Informe n°1 El mundo de las Pteridophytas

Integrantes 

• Andrea Yulieth Puentes Puentes
• Lina María Saavedra Buitrago 

OBJETIVOS

GENERAL

Identificar las diferentes clases de plantas superiores pertenecientes al grupo de pteridofitas y a la vez conocer sus estructuras anatómicas.

ESPECÍFICOS

Realizar cortes transversales a cada una de las muestras pertenecientes de las pteridophytas,  para luego ser montadas en placas.

 Implementar técnicas de tinción de tionina y savi para el reconocimiento de las estructuras internas.

Describir e ilustrar  la morfología que presenta cada muestra.

MARCO TEÓRICO

Las pteridofitas en el transcurso del tiempo han sido parte importante del mundo de los vegetales en el sentido de la evolución. Ésta es la clase más antigua y Son plantas que no producen flores. Comprenden alrededor de 13.000 especies. Su reproducción es mediante esporas. Requieren de climas húmedos para la reproducción. Éstas, a su vez, se clasifican en: Helechos, Equisetos y Licopodios.

Por tanto son plantas que poseen vasos conductores que permiten conducir sustancias orgánicas como la savia distribuyéndola por toda la estructura de la planta, desempeñando también el papel de  sostén de la misma. Son plantas que comparten características comunes con las briofitas, ya que estas presentan también hojas, tallos, raíces y frutos que en si no son verdaderos de las plantas superiores  como tal que comúnmente se conocen.

El crecimiento del tallo está asegurado en el funcionamiento de una célula inicial tetraédrica que se tabica paralelamente a las tres caras de plantas hundidas en los tejidos. Los tallos con frecuencia son rizomatosos breves o bien desarrollados, constituyendo verdaderos troncos (helechos arborescentes). Presenta diversidad de tipos de estela: protostélico, solenostélico o dictiostélico a veces polistélico. Con respecto al origen y la estructura de las hojas pueden ser enaciones, micrófilos y megafilos.

En  La raíz se encuentra también una célula inicial pero que se tabica paralelamente a sus cuatro caras, las tabicaciones de la cara externa, convexa que forman la cofia.

Las ramificaciones de los tallos y de las raíces son dicotómicas. Esa ramificación se hace, más cerca del extremo de la rama que produce es tan gruesa al tallo principal.

Las hojas o frondes son reducidas, de pocos milímetros, enteras, desprovistas de pecíolo, sin vascularización o con venación reducida a una vena que en algunas especies no sobrepasa la base,  en el mismo sector del tallo, se forman hojas diferentes en forma y tamaño en el lado superior y a los lados del mismo o también reciben el nombre de frondes (Filicales). Además encontramos hojas de gran tamaño, a menudo compuestas, con venación muy desarrollada. Presentan un pecíolo, con escamas pardas y una lámina, por tanto se destacan dos tipos de hojas:

•   Fronde simple: la lámina es alargada, entera (Ophioglossum). Puede ser pinnatífida o pinnatisecta.

• Fronde dividida: la lámina es pinnada con raquis simple como en Polypodium vulgare, o bi- o tripinnada con raquis primario y raquises secundarios o terciarios como en Polystichum filix-mas y Pteris aquilina respectivamente.

 Además podemos encontrar plantas criptógamas vasculares que se diferencian en el tamaño del órgano que en este caso es las hojas, las cuales hay de tipo micrófilo y megafilo,  pero en si lo que las hacen que sean distintivas de una a la otra es por su inervación simple, en este caso el micrófilo presenta un aparato simple que se encuentra formado por un solo haz que se separa del cilindro central del tallo sin dejar señal o una cicatrización, y en los megafilos ocurre lo contrario por poseer un aparato vascular más complejo, multifasciculado y la salida de sus haces deja una cicatriz en el cilindro central.

