EL INICIO DE LAS PLANTAS VASCULARES PTERIDOFITAS

OBJETIVO GENERAL

Conocer las primeras plantas que dieron paso a la evolución de todas las plantas vasculares que hoy conocemos, utilizando algunas muestras para identificar la estructura de diferentes clases de pteridofitas más comunes; teniendo en cuenta los reactivos  y los cortes necesarios para obtener una buena muestra

OBJETIVOS ESPECIFICOS

§   Observar los esporangios y las esporas de un helecho microscópicamente, identificando su forma   característica

§       Realizar cortes transversales de el soro de un helecho, el tallo de un helecho, de un equiseto y de un licopodio

§         Realizar esquemas sobre el ciclo de vida de los pteridofitos

§         Identificar con cual reactivo se observan mejor las estructuras

§         Sellar placas de helecho, licopodios y equiseto con diferentes reactivos como :ç Safranina, Verde de metilo y Tionina

 MARCO TEÓRICO

Los primeros organismos vegetales aparecieron hace 3600 millones de años en los océanos. Estos crearon el oxígeno de la atmosfera y el ozono. Después de crear la atmosfera terrestre, poco a poco fueron desplazándose hacia el interior hasta llegar a la tierra donde las pteridofitas poblaban  las orillas del agua porque las necesitaban para poder sobrevivir porque para su  reproducción es esencial. Esta primera planta se cree que es la rhymia, de la familia de los helechos.

Hace 3000 millones de años los vegetales comenzaron a ocupar todos los rincones de a tierra con plantas parecidas a la tiroxina. Se  forman bosques en zonas pantanosas porque el agua es fundamental para su reproducción por esporas puesto que son de estructuras muy parecidas a helechos, pteridofitas. En la época carbonífera se forman sobretodo  gimnospermas con semillas o coníferas con tejido conductor.

CARACTERISTICAS DE LAS PTERIDOFITAS (PTERIDOPHYTA)

-          Plantas vasculares arquegoniadas con alternancia de generaciones heteromòfica y con esporofito como fase dominante  e independiente

-          La ramificación de los tallos normalmente es de tipo dicotómico, rara vez monopólico

-     El tejido vascular está constituido de traqueiras de tipo escaleriformes, rara vez acompañadas de vasos  verdaderos 

-      Presencia de una cutícula impermeable, tienes  que ver con la adaptación a la vida terrestre o a la colonización de este ambiente. El ancestro de la pteridofitas era acuático, por tanto es necesario originar un estructura

-       La formación de los esporangios, crecen epifilos( sobre la hoja) hipofilos (bajo la hoja) o terminales (en la  punta de una estructura) rara vez epicablinares (sobre el tallo)

-         Aparece homosporia dominante, es decir, solo existe un tipo de espora y estas esporas forman un solo tipo de prótalo, pero con algunas variaciones

-          Gametofitos  libres o más o menos incluidos foliáceos y taloides, rara vez caulinares y vascularizados

-          Reproducción por gametos masculinos flagelados  implicando la presencia de agua

-        La forma de reproducción, el agua se convierte en un factor limitante y se da una transición que se va a la oogamia como  mecanismo de reproducción dominante, se necesita menor agua y si el gameto femenino se queda quieto la probabilidad de que el gameto masculino lo encuentre es mayor

-          El gameto masculino es de menor tamaño y móvil, mientras que el gameto femenino es grande y estático

-          Hay unas 10000 especies en el mundo, donde el 70-80% se encuentra en las regiones intertropicales 

PALEONTOLOGÍA

Se considera a las clorofitas  como los precursores de los cormofitos por los siguientes caracteres:

-          Cloroplastos con clorofila a y b, además  de muchos pigmentos carotenoides similares

-          El material de reserva almidón, mezcla de amilosa y amilopectinas

-          Células flageladas de tipo fastigiado

Gametofito O Prótalo

Se origina de una espora la cual germina y produce el prótalo, al inicio es de tipo filamentoso y en él se distingue únicamente los rizoides (estructuras de fijación), posteriormente ese prótalo se desarrolla de dos formas: filamentoso o tuberoso y cardiforme.

