- ¿Qué plantas se clasifican como inferiores? ¿Cuál es su diferencia con los superiores?
- ¿Qué grupo de plantas ocupa actualmente una posición dominante en nuestro planeta?
Métodos para estudiar plantas antiguas.. El mundo de las plantas modernas es diverso (Fig. 83). Pero en el pasado, el mundo vegetal de la Tierra era completamente diferente. La paleontología nos ayuda a trazar una imagen del desarrollo histórico de la vida desde sus inicios hasta nuestros días (de las palabras griegas "palaios" - antiguo, "he/ontos" - existente y "logos") - la ciencia de los organismos extintos, su cambio en el tiempo y el espacio.
Arroz. 83. Número aproximado de especies de plantas modernas.
Una de las ramas de la paleontología, la paleobotánica, estudia los restos fósiles de plantas antiguas conservadas en capas de sedimentos geológicos. Se ha demostrado que a lo largo de los siglos la composición de especies de las comunidades vegetales ha cambiado. Muchas especies de plantas se extinguieron, otras vinieron a reemplazarlas. A veces las plantas se encontraban en tales condiciones (en un pantano, bajo una capa de roca colapsada) que sin acceso al oxígeno no se pudrían, sino que se saturaban de minerales. Se produjo la petrificación. Los árboles petrificados se encuentran a menudo en las minas de carbón. Están tan bien conservados que se puede estudiar su estructura interna. A veces quedan huellas en rocas duras, por las que se puede juzgar la apariencia de antiguos organismos fósiles (Fig. 84). Las esporas y el polen que se encuentran en las rocas sedimentarias pueden decir mucho a los científicos. Utilizando métodos especiales, es posible determinar la edad de las plantas fósiles y su composición de especies.
Arroz. 84. Huellas de plantas antiguas.
Cambio y desarrollo del mundo vegetal.. Los restos fósiles de plantas indican que en la antigüedad el mundo vegetal de nuestro planeta era completamente diferente de lo que es ahora.
En las capas más antiguas de la corteza terrestre no es posible encontrar signos de organismos vivos. En sedimentos posteriores se encuentran restos de organismos primitivos. Cuanto más joven es la capa, más a menudo se encuentran organismos más complejos, que se vuelven cada vez más similares a los modernos.
Hace muchos millones de años no había vida en la Tierra. Luego aparecieron los primeros organismos primitivos, que poco a poco fueron cambiando y transformándose, dando paso a otros nuevos y más complejos.
En el proceso de desarrollo a largo plazo, muchas plantas en la Tierra desaparecieron sin dejar rastro, otras cambiaron hasta quedar irreconocibles. Por lo tanto, es muy difícil restaurar completamente la historia del desarrollo del mundo vegetal. Pero los científicos ya han demostrado que todas las especies de plantas modernas descienden de formas más antiguas.
Etapas iniciales de desarrollo del mundo vegetal.. El estudio de las capas más antiguas de la corteza terrestre, huellas y fósiles de plantas y animales que vivieron anteriormente y muchos otros estudios han permitido establecer que la Tierra se formó hace más de 5 mil millones de años.
Los primeros organismos vivos aparecieron en el agua hace aproximadamente 3.500 a 4.000 millones de años. Los organismos unicelulares más simples tenían una estructura similar a las bacterias. Aún no tenían un núcleo separado, pero sí un sistema metabólico y capacidad de reproducirse. Utilizaban como alimento sustancias orgánicas y minerales disueltas en el agua del océano primario. Poco a poco, el suministro de nutrientes en el océano primario comenzó a agotarse. Comenzó una lucha por la comida entre las células. En estas condiciones, algunas células desarrollaron un pigmento verde, la clorofila, y se adaptaron para utilizar la energía de la luz solar para convertir el agua y el dióxido de carbono en alimento. Así surgió la fotosíntesis, es decir, el proceso de formación de sustancias orgánicas a partir de inorgánicas utilizando energía luminosa. Con la llegada de la fotosíntesis, el oxígeno empezó a acumularse en la atmósfera. La composición del aire comenzó a acercarse gradualmente a la moderna, es decir, incluye principalmente nitrógeno, oxígeno y una pequeña cantidad de dióxido de carbono. Esta atmósfera contribuyó al desarrollo de formas de vida más avanzadas.
La aparición de algas.. Las algas unicelulares evolucionaron a partir de los antiguos organismos unicelulares más simples capaces de realizar la fotosíntesis. Las algas unicelulares son los antepasados del reino vegetal. Junto a las formas flotantes, entre las algas también aparecieron las adheridas al fondo. Esta forma de vida llevó a la división del cuerpo en partes: algunas sirven para la fijación al sustrato, otras realizan la fotosíntesis. En algunas algas verdes, esto se logró gracias a una célula multinucleada gigante, dividida en partes con forma de hoja y con forma de raíz. Sin embargo, la división del cuerpo multicelular en partes que realizan diferentes funciones resultó ser más prometedora.
La aparición de la reproducción sexual en las algas fue importante para el desarrollo posterior de las plantas. La reproducción sexual contribuyó a la variabilidad de los organismos y a su adquisición de nuevas propiedades que les ayudaron a adaptarse a nuevas condiciones de vida.
Plantas llegando a la tierra. La superficie de los continentes y el fondo del océano han cambiado con el tiempo. Surgieron nuevos continentes y se hundieron los existentes. Debido a las vibraciones de la corteza terrestre, apareció tierra en lugar de los mares. El estudio de los restos fósiles muestra que el mundo vegetal de la Tierra también cambió.
La transición de las plantas a un estilo de vida terrestre aparentemente estuvo asociada con la existencia de áreas de tierra que periódicamente se inundaban y se limpiaban de agua. El drenaje de estas zonas se produjo de forma paulatina. Algunas algas comenzaron a desarrollar adaptaciones para vivir fuera del agua.
En esta época, el globo tenía un clima húmedo y cálido. Se inició la transición de algunas plantas de un estilo de vida acuático a uno terrestre. La estructura de las antiguas algas multicelulares se volvió gradualmente más compleja y dieron lugar a las primeras plantas terrestres (Fig. 85).
Arroz. 85. Las primeras plantas de sushi.
Una de las primeras plantas terrestres fueron las riniófitas que crecieron a lo largo de las orillas de los embalses, por ejemplo la rhinia (Fig. 86). Existieron hace 420-400 millones de años y luego se extinguieron.
Figura 86. Riniófitos
La estructura de los rinofitos todavía se parecía a la estructura de las algas multicelulares: no tenían tallos, hojas ni raíces reales, alcanzaban una altura de unos 25 cm. Los rizoides, con la ayuda de los cuales se adherían al suelo, absorbían agua y sales minerales. de eso. Junto con la similitud de raíces, tallos y sistemas conductores primitivos, los riniófitos tenían tejido tegumentario que los protegía de la desecación. Se reproducían por esporas.
Origen de las plantas de esporas superiores.. De plantas parecidas a riniófitos surgieron los antiguos musgos, colas de caballo y helechos y, aparentemente, musgos, que ya tenían tallos, hojas y raíces (Fig. 87). Se trataba de típicas plantas de esporas, que alcanzaron su apogeo hace unos 300 millones de años, cuando el clima era cálido y húmedo, lo que favorecía el crecimiento y reproducción de helechos, colas de caballo y musgos. Sin embargo, su aparición en la tierra y su separación del medio acuático aún no era definitiva. Durante la reproducción sexual, las plantas de esporas requieren un ambiente acuático para la fertilización.
Arroz. 87. Origen de las plantas superiores.
Desarrollo de plantas con semillas.. Al final del período Carbonífero, el clima de la Tierra en casi todas partes se volvió más seco y frío. Los helechos arbóreos, las colas de caballo y los musgos se fueron extinguiendo gradualmente. Aparecieron gimnospermas primitivas, descendientes de algunas plantas antiguas parecidas a helechos.
