Los helechos son pteridofitas o plantas vasculares portadoras de esporas. Sus esporas son anteriores a las semillas y el polen, estructuras reproductivas que surgen más tarde en la historia evolutiva. Sí, eso significa que los helechos han existido mucho antes que las Plantas con flores, frutos o conos.
A continuación, hablaremos de qué son las pteridofitas, describiremos su morfología y ciclo vital, y repasaremos los distintos tipos de pteridofitas.
¿Cuál es la definición de pteridofitas?
Loshelechos y sus aliados se conocen colectivamente como pteridofitas. A continuación se muestra la definición de pteridofitas.
Laspteridofitas (también conocidas como plantas sin semillas o plantas vasculares inferiores) son plantas vasculares con esporas.
Las Plantas Vasculares son las que tienen tejidos conductores -xilema y floema- que transportan agua y nutrientes.
¿Cuáles son ejemplos de pteridofitas comunes?
Las pteridofitas crecen como hierbas, árboles, epífitas y plantas flotantes, y habitan tanto en entornos terrestres como de agua dulce. Muchos ejemplos de especies de pteridofitas comunes, como los helechos espada, los helechos cuerno de ciervo y los helechos nido de pájaro, son plantas de interior muy populares.
Existen unas 12.000 especies de pteridofitas. Son el segundo grupo más diverso de plantas vasculares, sólo superado en número por las Angiospermas (plantas con flores).
Hablaremos de más ejemplos más adelante, cuando repasemos los distintos tipos de pteridofitas.
¿Cuáles son las características de las pteridofitas?
¿Qué distingue a las pteridofitas de otras plantas? ¿Cuáles son las características de las pteridofitas? En primer lugar, hablaremos de las características morfológicas de las pteridofitas. Después repasaremos su ciclo vital y su reproducción.
Características morfológicas de las pteridofitas
Las pteridofitas, junto con las plantas con semilla, son plantas vasculares. La presencia de tejidos vasculares distingue a las pteridofitas de las briofitas, como los musgos y las hepáticas, que carecen de tales tejidos.
Sin embargo, se parecen a las Briofitas en que se reproducen sexualmente mediante esporas, lo que significa que suelen necesitar humedad para la fecundación (como veremos más adelante en el ciclo de vida de las pteridofitas).
Estas características de reproducción por esporas también las distinguen de las plantas con semilla -las Angiospermas (plantas con flor) y las Gimnospermas (plantas sin flor)-, que también son plantas vasculares pero se reproducen por semillas.
Mientras que una semilla es una unidad multicelular que contiene un embrión vegetal y sus nutrientes, una espora es una unidad reproductora unicelular microscópica.
La mayoría de las pteridofitas tienen raíces delgadas y nervudas. Muchos helechos nacen de un corto tallo subterráneo llamado rizoma, mientras que otros se desarrollan a partir de un corto tallo vertical en la superficie del suelo o cerca de ella.
Algunos también tienen verdaderos tallos o troncos, como en el caso de los helechos arborescentes.
Las pteridofitas suelen tener hojas llamadas frondas. Las partes principales de la fronda son el limbo y el raquis.
La hoja es la parte frondosa de la fronda. Muchas especies tienen limbos divididos en foliolos llamados pinnas (singular: pinna).
El raquis es un tallo duro y vascularizado al que está unido el limbo.
Las estructuras de las frondas pueden describirse como simples, pinnatifidas o pinnadas.
Simple significa que la hoja no está dividida.
Pinnatifida significa que las hojas están profundamente lobuladas, pero no totalmente divididas en pinnas.
Pinnada significa que las pinnas están dispuestas a cada lado del raquis.
Cada pinna puede dividirse a su vez en segmentos más pequeños llamados pínnulas. Las 2 pinnadas (bipinnadas ) tienen las frondas divididas dos veces, mientras que las 3 pinnadas (tripinnadas) tienen las frondas divididas tres veces.
La palabra "pteridofito" deriva de dos palabras griegas: ptery-, que significa alado, y phyto-, que significa planta. Este nombre describe el aspecto alado de las frondas, característico de la mayoría de los helechos.
En la mayoría de los helechos, las hojas crecen a partir de meristemos apicales en la punta de cada fronda.
