Gimnospermas - Facultad de Ciencias-UCV

Gimnospermas
Objetivos
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Conocer las principales características que distinguen a las gimnospermas de
los demás grupos vegetales y en particular de las angiospermas.
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Distinguir las divisiones Pinophyta, Cycadophyta, Gingkophyta y Gnetophyta.
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Reconocer los géneros nativos y exóticos representados en el país.
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Caracterizar cada uno de los géneros estudiados.
Contenidos
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Características generales de las gimnospermas. Características particulares
de las divisiones: Cycadophyta, Pinophyta Gingkophyta y Gnetophyta.
Distribución mundial. Géneros representativos.
Introducción
Las gimnospermas junto con las angiospermas constituyen el grupo de los
espermatofitos o plantas con semilla. Las gimnospermas se caracterizan por tener:
hábito
predominantemente
arbóreo,
crecimiento
secundario,
estructuras
reproductivas unisexuales (dioicas o monoicas), óvulos no encerrados por la
macrosporofila - es decir desnudos - por lo que no producen frutos. Los gametófitos
femeninos, muy reducidos pero evidentes, desarrollan arquegonios.
Características generales de las Divisiones de Gimnospermas
División Cycadophyta. Géneros representativos Cycas y Zamia.
El Phylum comprende 9 géneros con unas 100 especies de distribución tropical y
sub-tropical. El esporofito, con apariencia de palma, puede tener tallos subterráneos
(Zamia) o aéreos (Cycas), por lo general sin ramificación. El sistema radical es
pivotante, diferenciándose una raíz principal de la que salen raíces secundarias. Las
hojas suelen ser grandes, compuestas, pinnadas y se agrupan espiraladamente en
una roseta o penacho.
Son especies dioicas en las que las estructuras reproductivas de cada sexo se
producen en plantas diferentes. Los estróbilos pueden ser de pocos centímetros de
longitud o de gran tamaño y pueden ser terminales o laterales. El número de
estróbilos es variable desde 1 por planta hasta 20- 40 en algunas especies.
Algunas especies del género Cycas carecen de estróbilos femeninos (p.e. Cycas
revoluta). En este caso, las macroesporófilas aparecen formando una roseta por
encima de las hojas vegetativas, con los óvulos insertos en los márgenes. Las
macroesporófilas se diferencian de las hojas vegetativas por ser más pequeñas y de
color pardo. En otros géneros como Zamia y Encephalartos las macroesporófilas
son muy diferentes a las hojas vegetativas, siendo estructuras simples, globosas,
escamosas con pecíolos pequeños y peltadas, con los óvulos dispuestos en la cara
adaxial de la macroesporófila y organizadas en un estróbilo.
El número de óvulos por macroesporófila es generalmente bajo y son los de mayor
tamaño conocido en espermatofitas, pudiendo alcanzar un diámetro de 3 cm y una
longitud de 10 cm. Por otra parte, los microsporangios son muy numerosos y se
disponen en la cara abaxial de las microesporófilas. En la mayoría de las especies
de la División Cycadophyta los gametos masculinos son flagelados.
División Pinophyta: Coníferas
Comprende 50 géneros con unas 550 especies distribuidas ampliamente en todos
los continentes La mayoría son árboles grandes, muy ramificados generalmente con
un tronco principal y ramas subordinadas. El sistema radical es ramificado y
frecuentemente se encuentra asociado con micorrizas. Todos los órganos de estas
plantas presentan abundantes conductos secretores de resina.
Las semillas de
algunas especies son comestibles. Las hojas son simples y muy pequeñas, con
caracteres xeromorfos, muchas son siempreverdes. Presentan dimorfismo en las
ramas, caracterizado por la existencia de macroblastos (ramas con entrenudos
largos) y braquiblastos (ramas con entrenudos cortos). En el género Pinus los
macroblastos portan hojas escamosas no fotosintéticas, mientras que los
braquiblastos portan hojas aciculares reunidas en fascículos. Las hojas en muchas
coníferas son aciculares cortas o largas. En el género Podocarpus las hojas son
lanceoladas, uninervadas o multinervadas. En el género Cupressus son escamosas
y de pocos milímetros de largo. En el género Araucaria son anchas, de hasta de 5
centímetros de largo y con varios nervios paralelos. La disposición de las hojas
puede ser espiralada como en Araucaria, decusada como en Cupressus o
verticilada como en Juniperus. Si bien en algunas especies las hojas son muy
pequeñas no deben confundirse con micrófilos ya que poseen laguna foliar.