-          Anteridios: Aparecen en la parte posterior del prótalo, es el aparato reproductor masculino, inmersos dentro del tejido, próximos a los rizoides.

-     Arquegonios: Aparecen en las proximidades de la escotadura del prótalo, solo aparece exteriormente al cuello

Gametofitos en helechos heterospoireos:

-          Microsporas y megasporas originan prótalos  masculinas y femeninas, más pequeños que los isosporeos

-    Desarrollo de los prótalos que se realiza dentro de la espora, la pared se fisura cuando maduran los  gametangios

Esporofito

-          Raíz ausente en algunos casos: raíz o rizoide

·         Psilotales, con esporofito completamente caulinar

·         Salviniaceae, por evolución regresiva y adaptación a un medio acuático 

·         Lycopodiaceae, no hay raíces verdaderas, ya que tienen la misma estructura del tallo

-          Son  endógenas, su origen histológico es endodérmico

-          Crecimiento por una célula apical tetraédrica, con divisiones en tres direcciones

-          Ramificación dicotómica, con tendencia monopódica

-     Tejidos conductores de dos cordones floematicos, alternando con dos fascículos de xilema centrípetos,  reunidos en el centro de la estela

-          Pueden aparecer rizóforos, exógenos, afilos, sin cofia, ni pelos absorbentes, excepcionalmente con hojas

Tallo-Rizoma

-          Crecimiento por una célula apical voluminosa, pirámide de tetraédrica

-          En helecho leptosporangios es un conjunto de células

-          Tallos erectos (helechos absorbentes)  o rastreros, epigeos o hipógenos (rizoma)

-          En los rizomas hay una cierta dorsiventralidad

-          Ramificación típicamente dicótoma, evolutivamente pasa a ser rectangular (verticilada en equisetum).

Hojas-Frondes

-          Aparecen dos tipos fundamentalmente microfilos y macrofilos

·         Microfilos, con aparato vascular simple, haz vascular único que separa del tallo sin dejar rastro

·         Macrofilos, haz vascular complejo, dejando una cicatriz en el haz del tallo

Esporangios

-          Caulinares, en Rhyniophyta, situados directamente sobre el eje, más primitivos

-          En esporanfióforos peltados, Equisetum, interpretados como ramas fértiles modificadas

-          Sobre esporofilos (iguales o diferentes a los trofofilos) 

§  Solitarios y axilares en licopodiofitinas (seloginella) en la parte inferior de la cara adaxial de los esporofilos (Lycopodium, Isoetes) 

§  En posición marginal (más primitivos) o en posición abaxial

Situación

-          Aislados

-          Unidos entre ellos formando sinangios

-          Agrupados en soros

Reproducción Vegetativa  

-         Propagulos: constituyen un método de reproducción vegetativa, ocurre con frecuencia en aquellos helechos  que colonizan nuevos hábitats y soportan condiciones ecológicas extremas

-          Aposporia: formación de un gametofito sin producción de esporas, suprimiéndose la meiosis (apumeiosis)  y  el gametofito aposporico se desarrolla directamente a partir del esporofito

-           Apogamia: formación de esporofitos a partir de gametofitos sin previa fecundación

División Lycopodiophyta

-          Hojas con una sola vena, microfilos

-          Raíces vascularizadas

-          Aparecen esporofilos o hojas fértiles

       Clasificación 

Lígula ausente y presencia de homosporia	Hojas en espiral o verticiladas	Lycodopiaceae
Con lígula o pequeña protuberancia basal en las hojas y presencia de heterospórica	Hojas en 4 filas Hojas dispuestas en espiral	Selaginellaceae Isoetaceae

 Ciclo de vida de un Lycopodium 

División Equisetophyta

-          Abundantes durante el paleozoico, desde el Devónico

-           Prácticamente todas las especies se integran en el género Equisetum:

§  10-25 especies, conocidas como  “cola de caballo”, ampliamente distribuidas con hasta 5 m en E giganteum y tallos de 2-4 cm de diámetro

§  Tallo que constituye la estructura vegetativa dominante

§  Hojas muy pequeñas, de aspecto escamoso, fotosintéticos solo al principio, luego se secan

§  Tallos que crecen a partir de un rizoma subterráneo

§  Presentan nudos y entrenudos  bien diferenciados.

