Gimnospermas

¿Qué son las gimnospermas? ¿En qué se diferencian de las angiospermas?

Empecemos por la definición de gimnospermas.

Recordemos que las Plantas Vasculares son aquellas con tejidos especializados que transportan agua y nutrientes a las distintas partes de la planta. Las plantas vasculares pueden dividirse en plantas vasculares superiores e inferiores: las plantas vasculares superiores producen semillas, mientras que las plantas vasculares inferiores no.

Diferencia entre angiospermas y gimnospermas

Las plantasvasculares superiores pueden dividirse a su vez en angiospermas y gimnospermas.

Las angiospermas y las gimnospermas difieren principalmente en cómo se desarrollan sus semillas: en las angiospermas, la semilla está contenida en un ovario, mientras que en las gimnospermas, la semilla yace expuesta en conos u hojas modificadas (Fig. 1).

Las angiospermas también difieren de las gimnospermas en otros aspectos. Las angiospermas producen flores, por lo que también se denominan plantas con flores. Sus flores son polinizadas por el agua, el viento y los animales. Tras la polinización y la fecundación, sus flores, que contienen el ovario, se convierten en frutos con semillas. Sus frutos ayudan a la dispersión de las semillas.

Las Gimnospermas, en cambio, no producen flores ni frutos.

Ejemplos de angiospermas y gimnospermas

Las angiospermas son el mayor grupo de plantas, con más de 300.000 especies, entre las que se incluyen los dientes de león, las naranjas, las almendras y las rosas. En cambio, las gimnospermas sólo cuentan con unas 1.000 especies existentes. Algunos ejemplos familiares de gimnospermas son los pinos, los cipreses, las palmeras sagú y los ginkgos.

En las secciones siguientes profundizaremos en la evolución, características y clasificación de las gimnospermas.

¿Cuál es la historia evolutiva de las gimnospermas?

El grupo más antiguo de gimnospermas son los helechos con semillas llamados Pteridospermophyta, que ya se han extinguido y sólo se conocen por pruebas fósiles (ten en cuenta que los helechos no extinguidos se reproducen por esporas, no por semillas).

Estos helechos semilleros portaban las semillas directamente en sus hojas o ramas, sin estar contenidas en estructuras especializadas, como conos o frutos. Luego, más adelante en la historia evolutiva, surgieron los óvulos expuestos y los conos característicos de las gimnospermas.

Durante unos 200 millones de años antes de la aparición de las plantas con flores, las gimnospermas dominaron el mundo. Sin embargo, los cambios climáticos extremos provocaron la extinción de muchas especies de gimnospermas. Esto explica la diversidad relativamente baja entre las especies de gimnospermas existentes.

¿Cuáles son las características de las gimnospermas?

Exploremos ahora las características de las gimnospermas.

Como plantas vasculares, las gimnospermas tienen dos tipos de tejidos vasculares: Xilema y Floema.

Excepto las gnetales (que se describirán más adelante), las gimnospermas carecen de elementos de vaso y sólo tienen traqueidas.

Las brácteas de un cono de gimnosperma se llaman esporofilos. Los esporofilos se disponen alrededor de un tallo central. Esta disposición se denomina estróbilo (plural: strobili). Cuando maduran, las semillas de algunas especies están encerradas en un tejido esporofítico llamado tegumento.

Los conos de polen masculinos llamados microstrobili tienen pequeñas hojas llamadas microsporófilos. En la superficie inferior de los microsporófilos se encuentran unos sacos de polen llamados microsporangios. Por otro lado, los conos ovulados femeninos llamados megastrobili tienen muchas escamas llamadas megasporófilos, cada una de las cuales contiene megasporangios.

Los esporangios masculinos y femeninos pueden encontrarse en la misma planta (llamada monoica) o en plantas separadas (llamada dioica).

La figura 2 muestra la estructura básica de una piña macho y hembra.

El ciclo vital y la reproducción de las gimnospermas

Una alternancia de generaciones caracteriza el ciclo vital de las gimnospermas: las generaciones haploides y diploides se reproducen alternativamente (Fig. 3).

Diploide significa tener dos juegos de cromosomas (uno de cada progenitor), mientras que haploide significa tener un solo juego de cromosomas. La fase no sexual diploide de una planta se llama esporófito, mientras que la fase sexual haploide de la planta se llama gametofito.

La generación esporofita de las gimnospermas es más dominante que su generación gametofita.

Las células diploides del microsporangio sufren Meiosis para producir microsporas haploides. La microspora acaba germinando dentro del microsporangio, formando el gametofito masculino(grano de polen). En esta fase, la planta expulsa el polen, que es transportado por el viento o los insectos.

Del mismo modo, una célula diploide dentro de cada megasporangio sufre Meiosis, dando lugar a cuatro megasporas haploides, tres de las cuales degeneran, mientras que la restante sufre Mitosis para formar el gametofito femenino. Esto prepara al óvulo para la fecundación.

Antes de la fecundación, el polen debe ser transportado al gametofito femenino en un proceso llamado Polinización.

En el megasporangio femenino de muchas gimnospermas, un pequeño poro exuda una "gotita de polinización" pegajosa que atrapa los granos de polen. La gotita se reabsorbe en el megasporangio para la fecundación. En otras especies, los granos de polen se depositan y crecen en la superficie del megasporangio.