Las condiciones de vida continuaron cambiando. Donde el clima se volvió más severo, las antiguas gimnospermas se extinguieron gradualmente (Fig. 88). Fueron reemplazados por plantas más avanzadas: pino, abeto, abeto.
Las plantas que se reproducían por semillas se adaptaban mejor a la vida en la tierra que las plantas que se reproducían por esporas. Esto se debe a que la posibilidad de fertilización en ellos no depende de la presencia de agua en el ambiente externo. La superioridad de las plantas con semillas sobre las esporas se hizo especialmente evidente cuando el clima se volvió menos húmedo.
Las angiospermas aparecieron en la Tierra hace unos 130 millones de años.
Las angiospermas resultaron ser las plantas más adaptadas a la vida en la tierra. Sólo las angiospermas tienen flores; sus semillas se desarrollan dentro del fruto y están protegidas por el pericarpio. Las angiospermas se extendieron rápidamente por toda la Tierra y ocuparon todos los hábitats posibles. Durante más de 60 millones de años, las angiospermas han dominado la Tierra.
Habiéndose adaptado a diferentes condiciones de vida, las angiospermas crearon una diversa cubierta vegetal de la Tierra a partir de árboles, arbustos y pastos.
Nuevos conceptos
Paleontología. Paleobotánica. Riniófitos
Preguntas
- ¿Con base en qué datos podemos decir que el mundo vegetal se desarrolló y se volvió más complejo gradualmente?
- ¿Dónde aparecieron los primeros organismos vivos?
- ¿Cuál fue el significado del advenimiento de la fotosíntesis?
- ¿Bajo la influencia de qué condiciones las plantas antiguas pasaron de un estilo de vida acuático a uno terrestre?
- ¿Qué plantas antiguas dieron origen a los helechos y cuáles a las gimnospermas?
- ¿Cuál es la ventaja de las plantas con semillas sobre las plantas con esporas?
- Compara gimnospermas y angiospermas. ¿Qué características estructurales proporcionaron una ventaja a las plantas angiospermas?
Misiones para los curiosos
En verano, explore las escarpadas orillas de los ríos, las laderas de profundos barrancos, canteras, trozos de carbón y piedra caliza. Encuentra organismos antiguos fosilizados o sus huellas.
Dibújalos. Intenta determinar a qué organismos antiguos pertenecen.
Lo sabes...
La huella más antigua de flores vegetales se encontró en Colorado (EE. UU.) en 1953. La planta parecía una palmera. La huella tiene 65 millones de años.
Algunas formas de angiospermas antiguas: álamos, robles, sauces, eucaliptos, palmeras han sobrevivido hasta el día de hoy.
El Reino Vegetal es sorprendentemente diverso. Incluye algas, musgos, musgos, colas de caballo, helechos, gimnospermas y plantas angiospermas (con flores).
Las plantas inferiores, las algas, tienen una estructura relativamente simple. Pueden ser unicelulares o multicelulares, pero su cuerpo (talo) no está dividido en órganos. Hay algas verdes, marrones y rojas. Producen enormes cantidades de oxígeno, que no sólo se disuelve en agua, sino que también se libera a la atmósfera.
El hombre utiliza algas en la industria química. De ellos se obtienen yodo, sales de potasio, celulosa, alcohol, ácido acético y otros productos. En muchos países, las algas se utilizan para preparar una variedad de platos. Son muy útiles porque contienen muchos carbohidratos, vitaminas y son ricos en yodo.
Los líquenes constan de dos organismos: un hongo y un alga, que se encuentran en una interacción compleja. Los líquenes juegan un papel importante en la naturaleza, siendo los primeros en asentarse en los lugares más áridos. Cuando mueren, forman suelo en el que pueden vivir otras plantas.
Las plantas superiores se denominan musgos, musgos, colas de caballo, helechos, gimnospermas y angiospermas. Su cuerpo está dividido en órganos, cada uno de los cuales realiza funciones específicas.
Los musgos, musgos, colas de caballo y helechos se reproducen por esporas. Se clasifican como plantas de esporas superiores. Las gimnospermas y angiospermas son plantas con semillas superiores.
Las angiospermas tienen la organización más alta. Están muy extendidos en la naturaleza y son el grupo dominante de plantas en nuestro planeta.
Casi todas las plantas agrícolas cultivadas por humanos son angiospermas. Proporcionan a las personas alimentos, materias primas para diversas industrias y se utilizan en medicina.
El estudio de los restos fósiles demuestra el desarrollo histórico del mundo vegetal a lo largo de muchos millones de años. Las primeras plantas que aparecieron fueron las algas, que evolucionaron a partir de organismos más simples. Vivían en el agua de los mares y océanos. Las algas antiguas dieron lugar a las primeras plantas terrestres: los riniófitos, de los que surgieron musgos, colas de caballo, musgos y helechos. Los helechos alcanzaron su apogeo en el período Carbonífero. Con el cambio climático, fueron sustituidas primero por las gimnospermas y luego por las angiospermas. Las angiospermas son el grupo de plantas más numeroso y altamente organizado. Se ha vuelto dominante en la Tierra.
Resolver el problema del origen de las plantas superiores, es decir, la flora y vegetación prácticamente terrestre, requiere responder a 3 preguntas.
1. ¿Cuáles fueron los ancestros de las plantas superiores?
2. ¿Cuándo aparecieron las plantas superiores en nuestro planeta?
3. ¿Qué condiciones contribuyeron al desarrollo de la flora terrestre?
Las primeras hipótesis que explican la posibilidad de la transición de las algas a las plantas superiores aparecieron a finales del siglo XIX (F. Bower, F. Fritsch, R. Wettstein). Se llamó la atención de los investigadores sobre:
Ritmicidad estricta en el cambio de fases nucleares y, como consecuencia de ello,
Alternancia claramente expresada de generación diploide y asexual.
Esporofito y haploide, generación sexual - gametofito;
La tendencia a un desarrollo más potente del esporofito que del gametofito, que se manifiesta en todas las plantas superiores a excepción de los musgos;
La presencia en la mayoría de las plantas superiores, además de las plantas con flores, de órganos reproductores multicelulares específicos: anteridios y arquegonios, lo que permite que estas plantas se llamen arquegoniales.
La aparición del esporofito tuvo importantes consecuencias biológicas.
1. Con un aumento en el número de meiosis que ocurren en las células de un multicelular esporangios, también se asocia con un aumento en el número de posibles recombinaciones de genes, lo que constituye la base de la variabilidad de las especies.
2. Un aumento en el número de esporas producidas por el esporofito, adaptado para una amplia distribución, contribuyó a una reproducción y dispersión más intensivas de las plantas. Cuanto más grande sea la espora, más gametofitos se desarrollarán a partir de ella, mayor será la probabilidad de que se encuentren en condiciones favorables para el proceso sexual y, en consecuencia, para el desarrollo de esporofitos.
Teniendo en cuenta que en muchas plantas superiores los gametofitos en las primeras etapas de desarrollo tienen una estructura filamentosa, las algas verdes filamentosas que viven en aguas poco profundas o en la zona de mareas se consideraron posibles antepasados de las plantas superiores, y su evolución posterior se produjo después de llegar a la tierra y estuvo acompañado no solo de transformaciones morfológicas complejas, sino también de la aparición de un ciclo de desarrollo heteromórfico.
