Índice de este artículo
Las plantas conforman su propio reino, el Reino Plantae, un grupo diverso de organismos eucariotas cuya distribución se extiende por la mayor parte de los ecosistemas terrestres del planeta. Con aproximadamente unas 310.000 especies, se presentan en una diversidad de formas y tamaños, desde algas unicelulares hasta enormes árboles como las secuoyas. Las plantas cumplen un rol importante para los seres vivos, ya que al ser organismos autótrofos son el primer eslabón de la cadena trófica y por medio de la fotosíntesis no solo producen su propio alimento, sino que producen oxígeno que necesitamos para sobrevivir. La reproducción de las plantas consiste en diversos mecanismos biológicos mediante los cuales estas se multiplican para darle continuidad a su especie. El reino vegetal cuenta con una gran diversidad de sistemas reproductivos que varían de acuerdo al grupo de plantas.
Podemos encontrar dos sistemas generales de reproducción de las plantas que son la reproducción sexual y asexual. La reproducción asexual ocurre sin meiosis ni unión de células haploides, y produce como resultados individuos genéticamente iguales a su progenitor. Se conocen diversos mecanismos como la propagación vegetativa, donde la reproducción ocurre por la proliferación de células diploides de diversos tejidos de las plantas (hojas, tallos, raíces, entre otros). Dentro de la reproducción asexual se conoce también la agamospermia, donde una célula diploide prolifera dentro del ovario y ocurre la producción de semillas.
Por otro lado, encontramos la reproducción sexual de las plantas ocurre meiosis y unión de pares de células haploides. En la reproducción sexual también existen varios mecanismos, como la autogamia, que ocurre cuando se unen dos células haploides que provienen de un mismo individuo. Por ejemplo, células provenientes de una misma flor, o de diferentes flores de la misma planta. La heterogamia (también conocida como xenogamia o alogamia) es el otro mecanismo de reproducción sexual y ocurre por la unión de dos células haploides procedentes de plantas distintas.
El paso desde el medio acuático al medio terrestre en las plantas conllevó grandes avances evolutivos, con importantes cambios en las características ontogenéticas y morfológicas. La reproducción sexual de las plantas también se adaptó a este nuevo medio de vida y se evidencia en la aparición de dos fases genéticas alternantes (o alternancia de generaciones) en el ciclo vital de las especies vegetales terrestres.
Ciclo de vida y alternancia de generaciones en las plantas
El ciclo vital de las plantas se basa en la producción de dos generaciones sucesivas, en lo que se conoce como alternancia de generaciones. Una de las generaciones es haploide y las plantas producidas en ella se conocen como plantas esporófitas. Dichas plantas poseen células diploides (con cromosomas duplicados) y se reproducen de forma asexual mediante esporas.
Por el contrario, la generación diploide da como resultado plantas gametófitas con células que presentan un solo juego de cromosomas, es decir, haploides. Estas plantas se reproducen de forma sexual mediante gametos.
Durante la reproducción de las plantas ocurre un ciclo de alternancia entre estas generaciones esporófitas y gametófitas. Las plantas esporófitas se reproducen a través de la producción de esporas por el proceso de meiosis. Dicho proceso ocurre en los esporangios, donde ocurre la división celular que da como resultado 4 células haploides.
Las células haploides resultantes (esporas) se dividen por mitosis, formando organismos gametófitos, es decir, con células haploides. Los gametófitos se reproducen mediante la formación de gametos, proceso que ocurre en los gametangios. Estas estructuras equivalen a los órganos reproductores de las plantas.
Al unirse estos gametos se forma el cigoto diploide, que sufre división celular por mitosis y forma un individuo diploide esporófito. Al desarrollarse los esporófitos pueden producir esporas, lo que marca el comienzo de un nuevo ciclo de alternancia.
En las plantas, una de las generaciones (gametófita o esporófita) es dominante sobre la otra. La generación dominante suele ser más grande y permanece por más tiempo, mientras que la otra produce individuos de menor tamaño, llegando incluso a desarrollarse sobre la generación dominante.
Reproducción de las plantas no vasculares
En la reproducción de las plantas no vasculares, la generación gametófita domina sobre la esporófita. Estas plantas no poseen tejido vascular especializado (xilema y floema), por lo cual se encuentran estrechamente relacionadas a ambientes húmedos.
Briofitas
Las primeras plantas en colonizar el medio terrestre fueron las briofitas (Bryophyta s.l), donde se incluyen los musgos, hepáticas y antoceros. En la alternancia de generaciones de las briofitas, los gametófitos son dominantes e independientes, desde un punto de vista nutricional. Los esporófitos, por el contrario, permanecen fijos a los gametófitos, dependiendo de estos para nutrirse y desarrollarse.