El crecimiento de los megafilos se debe a la actividad de un meristema apical persistente, cuya actividad se prolonga bastante tiempo después que la hoja se ha desplegado, contrariamente a lo que ocurre en las espermatófitas. Además en su aparato vascular se comprende por los esporangios y se encuentran en dos tipos: eusporangiado  y leptosporangiado.  Por tanto el eusporangiado nace a partir del grupo de células epiteliales que se encuentran en la paren interna, en donde está formada por dos capas de células, en donde el número de esporas en esporangio es variado y siempre elevado. En el leptosporangiado, es más pequeño y delgado compuesto por una sola célula epidérmica. El número de esporas es relativamente pequeño y es considerado primitivo de todos los grupos inferiores.

 Las Pteridofitas se desarrollan en lugares muy húmedos. Esto es debido a que su fecundación sólo es posible en agua, para que el anterozoide pueda nadar hasta la ovocélula. En épocas de sequía el fronde se seca, mientras que el rizoma (tallo subterráneo) se mantiene vivo si en el suelo hay humedad.

Además estas plantas han desarrollado un tejido epidérmico con cutícula y estomas, lo que evita la desecación y controla el intercambio de gases. Presentan tejidos conductores que transportan agua, sales y sustancias elaboradas por la planta, lo que permite su distribución. Gracias a estas adaptaciones, la planta puede alcanzar mayor tamaño que las Briofitas.

Los pteridófitos son plantas cormofitas con alternancia de generaciones y fases independientes, donde el esporofito (asexual) está más desarrollado   con células diploides, que produce a  las esporas. Y es más dominante que el gametofito (sexual), y en cambio en las briofitas el gametofito es el más dominante que el esporofito.

 Estas plantas son conocidas cómo criptógamas. El esporofito está constituido por raíz, tallo y hojas. Presenta un tejido de conducción formado por traqueidas y células cribosas. La raíz es de origen caulinar, algunas plantas epífitas o acuáticas carecen de raíces. Los tallos con frecuencia son rizomatosos breves o bien desarrollados, constituyendo verdaderos troncos (helechos arborescentes).

El esporofito tiene una estructura de planta superior, con raíces, tallos aéreos y tejidos epidérmicos, meristemáticos, de sostén y conductores. La fase de esporofito se inicia después de que el anterozoide fecunda a la oosfera originando un cigoto diploide. El cigoto formado comienza a dividirse originando el esporofito, que se alimenta del gametofito, hasta que incluso lo hace desaparecer. Los esporangios del esporofitos producen unas veces, una sola clase de esporas, que originan protalos hermafroditas, y otras, dos clases de esporas: las macrosporas, que engendran protalos femeninos con arquegonios; y las microsporas, que dan lugar a protalos masculinos con anteridios. Éstas dos últimas clases de esporas haploides al germinar darán lugar de nuevo a la fase de gametofito

El gametofito, denominado prótalo, distinguiéndose los gametos masculinos (anteridio) y gameto femenino (arquegonio), crece muy poco, sólo unos centímetros, y es subterráneo. En él se desarrollan anteridios y arquegonios, encargados de formar gametos masculinos y femeninos respectivamente. La fecundación de gametos origina una célula que forma el esporofito. Éste puede alcanzar un tamaño arbustivo. Se conocen Pteridofitas fósiles que alcanzaron un porte arborescente (Lepidodendron, Sigillaria...); La fase de gametofito se inicia con la germinación de una espora haploide que da lugar a un grupo de células, de forma laminar, denominado prótalo. El prótalo se desarrolla sobre el suelo y produce en sus órganos reproductores sexuales los gametos masculinos o anterozoides y los gametos femeninos u oosferas.

CICLO BIOLÓGICO: 

Imagen N°1: en ella se representa el ciclo vital de las plantas pteridofitas , mostrando la alternancia de generaciones (esporofítica y gametofítica), que en este caso es el helecho, y que de igual forma se evidencia en los licopodios, equisetos y las filicíneas.

Fuente: https://www.google.com.co/search?q=ciclo+del+esporofito+de+las+pteridophytas.