G. Schenk, G. Potonier desarrollaron una hipótesis sobre el origen de las plantas superiores a partir de algas pardas. Entre los botánicos nacionales, K.I. Meyer fue su partidario. Esta hipótesis se vio corroborada por la presencia en algunas algas pardas, por ejemplo, las algas marinas, de un cambio de generaciones claramente definido y un ciclo de desarrollo heteromórfico, división compleja del cuerpo, diferenciación de varios tejidos, así como la aparición de esporangios multicelulares y gametangios en otros representantes de este departamento. Al mismo tiempo, las diferencias en la composición de los pigmentos son alarmantes: las algas pardas tienen clorofila A y C (esta última no se ha detectado en otras plantas), y el pigmento adicional fucoxantina; Los productos de reserva son algas marinas y manitol de alcohol hexahídrico. Además, las algas pardas son organismos exclusivamente marinos y, si reconocemos su relación filogenética con las plantas superiores, se debe suponer que estas últimas aparecieron en las aguas poco profundas de los mares. Sin embargo, entre las plantas arquegoniales no hay representantes de la flora marina, en aguas saladas solo se encuentran entre 2 y 3 docenas de especies de plantas con flores (el fenómeno es, sin duda, secundario).
En la segunda mitad del siglo XX, L. Stebbins, M. Shadefo y otros comenzaron nuevamente a relacionar el origen de las plantas superiores con las algas verdes. Ambos se caracterizan por la presencia de clorofila A y B, sus plastidios tienen un sistema de membranas internas bien definido, la principal sustancia de reserva es el almidón. En las algas verdes se han identificado casi todos los ciclos de desarrollo posibles y todo tipo de procesos sexuales; junto a las zoosporas móviles, también presentan aplanosporas inmóviles, características de las plantas superiores. Viven principalmente en agua dulce, pero también se encuentran en tierra. Esta diversidad morfológica y ecológica ha permitido que este grupo de algas evolucione en diferentes direcciones.
Actualmente, se ha generalizado la hipótesis del origen de las plantas superiores a partir de algas que se parecen a las Characeae vivas. Son similares a las plantas superiores por la naturaleza del desarrollo de la placa intercelular, que comienza en las etapas finales de la mitosis. En la mayoría de las algas, las paredes laterales de la célula forman un pliegue en forma de diafragma anular que, desarrollándose centrípetamente, se cierra en el centro. En las plantas superiores y en las algas carófitas, el fragmoplasto, un sistema de microtúbulos situado en el plano ecuatorial del huso mitótico, participa en la formación de la placa de pectina intercelular. La placa intercelular se desarrolla de forma centrífuga. El tipo de citocinesis fragmoplasto también es característico de algunos representantes de la clase ulothrix.
Las algas caráceas son organismos con una división morfológica compleja de talos y que tienen oogonias multicelulares. Viven no solo en agua dulce, sino también en agua salobre, algunos llevan un estilo de vida terrestre, aunque se limitan a hábitats húmedos. Se cree que la evolución de las algas carófitas más antiguas, que podrían dar lugar al surgimiento de plantas superiores, se produjo en condiciones terrestres, desempeñando un papel importante la simbiosis con los hongos, asegurando un mejor aprovechamiento de los minerales y la absorción de agua, lo que fue de gran importancia. importancia en las condiciones de vida en la tierra.
Hay otras opiniones sobre el origen de las plantas superiores. Según uno de ellos, los antepasados de las plantas superiores podrían haber sido algún grupo hipotético que combinara las características de las algas pardas y verdes.
Todas estas hipótesis, por supuesto, son interesantes, pero hoy siguen siendo sólo hipótesis.
Se pueden dar respuestas más precisas a las preguntas sobre el momento y las condiciones de aparición de las plantas superiores en la Tierra.
Si la historia de las algas comenzó en el Proterozoico, las plantas superiores surgieron en el Paleozoico, probablemente en el Silúrico. De esta época se remonta uno de los hallazgos paleobotánicos más antiguos: la cooksonia (Fig. 11 A), que creció en la Tierra hace 415 millones de años. Fue descubierto en 1937 por W. Lang en las areniscas del Silúrico de Escocia. La planta era un arbusto parecido a un alga de ramitas verdes que llevaban esporangios y se adhería al sustrato mediante rizoides. Es posible que los primogénitos de la flora terrestre tuvieran una estructura aún más simple.
El Silúrico se considera el momento más probable para el surgimiento de plantas superiores, principalmente porque durante este período del Paleozoico se produjeron cambios significativos en las condiciones climáticas, que contribuyeron no solo a la reducción del océano, sino también a la desalinización del agua. Por tanto, los antepasados de las plantas superiores tuvieron que adaptarse a la vida, primero en aguas salobres, luego en agua dulce, en estuarios, en aguas poco profundas o en las orillas húmedas de embalses.
En este momento, la intensidad de la influencia de la radiación ultravioleta disminuyó y el contenido de oxígeno en el aire aumentó. La radiación ultravioleta, que contribuyó a la formación de macromoléculas biológicas en las etapas iniciales del desarrollo de la vida en la Tierra, al mismo tiempo actuó como un factor que limita la evolución en ausencia de una cantidad suficiente de oxígeno en la atmósfera, necesaria para la división del núcleo y la célula.
Hace 900 millones de años, durante la era Proterozoica, la concentración de oxígeno en la atmósfera era sólo 0,001 del nivel moderno, en el Cámbrico - 0,01 y en el Silúrico - 0,1. El aumento del contenido de oxígeno se correlaciona con la formación de la capa de ozono, que bloquea algunos rayos ultravioleta.
La aparición de plantas terrestres coincide con el desarrollo del metabolismo de compuestos fenólicos, incluidos taninos, flavonoides, antocianinas, etc. Regulan los procesos de crecimiento, participan en la implementación de reacciones protectoras, incluso de factores mutagénicos, que son la radiación ultravioleta y la radiación ionizante. , algunos productos químicos.
En apariencia, en su estructura y características biológicas, las plantas superiores son muy diversas. Estos, además de las flores y las gimnospermas, también incluyen helechos, colas de caballo, musgos y musgos. La principal diferencia entre las gimnospermas y las plantas de esporas superiores es la reproducción de semillas. El número de especies alcanza las 300 mil y, según algunos botánicos, al menos 500 mil.
características generales
Las plantas superiores han desarrollado muchas adaptaciones y propiedades diferentes para vivir en una variedad de condiciones terrestres. Las angiospermas han logrado el mayor desarrollo y adaptabilidad al estilo de vida terrestre.
Características características de las plantas superiores:
- Diferenciación en órganos y tejidos;
- sistema de conducción formado por xilema y floema;
- correcto cambio de generaciones;
- órganos de reproducción sexual: anteridios y arquegonios;
- El cuerpo de la planta se caracteriza por una estructura de tallo foliar.
Motivos para dividir las plantas en superiores e inferiores.
Todos los representantes del mundo vegetal, según su estructura, se dividen en 2 grupos: inferior y superior.
El criterio principal por el cual las plantas se clasifican como superiores es la presencia de una estructura tisular compleja. Está representado por tejidos conductores y mecánicos. También una característica distintiva es la presencia de tráqueas, traqueidas y tubos cribosos, que transportan rápidamente nutrientes desde la raíz a las hojas, inflorescencias y tallos.
Los inferiores, a su vez, tienen una estructura primitiva, que consta de una célula, hay organismos multicelulares, cuyo cuerpo se llama talo. Carecen de raíces, tallos y hojas.
Falta de tejido muscular y nervioso.
Las plantas superiores son un grupo de organismos vivos que ocupan un lugar especial en la naturaleza. Los representantes del mundo vegetal son capaces de realizar la fotosíntesis; convierten la energía de la luz solar en sustancias orgánicas y oxígeno. Se alimentan del suelo y del entorno, por lo que no necesitan desplazarse en busca de alimento. La fertilización se realiza con la ayuda de roedores, insectos y viento, por lo que no se desarrolla su tejido muscular y nervioso. A diferencia de los animales que recorren grandes distancias para obtener alimento y buscar lugares favorables para reproducirse y criar descendencia.
Significado en la naturaleza y la vida humana.
- Enriquecimiento del aire atmosférico con oxígeno.