En los musgos, puede apreciarse el esporófito en la región superior del gametófito. Este último cuenta con dos estructuras reproductivas denominadas anteridios y arquegonios. Los anteridios poseen forma de saco y producen espermatozoides biflagelados, mientras que los arquegonios pueden ser pedunculados y presentan forma de botella con cuello largo y una porción ventral engrosada, donde se resguarda un solo gameto femenino inmóvil (óvulo, ovocélula u oósfera).
Una vez que los espermatozoides son liberados desde los anteridios, se desplazan a través de la humedad de la planta, impulsados por los flagelos, hasta el arquegonio donde atraviesan el cuello con la ayuda de un fluido especial segregado en dicha estructura. El espermatozoide fecunda la ovocélula del arquegonio y se forma un cigoto que permanece en el vientre, donde se desarrolla el embrión.
El esporófito se desarrolla dentro del arquegonio, que posteriormente pasa a denominarse caliptra. Es por esta razón que los esporófitos viven sobre los gametófitos, pues el embrión nunca es liberado. Los esporófitos de los musgos constan de un pie con el cual se anclan al gametófito, un pedúnculo o filamento y en el extremo distal, una cápsula o esporangio en forma de campana, donde se formaran las esporas o células haploides. Al abrirse la cápsula (proceso llamado dehiscencia) se liberan las esporas que colonizarán nuevos espacios y permitirá el desarrollo de nuevos gametófitos.
Reproducción de las plantas vasculares sin semillas
Las plantas vasculares cuentan con un sistema de conducción eficaz que se compone del xilema y floema, y se encargan de la conducción de agua y nutrientes en medio terrestre. El desarrollo de esta importante característica permitió que las plantas pudieran colonizar una mayor variedad de hábitats terrestres.
Es preciso tener en cuenta en la reproducción de las plantas, que las vasculares son oógamas y, a diferencia de las plantas no vasculares, la fase genética alternante que domina es la esporófita. En estas plantas, los gametófitos dependen nutricionalmente del esporófito.
En las plantas vasculares sin semilla siempre se encuentra presente el arquegonio, donde se desarrolla el embrión. Estas plantas se reproducen a través de esporas, ya que, como su nombre lo indica, carecen de semillas. Dentro de este grupo de plantas puede existir la homosporia, donde se producen un solo tipo de esporas, y la heterosporia, donde se producen dos tipos de esporas en distintos tipos de esporangios.
Lychophyta
Los representantes de este grupo de plantas (licófitos) son plantas herbáceas que se caracterizan por presentar esporófitos y gametófitos de vida libre. Uno de los géneros más conocidos de la división Lycophyta es Lycopodium, cuyos esporófitos constan de un rizoma ramificado con ramas aéreas y raíces adventicias. Esta género presenta homosporia.
Los esporangios de Lycopodium se encuentran sobre estructuras especializadas conocidas como esporófilos. Luego de la germinación de las esporas, se producen gametófitos bisexuales. Los gametófitos desarrollan arquegonios, donde se produce una ovocélula, y anteridios que desarrolla espermatozoides biflagelados. Los espermatozoides nadan hasta el arquegonio, con ayuda de humedad sobre la planta, y se encuentra con la ovocélula para fecundarla y formar un cigoto.
El embrión se desarrolla en el vientre del arquegonio y puede permanecer allí algún tiempo. Sin embargo, el esporófito resultante se vuelve independiente eventualmente. Algunas especies de Lycopodium exhiben estróbilos o conos, donde se agrupan los esporófilos. Finalmente, los esporófitos desarrollan los esporangios, donde se producen por meiosis las esporas, que al liberarse inician de nuevo el ciclo vital de estas plantas.
En algunos casos, los gametófitos son subterráneos y para desarrollarse correctamente necesitan la presencia de hongos simbióticos micorrícicos.
Monilophyta
Dentro de esta división se encuentran los helechos, que conforman el mayor grupo de plantas vasculares sin semillas. La mayoría de helechos son homospóricos, aunque existen algunas especies que desarrollan dos tipos de esporangios, por lo tanto son heterospóricos.
En los helechos, los esporangios forman agrupaciones conocidas como soros, en la superficie inferior de las hojas, en algunas hojas modificadas específicamente para dicha tarea, o sobre ejes diferenciados de las hojas en general. En algunas especies, los soros están cubiertos por estructuras denominadas indusios, que se encogen al madurarse los esporangios.
Una vez que las esporas maduran, son expulsadas a través de grietas del esporangio, que provocan una liberación a modo de catapulta. Las esporas dan lugar a gametófitos bisexuados libres que se desarrollan en una estructura especializada conocida como protalo. En la cara ventral del protalo se desarrollan los anteridios y arquegonios. Estas estructuras se desarrollan con una diferencia de tiempo en el gametófito, lo que permite que se produzca fecundación cruzada entre plantas distintas.
