Fisiología vegetal.

-Es el estudio del funcionamiento de las plantas dependiendo de las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.

-Función de nutrición de las plantas.

En el caso de las talofitas (musgos), todas sus células intervienen en las funciones vitales (nutrición, relación y reproducción). Ya que no sufren diferenciación celular (son todas iguales), no presentan tejidos, ni órganos,ni aparatos.

Son unas talofitas muy evolucionadas,siendo las primeras plantas terrestres.No presentan raíz, sino rizoides con la función de fijar la planta al sustrato. Tampoco presenta tallo, ni vasos conductores lo que las obliga a vivir en lugares húmedos, donde toman agua del aire a través de sus célulasfotosintéticas. El resto de los nutrientes son transportados de célula en célula por difusión, osmosis y transporte activo. Recordemos que la difusión es el movimiento que se da en una disolución hasta que se igualan las concentraciones a favor del gradiente de concentración. La osmosis es el movimiento del agua (disolvente) contra el gradiente de concentración s través de una membrana semipermeable, siendo el mecanismo universal de transporte delos seres vivos sin consumo de energía. El transporte activo es el movimiento del soluto contra el gradiente de concentración, con un consumo de energía y de transportador.

En el caso de la nutrición de las cormofitas todas sus células necesitan de monómeros que utilizan para obtener energía, necesaria para todas las actividades (respiración celular, etc.) y otros monómeros con los cuales fabrican su propia materia (polímeros). Las plantas al ser autótrofas fabrican sus monómeros mediante fotosíntesis, que ocurre en ciertas partes de la planta, en concreto en las partes verdes, captando CO₂+H₂O+ sales minerales+luz, para fabricar monómeros + O₂. Estos monómeros sedistribuyen hasta las células no fotosintéticas.

- Absorción de nutrientes.

Los nutrientes de la fotosíntesis son el CO₂+H₂O+ sales minerales y seobtienen de estas maneras.

• Absorción del agua y sales minerales.La absorción del agua se realiza a través de los pelos absorbentes de la raíz, dichos pelos son evaginaciones de las células epidérmicas. El agua entra desde el suelo mediante ósmosis, la diferencia de presión osmótica nunca desaparece ya que tanta agua que entra porla raíz se evapora por lasestomas, manteniendo la presión osmótica en la raíz. Esto se consigue porvarias condiciones, como la gran tensión superficial de agua.

La tensión superficial del agua es la resistencia de un líquido a la introducción de un solido en su seno. Es una medida de la tensión que hay entre las moléculas del líquido debiéndose esto a que agua tiene mucha carga. Mas la capilaridad del xilema (tubo capilar) produce la ascensión porcapilaridad. Esta ascensión que alcanza un líquido en un tubo es inversamente proporcional al diámetro del tubo. Las moléculas de aguaestán en fila dentro del capilar donde caben pocas moléculas al mismo tiempo. Son empujadas hacia arriba por la evaporación, mediante la transpiración en los estomas en el cada vez que una molécula se evapora empuja entra otra en la raíz. Esto se conoce como la teoría coeheso-tenso- transpiratória la cual explica la ascensión de la savia bruta.

Las sales minerales son absorbidas desde el suelo (también por los pelosabsorbes) contra el gradiente de concentración, con un consumo de energía mediante transporte activo. Estas sustancias deben encontrarse en forma iónica y según la especie vegetal necesita una cantidad u otras, pero todas precisan de K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe⁺, NO₃^-,PO₄^3- y SO₃^2-, y una serie variable de oligoelementos como Mo⁶⁺, Zn²⁺, Mn⁷⁺.

• Gases.

El CO₂ se necesita para la fotosíntesis y se desprende en la respiración celular. El O₂se desprende en la fotosíntesis y se necesita para la respiración celular. Se intercambian por las estomas en las hojas y porlas lenticelas en troncos y raíces, una vez dentro de la planta se difunden por los espacios intercelulares.

 

• Transporte de la savia bruta.

La savia bruta esta formada por H₂O + sales minerales, es absorbida por la raíz y se transporta por los vasos capilares del xilema. Ascendiendo según la Teoría de coeheso-tenso-transpiratoria, a favor de un gradiente de potencial hídrico (medida de la energía del agua, para su capacidad de moverse o para intervenir en reacc. químicas). El paso del suelo a la raíz y este a la planta hasta legar a la atmósfera son un continuo del gradiente de potencial hídrico. Enlos estomas es donde se encuentra el mayor potencial hídrico, producido por el calor del sol donde se aspira/succiona el agua del xilema. Esto es solo posiblepor el agua gracias a su tensión superficial y a estar en un vaso capilar.

