Profesores: Dr. Gastón Esparza Frausto Dr. Fco. J. Macías Rodríguez MVZ. Fco. J. Macías Robles UNIDAD I. CARACTERIZACION DEL REINO PLANTAE OBJETIVO: Caracterizar al Reino Plantae para distinguirlo de otros Reinos, valorando la importancia de dicho reino en los ecosistemas y en el hombre. ✓ ✓ ✓ ✓ La Botánica como ciencia que estudia las plantas Importancia de las plantas en ecosistemas y para el hombre Ubicar el Reino Plantae en la diversidad biológica Identificar las características generales del Reino Plantae: • Nutrición y crecimiento • Niveles de organización • Ciclo de vida BOTÁNICA (del griego botano : hierba) Ciencia que estudia a las plantas Divisiones de la Botánica Botánica pura. Estudia a las plantas desde el punto de vista teórico. Botánica aplicada. Considera el estudio de las plantas con fines prácticos. El conocimiento de la primera es indispensable para entender los problemas que surgen al estudiar a la segunda. BOTANICA PURA Ramas o Áreas MORFOLOGIA. Estudia la forma externa e interna de células, tejidos y órganos vegetales Citología. Estudia las células Histología. Los tejidos Organografía. Los órganos Palinología. Los granos de polen Embriología. El desarrollo del embrión BOTANICA GENERAL. Estudia la morfología y fisiología de las plantas Fisiología. Estudia el funcionamiento de la planta Genética. Estudia los mecanismos de la herencia Etología. Estudia las adaptaciones de las plantas Etnobotánica. Estudia la relación del hombre con el uso de las plantas Ecología. Estudia la relación de las plantas con el medio ambiente Evolución. Estudia los cambios graduales hereditarios y la selección natural Fitopatología. Estudia las enfermedades de las plantas BOTANICA ESPECIAL Botánica sistemática. Estudia la identificación y clasificación de las plantas Fitogeografía. Trata la distribución geográfica de las plantas Paleobotánica. Estudia las plantas fósiles Botánica molecular. Estudia la relación entre las moléculas de células vegetales y los genes y proteínas que las sintetizan. BOTANICA APLICADA. Estudio con fines económicos e industriales de las plantas Botánica Botánica Botánica Botánica Farmacéutica. Estudia plantas con principios activos curativos y/o tóxicos Agrícola. Estudia plantas útiles y dañinas al hombre y al ganado Forestal. Estudia especies vegetales forestales Industrial. Estudia especies vegetales de interés industrial IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS CON SEMILLA ALIMENTICIA: (Cereales, Frutas, Hortalizas, Legumbres Condimentos/ comino, pimienta ) ECOLOGICA: Bosques y selvas/Pulmones de O2 del planeta /Reservorios de biodiversidad de flora y fauna / Ciclo hidrológico INDUSTRIAL: Construcción: Arboles maderables Pino, Encino, etc/ Vivienda Fibras : Henequén, Algodón/Costales, mantas, vestido, techo Combustible: Carbón vegetal, leña/Varios Biocombustible metanol/ Caña de azúcar, Betabel, Higuerilla/ Otros: Chile/Polvos pica-pica / protección RECREACIONAL/HORNAMENTAL: Drogas/ Marihuana, Amapola, Barbasco Alcohólicas/ Cebada, granos, caña, vid Ornamentales/ Flores, Abies religiosa, etc.. MEDICINAL: Chaparro amargoso, Árnica/Medicina Ejemplo de 35000 30000 IMPORTANCIA ECONOMICA de una planta cultivada Capsicum annum PRODUCCION DE CHILE SECO EN MEXICO 51.9% CHILES SECOS Superficie (ha) 25000 20000 PASILLA GUAJILLO PUY A ANCHO MULATO 15000 20.7% 10000 8.7% 5000 6.4% 4.7% 2.8% 1.7% 1.7% 1.5% JAL GTO QRO AGS 0 ZAC SLP CHIH DGO OTROS Superficie cultivada con chiles secos (SAGARPA, )2006) PRODUCCION DE CHILE SECO EN ZACATECAS 10000 ✓ >50 % Producción Nacional 22.6% 8000 7.2% 5.8% 5.8% 2.5% Morelos Otros 2.9% Zacatecas 0 Pánuco 2000 P. Natera ✓ Proveeduría de insumos 9.7% E. Estrada ✓Transporte 10.8% 4000 Calera ✓ Industria alimenticia 12.6% Guadalupe ✓>100 deshidratadoras 6000 Fresnillo ✓ Miles de jornales indirectos 20.0% V. Cos ✓ 6 millones jornales directos Superficie (ha) ✓ 35% PIB agropecuario Superficie de chile