La mayor parte de las especies son monoicas, con estructuras reproductivas
femeninas y masculinas en el mismo individuo. Las esporófilas generalmente se
organizan en estróbilos. En Pinus, por ejemplo, los estróbilos masculinos se
localizan en las ramas inferiores y los femeninos hacia la parte apical del árbol. Los
estróbilos son de tamaño variable desde pocos centímetros como en Cupressus,
hasta 60cm o más. Las macroesporófilas en la División Pinophyta están
frecuentemente fusionadas a una bráctea escamosa, formando la llamada escama
ovulífera. Los gametos masculinos en este grupo son no flagelados.
División Gingkophyta
Representada por un único género con una sola especie, Ginko biloba, de
distribución restringida a Japón y China, son árboles de gran altura, con valor
ornamental. Las hojas, relativamente grandes, se caracterizan por ser bilobadas y
con nerviación dicotómica y por sus características xeromorfas. En esta especie no
existen estróbilos femeninos o están muy reducidos. Los óvulos péndulos de Ginko
biloba se producen en pares a partir de braquiblastos. Cuando están maduros, los
óvulos pueden adquirir gran tamaño y tiene un olor rancio característico por la
producción de ácido butírico, por lo que se evita la siembra de árboles femeninos
cuando la especie se utiliza con fines ornamentales. En este grupo, al igual que en
la División Cycadophyta los gametos masculinos flagelados.
División
Gnetophyta.
Géneros
representativos
Gnetum,
Ephedra
y
Welwitschia.
Constituido por 3 géneros con unas 71 especies. Este grupo heterogéneo se
distingue del resto de las gimnospermas por la presencia de vasos y traqueidas en
el xilema, por lo que se asemejan a las angiospermas. También se han reportado en
este grupo células de parénquima asociadas a las células cribosas del floema. Otra
diferencia con las demás gimnospermas es que los tubos polínicos no son
haustoriales y los estróbilos son compuestos (macrosporofila + bráctea), carácter
presente en algunas coníferas. Los tres géneros presentan una cámara polínica
muy amplia que se prolonga hasta los arquegonios. Por lo general el tubo polínico
es corto y efímero, y los embriones tienen 2 cotiledones.
Debido a la heterogeneidad de los géneros de esta División se presentan las
características en detalle de cada uno.
Ephedra es un arbusto xerófilo de tamaño variable de 1 a 5 m. Se distribuye en
zonas desérticas del Mediterráneo, Asia y Suramérica. Consiste de un sistema de
ejes fotosintéticos, con hojas verticiladas o decusadas, muy reducidas, atravesadas
por 2 o 3 nervios no ramificados. El sistema radical consiste de una raíz pivotante
con raíces adventicias. Tiene uso medicinal, de este arbusto se extrae un alcaloide,
la efedrina. Comprende unas 40 especies, tanto monoicas como dioicas. Los
arquegonios están muy hundidos en el tejido gametofítico y contiene alrededor de
40 células en el cuello, por lo que se considera primitivo. El tubo polínico no tiene
función haustorial. El tiempo entre la polinización y la fertilización es muy corto,
entre10 y 40 horas.
Gnetum Se distribuye en las regiones tropicales de Africa, Asia y el norte de
Suramérica. Comprende unas 30 especies. El carácter más llamativo de este
género es la hoja que es ancha, elíptica y de nerviación aparentemente reticulada,
siendo muy similar a la hoja de una angiosperma. La disposición de las hojas es
decusada. El tallo de la mayor parte de las especies, con hábito predominantemente
trepador, presenta crecimiento secundario anómalo. Son dioicas y presentan
estróbilos masculinos donde pueden formarse óvulos abortivos, lo que sugiere la
idea de “hermafroditismo”. Un carácter único dentro de las gimnospermas es que el
gametofito femenino no desarrolla arquegonios, solo se observan grupos de núcleos
libres hacia la región micropilar del gametofito femenino. A diferencia del resto de
las gimnospermas el embrión no sufre divisiones nucleares libres (fase cenocítica)
sino que se tabica inmediatamente después de cada división celular, como ocurre
en pteridofitas y angiospermas.