Los meristemos apicales son tejidos cuyas células son capaces de dividirse.
Estas Células están protegidas por pelos, escamas y la estructura en espiral de la punta de la hoja que se desenrolla, lo que da lugar a la característica forma en espiral de la punta de las frondas de los helechos. Una vez completada la formación de la hoja, la punta embrionaria y la estructura en espiral desaparecen.
Si observas de cerca la parte inferior de la fronda de un helecho, es posible que veas manchas marrones. Son racimos de esporas llamados soros (en singular: sorus). Cada soro es un conjunto de diminutos sacos llamados esporangios que contienen esporas.
En muchas especies, cada soro está encerrado en una fina membrana llamada indusio (plural: indusia). En otras especies, los soros no están cubiertos por una verdadera indusia, sino que se encuentran bajo los márgenes rizados de las frondas, lo que se denomina falsa indusia. Algunas especies carecen por completo de indusia.
En algunos helechos aliados, incluidas las colas de caballo, los esporangios están encerrados en estróbilos cónicos (en singular: estróbilos) en la punta de los tallos.
Un estróbilo es una unidad muy compacta de hojas con esporangios.
En algunas especies, los esporangios se producen en una sola porción de la fronda, mientras que en otras, la fronda productora de esporangios puede tener un aspecto diferente de las demás frondas. Las frondas que producen esporangios se describen como fértiles, mientras que las que no lo hacen se dice que son estériles.
La forma de los soros varía de una especie a otra. Junto con la forma de los frondes, la forma y la ubicación de los soros y la indusia son importantes para identificar a las pteridofitas.
Ciclo vital y reproducción de las pteridofitas
El ciclo vital y la reproducción de las pteridofitas se caracteriza por una alternancia de generaciones, en la que los gametofitos haploides y los esporofitos diploides se producen alternativamente.
Recordemos que haploide significa tener un solo juego de cromosomas, mientras que diploide significa tener dos juegos (uno de cada progenitor).
La fase esporofita diploide es dominante en el ciclo vital de las pteridofitas. Al madurar, el esporofito diploide se somete a Meiosis, produciendo esporas haploides en los soros bajo las frondas. Las esporas haploides son tan ligeras que pueden viajar largas distancias transportadas por el viento.
En condiciones adecuadas, estas esporas germinan y producen pequeñas plantas haploides llamadas protalos (en singular: prothallus).
Los protalos suelen ser pequeños y tener forma de corazón, con una serie de pelos parecidos a raíces llamados rizoides que crecen por debajo.
Algunos protalos contienen clorofila y pueden realizar la fotosíntesis, mientras que otros carecen de clorofila y se nutren absorbiendo materia orgánica en descomposición.
Una vez establecidos, los protalos se someten a Mitosis para producir los gametofitos masculinos y femeninos haploides, o los órganos sexuales que producen gametos (óvulos y espermatozoides):
El arquegonio es el gametofito femenino. Produce el óvulo, que contiene el huevo.
El anteridio es el gametofito masculino. Produce el esperma.
El espermatozoide está flagelado, lo que le permite nadar hasta el arquegonio, donde fecundará el óvulo. El espermatozoide debe nadar sobre una capa de humedad para llegar al óvulo. La fusión del espermatozoide con el óvulo forma el cigoto diploide (óvulo fecundado), que se somete a Mitosis para producir el esporofito diploide.
Homosporía vs heterosporía
La mayoría de las pteridofitas son homospóricas, producen esporas de igual tamaño que se desarrollan en gametofitos que producen gametos masculinos y femeninos. El ciclo vital que acabamos de exponer corresponde a las pteridofitas homospóricas.
Sin embargo, algunos grupos tienen dos tipos de esporas y se dice que son heterosporas. Las plantas heterosporas tienen dos tipos de esporas: megasporas y microsporas.
Las megasporas forman gametofitos femeninos. Las megasporas también almacenan nutrientes para el embrión en desarrollo.
Las microsporas forman gametofitos masculinos.
¿Cuáles son los distintos tipos de pteridofitas?