cultivada en Zacatecas (SAGARPA, 2008) En suma: LA CADENA AGROALIMENTARIA DE CHILES SECOS ES SOCIAL Y ECONOMICMAENTE ESTRATEGICA PARA ZACATECAS IMPORTANCIA ECOLOGICA Selva Amazónica: Pulmón del planeta O2? Madera? Fauna? Ciclo hidrológico? Reedwood Forest: Reserva natural? O2? Madera ? Fauna? ROZA,TUMBA Y QUEMA Sureste Mexicano y Centroamérica Agricultura nómada o itinerante / Milpa que camina/? Desmonte de nopaleras y magueyeras/ Centro Norte de México Deforestación de especies no maderables/ Saqueo? Áreas frijoleras/ Agricultura de temporal? ESPACIOS DESTINADOS A PRESERVAR LA DIVERSIDAD VEGETAL JARDINES BOTANICOS ARBORETUMS HERBARIOS DEPOSITARIOS NACIONALES RESERVAS FORESTALES/ AREAS NATURALES PROTEGIDAS JARDIN BOTANICO (GINEBRA, SUIZA) Fomenta valores Medio ambiente Vida silvestre Familia No desperdicio Bosques y Jardines Viveros y Tropicales Trepadoras y Acuáticas Acuáticas Epífitas Cactáceas Comino Albahaca Especias Medicina homeopática Lobelia inflata/ Tabaco indio/Asma, bronquitis/ Tóxico Medicina alopática Medicinales TENDENCIAS EVOLUTIVAS DE LAS PLANTAS La gran diversidad de las plantas actuales es producto de la adaptación a largos procesos evolutivos (millones de años) de la flora mas antigua (bacterias, algas, hongos) (González, 1972) 1 Hacia una mayor complejidad celular 2 Hacia la agregación celular (pluricelularidad) 3 Hacia una Diferenciación celular 4 Hacia la adquisición de la reproducción sexual 5 Hacia la Alternancia de generaciones (esporofito y gametofito) 6 Hacia la formación de tejidos y órganos 7 Hacia la colonozación del medio terrestre 8 Hacia el desarrollo de un sistema de conducción (vascularización) 9 Hacia la protección de estructuras reproductivas 10 Hacia la formación de sexos diferentes (heterosporia) 11 Hacia la formación de semillas REINO PLANTAE (Ubicación en la diversidad biológica) DIVISION SUBDIVISION Talofitas De cuerpo muy simple; carecen de raíces, tallos y hojas verdaderos. La mayoría tienen estructuras reproductivas unicelulares Bacterias, algas azul verdes Esquizofita Algas verdes Clorofita Euglenoides (dulceacuícolas) Euglenofita Algas doradas Pirrofita diatomeas Crisofita Algas cafés Phaeofita Algas rojas Rodofita Hongos y Líquenes Micota (Fungi) Briofitas CLASE Musgos, Hepáticas, Antoceros. Plantas verdaderas “no vasculares” con pigmentos , sustancias de reserva, órganos sexuales multicelulares Equisetos, Helechos. Plantas “vasculares” sin f lores ni semillas; Pteridofitas Selaginelas, reproducción por esporas producidas por esporangios Espermatofitas: Plantas con flores y semillas Coniferofita Pinos, Cedros, Cícadas. Arboreas, con crecimiento secundario vigoroso, hojas pequeñas, estructuras (Gimnospermas) reproductivas en conos, óvulos (semillas) desnudos Antofita (Angiospermas) Plantas con flores. Herbáceas o leñosas, hojas diversas, semillas protegidas en frutos. Dicotiledóneas (Ej Frijol , árboles no pinos) Monocotiledóneas (Ej Maíz) División BRIOFITAS: grupo de plantas pequeñas que crecen en zonas húmedas sobre el suelo, troncos de árboles y rocas. Plantas no vasculares (sin vasos conductores) que incluyen a las hepáticas, musgos y antoceros. Musgos Ej. Musgos: Viven en densas colonias o mantos. Cada planta tiene diminutas estructuras parecidas a raíces llamada rizoides que les permiten sujetarse al suelo, muchas especies de musgos tienen los sexos separados; anteridio (órgano sexual masculino) y arquegonio (femenino) Hepáticas División PTERIDOFITAS: Licopodios, selaginelas, equisetos (colas de caballo) y helechos. Plantas sin flores ni semillas. La reproducción es por medio de esporas producidas en esporangios, razón por la cual antiguamente se les denominaba criptógamas vasculares (12.000 especies). Selaginella willdenowii Blechnum brasiliense Equisetum sp Cybotium (helecho arborescente) REINO PLANTAE (PLANTAS VERDADERAS/ ) Luz División: Spermatophyta Subdivisión: Gymnospermae (coniferas) Subdivisión: Angiospermae (con flores) Clase: Dicotyledonae Clase: Monocotyledonae CLASIFICACION COMPLETA DE UNA PLANTA (Ej. Alfalfa) Phylum o División Spermatophyta Clase o Subdivisión Angiospermae Subclase Orden Dicotyledonae Rosales Familia Leguminosae Genero Medicago Especie sativum Nombre científico Medicago sativum División Spermatophyta (235,760 especies) La reproducción ocurre a través de la formación de flores y semillas. Por poseer flores, estas plantas se denominan también como “fanerógamas” o “antofitas”. Tiene 2 subdivisiones: Gimnospermae y Angiospermae Subdivisión Gymnospermae (760 spp) Gymnos: desnudo, Esperma: semilla Poseen Semillas desnudas en la axila de brácteas o directamente sobre el eje de la inflorescencia Ej. Maderables como los Pinos, Abetos, Cipreses, Cycadas, Ginkgo Representantes de Gymnospermae Pinus sp. Cupressus sp Ginkgo biloba Cycas revoluta Subdivisión Angiospermae (235,000 spp) •Vegetales dominantes hoy día en el planeta • Presentan sus óvulos o futuras semillas encerrados en un recipiente que es el ovario, que se transformará en fruto. Dicotyledoneae Clase (170.000 spp) • Plantas herbáceas y/o árboles de gran desarrollo (con crecimiento secundario) Ej: Mayor parte de árboles, arbustos y hierbas, Laurel, Aguacate, Vid, Rosal, Frijol, Lechuga, Tomate, Chile Monocotyledoneae Clase (65.000 spp) • Principalmente plantas herbáceas (sin crecimiento secundario). Ej: Pastos, maíz, cebolla, trigo, lirios, palmeras, plátano, orquídeas,etc. Representantes de Angiospermae Dicotiledóneas Framboyan (Delonix regia) Bignonia (Podranea ricasoliana Monocotiledóneas Triticum aestivum Cocotero (Cocos nucifera) ANGIOSPERMAS (Plantas con semilla y flores) Plantas con semillas envueltas en frutos, con cotiledones (lóbulos que en muchas plantas rodean al embrión y le sirven de alimento) en su semilla. Se dividen en monocotiledóneas y dicotiledóneas. Una flor completa de las plantas angiospermas consta de pedúnculo, cáliz (conjunto de sépalos), corola (conjunto de pétalos), androceo (órgano masculino con varios estambres) y gineceo (órgano femenino) CARACTERISTICAS DEL REINO PLANTAE Crecimiento y Nutrición FOTOSINTESIS A diferencia de los animales (heterótrofos), que necesitan digerir alimentos ya elaborados, las plantas (Autótrofas) elaboran sus propios alimentos a través de un proceso llamado fotosíntesis. La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía lumínica proveniente del sol en energía química. Las plantas disponen de pigmentos (ej. clorofilas, carotenos) que absorben la luz (Energía Lumínica) para dar paso a la síntesis de azucares a partir del CO2 (dióxido de carbono) y agua, a la vez que se libera O2 (Oxigeno). LUZ CO2 + H2O dióxido de carbono + agua (CH2O) + O2 = hidratos de carbono + oxígeno Para su crecimiento, además de los elementos que las plantas obtienen del aire (O2, CO2 ) y agua (H2O), a saber : C, H y O las plantas requieren también Elementos minerales. La nutrición mineral ocurre mediante la absorción de elementos minerales del suelo por la raíz de las plantas y su translocación al Tallo (parte aérea). En función a la cantidad requerida por la planta, dichos elementos se clasifican en: Macronutrientes: N, P, K, Ca, Mg, S Micronutrientes: Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl DEFINICIÓN DE ELEMENTO Sustancia que por ningún procedimiento, ni físico ni químico, puede separarse o descomponerse en otras sustancias más sencillas. DEFINICIÓN DE NUTRIMENTO Sustancia que juega metabólico en la planta. un papel H2O O2 CO2 N Ca K P Mg Fe S Mn Zn Co Mo B Cu Na Si Cl ELEMENTOS Y NUTRIMENTOS Composición del material vegetal 95-98 % C, H, O 2-5 % Cenizas minerales (N, P, K, Ca, Mg, etc.) Niveles de organización o integración biológica de las plantas Ecosistema Comunidad Población Planta (Individuo) Órganos Tejidos Célula Organelos Moléculas Ser vivo: Nace, Crece, se reproduce y muere Ciclos de vida Los seres vivos