- Un eslabón integral en las cadenas alimentarias.
- Se utiliza como material de construcción, materia prima para la fabricación de papel, muebles, etc.
- Aplicación de propiedades beneficiosas en medicina.
- Producción de tejidos naturales (lino, algodón).
- Limpia el aire de los contaminantes del polvo.
Ciclo vital
Las plantas superiores se caracterizan por la presencia de una alternancia claramente expresada de dos generaciones: sexual (gametofito) y asexual (esporofito). El esporofito gradualmente tomó una posición dominante sobre el gametofito. Sólo los briofitos son una excepción, ya que en ellos el gametofito alcanza un mayor desarrollo y el esporofito, por el contrario, se reduce significativamente.
En el proceso de evolución, el proceso sexual se ha vuelto más complejo, se han desarrollado órganos reproductivos multicelulares que protegen bien al óvulo para que no se seque. El gameto femenino, el óvulo, está inmóvil. Poco a poco, se produjeron cambios significativos en la estructura y fisiología de las células germinales masculinas.
En tipos más avanzados de plantas superiores (angiospermas), los espermatozoides móviles con flagelos se convirtieron en espermatozoides sin flagelos, que perdieron la capacidad de moverse de forma independiente. Y si en los representantes terrestres más antiguos (musgos, musgos, colas de caballo y helechos) todavía existe una dependencia del acto de fertilización del medio acuático, entonces en tipos más organizados (la mayoría de las gimnospermas y todas las angiospermas) la independencia total de la reproducción sexual de la gota. -Se observa agua líquida.
El esporofito es una generación diploide asexual en la que se forman los órganos de reproducción asexual (esporangios). Después de la división reductora, se forman en ellos esporas haploides. A partir de ellos se desarrolla un gametofito haploide.
Origen
Hace unos 400 millones de años aparecieron las primeras formas de plantas adaptadas a la vida en la tierra. La salida del agua provocó cambios adaptativos en la estructura de determinadas especies, que necesitaban nuevos elementos estructurales para sobrevivir.
Entonces el mundo vegetal abandonó el medio acuático y comenzó a poblar las extensiones de tierra. Estos "pioneros" fueron los rinofitos que crecieron cerca de las orillas de los embalses.
Esta es una forma de vida de transición entre las plantas inferiores (algas) y las superiores. La estructura de los rinofitos tiene muchas similitudes con las algas: los verdaderos tallos, hojas y sistemas de raíces no eran visibles. Se fijaban al suelo mediante rizoides, a través de los cuales recibían nutrientes y agua. Los rinofitos tenían tejidos tegumentarios que los protegían de la desecación. Se reproducían mediante esporas.
Posteriormente, los riniófitos se modificaron y dieron lugar al desarrollo de musgos, colas de caballo y helechos, que ya tenían tallos, hojas y raíces. Estos fueron los antepasados de las plantas de esporas modernas.
¿Por qué los musgos y las plantas con flores se clasifican como esporas superiores?
Los musgos son plantas superiores que tienen la estructura más primitiva. No existe un sistema de raíces. Se distinguen de las algas por la presencia de rizoides; el cuerpo se diferencia en órganos y tejidos. Los musgos, al igual que las plantas superiores, se reproducen por esporas.
Los representantes florales tienen un cuerpo dividido en órganos. Los órganos vegetativos son raíces y brotes que aseguran el crecimiento y desarrollo. Además de los órganos reproductivos: frutos, semillas, flores, que son responsables de la reproducción.
Similitudes y diferencias con las algas.
Diferencias:
- Las algas no se diferencian en órganos y tejidos, a menudo el cuerpo está representado por una sola célula o un grupo de ellas. Las plantas superiores están dotadas de tejidos bien desarrollados, tienen raíces, hojas y tallos.
- En las algas predomina la reproducción asexual, dividiendo la célula madre original. También se caracterizan por la división vegetativa y sexual. Las plantas de esporas superiores se caracterizan por una estricta alternancia de generaciones sexuales y asexuales.
- ¿Qué orgánulos están ausentes en las células superiores, pero son característicos de las especies inferiores? Se trata de centríolos que también están presentes en los animales.
Similitudes:
- Método de nutrición: ambos grupos de plantas son fotoautótrofos.
- Estructura celular: presencia de pared celular, clorofila, nutrientes.
- No pueden moverse activamente; en su ciclo de vida se alternan dos fases: gametofito y esporofito.
Las plantas superiores generalmente se dividen en 9 divisiones, dos de las cuales combinan solo formas extintas: rinofitos, zosterofilofitos; siete divisiones están representadas por plantas vivas: briofitas, licófitas, psilotoides, colas de caballo, pteridofitas, gimnospermas y plantas con flores (angiospermas).
División briófita
Los briófitos son plantas de hoja perenne, autótrofas y en su mayoría perennes. Suman alrededor de 25.000 especies y se conocen desde el Carbonífero. Este grupo de plantas superiores aparentemente desciende de antiguas algas verdes.El cuerpo de las briofitas es un talo (talo) presionado contra el sustrato o un tallo con hojas; no hay raíces, sólo hay rizoides. Se trata de plantas pequeñas, sus tamaños oscilan entre 1 mm y varias decenas de centímetros. Los briófitos tienen una organización interna relativamente simple. Su cuerpo contiene tejido de asimilación, pero los tejidos conductores, mecánicos, de almacenamiento y tegumentarios se expresan débilmente en comparación con otras plantas superiores.
A diferencia de todas las demás divisiones de las plantas superiores, el cuerpo vegetativo de las briofitas está representado por el gametofito, que domina en su ciclo de vida, mientras que el esporofito ocupa una posición subordinada y se desarrolla sobre el gametofito.
En el gametofito de las briofitas, se desarrollan órganos reproductivos: masculino (anteridia) y femenino (arquegonia). En los anteridios se forma una gran cantidad de espermatozoides biflagelados. Cada arquegonia produce un huevo. En clima húmedo (durante la lluvia), los espermatozoides, moviéndose a través del agua, penetran en el óvulo ubicado dentro del arquegonio. Uno de ellos se fusiona con ella, produciéndose la fecundación. De un óvulo fertilizado (cigoto) crece un esporofito, es decir, una generación asexual representada por una cápsula asentada sobre un tallo. Se forman esporas en la caja.
Cuando una espora germina, aparece un protonema, un hilo delgado y ramificado (con menos frecuencia un plato). En el protonema se forman numerosos brotes que dan lugar a gametofitos: brotes de hojas o talos en forma de placa.
Los gametofitos de los briófitos son capaces de reproducirse vegetativamente y su ciclo de desarrollo puede durar mucho tiempo sin la formación de un esporofito.
Los briófitos unen 3 clases: antocerotas, hepáticas y musgos de hojas.
Hay alrededor de 300 especies de la clase Antocerotae. Se distribuyen principalmente en las regiones tropicales y templadas cálidas del mundo. En nuestro país sólo se encuentra el género Antoceros, representado por 3-4 especies.
El gametofito de los antocerotes es un talo (talo). En las especies del género Anthoceros, el talo tiene forma de roseta, de 1 a 3 cm de diámetro, con menos frecuencia forma de hoja, de color verde oscuro y muy pegado al suelo. Las cápsulas (esporogonia) son numerosas, ligeramente curvadas y con forma de cerdas. Le dan a los musgos antocerotas una apariencia distintiva.
Hay más de 6.000 especies de la clase Hepáticas (Heraticae). Las hepáticas están muy extendidas. A diferencia de otras briofitas, en la mayoría de las hepáticas el protonema está poco desarrollado y tiene una vida corta. El gametofito tiene forma taliforme o de tallo foliar. La estructura del gametofito en los musgos hepáticos es muy diversa, pero el esporofito es del mismo tipo.