Las pteridofitas son las plantas terrestres más antiguas. Muchos de los distintos tipos de pteridofitas que surgieron durante los periodos Devónico y Carbonífero (hace entre 419,2 y 298,9 millones de años) se han extinguido.
Las pteridofitas comprenden dos linajes evolutivos distintos: Lycopodiopsida (licófitos) y Polypodiopsida (helechos).
Fíjate en cómo decimos "distintos": aunque los helechos y las licófitas suelen agruparse en las pteridofitas, los investigadores han descubierto que los helechos están más estrechamente relacionados con las plantas con semillas que con las licófitas.
Licófitos
Hay unas 1.300 especies de licófitos, que pueden subdividirse en tres órdenes: Lycopodiales (musgos), Isoetales (quillworts) y Selaginellales (spikemosses).
Los clubmosses suelen ser homospóricos y tienen gametofitos subterráneos. En cambio, las spikemosses y las quillworts son heterosporas y tienen gametofitos aéreos reducidos.
Helechos
Hay unas 10.500 especies de helechos, que pueden subdividirse en cuatro subclases:
Equisetidae (colas de caballo), Ophioglossidae, Marattiidae y Polypodiidae.
Existen unas 30 especies de Equisetidae, la mayoría de las cuales viven en hábitats húmedos. Sus hojas suelen estar reducidas a escamas o agujas, que no suelen ser fotosintéticas. En cambio, sus tallos están segmentados y son fotosintéticos. Suelen ser homospóricas.
Ophioglossidae consta de dos subgrupos de helechos y helechos aliados muy poco complejos: Psilotales (helechos batidores), que carecen de raíces y hojas verdaderas, y Ophioglossales (lengua de víbora), que son plantas parecidas a los helechos cuyas hojas constan de un segmento estéril y otro fértil.
Hay unas 110 especies de Marattiidae, un antiguo grupo de helechos. Las especies de esta subclase suelen tener grandes rizomas verticales con las bases de las hojas hinchadas.
Algunos ejemplos son la pala hawaiana (Marattia douglasii) y el helecho arborescente de Madagascar (Angiopteris evecta).
Con más de 10.300 especies, la mayoría de los helechos existentes pertenecen a la familia Polypodiidae. Se caracterizan por un rizoma horizontal del que crecen frondas y raíces. Las frondas suelen estar enrolladas en la yema y se desenrollan al madurar. Este desarrollo foliar se denomina vernación circinada.
Los helechos espada (también llamados helechos de Boston), los helechos nido de pájaro y los helechos cuerno de ciervo son algunas de las especies de Polypodiidae que quizá conozcas.
Pteridofitas - Puntos clave
- Laspteridofitas son plantas vasculares con esporas.
- Las esporas de las pteridofitas se encuentran en racimos llamados soros debajo de las frondas.
- Las pteridofitas son homospóricas o heterospóricas.
- Lafase esporofitadiploide es dominante en el ciclo vital de las pteridofitas.
- Las pteridofitas comprenden dos linajes evolutivos distintos: Lycopodiopsida (licófitos) y Polypodiopsida (helechos).
Referencias
- Alexey Shipunov, "6.2: Pteridofitas - los helechos", Introducción a la Botánica, 3 de enero de 2019.
- Warren Wagner, Planta vascular inferior | Definición, taxonomía, características físicas y hechos, Enciclopedia Británica, 28 Sep. 2021.
- Ezcurra Investigación Ecológica, Capítulo 14. Pteridofitas: Helechos y aliados, mayo de 2020.
- Jack Holt, PTERIDOFITOS, Biología Sistemática BIOL: 202, 17 Abr. 2013.
- PPG I, Una clasificación derivada de la comunidad para los licófitos y helechos actuales, Número especial: Systematics and Evolution of Lycophytes and Ferns, Nov. 2016.
- Daniela Dutra Elliott y Paula Mejía Velásquez, Helechos, Botánica en Hawaiʻi, 3 de junio de 2021.
- Gary Fewless, Pteridofitas de Wisconsin: Términos Básicos, 2022.
- Servicio Forestal de EE.UU., Estructura de los helechos, 2022.
- Museo de Paleontología de la Universidad de California, Introduction to the Psilotales: Los helechos batidores, 2022.
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