Pteridofitas

Objetivos

Objetivo  General:

Examinar los diferentes grupos de pteridofitas teniendo en cuenta su morfología. 

Objetivos específicos:

• Observar las estructura morfológicos y fisiológicas de los tipos de pteridofitas.  

• Determinar las diferencias morfológicas entre los grupos de pteridofitas.  

Introducción

Este informe tuvo como finalidad entender el grupo de las pteridofitas, los vegetales que presentan el primer sistema vascular, pero carecen de flores y frutos, vive en lugares frescos, húmedos y umbrosos. Los pteridófitos son plantas cormófitas con alternancia de generaciones y fases independientes, donde el esporofito (asexual) está más desarrollado que el gametofito (sexual). El esporofito está constituido por raíz, tallo y hojas. Presenta un tejido de conducción formado por traqueidas y células cribosas. Las pteridofitas se clasifican en: psilotinas, licopodios, selaginellas, equisetos, isoetales y helecho, para este laboratorio se estudiaron los helechos, equisetos y licopodios. Los helechos se encuentran en suelos húmedos y zonas sombreadas en bosques, y zonas templadas y cálidas. Los equisetos son pteridofitas que crecen en lugares húmedos y arenosos impregnados de sílice. En el extremo de los tallos fértiles se desarrollan las esporofitas agrupadas. Los licopodios están difundidos por todo el mundo, principalmente en zonas templadas y tropicales.

Metodología y materiales

Se realizo una búsqueda de especímenes en la universidad y a sus alrededores, donde se recolectaron muestras de diferentes tipos de pteridofitas, la recolección se hace de tipo manual, las muestras recolectadas se almacenaron y se trajeron al laboratorio para su observación. Se eligieron para observación las pteridofitas, helechos, equisetos y licopodios, las muestras fueron humedecidas para poder realizar los procedimientos de estudio. Para el tratamiento de los especímenes se realizaron cortes transversles, los cuales fueron tratados con el siguiente protocolo:

• lavado del espécimen con hipoclorito de sodio

• enjuague

• lavado con Agua acidulante

• enjuague

• coloración con verde de metilo y tionina

• enjuague

• observación

Luego de la observación de los especímenes con el microscopio en el objetivo de 10X y su registro fotográfico, las muestras fueron selladas con glicerina para su posterior observación y estudio.

Marco teórico

Las pteridofitas

Existen unas 13,000 especies de pteridofitas distribuidas alrededor del mundo, con excepción de la Antártida y algunas islas. Prosperan principalmente en ambientes tropicales, húmedos y templados, pero soportan bien la vida en las regiones áridas ("PTERIDOFITAS", 2018)

Presentan un ciclo biológico haplodiplonte, en el que se alternan la fase de gametofito y esporofito. El gametofito, denominado prótalo, 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...). El esporofito está constituido por raíz, tallo y hojas. Presenta un tejido de conducción formado por traqueidas y células cribosas ("Pteridofitas - EcuRed", 2018) .

El esporofito presenta un gran desarrollo, formado por raíz, tallo subterráneo, denominado rizoma, y hojas llamadas frondes. Todas las plantas que presentan esta estructura se denominan cormofitas. Gametofitos autótrofos o micotróficos. Gametos masculinos flagelados formados en anteridio. Gameto femenina inmóvil que se encuentra en un arquegonio. 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 ("Pteridofitas - EcuRed", 2018).

Tipos

Las pteridofitas no son solamente helechos. Son pteridofitas:

Plantas del género Selaginella. Las selagináceas tienen hojas simples y tallos ramificados. Producen dos tipos de esporas: megasporas y microsporas.

Plantas del género Isoetes. Son acuáticas o semiacuáticas pero pueden desarrollarse en tierra húmeda. Curiosamente, sus hojas son huecas y estrechas.

Plantas de la clase Lycopodiopsida. De apariencia primitiva, tienen hojas con forma de

escamas y tallos ramificados.

Plantas del género Equisetum, conocidas como cola de caballo. Sus hojas son muy pequeñas y los tallos son huecos.

Los helechos. Son cerca de 12,000 especies de helechos con hojas fotosintéticas y estructuras parecidas a raíces llamadas rizoides. Algunos crecen encima de otras plantas y consumen el agua que resbala por los tallos o troncos o directamente del aire húmedo. Prosperan en ambientes húmedos y sombreados y pueden alcanzar hasta 5 metros de longitud. Los hay pequeños y otros con forma de árbol a los que se les llama helechos arbóreos ("PTERIDOFITAS", 2018).

