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Funciones de relación y reproducción en las plantas: hormonas, respuestas y ciclos biológicos
Funciones de relación y reproducción en las plantas
1. La función de relación en las plantas
Las plantas son capaces de captar estímulos y producir cambios fisiológicos. La función de coordinación entre los estímulos ambientales y las respuestas que elabora la planta está regulada por el sistema hormonal, a través de las hormonas vegetales.
2. Las hormonas vegetales
Denominadas fitohormonas, son sustancias de naturaleza química variada que regulan y coordinan diversos procesos fisiológicos fundamentales para la supervivencia de las plantas.
Las fitohormonas se sintetizan en células meristemáticas y desde allí se dirigen a células específicas llamadas células blanco o diana.
Principales fitohormonas
- Auxinas: regulan el crecimiento de la planta mediante el alargamiento de sus células. Las auxinas regulan el crecimiento en sentido vertical. Se producen en los ápices del tallo y de la raíz de la planta. Impiden el crecimiento de las yemas axilares. Las auxinas regulan también la caída de hojas, flores y frutos.
- Citoquininas: estimulan la división celular y el crecimiento vegetal. A diferencia de las auxinas, favorecen la formación de nuevos brotes y retrasan el envejecimiento; ambas hormonas presentan acciones contrarias en algunos procesos.
- Giberelinas: estimulan la germinación de las semillas, inducen el alargamiento del tallo y favorecen el desarrollo de yemas florales y frutos.
- Ácido abscísico (ABA): es una fitohormona con efectos generalmente contrarios a las giberelinas. Impide el crecimiento de la planta, la germinación de las semillas y el desarrollo de las yemas.
- Etileno: responsable de la maduración de los frutos, de la caída de las hojas y del envejecimiento de las flores. Se utiliza con frecuencia para acelerar la maduración de frutos en procesos agrícolas y comerciales.
3. Las respuestas de las plantas
3.1. El desarrollo vegetal: factores decisivos — luz y temperatura
Dos factores decisivos en el desarrollo vegetal son la luz y la temperatura.
Efectos de la luz en el desarrollo vegetal
La luz es un factor básico para el desarrollo de todas las etapas de la vida de la planta. Las respuestas de los seres vivos ante la duración del día y la noche reciben el nombre de fotoperiodicidad. El fotoperiodo es la duración relativa de los períodos de luz y oscuridad que regula funciones biológicas de los organismos. En función del fotoperiodo, las plantas pueden clasificarse en tres tipos:
- Plantas de día largo (PDL): la floración tiene lugar cuando las horas de luz son, al menos, 15 o 16 horas. Ejemplos: trigo, lechuga, trébol.
- Plantas de día corto (PDC): la floración se produce tras días de iluminación diurna escasa (inferior a 15 horas, aunque nunca por debajo de 8 horas). Suelen florecer a finales de verano y en otoño. Ejemplos: tabaco, café, fresa, crisantemo.
- Plantas de día neutro o indiferente (PN): su floración no depende del fotoperiodo. Ejemplos: tomate, calabaza, maíz.
Las plantas detectan la duración del día y de la noche gracias a pigmentos como el fitocromo.
Efectos de la temperatura en el desarrollo vegetal
La temperatura influye en la velocidad de crecimiento de las plantas, la germinación, la respiración y la fotosíntesis.
- Temperaturas óptimas: existe un intervalo de temperatura para cada especie en el que su desarrollo es óptimo. Se llama temperatura óptima de crecimiento. Por encima y por debajo de ese rango, el crecimiento se ralentiza.
- Temperatura umbral: es la temperatura mínima a partir de la cual se desarrollan procesos como la floración; por debajo de esa temperatura dichos procesos no tienen lugar.
- Temperaturas letales: son las temperaturas más bajas o más altas que puede soportar una planta. Las temperaturas por debajo de 0 °C son límite letal inferior para muchas especies. Alrededor de los 50 °C se produce la temperatura letal superior, ya que a dicha temperatura la fotosíntesis se anula.
- Cero de vegetación: es la temperatura por debajo de la cual la planta deja de crecer.
Vernalización: es el proceso por el cual algunas especies sólo florecen si han pasado un periodo frío durante su estado vegetativo.
3.2. Los movimientos de los vegetales
Los movimientos vegetales incluyen los tropismos y las nastias.
Tropismos
Los tropismos son movimientos de crecimiento provocados por un estímulo externo al que el vegetal se acerca o del que se aleja. Si el movimiento es de acercamiento, es positivo; si es de alejamiento, es negativo. Se clasifican de la siguiente forma:
| Tipo de tropismo | Estímulo | Ejemplos |
|---|---|---|
| Fototropismo | Luz | Fototropismo(+): tallo. Fototropismo(-): raíz. |
| Geotropismo | Gravedad | Geotropismo(+): raíz. Geotropismo(-): tallo. |
| Tigmotropismo | Estimulación mecánica | Tigmotropismo(+): tallos o zarcillos que se enroscan. Tigmotropismo(-): raíces que evitan obstáculos. |
| Hidrotropismo (o quimiotropismo) | Agua o estímulos químicos | Hidrotropismo(+): raíz. Hidrotropismo(-): tallo. |
Nastias
Las nastias son movimientos no permanentes (movimientos reversibles) que no dependen de la dirección del estímulo, sino de su intensidad o del momento en que actúa.