Ciclo de vida de un Equisetum

Clase Filicopsida (División pteridophyta)

•           Hojas o frondes grandes, megafilios , generalmente peciulados nervadura abundante, vernación circinada 
•           Frondes con numerosos esporangios en el envés
•           Frondes pinnados, bipinnados, tripinnados, pinnatificos,  pinnatipartidos o pinntisectos
•           Crecimiento apical del fronde que persiste durante mucho tiempo debido a la actividad de una célula apical
•           Frondes fértiles (esporofilos) que difieren poco de los vegetativos (trofofilos), solo en algunas géneros hay diferencias, normalmente sus trofoesporofilos
•           Esporangios leptosporangiados
•           Esporangios en grupos o soros, que se forman en una protuberancia del tejido foliar, la placenta
•           Soros que pueden  aparecer protegidos por una excrecencia membranosa de la hoja, el indusio
•           Esporangios constituidos por una capsula  y un pedúnculo
•           Capsula del esporangio que puede poseer un anillo, constituido por una fila de células con tabiques radiales e internas fuertemente engrosados
•          Anillo consistente en un mecanismo de dehiscencia que hace que la capsula cuando se seca se abra por las células des estomio y son lanzados las esporas.

 Unos 300 géneros y 9000 especies, más abundantes en los trópicos, desde plantas pequeñas hasta helechos arborescentes, las familias se distinguen por la morfología de los esporangios.

MATERIALES

• Cuchilla minora
•  Porta y cubre objetos
• Caja Petri
• Cola de caballo
• Helechos
• Arrastradera-caminante 
• Cámara fotográfica
• Agenda y lápiz

      REACTIVOS

•      Gelatina de glicerina
•            Hipoclorito de sodio
•            Safranina
•           Ácido acético
•           Verde de metilo
•      Agua  
•           Tionina
•           Agua acidulada
• 
  

      METODOLOGÍA

     1. Esporangios Y Esporas De Un Helecho

2.   El Soro De Un Helecho

3. Coloración De Corte Transversal De Un Helecho 

            4.  Realizar el mismo procedimiento al anterior pero utilizando un colorante más, safranina  y realizando en licopodio (caminante) y con un equiseto (cola de caballo). En total deben ser 3 placas con coloración diferente para cada tipo de pteridofita.

RESULTADOS

1.      Esporangios y esporas de un helecho

 Descripción: Los soros de donde se tomó la muestra a simple vista tenían una coloración anaranjada. En el microscopio se observa esporangio rodeado por un anillo el cual está constituido por una fila de células con tabiques radiales e internos fuertemente engrosados con una coloración naranja fuerte; mientras que el resto del esporangio muestra las esporas ovaladas que salen por una abertura que este tiene.

2.      El soro de un helecho

 Descripción: Se realiza un corte transversal muy delgado a una hoja de helecho que contuviera el soro, para así observar transversalmente la forma en la que se encuentran los esporangios y el indusio, es decir para distinguir las distintas capas.

      Se observan tres colores en la parte superior verde intenso, en la mitad un verde opaco y en parte inferior un verde muy claro casi sin color.

3. Lycopodium

dibujo lycopodium

corte de tallo de lycopodium con colorante safrania  

corte de tallo lycopodium con colorante tionina 

corte de tallo lycopodium con colorante verde de metilo 

Descripción: Se realizaron tres cortes transversales de un Lycopodium y a cada uno se le aplico diferente coloración. Se observa que el parénquima son las células más abundadas hacia el centro del corte y estas son agrupadas. Vemos estructuras como el floema, el xilema y el conducto aéreo de la corteza

4.      Equisetum

dibujo equiseto 

corte de tallo equiseto con colorante safranina 

 corte de tallo equiseto con colorante tionina 

corte de tallo equiseto con colorante verde de metilo 

Descripción: se realizaron tres cortes transversales del tallo de la cola de caballo, a cada uno se le aplico diferente coloración. Su forma es similar a la de una estrella. Sus células son un poco más grandes y presentan fibras. Se observan varias estructuras descritas en el esquema.