Resultados

Hecha la observación se pudo obtener los siguientes resultados:

Helechos

Para el estudio de los helechos se analizaron tres muestras diferentes, un corte transversal de un soro, la recolección de esporangios y dos cortes transversales del tallo. Con este análisis se pretendió estudiar por una parte los elementos del esporofito y por otra parte el aparato vascular de los helechos, y en general de las pteridofitas

Esporangios

Para los esporangios se realizó un raspado de un soro de una hoja de helecho, el cual fue puesto en un portaobjetos y se observó al microscopio con el objetivo de 10X, en él se pudo observar cómo se concentran las esporas antes de ser liberadas, en aquellos esporangios que no habían sufrido ruptura, también se se observó aquellos esporangios que ya habían tenido ruptura y habían liberado las esporas, las cuales estaban disipadas por toda la muestra.

Soro

El corte que se realizó en la hoja y en el soro, permitió ver como los esporangios se agrupan en la parte interna del soro como pequeñas “maracas” que sobresalen de la parte interna, se ve una aglomeración de esporangios algunos ya abiertos otros aun cerrados. En la placa también se puede observar como las células del tejido vegetal engloban al soro por una de sus caras dejando la otra con una pequeña capa de células propias del soro.

Corte transversal del tallo

Para los cortes transversales del tallo se llevaron a cabo dos tipos de tratamiento de las muestras, la primera de ella se trató con verde de metilo, un compuesto químico que colorea de verde azulado los vasos de xilema de las pteridofitas, estos vaso adquirieron una coloración más intensa del color y se ubican en la región central de unas estructuras circulares dentro del parénquima, en ella se pueden ver los vasos de xilema y floema. El otro corte transversal se trató con tonina y en él se observa una coloración rosa – roja, en este caso los vasos de coloración más intensa en ese tono resaltando los vasos de xilema y floema.

Corte de Helecho con Tionina

Licopodios

En el tratamiento de los licopodios se realizaron dos cortes trasversales, el primero se trató con verde de metilo y el segundo con tionina. En ambos cortes se pueden identificar los diferentes tejidos vegetales, el parénquima, colénquima, esclerénquima y el tejido vascular, este último tejido es el que presenta una mayor coloración por parte de los compuestos químicos, resaltándose en la estructura interna en lo que se puede denominar la columna de la planta, allí se observan las aglomeración de vasos del xilema y el floema. En los dos casos se ven como estos vasos se organizan de aspecto radial en la columna de la planta.

Corte de Licopodio con Tionina

Corte de Licopodio con Verde de Metilo

Equisetos

Al igual que con los licopodios para el estudio de estas pteridofitas se llevó a cabo dos cortes transversales, los cuales fueron tratados con verde de metilo y tionina, aquí se puede observar como la estructura interna presentan un diferencia en cuanto a organización, mientras los licopodios presentaban un tejido interno completo, los equisetos presentan un hueco en la parte interna y alrededor de él se ubica el tejido, mientras en los licopodios se veía una estructura casi redonda con unas salientes que trataban de asimilar es forma redonda, los equisetos presentan forma de estrella de 7 puntas, y la parte interna refleja esta misma tendencia, los vasos y las cavidades dentro del parénquima se organizan en 7 guardando las proporciones, y los vasos del xilema y el floema se ubicándose a ambos lados de los huecos que se ubican en el parénquima

Corte de Equiseto con Tionina

Corte de Equiseto con verde de metilo

Discusión

Helechos

Los helechos forman un grupo de plantas pteridofitas, con más de 9.000 especies, casi siempre con largas y vistosas hojas de nervadura simétrica. Algunas hojas o frondas son enteras, pero en su mayoría están recortadas formando multitud de pequeñas hojitas. Unos poseen los soros o esporangios en las hojas y otros tienen órganos portadores de esporas. Los helechos se encuentran en suelos húmedos y zonas sombreadas en bosques, y zonas templadas y cálidas. Algunos viven sobre las ramas y troncos de los árboles. Como todas las plantas criptógamas vasculares, son de origen muy antiguo y en el período carbonífero eran grandes como árboles, ocupando enormes extensiones. Actualmente también existen especies arbóreas ("Pteridofitas. Vegetales. Reino vegetal. Flora Aragón.", 2018).

Biológicamente, el helecho se presenta en 2 fases durante su ciclo de vida. El primero de ellos es el denominado esporofito y es la fase del helecho tal cual se conoce, con sus grandes frondas. En determinadas épocas del año, las frondas presentan unos pequeños bultos o protuberancias, llamadas soros, en ellos se encuentran las esporas. Cuando estas esporas llegan a la madurez, son esparcidas por el viento y allí comienza la segunda fase, denominada gametofito. En esta fase el helecho es una planta muy diminuta, mide menos de 2 centímetros y posee forma de corazón. En su fase de gametofito, el helecho posee, en su parte inferior, órganos sexuales femeninos, denominados arquegonios y masculinos, que se conocen como anteridios. Es en esta etapa se produce la reproducción sexual de los helechos.