Como se nombró anteriormente que las pteridofitas se dividen en helechos, licopodios y equisetos. Por tanto es necesario conocer ciertas características de cada uno de ellos, para iniciar los helechos son plantas vasculares sin semilla  (pteridofitas), cuyas características morfológicas más sobresalientes son sus hojas grandes ("megafilos" o "frondes"), usualmente pinadas y con prefoliación circinada. Tradicionalmente ha agrupado a 3 gruposː los helechos leptosporangiados  (Polypodiidae), maratiales  y ofioglosales.

Imagen N°2: ejemplares de elechos, en la parte izquierda es el helecho más comun (Pteridium aquilinum) y en la derecha el helecho macho (Dryopteris filix-mas).

Se reproducen mediante esporas, las cuales necesitan la presencia de agua para completar su ciclo biológico. Una vez que alcanzan el momento de la reproducción en algunos frondes se generan los cuerpos reproductores, denominados soros, donde están los receptáculos de esporas, llamados esporangios. La forma de situarse los soros en los frondes suele ser una característica específica y el conocimiento del estado de madurez de los esporangios es de gran ayuda para su reproducción. Las esporas de este se encuentran agrupadas en unas protuberancias o bultitos llamadas soros que tienen las hojas por el envés (la cara de atrás). Estos se producen una vez al año, para saber cuando están maduros cuando su color se vuelva marrón oscuro o negro y aparezcan abiertas. Generalmente, esto ocurre a principios de primavera.

Las lycopodiáceas (nombre científico Lycopodiaceae) son un grupo monofiletico de pteridofitos con microfilos  que comprende al género Lycopodium y afines. Los esporofitos de las lycopodiáceas que viven en la actualidad son de porte pequeño y con característicos microfilos libres (no soldados entre sí). Los esporangios se ubican en la cara adaxial de los microfilos, la parte del tallo con microfilos con esporangios ("microesporofilos") forma el "estróbilo". Poseen esporangios de tipo eusporangiado, de dehiscencia transversal, típicamente reniforme (con forma de riñón)

Los licopodios se caracterizan por sus hojas “microfilos “vascularizadas, son pequeñas en comparación con los megafilos de las euphyllophytas, y sus meristemas (regiones de células jóvenes capaces de dividirse indefinidamente, responsables del crecimiento del esporofito) también están ubicados en una posición diferente que los de las euphyllophytas. En las Lycopsidas, los esporangios crecen en estrecha asociación con los microfilos, ubicándose en su cara adaxial (los microfilos con esporangios se llaman "esporofilos"). Estas plantas presentan  muchas divisiones laterales aproximadas alternas, densamente hojosas, extendidas, libremente ramificadas, las últimas divisiones terminadas en estróbilos sésiles, cilíndricos.

El Tallo  es leñoso, cilíndrico, y mayormente de 2 a 3 mm de grueso (excluidas las hojas), densamente hojoso hacia arriba; hojas dispuestas en espiral de 16 a 24 filas, a menudo aparecen subvertisiladas en la mitad del número de filas, aleznado-atenuadas, con 4 mm de largo y de 0,2 a 0,4 mm de ancho en la base, aciculares en la punta, enteras u oscuramente denticulado-cilioladas, en su mayoría extendidas, herbáceas.

En la parte del esporofito del licopodio está constituido por un tallo rastrero, que alcanza un metro de longitud, ramificado, aveces parcialmente subterráneo, en este caso de colorado y desprovisto de hojas, como un rizoma. Los tallos erectos están cubiertos de peque ñas hojas numerosas, espiraladas u opuestas de algunos milímetros de longitud, mucrucronadas, lineales. El crecimiento se hace por un grupo de células y no por una célula inicial. Por tanto las esporas del licopodio son todas semejantes, amarillas, reticulares, triradiadas de acuerdo a la disposición tétrada. Una vez en el suelo pueden tardar varios años en germinar.

                                                 Imagen N °3: (lycopodium clavatum).