Welwitschia
Este género está representado por una sola especie, Welwitschia mirabilis,
endémica de los desiertos de Namibia y Kalahari. Consiste de un tallo leñoso corto
de aprox. 1.5 m de diámetro que se continúa bajo tierra en una raíz pivotante muy
larga; el extremo apical del tallo porta dos hojas muy largas capaces de crecimiento
indeterminado, pueden alcanzar hasta 2 m de longitud. Su sistema de nervaduras
es muy diferente de las otras gimnospermas, presenta numerosos nervios
longitudinales interconectados por nervios más finos en posición oblicua. El punto
vegetativo del vástago muestra una condición poco frecuente, ya que deja de ser
activo después de la formación de las hojas y esporófilas, por tal razón puede
considerase una planta con crecimiento cerrado. El género es dioico y no organiza
arquegonios.
Los núcleos libres del gametofito femenino se agrupan formando células
multinucleadas. Algunas células emiten prolongaciones y se consideran ovocélulas;
estas prolongaciones crecen hasta encontrar los tubos polínicos. La fertilización
tiene lugar en el tubo polínico y no en el gametofito femenino, caso único entre los
espermatofitos. Tampoco hay divisiones nucleares libres previo a la formación del
embrión.
Observaciones
„ Para cada una de las especies suministradas examine las siguientes
características: Hábito, tipo de ramificación, hoja: composición, filotaxis,
forma, textura.
„ Esporófilas
masculinas: Tipo de organización,
longitud,
número
de
esporofilas/estróbilo. En el caso de que estén presentes, forma de las
esporófilas y numero de esporangios/esporofila.
„ Esporófilas
femeninas:
Tipo
de
organización,
longitud,
número
esporofilas/estróbilo. En el caso de que estén presentes, forma de las
esporófilas y numero de esporangios/esporofila.
„ Con base en los caracteres observados establezca a que División de
Gimnospermas pertenece el ejemplar estudiado.
„ Identifique y dibuje las estructuras reproductivas masculinas de las especies
suministradas.
„ Identifique y dibuje las estructuras reproductivas femeninas (estróbilos
femeninos o macrosporofilas) de las especies suministradas.
Esquema de una planta de Cyca sp.
c
a
b
Esquema de un estróbilo masculino (a), detalle de las caras abaxial y adaxial de la
microsporófila (b) y megaesporofila (c) de una planta de Cyca circinalis
Esquema de una planta de Zamia sp
a
b
c
d
}
Esquema de un estróbilo femenino (a), masculino (b), detalle de una macrosporófila
portando óvulos (c) y de una microsporófila con microsporangios (d) de una planta
de Zamia sp
a
b
Esquema de una planta de Pinus sp (a) detalle de un macroblasto con
braquiblastos y estróbilos femeninos (b)
b
a
c
Esquema de un estróbilo femenino (a), semilla alada (b) y masculino (c) de una
planta de Pinus sp
a
b
Esquema de una planta de Gringo biloba (a)m detalle de un braquiblasto portando
hojas bilobadas (b)
Microsporófila con
microsporangios
Macrosporofila
con óvulos
Esquema de estróbilo masculino (a), femenino (b) de una planta de Gnetum sp
Facultad de Ciencias
Escuela de Biología
Laboratorio de Biología Vegetal
Nombre:
CI:
Gimnospermas
CARACTER
Cycas
Zamia
Pinus
Cupressus
Gnetum
Hábito
Tipo de
ramificación
Composición
Filotaxis
HOJA
Forma
Textura
N° esporofilas/
estróbilo
Forma
N° esporangios/
esporofila
Longitud
N° esporofilas/
estróbilo
Forma
N° esporangios/
esporofila
DIVISIÓN
ESTROBILO
FEMENINO
ESTROBILO
MASCULINO
Longitud
Dibuje una vista de los estróbilos masculinos de las especies suministradas.
Identifique las estructuras observadas.
Dibuje una vista de los estróbilos femeninos o macrosporofilas de las especies
suministradas. Identifique las estructuras observadas.