•  Transporte de la savia elaborada.

La savia elaborada es una disolución que por difusión va desde la hoja o losórganos de reserva distribuyéndose por toda la planta a través del floema.Los monómeros pasan al floema por transporte activo y por osmosis el agua, llegando a los lugares donde se consumen (partes no verdes) o losórganos de reserva. Los monómeros llegan a las células que los utilizan en su metabolismo, en algunos casos para obtener polímeros mediante el anabolismo y en otros para obtener energía para su funcionamiento mediante catabolismo (respiración celular, combustión con O₂). Cuando se consumen los monómeros el H₂O pasa de nuevo al xilema por osmosis.

• Transpiración.

Es la evaporación del H₂O en los estomas, permitiendo la entrada de aguapor la raíz. Permite la ascensión de la savia bruta y mantiene la temperatura de la hoja, como si“sudara”. La intensidad de la transpiración depende de la temperatura, de la humedad en el aire y del viento. Factores que determinan la apertura y cierre de los estomas para favorecerla o dificultarla.

• Fotosíntesis.

Ocurre en las partes verdes de la planta, mayoritariamente en las hojas, donde se encuentra la savia bruta procedente de la raíz con el CO₂intercambiado por los estomas. Al unirse el CO₂+ savia bruta + luz se produce una reacción química que da lugar a la savia elaborada compuestapor H₂O + monómeros y O_2.Esta savia elaborada se distribuye por toda la planta.

Excreción.

Es la eliminación de los desechos del metabolismo (catabolismo). Losdesechos gaseosos se eliminan por las estomas (vapor H₂O, CO₂, O₂), otros se acumulan en ciertas partes de la planta en forma de cristales, de látex o resina. Al no se la nutrición de las plantas muy abundante se producen pocos desechos y en algunas ocasiones estos mismos desechos son reutilizados como es el vapor de H₂O, o el propio O₂ para la respiración celular y el CO₂ para la fotosíntesis. Y algunos componentes de nitrógeno que los utiliza para el anabolismo.

-Nutrición heterótrofa de algunas plantas.

Es el caso de las plantas carnívoras, pero son plantas verdes por lo que hacen la fotosíntesis y su nutrición es autótrofa. Lo que ocurre es que suelen vivir en suelos pobres de sales minerales, teniendo que sustituirla atrapando animales sobre los que vierten enzimas digestivos, obteniendo loscomponentes de P y N que no obtienen del suelo.

Las que verdaderamente son heterótrofas son plantas parásitas, no son verdes y se alimentan produciendo unas prolongaciones que se introducen en el floema de la planta huésped. Un caso de planta parásita es el muérdago.

-Función de reproducción.

 La principal característica que presentan las cormofitas es que cada individuo lleva dentro de si dos generaciones diferentes, una se reproduce asexualmente y la otra sexualmente, esto se conoce como ciclo diplohaplonte o alternancia degeneraciones. La generación sexual forma gametofitos que son haploides (n) mediante mitosis formando gametos que mediante fecundación dan lugar a un cigoto diploide (2n), que se divide por mitosis formando esporofitos (2n) que mediante meiosis forma esporas, que al germinar dan lugar de nuevo a gametofitos.

- Reproducción asexual.

Es más sencilla y rápida ya que solo se necesita un progenitor y produce másdescendencia. Se realiza a partirde fragmentos pluricelulares del progenitor, menos en el caso de las esporas. Se originan como todas las plantas mediante mitosis, dando lugar a células no especializadas en la reproducción, idénticas entre si y al progenitor. Hay varias formas de rep. Asexual

• Gemación.

Es una forma de reproducción mediante yemas (a partir de las células meristematicas indiferenciadas). Hay varias formas de gemación.

• Estolones.

Son tallos rastreros que cada dos nudos desarrollan unas yemas que producen raíces adventicias que dan lugar a una nueva planta, como es el caso de las fresas.

Acodos o estacas es una manera artificial de estolones y se da en la vid y en las higueras.

Rizomas.

Son también tallos rastreros y subterráneos en los que se acumula sust. de reserva, es el caso del césped o las cañas.

Tubérculos.

Son tallos subterráneos que acumulan muchas reservas en forma de almidón como es el caso de las patatas o los boniatos, a los que le aparecen unas yemas que dan lugar a una nueva planta.

• Bulbos.