5. Corte transversal de un tallo de un helecho (pteridophyta)

dibujo helecho 

corte de tallo helecho con colorante safranina 

corte de tallo helecho con colorante tionina 

corte de tallo helecho con colorante verde de metilo 

Descripción: Se realizaron tres cortes transversales del tallo del helecho, donde se aplicaran distintos colorantes como: Tianina, safrina y verde de metilo.

      Se observa el parénquima el cual es el más abundante, también se observa el conducto aéreo de la corteza y estructuras como el xilema y el floema. Su forma completa es circular; y en el esquema solo se representa una parte.

DISCUSIÒN

         

         Para observar las diferentes estructuras de las pteridofitas, es necesario utilizar ciertos colorantes donde cada uno cumple una función específica y así observar estas estructuras. Primero que todo el hipoclorito de sodio es utilizado para aclarar la muestra ya que este rompe el tejido vascular de la planta y cuando esto sucede se interrumpe la circulación de las sustancias y así es como se logra que se aclare. Luego enjuagamos y las sumergimos en agua acidulada, donde su función es neutralizar los restos; se vuelve a enjuagar la muestra y hay si se procede a aplicar la coloración la cual puede ser: Tionina (morado intenso), verde de metilo(es más suave y tarda un poco más en colorear) y la safrina (rojo intenso).

         Con respecto a los esporangios de los helechos, notamos que hay una fila de células de paredes peculiarmente gruesas llamado anillo, que desempeña una función esencial en la descarga de esporas de los helechos, además el color intenso que presenta se debe a su rigidez. El mecanismo de descarga y determinación de las esporas de los helechos es uno de los más notables del reino vegetal. El     esporangio se abre y las esporas son descargadas violentamente o caen de la planta progenitora y pueden ser transportados por la corriente de aire.

         

         Los licopodios y las colas de caballo (esfenòpsidos) son plantas con un pasado lejano que se extiende desde la era paleozoica hasta nuestros días, durante unos 400 millones de años. Los miembros vivientes  de estos dos antiguos grupos no tienen gran importancia para el hombre, ni como componentes de tapiz vegetal terrestre actual. Pero en el pasado, algunos casos fueron plantas dominantes de los grandes bosques pantanosos del periodo carbonífero. El estudio de la estructura y de los modos de reproducción de los miembros sobrevivientes de estos grupos nos darán numerosas indicaciones acerca de las especies extintas, las que solo podemos conocer por sus restos fósiles. Todo estudio que quiera abarcar la vida vegetal de la tierra debe incluir es el de los licopodios y colas de caballo, de linaje antiguo y de gran abundancia en los pasado.

CONCLUSIONES

ü  Las diferentes coloraciones utilizadas nos permitieron observar mejor las estructuras de las pteridofitas como el parénquima, floema, xilema, conducto aéreo de la corteza entre otras.

ü  Se identificó la estructura de un esporangio con sus principales partes y esporas, además de lo importantes que son a la hora de diseminar las esporas.

ü  Se aprendió acerca de las clases de pteridofitas que dieron paso a la evolución de las plantas que hoy conocemos.

ü  Fue posible identificar el ciclo de vida de un helecho común diferenciando sus órganos reproductores (arquegonio y los anteridios).

ü  Se practicó la realización de cortes muy delgados a mano alzada, método sumamente importante para la observación de estructuras vegetales.

BIBLIOGRAFIA

Archivo sobre pteridofitas, proporcionado por el docente Juan Carlos Amezquita.

Carl L Wilson (1968).Botánica. Pág. (565-600).Centro Regional de Ayuda Técnica.