde actúan.

Principales Fitohormonas y sus Funciones

Las Respuestas de las Plantas

Las respuestas de las plantas están determinadas por la acción de las hormonas y se relacionan con los procesos de desarrollo, crecimiento y movimiento (sin desplazamiento del organismo completo).

El Desarrollo Vegetal

El crecimiento es ordenado y controlado por el equilibrio hormonal. Dependiendo del momento del ciclo vital de la planta, se activan unas hormonas u otras.

Efectos de la Luz en el Desarrollo Vegetal

• Fotoperiodo: Intervalo de tiempo durante el cual un ser vivo está expuesto a la luz.
• Fotoperiodicidad: Respuesta de un organismo a la duración relativa del día y la noche.
  • Plantas de día largo (PDL): Aquellas cuya floración se induce cuando las horas de luz superan un umbral crítico (ej., 15 o 16 horas), como el trigo o la avena.
  • Plantas de día corto (PDC): Aquellas cuya floración se induce cuando las horas de luz son inferiores a un umbral crítico (ej., menos de 15 horas, pero no por debajo de 8 horas), como el tabaco, el café y las fresas.
  • Plantas de día neutro o indiferentes (PN): Aquellas cuya floración no depende del fotoperiodo (ej., tomate, calabaza o maíz).
• Fitocromo: Pigmento vegetal que permite a las plantas detectar la duración del día y la oscuridad.

Efectos de la Temperatura en el Desarrollo Vegetal

La temperatura influye en la velocidad de crecimiento de las plantas, la germinación de las semillas, la respiración, la fotosíntesis y la absorción de agua y nutrientes.

• Temperatura óptima: Es la temperatura a la que el crecimiento vegetal es máximo, siendo diferente para cada especie. Generalmente se sitúa entre 25-28ºC, aunque en plantas como el maíz puede llegar a 30ºC.
• Temperatura umbral: Temperatura mínima a partir de la cual se desarrollan procesos fisiológicos, como la floración (ej., 6-7.5ºC).
• Temperaturas letales: Temperaturas extremas (muy bajas o muy altas) que una planta no puede soportar. Por ejemplo, a 50ºC, la fotosíntesis se anula, considerándose una temperatura letal superior.
• Cero de vegetación: Temperatura por debajo de la cual la planta detiene su crecimiento.

Los Movimientos de los Vegetales

Los movimientos vegetales no implican el desplazamiento del organismo completo.

Tropismos

Movimientos de crecimiento permanentes, provocados por un estímulo externo, hacia el cual el vegetal se acerca (tropismo positivo, +) o se aleja (tropismo negativo, -).

El fototropismo y el geotropismo están controlados principalmente por las auxinas.

Nastias

Movimientos temporales y reversibles, cuya dirección no está determinada por la dirección del estímulo.

Las fotonastias y termonastias son, a menudo, movimientos nictinásticos (ritmos circadianos).

Los Mecanismos de Reproducción en las Plantas

Reproducción Asexual en los Vegetales

La reproducción asexual es la formación de nuevos individuos genéticamente idénticos a partir de células de un solo progenitor, lo que resulta en la ausencia de variabilidad genética.

Esporulación

Se produce a partir de esporas, células reproductivas haploides formadas en los esporangios. Su dispersión se realiza por agua, aire o animales. Es típica en musgos y helechos, entre otros.

Multiplicación Vegetativa

Se realiza a partir de células meristemáticas de la planta madre.

• Gemación: Algunas células se dividen y permanecen unidas, formando yemas que darán lugar a nuevas estructuras (ramas, hojas, etc.), o se separan del vegetal para crear nuevos individuos (ej., en algunos musgos).
• Fragmentación: Fragmentos de la planta madre originan nuevos individuos. Ejemplos incluyen rizomas (jengibre, bambú), tubérculos (patata, batata), bulbos (cebolla, ajo) y estolones (fresas).

Reproducción Sexual en los Vegetales

La reproducción sexual requiere la unión de dos células haploides, una masculina y otra femenina, denominadas gametos, que se forman mediante meiosis.

• Gameto masculino: Anterozoide, una célula pequeña y flagelada que se forma en el anteridio (órgano reproductor masculino).
• Gameto femenino: Oosfera, una célula grande e inmóvil que se forma en los arquegonios (órganos reproductores femeninos).

Ventaja fundamental de la reproducción sexual frente a la asexual: Aunque el número de individuos producidos es menor, proporciona mayor variabilidad genética, lo que favorece la resistencia de los individuos frente a posibles cambios ambientales.