Los espermatozoides son multiflagelados, y una vez liberados requieren la presencia de agua para nadar hasta la ovocélula del arquegonio y fertilizarla. Durante las primeras etapas del desarrollo del embrión resultante, el esporófito recibe nutrientes desde el gametófito. El desarrollo del esporófito ocurre rápidamente y este finalmente se independiza, momento en el cual se desintegra el gametófito.
Reproducción de las plantas vasculares con semillas
La semilla es una estructura especial que se desprende de las plantas, portan y protegen al embrión y le provee los nutrientes necesarios para su desarrollo. Esta característica ha evolucionado en varias líneas evolutivas de plantas y les ha permitido un gran dominio del medio terrestre.
Dentro de las plantas vasculares con semillas encontramos producción de semillas desnudas (gimnospermas) y plantas que producen flores (angiospermas). Este último grupo de plantas posee uno de los ciclos de vida más complejos dentro del reino vegetal.
Gymnospermae
Las gimnospermas agrupan tradicionalmente a las plantas vasculares con semillas que carecen de flores. Su nombre significa “semilla desnuda” y hace referencia al desarrollo de las semillas en ovarios expuestos, es decir, sin flores que presenten pistilos y carpelos. En la reproducción de las plantas gimnospermas no ocurre la producción de frutos, ya que la semilla se forma en ramas especializadas con hojas fértiles y crecimiento limitado conocidos como esporofilos. Dentro de las gimnospermas se encuentran las coníferas (pinos) y las cícadas.
En la reproducción de las plantas es preciso destacar que en este grupo existen especies monoicas y dioicas. Las estructuras reproductivas femeninas se conocen como estróbilos y constan de un eje central, del que se despliegan las brácteas, lugar donde se desarrollan las ovocélulas u óvulos. En las estructuras masculinas, del eje central nacen unas hojas modificadas que resguardan los espermatozoides en granos de polen.
En la mayoría de las gimnospermas, el polen es esparcido a través del viento, aunque en algunas especies de cícadas, intervienen animales en la polinización. Una vez que el polen llega hasta las brácteas, ingresa a través de la cámara polínica y fertiliza el óvulo, formándose entonces el cigoto. El embrión se desarrolla a la vez que los revestimientos del óvulo se vuelven una cubierta seminal. Al desarrollarse por completo la semilla, el embrión se encuentra en el eje central formando los cotiledones.
Las semillas pueden presentar distintas adaptaciones para la dispersión como la presencia de estructuras aladas para la dispersión por viento, o presentar una cubierta carnosa palatable, que les permite ser dispersadas por animales. Una vez que las condiciones ambientales son adecuadas para la germinación de la semilla se desarrolla una nueva plántula.
El proceso de reproducción de las plantas gimnospermas es lento. Entre el proceso de polinización y fertilización pueden pasar varios meses, mientras que la maduración y germinación de la semilla puede tomar incluso algunos años.
Angyospermae
Esta agrupación hace referencia a todas las plantas que presentan una estructura capaz de encerrar a las semillas, denominadas flores.
La reproducción de las plantas angiospermas puede ser por propagación vegetativa, es decir, de forma asexual, a partir de la división mitótica de las células de alguna de las estructuras (generalmente el tallo) que se corta o secciona de la planta madre, y se planta en un nuevo espacio.
En las plantas angiospermas, las estructuras reproductivas se agrupan en las flores, que son brotes de hojas modificadas para llevar a cabo la reproducción de estas plantas. La estructura reproductiva masculina consiste en un estambre formado básicamente por un filamento y las anteras. El pistilo conforma la estructura reproductiva femenina y su base es el estigma que se encuentra en el centro de la flor. Las flores están formadas por diversos tipos de hojas modificadas: los sépalos y pétalos que son verticilos florales estériles, y los estambres y carpelos que son las estructuras fértiles de la flor.
En la primera fase de la reproducción ocurre la polinización, donde los granos de polen (espermatozoides) son traslados por distintos mecanismos, desde las anteras hasta el estigma. Una vez allí, el polen emite los tubos polínicos que alcanza el ovario y a través de los cuales se transfieren los espermatozoides. Estos entran al óvulo por el micrópilo y alcanzan finalmente el saco embrionario.
En la reproducción de las plantas de este grupo ocurre una doble fecundación. Un espermatozoide fecunda el óvulo formando un cigoto diploide, mientras otro se une a una célula diploide, formando el endosperma o albumen, que funciona como tejido nutricional del embrión en la semilla. Por otro lado, el ovario se transforma en el fruto que porta y dispersa las semillas. Finalmente son esparcidas las semillas, que germinan una vez que se encuentre en un ambiente propicio para su desarrollo.
Bibliografía
- Audesirk, T., et al. 2003.
- de Escobar, L., y Girón, M. 1982.
- Lindorf, H., et al. 1975.
- Raven, P. H., et al. 1992.Introducción
Tal vez te interese una lectura del siguiente artículos: Cómo se reproducen los seres vivos