Fuente: http://elprofedebiolo.blogspot.com.co/

Los Equisetos nombre común de las especies de un género de plantas productoras de esporas formado por unas 29 especies, entre ellas la llamada cola de caballo. La cola de caballo tiene forma de caña de entrenudos muy visibles de los cuales radian hojas cortas parecidas a las agujas del pino. Es utilizada como planta medicinal.

Imagen N°4: Equiceto que comúnmente se conoce como cola de caballo. “Equisetum hyemale”

Fuente: http://www.viverokaki.com.ar/productos.php?subcat=7

Estos se desarrollan en suelos húmedos y en pantanos de zonas tropicales. Tienen un rizoma o tallo subterráneo del cual se forman brotes o tallos aéreos erectos, que alcanzan de 1 a 2 metros de longitud. Los equisetos son plantas carentes de flores y tienen un tallo hueco y articulado. Las hojas son pequeñas y se reúnen en una vaina en torno al tallo. Producen 2 tipos de tallos: uno simple y fértil que tiene forma de espárrago que brota al final del invierno y otro ramificado y estéril que brota después de hacer el anterior, al finalizar la primavera. Se producen por esporas como los helechos. Su reproducción se basa en germinar las esporas se forma el gametofito, que sólo tendrá anteridios o arquegonios, siendo entonces dimórficos, aunque en algunas especies se producen anteridios en los gametofitos femeninos pero tras madurar los arquegonios, lo que se conoce como proteroginia. Los espermatozoides se producen en gran número y son flagelados.

Al final de las ramas fértiles se encuentra el estróbilo, formado por los verticilos de hojas fértiles (que en este clado se llaman "esporangióforos").

La anatomía del tallo revela una doble adaptación debido ala presencia de estomas y de un tejido empalizada asimilador, compesando la reducción foliar, de los tejidos vasculares y desarrollo de lagunas aeriferas que el permiten la vida pantanosa. NO hay   jamas tejidos secundarios. Los haces primarios se encuentran reducidos a un poco de líber, y en algunas traqueidas  de metaxilema, a derecha y a izquierda de la laguna de resorción del protoxilema. El crecimiento está asegurando, tanto en el tallo como en la raíz, por una célula inicial tetraédrica.   

MATERIALES  

Para el desarrollo de la práctica se tuvieron los siguientes materiales:

• Porta objetos
• Cubre objetos
• Cuchillas minora
• Microscopio
• Reactivos Tianina y savi
• Licopodio, equisetos y helechos
• Agujas de disección 
• Pincel.
• Gelatina 

RESULTADOS 

planta de un licopodio y un equiceto 

ciclo del helecho 

ESPORAS 

El ciclo reproductivo de los helechos comprende dos generaciones, una asexuada y otra sexuada. La asexuada o esporofito corresponde al helecho tal como se conoce. En el envés de las frondes hay grupos de estructuras portadoras de esporas llamadas esporangios, dispuestas en pequeñas formaciones de color castaño llamadas soros

CORTE TRANSVERSAL DE SOROS 

Los soros son una agrupación de esporangios localizado en los bordes o enveses de una fronda fértil en helechos verdaderos, en los esporangios es donde se encuentran almacenadas las esporas.  

CORTE TRANSVERSAL TALLO DE HELECHO

Tallo de helecho con Tionina 

Tallo de helecho con Savi 

El tallo suele ser un rizoma rastrero subterráneo cubierto de unas escamas llamadas paleas del cual surgen las raíces adventicias y las hojas o frondes

CORTE TRANSVERSAL DE UN TALLO DE LICOPODIO

Tallo de licopodio  con Tionina 

Tallo de licopodio con Savi 

la  estela se caracteriza por un solo haz en la que el floema penetra en parte en el xilema: el plectostele. 