Pueden ser de tres tipos:
| Tipo de nastia | Estímulo | Ejemplos |
|---|---|---|
| Fotonastias | Luz | Orientación de los girasoles hacia el sol (movimiento diurno). |
| Sismonastias | Estimulación mecánica | Plantas carnívoras que cierran sus trampas al detectar el peso de un insecto. |
| Termonastias | Temperatura | Apertura matinal de tulipanes o de la flor del azafrán por la mañana y cierre por la tarde. |
4. Los mecanismos de reproducción sexual y asexual en las plantas
4.1. La reproducción asexual en los vegetales
Incluye la esporulación y la multiplicación vegetativa.
Esporulación: formación de un nuevo individuo a partir de esporas.
Multiplicación vegetativa:
- Por gemación: originando yemas que producirán nuevas estructuras. Ejemplo: musgos.
- Por fragmentación: fragmentos de la planta madre originan nuevos individuos.
4.2. La reproducción sexual en los vegetales
| Gámeto | Anterozoide | Oosfera |
|---|---|---|
| Órgano reproductor | Anteridio | Arquegonio |
Las células haploides obtenidas mediante meiosis se unen para formar un cigoto diploide.
5. Los ciclos biológicos en las plantas
Son las fases del desarrollo de un organismo, desde la formación del cigoto hasta el desarrollo de los gametos en el individuo adulto. El organismo llamado gametofito produce gametos cuya unión da lugar al cigoto. Tras desarrollarse el cigoto, se origina un individuo, el esporofito, que formará esporas.
En función del momento en que se produce la meiosis, existen tres tipos de ciclos:
- Ciclo haplonte: la meiosis tiene lugar después de la fecundación.
- Ciclo diplonte: la meiosis se produce en la formación de los gametos.
- Ciclo diplohaplonte: la meiosis se produce en la formación de las esporas.
| Gametos | Cigoto | Individuo | |
|---|---|---|---|
| Haplonte | 2n | n | |
| Diplonte | 2n | 2n |
5.1. El ciclo biológico de los musgos
La planta visible es el gametofito haploide.
5.2. El ciclo biológico de los helechos
El individuo más aparente es el esporofito, que es diploide.
5.3. El ciclo biológico de las espermatofitas
Las espermatofitas se reproducen mediante semillas que se forman en un órgano denominado flor. La planta aparente es un esporofito. En cambio, el gametofito es muy reducido: en las angiospermas el gametofito masculino es un grano de polen y el gametofito femenino es el saco embrionario.
Ciclo biológico de las gimnospermas
Las gimnospermas («semillas desnudas») producen semillas que no están encerradas en un ovario.
- Las flores femeninas se reúnen en piñas o conos. En cada óvulo hay una célula madre que se divide por meiosis y da lugar a cuatro células haploides; tres de ellas degeneran y la cuarta da lugar al saco embrionario y al óvulo.
- Las flores masculinas están formadas por estambres que presentan sacos polínicos donde se encuentran los granos de polen.
Ciclo biológico de las angiospermas
Las angiospermas son un grupo de plantas que producen semillas encerradas en un ovario. La flor es un órgano compuesto por los siguientes elementos:
- Perianto: unión de la corola y el cáliz. La corola se compone de piezas coloreadas llamadas pétalos. El cáliz posee piezas protectoras llamadas sépalos.
- Gineceo: aparato reproductor femenino formado por carpelos.
- Androceo: aparato reproductor masculino formado por estambres con filamento y anteras.
- Receptáculo floral: ensanchamiento del que salen las demás piezas.
- Pedúnculo floral: estructura mediante la que se une la flor al tallo.
Los granos de polen de una flor se depositan en el estigma de otra y se forma el tubo polínico, que desciende por el estilo hasta el ovario.
La polinización
La polinización es el proceso por el cual los granos de polen llegan al estigma del carpelo. Para que tenga lugar, es preciso que el grano de polen salga de las anteras y pueda ser dispersado mediante vectores abióticos, como el aire y el agua, o vectores bióticos (animales).
Hay dos formas principales de polinización:
- Autopolinización: el polen de una planta fecunda su propio carpelo.
- Polinización cruzada: el polen de una planta fecunda a otra situada a distancia.
La semilla
La semilla es una estructura que aloja el embrión y posee tejidos nutritivos y cubiertas protectoras.
Estructura de la semilla:
- Embrión: es como una pequeña planta en estado de letargo y contiene:
- Radícula: dará origen a la raíz.
- Hipocótilo o tallito: segmento entre la radícula y los cotiledones.
- Epicótilo: dará origen al tallo.
- Cotiledones: cargados de sustancias nutritivas. Son las primeras hojas. Sirven para clasificar las angiospermas en dos grupos: monocotiledóneas (un solo cotiledón) y dicotiledóneas (dos cotiledones).
La semilla puede permanecer en estado latente durante mucho tiempo; cuando las condiciones del medio son adecuadas inicia su germinación. La germinación es el conjunto de procesos por los que el embrión reanuda su crecimiento y forma una plántula. En el inicio de la germinación, la semilla absorbe agua y reanuda su metabolismo.
El fruto
El fruto es el ovario desarrollado y maduro. En el interior de los frutos se encuentran las semillas, tantas como óvulos tenía el ovario.
Dispersión y propagación de frutos y semillas
Los frutos, además de proteger la semilla, favorecen su dispersión. Los principales mecanismos de dispersión son:
- Dispersión por el viento (anemocoria).
- Dispersión por animales (zoocoria).
- Dispersión por el agua (hidrocoria).
- Autodispersión (autocoria): la planta desarrolla mecanismos para lanzar sus semillas.