vivos se reproducen, es decir, forman otros seres vivos similares a ellos. El ciclo de un organismo, desde las estructuras reproductivas con las que se inicia hasta el momento en que forma sus propias estructuras reproductivas, similares a las primeras, se denomina CICLO BIOLOGICO. En la reproducción sexual la MEIOSIS forma gametos HAPLOIDES (1N), es decir con la mitad de la dotación cromosómica de la especie. La fusión de los gametos masculinos y femeninos es la FECUNDACION en la que se forma un CIGOTO DIPLOIDE (2N), con los dos juegos de cromosomas. A esta alternancia de etapas dentro del ciclo biológico se les conoce como fases haploide y diploide respectivamente. Normalmente, luego de la meiosis y de la fecundación hay un período de desarrollo representado por una serie de divisiones mitóticas, lo cual recibe el nombre de GENERACION. Ciclo de vida angiospermas 2N = ESPOROFITICA 1N = GAMETOFITICA Ciclo de vida de las ANGIOSPERMAS Al germinar las SEMILLAS se forma una planta que representa la generación esporofítica, autótrofa. Esta planta formará flores con estructuras reproductivas masculinas (sacos polínicos en los estambres) y femeninas (óvulos en el gineceo). Dentro de estas estructuras (polen y óvulos) se produce la MEIOSIS a través de la cual se forman gametos haploides (1N) iniciando la generación gametofítica. Se forma un gametofito masculino representado por los granos de polen y un gametofito femenino que es el saco embrionario. Estas generaciones viven dentro de los estambres y ovario a expensas de las reservas de estas estructuras. La FECUNDACION de las Angiospermas es doble: Dentro de los granos de polen se forman dos gametos masculinos (1n), uno fecunda al gameto femenino llamado ovocélula (1N) y forma al CIGOTO (2N), el otro gameto masculino se une al núcleo del endospermo (2N) ubicado dentro del saco embrionario formando así el endospermo (3N) o sustancia de reserva de la semilla. El cigoto reinicia una nueva generación esporofítica diploide (2N). Al desarrollarse la generación esporofítica en su fase diploide (2N) y la generación gametofítica durante la fase haploide (1N), se habla de ALTERNANCIA DE GENERACIONES. La reproducción tiene dos propósitos: primero, a través del sexo y la fecundación cruzada se mantiene la diversidad genética y se recombinan los caracteres heredados; segundo: la reproducción contribuye a la multiplicación y dispersión del organismo a través de las SEMILLAS. Ciclo de vida de las gimnospermas Ciclos de vida de las GIMNOSPERMAS El CICLO es esencialmente el mismo que en Angiospermas. Deriva del griego, gymnos: desnudo, haciendo alusión a que las semillas se encuentran desnudas, no encerradas en un fruto. Las flores son imperfectas; son conos femeninos y masculinos ubicados en forma separada. Mientras que las Angiospermas evolucionaron encerrando los óvulos dentro del carpelo (angion: vasija en griego) y reduciendo el gametofito a un saco embrionario que permite la protección de depredadores y posteriormente encierra a la semilla dentro del fruto, en las Gimnospermas los gametofitos femeninos u óvulos está expuestos en la axila de los carpelos. Mientras que en las Angiospermas los gametos son transportados por el tubo polínico directamente hasta la ovocélula, en las Gimnospermas la polinización es directa: el grano de polen llega a la micrópila del óvulo. Las Angiospermas evolucionaron encerrando los óvulos en el ovario, debiendo formar estructuras como el estigma para recepción de los granos de polen y el estilo para alimentar al tubo polínico durante el recorrido hasta la ovocélula. La polinización es indirecta. En las Gimnospermas la fecundación es simple: da como resultado un cigoto (2N), las sustancias de reserva de la semilla derivan del gametofito femenino. Por otro lado, en las Angiospermas aparece la doble fecundación, resultando un cigoto y un endospermo como reserva que se forma solo si hay fecundación.