CORTE TRANSVERSAL DE UN TALLO DE EQUICETO 

Tallo de equiceto con Tionina 

Tallo de equiceto con Savi

El tallo presenta una estructura compleja debido a la presencia de una serie de canales y conductos. Existe una epidermis recubriendo toda la superficie externa, que esta diferenciada en unas crestas  y en unos valles que es donde están dispuestos en fila estomas subepidérrmicos, que son orificios por donde se realiza el intercambio gaseoso.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Con lo estudiado en esta práctica se evidencia que tanto los helechos, los equisetos y los licopodios son plantas que presentan un mismo ciclo vegetativo debido a tener características en común dentro del grupo pteridophitas. Se caracterizan por tener un sistema vascular, y partir de esta se logra conocer como la evolución del vegetal hace que estas sean las primeras en poseer este sistema ya que estás no forman semillas durante su ciclo de vida si no que presenta una alternancia de generaciones, en las cuales se puede destacar dos fases independientes y de vida libre,  una que es más dominante hacia la otra en este caso hablando general en este grupo de plantas evolutivas, el esporofito es la fase dominante  que se muestra tanto en hojas, tallos, raíces y demás siendo esta la más visible por encima del gametofito.  Por tanto, los helechos presentan un tallo o rizoma, hojas jóvenes conocidas como prefoliaciones o cayados, presentan un  enrollamiento hacia adentro que permiten el crecimiento para alcanzar su estado adultez; en las hojas fértiles los esporangios se diferencian en la cara inferior o dorsal y pueden estar agrupados en soros de forma y disposición variada, mostrándose como con una aspecto de manchas cafés oscuras cuando estos están maduros.

En los helechos, un soro es una agrupación de esporangios localizado en los enveses de una fronda fértil en helechos verdaderos. Los soros se forman en la generación de esporófitos; los esporangios dentro producen meioesporas haploides. Al madurar los esporangios, el indusio se marchita y las esporas aún no pueden liberarse hasta que el esporangio se destruye y libera los esporos por medio del viento o por los mismos animales en ocasiones.

Tanto en la disposición de los soros son fundamentales y estratégicos para lograr una clasificación  taxonómica dentro de los helechos y las demás plantas que complementan las Pteridophitas.

 En los equisetum el tallo tiene una estructura compleja  debido a la presencia de una serie de canales y conductos como muestran los esquemas inferiores, existe una epidermis recubriendo toda la superficie externa del mismo que esta diferenciada en unas crestas o alientes llamadas  carinas y unos valles o estrantes llamados valeculas lugar, donde están dispuestos en fila de  estomas subepidermicos  que son unos orificios por donde se realiza el intercambio gaseoso. Es normal que lagunas células epidérmicas estén siliciadas para dar protección ante herbívoros.

Bajo esta epidermis se encuentra el parénquima clorofílico, siendo la parte importante para la fotosíntesis, ya que las hojas son muy pequeñas para mantener la planta entera, y otra  parénquima incoloro, que se constituye con un grupo de canales en los que se encuentra el xilema y el floema  y en la parte intermedia de estos dos se destaca el canal o laguna central.

 En los licopodios el tallo es tan variable ya que puede ser rastro y más o menos delicado la ramificación es dicotómica  En el corte transversal del tallo los vasos conductores forman un patrón («estela») que al menos en las Lycopsida,  en el tallo es derivada de la protostela con el xilema exarco, los esporangios son de inserción lateral, y en las lycopsidas crecen en estrecha asociación con los microfilos estando ubicados en su cara adaxial, y usualmente con forma acorazonada.

En la reproducción sexual, el embrión se reproduce por una espora que germina en el suelo y la planta resultante haya alcanzado la madurez se refleja la fase  gametofitica, en donde los gametos masculinos y femeninos se les conocen como anteridio y arquegonio.

La especie licopodio requiere de agua  como las otras plantas, hace posible que las traqueidas permitan la circulación de sustancias y a la vez que los espermatozoides naden, para formar la esperma por la parte masculina de la planta.

Los equisetos  son morfológicamente muy distintivas, con un tallo con crestas y valles, hojas reducidas dispuestas en verticilos, y hojas fértiles transformadas en esporangióforos unidas en estróbilos terminales.