Una vez que germina un grano de polen, emerge un tubo polínico que se extiende a través del megasporangio hacia el arquegonio, una estructura que contiene óvulos. A medida que el espermatozoide (contenido dentro del grano de polen) y el óvulo maduran, el núcleo del espermatozoide sufre una nueva división para producir dos células espermáticas. Cuando los núcleos de los espermatozoides entran en contacto con el óvulo, uno de los núcleos muere, mientras que el otro núcleo se fusiona con el óvulo, formando un cigoto diploide.

Cuando el cigoto sufre Mitosis, se forma una nueva generación de esporofitos (en forma de embrión de semilla ). El proceso de fecundación de las gimnospermas se ilustra en la figura 4.

¿Cuál es la clasificación de las gimnospermas?

Cuatro grupos comprenden las gimnospermas: cícadas, ginkgo, coníferas y gnetales (Fig. 5).

Cícadas

Lascícadas existen desde hace 280 millones de años. Solían encontrarse por todo el planeta pero, con el tiempo, se han limitado a los trópicos y subtrópicos. Gran parte de las cícadas que conocemos hoy en día son supervivientes de un grupo de plantas que tuvo éxito en el pasado.

Existen unas 300 especies de cícadas. Una característica distintiva de las cícadas es que tienen un único tronco no ramificado con hojas agrupadas en la parte superior de la planta. Sin embargo, esta misma característica hace que parezcan similares a las palmeras. Así lo refleja el nombre dado a una cícada, palma sagú, que es también la planta que se muestra en la figura 5.

Las cícadas son dioicas, lo que significa que las plantas masculinas producen conos de polen, mientras que las femeninas producen conos de semillas. Los conos de las cícadas suelen ser grandes, con múltiples esporófilos agregados en conos. En los conos de polen y semillas, los esporófilos están unidos directamente al eje o columna del cono, sin otras hojas o brácteas unidas.

Ginkgo

El Ginkgobiloba es la única especie no extinguida del orden Ginkgoales, por lo que algunos se refieren a él como un "fósil viviente".

Tiene características tanto de las cícadas como de las coníferas, por lo que a menudo se considera un intermedio entre ambos grupos.

Entre sus características distintivas se encuentran sus hojas en forma de abanico. A diferencia de las cícadas, su copa es ancha y está muy ramificada. Los ginkgos también son dioicos: los conos de polen masculinos tienen largos tallos con órganos productores de polen unidos a ellos, mientras que los conos femeninos constan de un tallo y dos óvulos terminales.

Coníferas

Con más de 600 especies, incluidos pinos, abetos y cedros, las coníferas son elgrupo dominante entre las gimnospermas, ya que constituyen el 39% de los bosques del mundo.

Las coníferas suelen tener hojas perennes en forma de aguja. Su forma delgada y su gruesa cutícula ayudan a reducir la evaporación y evitan que la nieve se acumule en las ramas. Estas adaptaciones explican su abundancia en climas más fríos y secos.

Varias coníferas, entre ellas los alerces, son caducifolias. Por tanto, a diferencia de las coníferas perennes, pierden las hojas durante el otoño.

Las semillas de las coníferas suelen estar adheridas a las escamas de un cono. Una excepción es la familia Taxus, cuyas semillas no se encuentran en las escamas, sino al final de ramas cortas. Una excrecencia en la base de la semilla del Taxus acaba convirtiéndose en un arilo rojo carnoso (cubierta de la semilla).

Gnetales

Los Gnetales están formados por tres subgrupos: Ephedraceae, Gnetaceae y Welwitschiaceae. Los tres subgrupos son tan diferentes entre sí que a primera vista no creerás que están relacionados.

Las Ephedraceae suelen encontrarse en climas secos. Suelen ser arbustos o enredaderas, aunque unas pocas son pequeños árboles. Sus hojas escamosas no son fotosintéticas, pero sí lo son sus tallos verdes, redondos y estriados. La mayoría de las especies son dioicas. Algunas especies tienen semillas encerradas en un tegumento carnoso de colores brillantes, lo que las hace parecer frutos.

Las Gnetaceae son gimnospermas tropicales, la mayoría de las cuales son enredaderas leñosas. Sus semillas suelen estar envueltas en una falsa cubierta de color brillante, lo que las hace parecer bayas. Sus hojas son anchas, planas y tienen venas en forma de red, lo que las asemeja superficialmente a las angiospermas.

La Welwitschiaceae consta de una sola especie (Welwitschia mirabilis) que crece en el desierto de Namibia. Produce sólo dos hojas macizas a partir de un corto tallo leñoso. Estas hojas pueden crecer hasta 6 metros de largo. Sus conos se desarrollan a partir de yemas en una corona leñosa situada entre las dos hojas.

Aunque son muy diferentes, estos tres grupos comparten algunas características, como la presencia de elementos vasculares (que los distinguen de otras gimnospermas) y polen estriado.

Las gnetales también son tan diferentes de otras plantas con semilla que gran parte de su relación evolutiva con otros grupos sigue sin estar clara. Por ejemplo, algunos investigadores las sitúan cerca de las angiospermas, mientras que otros las asocian con las coníferas.