Los Ciclos Biológicos de las Plantas

Los ciclos biológicos representan la secuencia de las distintas fases del desarrollo de una planta a lo largo del tiempo. Se alternan fases en las que el gametofito produce gametos (cuya unión da lugar al cigoto o célula huevo) y fases en las que se origina el esporofito, que formará esporas.

• Ciclo haplonte: La meiosis ocurre inmediatamente después de la fecundación. Es característico de algas unicelulares.
• Ciclo diplonte: La meiosis se produce durante la formación de los gametos. Por lo tanto, tanto el cigoto como el organismo adulto son diploides. Se encuentra en algas pluricelulares.
• Ciclo diplohaplonte: La meiosis ocurre en la formación de las esporas, lo que da lugar a una alternancia de generaciones. Es característico de musgos, helechos y espermatofitas.

El Ciclo Biológico de los Musgos (Briofitas)

Los musgos (briofitas) tienen una gran dependencia del medio acuático para su reproducción. La planta visible es el gametofito haploide, cuyos anteridios producen gametos masculinos (anterozoides haploides). También poseen arquegonios que forman la oosfera.

Al alcanzar la madurez, los anteridios liberan anterozoides que viajan por el agua y fecundan la oosfera. De esta fecundación se obtiene un cigoto diploide. Este se desarrolla y origina un esporofito diploide, el cual forma células madre de las esporas. Estas esporas, al germinar, dan lugar a un nuevo gametofito, completando el ciclo de vida del musgo.

El Ciclo Biológico de los Helechos (Pteridofitas)

En los helechos (pteridofitas), el individuo más aparente es el esporofito (diploide). En la parte posterior de sus frondes se desarrollan los soros, que son conjuntos de esporangios (órganos formadores de esporas).

Dentro de los esporangios, las células madre se dividen por meiosis cuando están maduras, formando esporas haploides. Estas esporas son liberadas al exterior cuando los esporangios se abren.

Al caer al suelo, las esporas germinan y desarrollan el gametofito, una minúscula planta haploide que posee rizoides para fijarse al sustrato y absorber agua. Este gametofito desarrolla anteridios (que forman los anterozoides) y arquegonios (que forman las oosferas).

Los anterozoides viajan por el agua en el gametofito hasta alcanzar los arquegonios para fecundar la oosfera. Tras la fecundación, se forma el cigoto diploide, que se desarrolla y da origen a un nuevo esporofito.

El Ciclo Biológico de las Espermatofitas

Las espermatofitas (plantas con semilla) o fanerógamas (plantas con órganos sexuales visibles) se reproducen mediante semillas que se forman en la flor. La fecundación se realiza a través de un tubo polínico, que protege el gameto masculino de la desecación.

En estas plantas, el individuo dominante y aparente es el esporofito. El gametofito, en cambio, queda reducido al grano de polen (que contiene el gameto masculino) y al saco embrionario (que contiene el gameto femenino).

Ciclo Biológico de las Gimnospermas (Semillas Desnudas)

Incluyen los ginkgos, coníferas, etc.

• Flores femeninas: Se reúnen en piñas y presentan gineceo. Las piñas están formadas por escamas. En cada óvulo hay una célula madre que se divide por meiosis, dando lugar a cuatro células haploides; tres de ellas se degeneran y la cuarta forma el saco embrionario.
• Flores masculinas: Se agrupan en conos, tienen forma de escamas y están formadas por estambres que presentan dos sacos polínicos, donde se encuentran los granos de polen (que son células binucleadas).

Ciclo Biológico de las Angiospermas (Semilla en un Receptáculo)

El esporofito produce esporas femeninas (donde se desarrolla el gametofito femenino) y esporas masculinas (donde se desarrolla el gametofito masculino).

Estructura de la Flor (Angiospermas)

• Perianto: Formado por la unión de la corola y el cáliz. La corola está compuesta por pétalos y el cáliz por sépalos.
• Gineceo: Aparato reproductor femenino, compuesto por carpelos. Incluye el ovario y el estigma (zona donde se recibe el polen).
• Androceo: Aparato reproductor masculino, formado por estambres (con filamentos y anteras). Las anteras están divididas en tecas, que contienen los sacos polínicos.
• Receptáculo floral: Ensanchamiento del pedúnculo floral del que nacen las demás piezas florales.
• Pedúnculo floral: Tallo que une la flor al tallo principal de la planta.