Estas son plantas vasculares con ciclo de vida haplodiplonte donde la alternancia de generaciones se observa las dos fases tanto esporofitica y como gametofitica que en si son muy independientes, dando a lugar esporas o soros, siendo estos la semillas que hacen  posible la  dispersión y la diversidad de las mismas.

El gametofito es un “talo” (cuerpo sin organización), y el esporofito es un “cormo” (con raíz, vástago y sistema vascular). Debido a estas características tradicionalmente se las agrupa con las “pteridofitas”, además los tallos, fotosintéticos, “crecen a partir de un rizoma subterráneo mediante un meristema que consta de una célula apical piramidal que se divide en tres direcciones.”

Los tallos presentan nudos, los  cuales  son “ensanchados”. La superficie del tallo en los entrenudos es acanalada: presenta crestas y valles longitudinales (pliegues y estrías, carenas y valeculas), carácter único en monilofitas. Las células de la epidermis del tallo depositan sílice en la superficie del tallo que actúa como refuerzo de sostén. El tallo es usualmente hueco, observándose en el corte transversal que este en la parte central hay una parte hueca o vacía, acompañada de otros huecos diminutos  del lado interno de las crestas y los valles.

CONCLUSIONES

• Hablando genéricamente las  Pteridofitas son plantas que se han adaptado al medio terrestre, aunque de forma incompleta. Han desarrollado un tejido epidérmico con cutícula y estomas, lo que evita la desecación y controla el intercambio de gases que hace posible que estas  nuevas  adaptaciones de estas plantas les permita alcanzar  un mayor tamaño que las Briofitas, en este caso se le conoce como herbáceas.

• En el transcurso del desarrollo de la práctica se concibe que el grupo Pteridophytas, son plantas evolucionadas  en el sentido de que estas tengan un sistema vascular que permiten fluir sustancias nutritivas para su ciclo vital, intuyendo que estas hayan cambiado de ambiente de lo acuático a lo terrestre adaptándose al nuevo ambiente sin la misma cantidad de agua para poder sobrevivir.

• En el ciclo vital de estas plantas en general se puede destacar que presenta una alternancia de generaciones que permite identificar una fase esporofita, siendo esta las más dominante presenciándose en una forma muy peculiar como en hojas (frondes), raíz, tallo subterráneo, denominado rizoma,  en si estas se les ha  llamado cormofitas, en este caso la parte vegetativa de estas plantas son  las esporas o soros que  aparentan ser semillas que cumplen la misma función en el sentido de dar origen a otra especie y a la vez germinación de la misma, pero en si los soros no son semillas como se suele creer.

• Además las Pteridofitas se desarrollan en lugares  húmedos, por lo cual hace posible que su fecundación sede ´por el flujo de agua, para que el anterozoide pueda nadar hasta la ovocélula y lo más son plantas que En las épocas de sequía el fronde se seca, pero el rizoma (tallo subterráneo) se mantiene vivo si en el suelo si  hay humedad.

BIBLIOGRAFÍAS

Cabrera, A.L. (Ed.) 1977. Flora de la provincia de Jujuy. Parte II: Pteridophyta. Colección Científica, Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, Tomo XIII.

Moran, R.C. 2003. Los Géneros de Helechos y Licofitas Neotropicales. Una guía para Estudiantes. Edición Especial para Sistemática de Plantas Tropicales (OET 2003-28). Organización para Estudios Tropicale.

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Pryer, Kathleen M., Harald Schneider, Alan R. Smith, Raymond Cranfill, Paul G. Wolf, Jeffrey S. Hunt y Sedonia D. Sipes. 2001. “Horsetails and ferns are a monophyletic group and the closest living relatives to seed plants”. Nature 409: 618-622

Juan J. Valla, BOTÁNICA, Morfología de las Plantas Superiores, editorial Hemisferio Sur, Buenos Aires, Argentina, 1979.