Igual que los tubérculos, pero presentan una yema apical envueltas en unas hojas muy carnosas y con muchas reservas, es el caso de los tulipanes, gladiolos o la cebolla.

Escisión o fragmentación.

Es una rep. asexual a partir de fragmentosdel progenitor con capacidad deregeneración. Suele ser una forma de reproducción artificial, como es el caso delos esquejes que son fragmentos de tallo o ramas, cuando son muy grande se le conoce como estacas (de tronco) o los injertos. Que consisten en poner en contacto el cambium de dos arboles de la misma especie o diferentes pero de la misma familia, consiguiendo ventajas paralas dos especies. De manera natural esta técnica se produce en las chumberas ya que posee hojas con capacidad deregeneración.

• Esporulación.

Consiste en la rep. asexual a partir de una célula especializada para la prácticade esta. Es el caso de lasesporas, que se forman en los esporangios. Ya que al ser tan pequeñas facilitan la dispersión algo muy importante para los organismos inmóviles como son los hongos.

En las plantas superiores alternan la esporulación que es asexual con la sexual.

 -Reproducción sexual.

También conocida como rep. alternante o ciclo diplohaplonte. Igual que en los animales hay unos gametos formados en los gametangios. Los gametos masculinos son los anterozoides y se forman en los anteridios. Mientras que los femeninos se llaman oosferas y se producen en los arquegonios. Los gametos se unen mediante fecundación y mediante mitosis forman el embrión, semilla y fruto.

La rep. sexual necesita de dos progenitores, siendo mas difícil que la asexual ya que se produce menos descendencia, pero permite la variabilidad genética entre la que elige la selección natural a los mejores adaptados a un medio cambiante que se va acumulando en nueva especies permitiendo así la evolución. En el ciclo diplohaplonte han unido las ventajas de los dos tipos de reproducción. En este ciclo un individuo con dos generaciones, una asexual y otra sexual alternamente.

En el caso de las briofitas (musgo), una espora (n) germina dando lugar a una planta (n) llamada gametofito (planta que forma gametos). Sobre los gametofitos aparecen los gametangios (n) donde se forman los gametos (n) masculinos y femeninos, mediante la fecundación dan lugar a un cigoto (2n). Este cigoto comienza a dividirse por mitosis dando lugar a una planta (2n) llamada esporofita (planta que forma esporas), donde se forman los esporangios (2n) que mediante meiosis da lugar a la espora (n) de nuevo.

En el caso de las pteridofitas (helechos) es al contrario, un esporofito (2n) forma en el envés de la hojas esporangios (2n) llamados soros, que mediante meiosis forma las esporas (n). Que al germinar forman una planta minúscula con formade corazón llamado prótalo que es el gametofito (n), que da lugar a los gametangios que forman los gametos (n) que mediante la fecundación dan lugar a un cigoto (2n) que da lugar a un nuevo esporofito.

En estos casos se necesita de un medio acuoso para que los anterozoides puedan nadar para alcanzar a lasoosferas. Eso no ocurre en las espermatofitas, son las plantas con semillas enlas que predomina el esporofito quedando reducido el gametofito a unas pocas células reducidas que forman el tubo polínico y el saco embrionario. Son lasplantas más evolucionadas ya que ocupan todos los hábitats del planeta con un gran éxito biológico, esto es debido a que presentan semillas que son un embrión mas reservas que aseguran el desarrollo inicial, que es lo más difícil, permitiendo la dispersión. Otra razón de su éxito biológico es la adaptación completa al medio terrestre, no necesitando agua para la fecundación ya que el gameto masculino alcanza al femenino mediante el tubo polínico sin la necesidadde nadar. Existen dos clases de espermatofitas:

• Angiosperma.

La flor de las angiospermas consta de: el pedúnculo floral, el receptáculo floral, el cáliz, la corola, el androceo y el gineceo.

El pedúnculo floral es por donde la flor se une al tallo.

El receptáculo floral es un ensanchamiento del pedúnculo de donde salenlasdemás piezas o verticilos florales (cáliz, corola, androceo y gineceo).

El cáliz esta compuesto por unas hojitas llamadas sépalos cuya funciónes protectora.

La corola tiene una función protectora y de reclamo para los insectos de la polinización, esta constituida por hojas de colores llamados pétalos.