Como ejemplo, podemos considerar un representante de la subclase Marchantiidae: Marchantia polymorpha. Esta es una de las hepáticas más comunes en nuestra flora (en pantanos y bosques en los lugares de incendio). El cuerpo de Marchantia está representado por un talo en forma de placa de color verde oscuro.
Marchantia es una planta dioica. En algunos ejemplares se forman arquegonios, en otros, anteridios. Las arquegonias se desarrollan sobre un soporte especial, cuya parte superior se asemeja a una estrella de múltiples rayos. El soporte masculino con anteridios parece un disco plano.
La subclase Jungermanniidae contiene tanto talo como plantas de hoja. La mayoría de las Jungermanniaceae tienen brotes dorsoventrales recostados. La forma de las hojas de las plantas y su unión al tallo son variadas, la forma de la caja es desde esférica hasta cilíndrica, suele abrir con 4 puertas.
La clase Musgos frondosos (Musci) incluye 3 subclases: musgos Sphagnum, andreic y brie; De estas, consideraremos dos subclases: Sphagnum y Briaceae.
La subclase Sphagnidae está representada por una familia, Sphagnaceae, con un solo género, Sphagnum. En nuestro país se encuentran 42 especies. Los musgos Sphagnum están muy extendidos en las regiones templadas y frías del hemisferio norte, formando una cubierta continua en pantanos y bosques húmedos.
Los tallos de los musgos sphagnum son erectos, con ramas frondosas en forma de fascículos. En la parte superior, las ramas se acortan y se juntan en una cabeza bastante densa.
Las hojas son de una sola capa y tienen dos tipos de células: las que contienen clorofila y las acuíferas (hialinas). Las células portadoras de clorofila son estrechas, tienen forma de gusano y contienen cloroplastos. Están ubicados entre células acuíferas anchas e incoloras, desprovistas de contenido celular. Gracias a sus numerosas células acuíferas, el esfagno puede absorber rápidamente grandes cantidades de agua (casi 40 veces su peso seco).
En la parte superior de los tallos se forman anteridios y arquegonios. Después de la fertilización del óvulo, crece una cápsula a partir del arquegonio.
La subclase Bryidae está representada en su país por aproximadamente 2 mil especies. Los musgos verdes suelen ser plantas perennes con una altura de 1 mm a 50 cm y su color suele ser verde. Están muy extendidos y forman una cubierta continua en pantanos, bosques de coníferas, prados, montañas y tundras.
Los musgos verdes se caracterizan por un protonema ramificado bien desarrollado, a menudo filamentoso. Los musgos verdes son muy diversos en la estructura de sus órganos vegetativos.
Como ejemplo que refleja las características más importantes de las plantas de esta subclase, consideremos el musgo de lino de cuco (Polytrichum commune), muy extendido en los bosques húmedos de coníferas y en los bordes de los pantanos. El tallo de este musgo es erecto, no ramificado, alcanza una altura de 30 a 40 cm y está densamente cubierto de hojas lineales-lanceoladas.
El lino Kukushkin es una planta dioica. Las arquegonias se forman en la parte superior de los tallos de algunas plantas y los anteridios en otras. Después de la fertilización, se desarrolla una cápsula a partir del cigoto, asentada sobre un tallo. Las esporas maduran en la caja. La espora, una vez en suelo húmedo, germina dando lugar a un protonema filamentoso. Los cogollos se forman en el protonema, del que crecen los tallos de la planta con hojas.
La importancia de los musgos en la naturaleza es grande. Los representantes de briófitos crecen en casi todas partes. La excepción son los desiertos salinos, se desconocen los hábitats con sustrato en movimiento y las briofitas marinas. Los musgos abundan en pantanos y bosques. A menudo dominan la cubierta vegetal de los bosques de coníferas (bosques de abetos, bosques de pinos, etc.). Los musgos abundan en la tundra, en lo alto de las montañas. La zona de tundra y las tierras altas húmedas se denominan con razón el reino de los musgos y líquenes.
La capacidad de las briofitas para absorber agua rápidamente y retenerla firmemente hace que el césped de musgo se vuelva turbio desde abajo y se descomponga débilmente. La cubierta de musgo puede contribuir al anegamiento de las zonas. Los musgos sphagnum tienen propiedades antibióticas y se utilizan en medicina. Participan en la formación de la capa de musgo en las turberas elevadas y forman turba. La turba de Sphagnum se utiliza ampliamente como combustible y en la agricultura.
Muchos musgos verdes forman una alfombra continua en las turberas de las tierras bajas, donde forman depósitos de turba de tierras bajas rica en nutrientes. La turba de tierras bajas se utiliza ampliamente en la agricultura como fertilizante. Los musgos también tienen un significado negativo. Al crecer en una alfombra densa y continua, impiden la aireación del suelo y lo agrian. Esto afecta negativamente a la vida de muchas plantas. El papel de las hepáticas en la cubierta vegetal es generalmente mucho menor que el del sphagnum y los musgos verdes.
División Lycopodiophyta
Los licópodos son uno de los grupos de plantas más antiguos. Los primeros licófitos fueron plantas herbáceas. Durante el período Carbonífero aparecieron especies arbóreas, pero se extinguieron y sus restos formaron depósitos de carbón. La mayoría de los licófitos están ahora extintos. Sólo han sobrevivido unas pocas especies de musgos club y selaginella.Todos los representantes modernos de los licófitos son plantas herbáceas perennes, generalmente de hoja perenne. Algunos de ellos en apariencia se parecen a los musgos verdes. Las hojas de los licófitos son relativamente pequeñas, esto es típico de este grupo de plantas. La ramificación dicotómica (bifurcada) también es característica de los licópodos. En la parte superior de los tallos de muchos licófitos se forman espiguillas (estróbilas), en las que maduran las esporas. Entre los licófitos hay plantas homosporosas y heterosporosas. En especies homosporosas, las esporas no difieren morfológicamente; durante su germinación se forman gametofitos bisexuales; En las especies heterosporosas, las esporas pequeñas dan lugar a gametofitos masculinos con anteridios, y las esporas grandes dan lugar a gametofitos femeninos con arquegonios. Los espermatozoides biflagelados o multiflagelados se forman en los anteridios y los óvulos en las arquegonias. Después de la fertilización, crece una nueva generación a partir del cigoto resultante: el esporofito.
La sección Mossaceae incluye dos clases: Mossaceae y Polusniformes. De la clase Plaunov consideraremos el orden Plaunov y de la clase Polushnikov, el orden Selaginella, cuyos representantes viven en la actualidad.
El orden Lycopodiales se caracteriza por una esporosidad uniforme. Está representado por una familia: Lycopodiaceae. Esta familia incluye el género Lycopodium, que tiene alrededor de 400 especies. En nuestro país se encuentran 14 especies de musgos.
Muchos musgos son pequeñas plantas herbáceas. Sus hojas son relativamente pequeñas. A lo largo de la hoja corre una nervadura central formada por traqueidas y células parenquimatosas.
Consideremos uno de los tipos de musgo club: musgo club (Lycopodium clavatum). Esta especie está muy extendida y se encuentra en bosques de coníferas (generalmente pinos) en suelos pobres. El musgo es una planta herbácea perenne de hoja perenne con un tallo rastrero de hasta 1-3 m de largo, sobre el cual se forman brotes elevados sobre el suelo de hasta 20 cm de altura que terminan en espiguillas portadoras de esporas. Todos los brotes están densamente cubiertos de pequeñas hojas en forma de subulado. Las espiguillas contienen esporangios en forma de riñón, en los que se forman una gran cantidad de pequeñas esporas amarillas idénticas.
Después de madurar, las esporas caen al suelo. Cuando germinan, se forma una excrecencia (gametofito). El crecimiento del musgo es perenne y parece un pequeño nódulo (2-5 mm de diámetro) con rizoides. Es incoloro, carece de clorofila y no puede alimentarse por sí solo. Su desarrollo comienza sólo después de que las hifas del hongo (micorrizas endotróficas) penetran en el cuerpo.