El ciclo comienza cuando los granos de polen de una flor se depositan en el estigma de otra (polinización), lo que lleva a la formación del tubo polínico. Al alcanzar el saco embrionario, se produce una doble fecundación:

1. La oosfera se fusiona con un núcleo espermático, formando el cigoto diploide (2n).
2. El núcleo secundario se fusiona con el otro núcleo espermático, formando un núcleo triploide (3n) que dará origen al endospermo de la semilla (tejido nutritivo para el embrión).

La Polinización

Proceso por el cual los granos de polen llegan al estigma del carpelo.

Dehiscencia: Fenómeno por el cual se abren las anteras para liberar el polen.

Para que la polinización se lleve a cabo, el polen debe ser dispersado mediante vectores abióticos como el viento (polinización anemófila) y el agua (polinización hidrófila), o mediante vectores bióticos (animales, como insectos).

• Autopolinización: El polen de una flor fecunda el carpelo de la misma flor o de otra flor de la misma planta.
• Polinización cruzada: El polen de una flor fecunda el carpelo de una flor de otra planta de la misma especie, lo que aumenta la variabilidad genética.

La Fecundación

La fecundación comienza cuando los granos de polen se sitúan sobre el estigma del carpelo. La cubierta externa del grano de polen (exina) se rompe, y a partir de la cubierta interna (intina) se forma un tubo polínico.

El tubo polínico posee un núcleo generativo (que se dividirá en dos núcleos espermáticos) y un núcleo vegetativo. El tubo avanza por el estilo, permitiendo que los núcleos espermáticos lleguen al saco embrionario.

La Semilla

• Angiospermas: Estructura que aloja al embrión, posee tejidos nutricios (endospermo) y cubiertas protectoras (testa y tegmen).
• Gimnospermas: No poseen endospermo verdadero, pero acumulan aceites y sustancias de reserva en el gametofito femenino.

• Embrión: Se forma tras las primeras divisiones del cigoto. Es una planta en miniatura en estado de letargo.
  • Radícula: En el desarrollo, da lugar a la raíz primaria.
  • Hipocótilo: Pequeño tallo situado entre la radícula y los cotiledones.
  • Epicótilo: Parte del tallo embrionario situada por encima de los cotiledones, que contiene la plúmula (o gémula), la cual dará lugar al tallo y las primeras hojas verdaderas.
  • Cotiledones: Hojas embrionarias, a menudo cargadas de sustancias nutritivas. Se clasifican en:
    • Monocotiledóneas: Poseen un solo cotiledón.
    • Dicotiledóneas: Poseen dos cotiledones.
• El óvulo: Tras la fecundación, el óvulo se transforma en la semilla. Sus tegumentos dan lugar a la testa (cubierta exterior) y el tegmen (cubierta interior) de la semilla.
• Endospermo: Tejido nutritivo que se forma a partir del núcleo triploide y se divide por mitosis, sintetizando sustancias de reserva para el embrión.

El Fruto

El fruto es el ovario desarrollado y maduro de las angiospermas. En su interior se encuentran las semillas, cuyo número corresponde al de óvulos fecundados.

• Los pétalos pueden desprenderse tras la doble fecundación (excepto en algunos casos, como las moras).
• Los estambres pueden marchitarse, y el receptáculo floral a veces se vuelve carnoso.
• Ovario súpero: Situado encima de la inserción del resto de las estructuras florales, es la única estructura que participa en la formación del fruto verdadero.
• Ovario ínfero: Situado en el interior del receptáculo, este también participa en la formación del fruto, a menudo dando lugar a un fruto accesorio.

Partes del fruto: Pericarpo (formado por exocarpo, mesocarpo y endocarpo) y semilla.

La Dispersión y Propagación de Frutos y Semillas

Los frutos, además de proteger la semilla, favorecen su dispersión.

• Dispersión por el viento o anemocoria: Las semillas desarrollan estructuras que les permiten flotar y ser dispersadas por el viento.
• Dispersión por animales o zoocoria:
  • Epizoocoria: Las semillas se adhieren al pelo o plumas del animal.
  • Endozoocoria: Las semillas son ingeridas por el animal y, tras pasar por su tracto digestivo, son dispersadas con las heces, a menudo favoreciendo su germinación.
• Dispersión por agua o hidrocoria: Las semillas desarrollan estructuras que les permiten flotar y ser transportadas por el agua.
• Autodispersión o autocoria: Las plantas desarrollan mecanismos para lanzar las semillas lejos de la planta madre (ej., el pepinillo del diablo).