El androceoo aparato reproductor masculino. Consiste en un conjunto deestambres, cada uno con un filamento que se ensancha en su parte terminal constituyendo la antera. La antera se halla dividida en dos tecas, cada una delas cuales contiene dos sacos polínicos o dos microsporangios donde se hallanlas células madre del polen (2n). Cada célula madre origina mediante meiosis cuatro microsporas (4 granos de polen), que se recubren de una doble pared. Una externa, gruesa y resistente llamada exina y otra interna, fina y delicada llamada intina. El núcleo de cada microspora se vuelve a dividir por mitosis formando un núcleo vegetativo que va a dirigir la formación del tubo polínico, y un núcleo germinativo que vuelve a sufrir la mitosis dando lugar a dos núcleos espermáticos donde se forman los gametos.

El gineceo o aparato reproductor femenino esta formado por uno o varioscarpelos cerrados en forma debotella, que presentan una parte basal ensanchada llamada ovario, que se prolonga en un cuello llamado estiloel cual se abre por el estigma dondese depositaran los granos de polen. El ovario contiene en su interior uno o variosprimordios seminales. Cada primordio seminal esta protegido por dos tugmentos, la primina y la secundina que rodena su superficie casi por completo excepto una pequeña abertura llamadamicrópilo. El interior del primodio seminal esta formado por la nucela que es el verdadero macrosporangio. La célula madre de la macrospora se divide por meiosis en cuatro macrosporas, tres de ellas degeneran y la más cercana al micrópilo se convierte en el saco embrionario que crece considerablemente y cuyo núcleo sufre tres mitosis sucesivas dando lugar a ocho núcleos haploides. Tres de estos núcleos se aíslan como células y se aproximan al micrópilo y forman el aparato ovular que consta de la oosfera (gameto femenino) en posición central y de las sinergidas a ambos lados. Otros tres núcleos aislados también como células se sitúan en el extremo opuesto, llamadas antípodas y los otros dos núcleos restantes se fusionan formando un núcleo diploide que se sitúa en el centro.

• Gimnosperma.

Su aparato reproductor son las flores y las mas primitivas son las piñas, que son unisexuales. Las femeninas con carpelos (hojas modificadas) que son macrosporangios que mediante meiosis forman macrosporas sobre lasbrácteas. Mientras que las masculinas tienen estambres como escamas, que son microsporangios que por meiosis forma microsporas (polen) que forma gametofitos que da lugar a los gametos masculinos. La característica principalde las gimnospermas es que primero produce el saco embrionario y luego la semilla desnuda, no envuelta en los carpelos. Por lo demás es igual que la rep.de las angiosperma.

-Polinización.

La polinización es el transportedel grano de polen desde la antera de los estambres hasta los carpelos. La polinización puede ser autogama o heterógama. La automaga es muy infrecuente, mientras que la heterógama es la más común.

Según la forma de transporte del polen esta puede ser polinización anemógama siendo transportado el polen a través del viento, teniendo que producir más polen y un estigma con mayor accesibilidad. Esta forma depolinización es frecuente enlas gramíneas. También puede ser una polinización utiliza el agua para el transporte del polen y la presenta las plantas acuáticas. La polinización zoogama es la utilizada por los animales, siendo la mas precisa y segura presentándola la mayoría de las gimnosperma. Se diferencian dos según quien la efectúe; la entomogama que la producen los insectos y la orinitogama que es la que realizan los pájaros.

Fecundación.

Comienza cuando el grano de polen llega al estigma y germina. La germinación consiste en la formación del tubo polínico dirigido por el núcleo vegetativo. Mientras que el nucleó germinativo sufre una mitosis dando lugar a dos núcleos espermáticos. Uno de ellos fecunda al núcleo secundario (2n) del saco embrionario formando el endosperma (3n) que funciona como reserva de energía para el embrión. El segundo núcleo espermático fecunda a la oosfera, formando el zigoto (2n) que por mitosis dará lugar al embrión.

Formación del embrión, endosperma y semilla.

Como resultado de la doble fecundación que forma el endosperma y al embrión todo esto protegido por el primordio seminal que forma el tugmento de la semilla. La semilla es el primordio seminal fecundado y maduro. El embrión que se encuentra dentro de la semilla presenta varias partes:

Radícula que forma la raíz.

Plúmula que dará lugar al tallo.

La gemula que formara la yema apical

Cotiledones que son las primeras hojas con las reservas del endosperma.

Formación del fruto.

Paralelamente a la formación de la semilla, los carpelos que envuelven a la semilla sufren unas transformaciones que dan lugar al fruto. El fruto proteje a la semilla y contribuye a su diseminación. Estas transformaciones de los carpelos dan lugar al pericarpo. El fruto es el ovario transformado y maduro.