En la superficie superior del prótalo, en la profundidad de su tejido, se forman anteridios y arquegonios. La fertilización se produce en presencia de agua. A partir del óvulo fertilizado, se desarrolla un embrión y se convierte en una planta perenne de hoja perenne: el esporofito.
En los licófitos hay un cambio de generaciones claramente expresado. El ciclo de desarrollo está dominado por el esporofito. La división reductora ocurre en los esporangios durante la formación de esporas.
Los tallos y las hojas de musgo contienen alcaloides que se utilizan en medicina. Las esporas se utilizan como polvo para polvos, así como para rociar pastillas. Para proteger las reservas de musgo club, al recolectar esporas, es necesario cortar con cuidado solo las espiguillas que contienen esporas.
El orden Selaginellales, perteneciente a la clase Polushnikovye, se caracteriza por su heterosporosidad. Está representada por una familia, Selaginellaceae. Hay casi 700 especies del género Selaginella, en su mayoría nativas de regiones tropicales y subtropicales. Son 8 especies de este género las que se encuentran en nuestro país. Selaginella tiene una apariencia muy diversa. La mayoría de ellas son plantas herbáceas pequeñas, generalmente rastreras. Las hojas son simples, enteras, pequeñas, de hasta 5 mm de largo. La reproducción asexual mediante esporas es el principal método de reproducción de Selaginella.
Echemos un vistazo más de cerca a Selaginella selaginoides. Esta planta tiene tallos cortos y rastreros cubiertos de hojas alargadas y ovadas. En la parte superior del brote se forman espiguillas portadoras de esporas. La principal diferencia entre Selaginella y musgo club es que la misma espiguilla contiene dos tipos de esporangios. Algunos de ellos son más grandes (megasporangios) y contienen 4 esporas grandes (megasporas). Otros esporangios son más pequeños (microsporangios) y contienen numerosas microsporas.
Durante la germinación, la microspora forma un prótalo masculino muy reducido, sobre el cual se desarrolla un anteridio. Un prótalo femenino crece a partir de la megaspora, sobre la cual se desarrollan algunas arquegonias. El movimiento de los espermatozoides se produce en el agua después de la lluvia o el rocío. Con el tiempo, una planta adulta crece a partir de un óvulo fertilizado.
Así, en Selaginella se forman dos tipos de esporas (microesporas y megasporas) y se desarrollan prothlas unisexuales. Los talos, especialmente los masculinos, se reducen considerablemente, lo que constituye la dirección principal de la evolución de las plantas superiores. Esto se puede ver claramente en otras partes de las plantas superiores. Selaginella es poco utilizada por los humanos.
División Equisetophyta
Las equisetáceas se caracterizan por estar divididas en entrenudos y nudos claramente definidos con hojas verticiladas.Actualmente, las colas de caballo están representadas en la Tierra por una clase Equisetopsida, que incluye un orden Equisetales y una familia Equisetales. En esta familia solo hay un género: la cola de caballo (Equisetum), que incluye alrededor de 30 especies, 17 de las cuales se encuentran en nuestra flora (en pantanos, bosques, prados, tierras cultivables, etc.).
Las colas de caballo alcanzaron su mayor desarrollo en el período Carbonífero. Entonces muchos de ellos estaban representados por grandes árboles. Posteriormente las formas arbóreas se extinguieron. Sus restos muertos dieron lugar a depósitos de carbón. Muchas formas herbáceas también se extinguieron.
Las colas de caballo modernas son hierbas rizomatosas perennes con un tallo de hasta varias decenas de centímetros de altura. En los nudos del tallo hay verticilos de ramas. Las hojas en forma de escamas pequeñas crecen juntas con vainas formando un tubo; la función de la fotosíntesis la realizan los brotes verdes. Algunos brotes terminan en una espiguilla portadora de esporas (estróbilo), formada por esporangios. Las colas de caballo modernas son plantas homosporosas.
La generación sexual (gametofito) en las colas de caballo modernas está representada por brotes verdes, muy pequeños, unisexuales o bisexuales, de corta duración, de varios milímetros de tamaño. Sobre ellos se forman anteridios y arquegonios. Los espermatozoides multiflagelados se desarrollan en anteridios y los óvulos en arquegonios. La fertilización ocurre en presencia de gotas de agua líquida y una nueva generación asexual crece a partir del cigoto: el esporofito.
La estructura de las colas de caballo y su ciclo de vida se puede considerar utilizando el ejemplo de la cola de caballo (Equisetum arvense). Se trata de una planta rizomatosa perenne que crece en campos, prados y terrenos en barbecho. Desde el rizoma, a principios de la primavera, aparecen brotes cortos, rectos, de color marrón rosado, en cuya parte superior se forma una espiguilla con esporas. En el eje de la espiguilla hay esporofilas que parecen escudos hexagonales. Las esporofilas contienen esporangios, que contienen esporas.
Exteriormente, todas las disputas son iguales. Cada uno tiene dos apéndices en forma de cintas estrechas llamadas elater. Las esporas son morfológicamente idénticas, pero fisiológicamente diferentes. Algunos de ellos, al germinar, producen brotes masculinos, otros, brotes femeninos.
El prótalo masculino es una pequeña placa verde, dividida en lóbulos y unida al suelo por rizoides. En los extremos de los lóbulos se desarrollan anteridios que contienen espermatozoides poliflagelados. El prótalo femenino es más grande y tiene arquegonios. La fertilización ocurre en presencia de humedad. Un esporofito perenne se desarrolla a partir del cigoto. A partir de los rizomas de la cola de caballo se desarrollan brotes vegetativos verdes, desprovistos de espiguillas.
Otros tipos de cola de caballo tienen un solo tipo de brote. Es a la vez portador de esporas y asimilativo. El valor práctico de las colas de caballo es pequeño.
División parecida a un helecho (Polypodiophyta)
Los helechos son plantas antiguas. Una parte importante de ellos se ha extinguido actualmente. Hoy en día, las pteridofitas superan con creces en número de especies a todos los demás grupos de plantas vasculares modernas portadoras de esporas; Se conocen más de 12 mil especies. Hay alrededor de 100 especies de este grupo en nuestra flora.Los representantes de este departamento son muy diversos en apariencia, formas de vida y condiciones de vida. Entre ellas hay muchas plantas herbáceas perennes y también árboles. Los helechos arbóreos tropicales miden hasta 25 m de altura y el diámetro del tronco alcanza los 50 cm. Entre las especies herbáceas se encuentran plantas muy pequeñas de varios milímetros de tamaño.
A diferencia de los licófitos y las colas de caballo, los pteridofitos se caracterizan por tener “hojas grandes”. Las “hojas” de los helechos son de origen tallo y se denominan “frondas”. Su origen está confirmado por el crecimiento apical.
El tamaño de las hojas de los helechos varía desde unos pocos milímetros hasta 30 cm y su forma y estructura son variadas. Las hojas de muchos helechos combinan las funciones de fotosíntesis y esporulación. Algunas especies (por ejemplo, el avestruz) tienen dos tipos de hojas: fotosintéticas y portadoras de esporas. Las hojas de las frondas suelen ser plumosas y, a menudo, se diseccionan muchas veces. La mayoría de los helechos forestales de regiones templadas tienen rizomas carnosos que forman nuevas rosetas de frondas cada año, que suelen prevalecer en peso y tamaño sobre el tallo en los helechos.
Casi todos los helechos, a excepción de los acuáticos, son plantas homosporosas. Sus esporangios a menudo se encuentran en la superficie inferior de las hojas y se recogen en grupos: soros. Las esporas de los helechos dan lugar a crecimientos bisexuales de vida libre (gametofitos) que contienen anteridios y arquegonios. Para la fertilización, es necesaria la presencia de gotas de agua líquida, en las que puedan moverse los espermatozoides multiflagelados.
Un esporofito se desarrolla a partir de un óvulo fertilizado. A medida que el esporofito crece, se independiza y el gametofito muere.
La división Fern se divide en 7 clases. De estas, 4 clases están representadas exclusivamente por formas fósiles, que se diferenciaban en apariencia de los helechos típicos.
Echemos un vistazo más de cerca al helecho escudo macho (Dryopteris filix-mas), que, en cuanto a su estructura general y ciclo de desarrollo, es típico de los helechos. Forma un rizoma rastrero espeso, al final del cual aparece anualmente una roseta de "hojas" grandes, doblemente pinnadas disecadas. Las hojas tiernas tienen forma de caracol en el extremo y crecen desde la parte superior (como un tallo). Las raíces adventicias se extienden desde los rizomas.
Los soros redondos se forman en la superficie inferior de las hojas en verano. Se forman esporas idénticas dentro del esporangio. El helecho escudo macho es un helecho típicamente homosporoso. Una vez en el suelo, la espora germina y se forma un brote. Es una placa verde en forma de corazón de aproximadamente 1 cm de tamaño, en la superficie inferior del protalo se forman arquegonios y anteridios. En los anteridios se desarrollan espermatozoides multiflagelados retorcidos helicoidalmente. La fertilización se produce en presencia de agua. Un esporofito grande perenne crece gradualmente a partir de un óvulo fertilizado.
Los helechos acuáticos son plantas heterosporosas. Este es un grupo pequeño. Un ejemplo es la salvinia flotante (Salvinia natans), que pertenece al orden Salviniales. Esta es una pequeña planta que flota en el agua.
Los gametofitos masculinos y femeninos se desarrollan a partir de micro y megasporas, que se forman en micro y megasporangios. El gametofito masculino, que se desarrolla a partir de una microspora, está muy reducido.
El gametofito femenino se desarrolla dentro de una megaspora y es multicelular. Después de la fertilización, se desarrolla un esporofito perenne. El proceso de germinación de esporas, fertilización y desarrollo de esporofitos ocurre en el agua.
La importancia práctica de los helechos es pequeña. Se comen las hojas tiernas de algunas plantas herbáceas, así como el corazón de los helechos arbóreos. Algunos helechos son plantas medicinales.
En helechos, colas de caballo y musgos, la reproducción sexual sólo puede ocurrir en presencia de agua en el momento de la fecundación.
La evolución posterior de las plantas superiores siguió el camino de asegurar la independencia de la reproducción sexual de la disponibilidad de agua.
Esta posibilidad se hizo realidad en las plantas con semillas. Aquí continúa la dirección general del desarrollo evolutivo de la línea esporofita: el desarrollo progresivo del esporofito y una mayor reducción del gametofito. El esporofito alcanza su estructura más compleja en las angiospermas.
Entre las plantas superiores, sólo dos divisiones se caracterizan por la presencia de una semilla: gimnospermas y angiospermas. La semilla determinó el predominio de las plantas con semillas en la vegetación moderna, ya que ya contiene un embrión de esporofito y contiene un importante aporte de nutrientes.
Las plantas con semillas son heterosporas. Producen microsporas, que dan lugar al gametofito masculino, y megasporas, que dan lugar al gametofito femenino.
Las megasporas de las plantas con semillas se desarrollan en formaciones especiales: óvulos (óvulos), que son megasporangios modificados. La megaspora permanece permanentemente encerrada dentro del megasporangio. En el megasporangio se produce el desarrollo del gametofito femenino, el proceso de fertilización y el desarrollo del embrión. Todo esto asegura la independencia de la fertilización del agua líquida.
Durante el desarrollo, el óvulo se convierte en semilla. La semilla contiene un embrión: un esporofito joven, embrionario y muy pequeño. Tiene raíz, yema y hojas embrionarias (cotiledones). Un aporte suficiente de nutrientes en la semilla asegura las primeras etapas del desarrollo embrionario. Por tanto, las semillas proporcionan una dispersión de plantas más fiable que las esporas.
División de gimnospermas (Pinophyta o Gymnospermae)
Las gimnospermas son árboles o arbustos de hoja perenne, con menos frecuencia de hoja caduca y rara vez lianas. Las hojas de las gimnospermas varían mucho en forma, tamaño, características morfológicas y anatómicas. Así, la forma de las hojas puede ser escamosa, acicular, pinnada, doble pinnada, etc.Las gimnospermas se caracterizan por una disposición abierta de los óvulos (de ahí el nombre del departamento: gimnospermas), reproducción a través de semillas, una mayor reducción del gametofito y la presencia de arquegonios.
Las gimnospermas pertenecen a plantas heterosporosas. Las microsporas se forman en microsporangios ubicados sobre microsporofilas y las megasporas se forman en megasporangios formados sobre megasporofilas. Las microsporofilas y megasporofilas adheridas al eje son un brote acortado que contiene esporas (estróbilo o cono). La estructura de los estróbilos en las gimnospermas es variada.
El departamento de gimnospermas incluye 6 clases, y las clases de helechos semilleros (Pteridospermae) y Bennettitas (Bennettitopsida) están completamente extintas. Las gimnospermas actuales, que suman unas 700 especies, pertenecen a las clases Cycadopsida, Gnetopsida, Ginkgopsida y Pinoposida.
La clase Helechos semilla alcanzó su mayor desarrollo durante el período Carbonífero. Estas plantas se extinguieron por completo en el período Triásico. Estaban representados por árboles y enredaderas. Sus formas arbóreas se parecían a los helechos arbóreos modernos. A diferencia de los helechos modernos, se reproducían mediante semillas.
Los helechos con semillas tenían hojas grandes, en su mayoría plumosas. Las hojas asimiladoras se diferenciaban marcadamente de las hojas portadoras de esporas (esporofilas). Estos últimos eran de dos tipos: microsporofilas y megasporofilas.
A partir de semillas de helechos evolucionaron grupos primitivos de gimnospermas, que se caracterizan por tener verdaderos estróbilos o conos (Bennettiaceae, Cycadaceae).
Clase Bennettitaceae: plantas completamente extintas. Estaban representados principalmente por formas arbóreas. Muchos de ellos tenían troncos altos y delgados rematados con grandes hojas plumosas en la parte superior.
Muchos bennetitas tenían estróbilos bisexuales, que recuerdan en estructura a la flor de las angiospermas modernas. Las microsporofilas se ubicaron en grandes cantidades a lo largo de la periferia del estróbilo y las megasporofilas reducidas se ubicaron en el centro del estróbilo. Cada megasporofilo tenía un óvulo. Las semillas de Bennettita contenían un embrión que llenaba toda la semilla. Las bennetitas son similares en apariencia a las cícadas y se cree que las dos clases descienden de los helechos.
La clase Cycad es un grupo de plantas que alguna vez estuvo muy extendido. Actualmente, esta clase incluye alrededor de 120 especies de 10 géneros, que se encuentran en regiones tropicales y subtropicales del mundo. Las cícadas son plantas arbóreas similares a las palmeras. Sus hojas son grandes, duras y perennes. En la mayoría de las cícadas, las esporofilas se recogen en estróbilos (conos), que se forman al final del tronco entre las hojas. Las cícadas son plantas dioicas. Los estróbilos masculinos y femeninos se forman en diferentes individuos.
Uno de los representantes típicos de la clase es la cícada caída (Cycas revoluta), muy extendida en el este de Asia. Es un árbol de tronco columnar de hasta 3 m de altura, en la parte superior del tronco hay una copa de hojas plumosas de hasta 2 m de largo, en los ejemplares masculinos se forman estróbilos masculinos de 50-70 cm de largo.
Las microsporas se desprenden del microsporangio y se transfieren por un metro al óvulo, donde el prótalo masculino se desarrolla aún más.
Las megasporofilas de todas las especies del género cícadas se encuentran en pequeñas cantidades en el ápice del tallo, alternando con hojas vegetativas. Las megasporofilas son pinnadas, se diferencian de las hojas vegetativas en su menor tamaño y son de color amarillo o rojizo. En la parte inferior del megasporofilo, en sus ramas, se ubican los megasporangios (óvulos). Son grandes, de hasta 5-6 cm de largo.
En el centro del óvulo hay tejido multicelular: el endospermo (un prótalo femenino modificado), en cuya parte superior se forman dos arquegonios con huevos grandes. La fertilización la llevan a cabo espermatozoides móviles con numerosos flagelos. Un embrión se desarrolla a partir de un óvulo fertilizado. Tiene todas las partes inherentes a una planta adulta: las primeras hojas (cotiledones) y el tallo rudimentario (subcotiledón), que se convierte en raíz.
Así, en las cícadas la generación sexual se reduce considerablemente. El gametofito masculino se reduce a tres células, dos de las cuales son anteridio. El gametofito femenino es una pequeña formación ubicada dentro del macrosporangio del esporofito. El gametofito femenino ha perdido la capacidad de existir de forma independiente.
La clase Gnetaceae incluye representantes de tres géneros: Ephedra, Welwitschia y Gnetum.
La clase se caracteriza por los siguientes caracteres generales: la presencia de tegumentos similares a perianto alrededor de microsporofilas y megasporofilas; ramificación dicasial de conjuntos de estróbilos; embriones dicotiledóneos; la presencia de vasos en el xilema secundario; ausencia de pasajes de resina.
Hay 40 especies del género Ephedra, nativas de las regiones áridas y desérticas del mundo. La mayoría de las especies están representadas por arbustos bajos y muy ramificados que recuerdan a las colas de caballo.
Las efedras son plantas dioicas, con menos frecuencia monoicas. En los ejemplares masculinos se forman microestróbilos, en los ejemplares femeninos, megaestróbilos. En la parte superior del megastrobilus hay un óvulo u óvulo (megasporangio). Un embrión se desarrolla a partir de un óvulo fertilizado y una semilla se desarrolla a partir de un óvulo, rodeado por una cubierta exterior jugosa de color rojo.
En el género Welwitschia solo hay una especie: la asombrosa Welwitschia (Welwitschia mirabilis), que vive en los desiertos del suroeste de África. Tiene una raíz bastante larga y un tallo corto y grueso. En la parte superior, desde el tallo se extienden dos hojas opuestas en forma de cinta, de hasta 2-3 m de largo, que se encuentran en el suelo y crecen durante toda la vida. Velvichia es una planta dioica. Los micro y megastrobiles, que forman conjuntos ramificados complejos, aparecen directamente encima de las bases de las hojas, como en su axila. El embrión maduro está rodeado de endospermo y tiene dos cotiledones, un subcotiledón, una raíz primaria y un tallo.
El género Gnetum tiene alrededor de 30 especies. Crecen en las selvas tropicales. Se trata de pequeños árboles, arbustos y enredaderas. Tienen hojas anchas y coriáceas dispuestas de manera opuesta. Las plantas son dioicas. Los microstrobili tienen forma de amento y son complejos. En el eje del megastrobilus, que parece un pendiente alargado, se encuentran los óvulos (megasporangio). Después de la fertilización, se desarrolla un embrión con dos cotiledones. Los óvulos se convierten en semillas de color rosa brillante.
El único representante moderno de la clase Ginkgo es una antigua planta relicta: el ginkgo biloba (Gingo biloba). Es un árbol de hoja caduca, que alcanza una altura de más de 30 m y un diámetro de tronco de más de 3 m. Las hojas del ginkgo son pecioladas, la lámina tiene forma de abanico, generalmente bilobada en el ápice. El ginkgo es una planta dioica. Los microstrobiles tienen forma de amento. Los óvulos (generalmente dos) se desarrollan en megastrobiles. Dentro de cada óvulo se forman dos arquegonias. Los espermatozoides son móviles. Uno de ellos fertiliza el óvulo. A partir del óvulo se forma una semilla, que en su estructura se asemeja a una ciruela. La capa exterior de la cáscara que cubre la semilla es jugosa, debajo hay una cáscara dura y pedregosa y una capa interna delgada. El embrión consta de una raíz, un tallo y dos cotiledones.
La clase Coníferas incluye dos subclases: Cordaitales y Coníferas (Pinidae). Las cordaitas son plantas extintas desde hace mucho tiempo. Alcanzaron su mayor desarrollo durante el período Carbonífero. Los cordaítas eran árboles grandes con un tallo ramificado monopodialmente y una copa alta. Entre las hojas de las ramas había órganos reproductivos: complejas colecciones de estróbilos en forma de amentos.
Las coníferas son la subclase más extensa y rica entre todas las gimnospermas. En cuanto a su importancia en la naturaleza y en la vida humana, este grupo ocupa el segundo lugar después de las plantas con flores. Actualmente, las coníferas suman alrededor de 610 especies pertenecientes a 56 géneros y 7 familias. Forman bosques en vastas áreas del norte de Eurasia y América del Norte, y se encuentran en regiones templadas del hemisferio sur. En términos de antigüedad, las coníferas son superiores a todos los grupos vivos de plantas con semillas; se conocen desde
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, licospermas, gimnospermas y angiospermas).
Las plantas superiores en algunos sistemas de clasificación se consideran un taxón de rango de subreino.
La amplia variedad de condiciones para la existencia de la vida terrestre explica la extraordinaria riqueza de formas vegetales. Pero a pesar de la diversidad de apariencia, todas las plantas superiores se caracterizan por un tipo de proceso sexual (oogamia) y dos variantes de un tipo de cambio de fases nucleares, o "cambio de generaciones" (ciclos de desarrollo heteromórficos con predominio de esporofito o gametofito). En todos los casos, ambas “generaciones” (hematófitos y esporofitos) difieren morfológica, citológica y biológicamente. En la evolución de casi todas las partes de las plantas superiores (a excepción de las briófitas), en los ciclos de desarrollo predomina el esporofito.
musgos
Entre las plantas superiores, los briófitos tienen la estructura más primitiva ( Bryophyta sensu lato) - carecen de raíz (tienen rizoides), y los musgos Marchantiaceae, Anthoceroteceae y algunos Jungermannia no tienen división en hoja y tallo - son talosos, como las algas o los líquenes. El aparato estomático es extremadamente primitivo, el sistema de conducción no está desarrollado, las funciones de conducción las realiza el parénquima.
Esporas vasculares
Plantas con semillas
Un importante avance evolutivo de las plantas en su camino hacia la conquista de la tierra fue la aparición de la semilla y la cáscara del grano de polen. Debido a que a partir de ahora el gametofito (que ahora consta de sólo unas pocas células) comenzó a estar completamente contenido dentro de la capa que retiene la humedad, las plantas pudieron desarrollarse en zonas desérticas y frías.
En algunas gimnospermas y en casi todas las plantas con flores, en las estructuras conductoras aparecen vasos y tubos cribosos, elementos conductores huecos que consisten en paredes de células muertas, por lo que sus sistemas conductores actúan de manera extremadamente eficiente.
Notas
Literatura
- Elenevsky A. G. Botánica. Sistemática de plantas superiores o terrestres: libro de texto. para estudiantes más alto ped. libro de texto instituciones / A. G. Elenevsky, M. P. Solovyova, V. N. Tikhomirov. - Ed. 4to, rev. - M.: Centro editorial "Academia", 2006. - 464 p. - 3000 ejemplares. -ISBN 5-7695-2141-4- CDU 596(075.8)
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