La fase denominada como esporofito es una fase de tipo asexuada. Es durante este período que se puede ver al helecho tal y cual como se conoce, con sus grandes frondas. En el envés de las frondas aparecen los soros, que contienen las esporas. Cuando los soros llegan a su madurez, liberan las esporas que son diseminadas por el viento. Cuando las esporas del helecho encuentran las condiciones de hábitat adecuado, suficiente calor y humedad, comienza a germinar. De este proceso de germinación nacerá una pequeña planta sexuada o gametofito, que se la conoce con el nombre de prótalo. Esta fase es la menos conocida del helecho. Éste prótalo no guarda ninguna similitud de formas con relación al helecho conocido. Se trata de una estructura de forma acorazonada, plana y que cuenta con unos rizoides que brotan de su cara inferior. Junto a estos rizoides, están presentes los órganos sexuales. La fecundación del óvulo, que se encuentra en el arquegonio, sólo es posible con la presencia de agua. Es por eso que el helecho es una planta que requiere mucha humedad para desarrollarse. El agua provoca que ambos órganos sexuales se hinchen y, posteriormente, se abran, permitiendo la reproducción. El helecho, en esta fase, es una planta monoica, es decir que cuenta con ambos sexos, pero en algunas variedades, cada órgano sexual se presenta en prótalos separados. De cada prótalo fecundado surgirá un esporofito y el prótalo que le dio origen, morirá ("Helecho | Características, reproducción, cultivo | Planta", 2018).

Traqueidas

Son células alargadas cuyas extremidades están afiladas en bisel. Al llegar a su diferenciación completa el protoplasto muere. Sus paredes están lignificadas pero no son muy gruesas, en consecuencia el lumen es relativamente grande. Cumplen al mismo tiempo funciones de conducción y sostén. La longitud media de las traqueidas está alrededor de los 5 mm. El largo de las traqueidas que forma el cambium va aumentando con la edad de la planta durante un período bastante largo que se describe como la etapa juvenil ("Traqueidas", 2018).

Licopodios

Son plantas sin flores, vasculares, terrestres o epífitas, muy ramosas, erectas, postradas o rastreras, con hojas pequeñísimas, simples, escamosas o espiculadas, que cubren tallo y ramas pesadamente. Las hojas fértiles se encuentran en conos estróbilos. Las hojas especializadas (esporófilos) tienen cápsulas con esporas reniformes (esporangio) en las axilas, con esporos de solo una clase. Estas cápsulas agrupadas dan el apelativo al género. Los licópodos se reproducen asexualmente por esporas. La planta tiene una fase sexual productora de gametos, y esto alterna en su ciclo de vida con la producción de esporas. El protalo se desarrolla de la espora como una masa subterránea de tejido de tamaño considerable y porta tanto los órganos masculinos como femeninos (anteridios y arquegonios). Sin embargo, es más común que se distribuyan vegetativamente (fase asexual) a través de rizomas tanto por arriba como por debajo de la tierra ("Lycopodium", 2018).

Microfilos

Característicos de la clase Lycopsida que comprende a todos los representantes actuales de la división, son hojas 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") ("Licopodio - EcuRed", 2018) .

Equisetos

Los equisetos son plantas vasculares con ciclo de vida haplodiplonte donde la alternancia de generaciones es bien manifiesta, con esporofito y gametofito multicelulares e independientes, con esporas como unidad de dispersión y de resistencia. 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". 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 y entrenudos bien diferenciados, se dice que los nudos son "ensanchados" ("swollen", "joint-like"). La superficie del tallo en los estrenudos es acanalada: presenta crestas y valles longitudinales (pliegues y estrías, carenas y valéculas), 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 del tallo un hueco central y otros huecos pequeñitos del lado interno de las crestas y los valles.

Las hojas (eufilos reducidos) son muy pequeñas (menos de 2 cm de largo usualmente) y tienen aspecto escamoso, se disponen alrededor del tallo de forma verticilada (más de 2 hojas en el mismo nudo), y son connadas (están soldadas entre sí por su base), formando una vaina o corona -"sheath"- que a veces es más o menos engrosada. Las hojas sólo al principio son fotosintéticas secándose luego. Sólo son irrigadas por un haz vascular no ramificado. De los nudos pueden partir una gran cantidad de ramas en el subgénero Equisetum, de disposición verticilada, y de morfología similar a la del tallo.

Al final de las ramas fértiles se encuentra el estróbilo, formado por los verticilos de hojas fértiles (que en este clado se llaman "esporangióforos"). El eje del estróbilo puede ser verde o no verde, y nunca es ramificado. Los esporangióforos son peltados (con pie), no fotosintéticos. Los esporangióforos jóvenes tienen forma de pulvínulo y luego toman forma hexagonal (en vista superficial), debido a la fuerza mecánica que ejercen entre ellos.

Las equisetáceas son plantas homospóricas (todas las esporas son iguales). En las plantas homospóricas en general, las esporas poseen la capacidad de producir gametofitos capaces de originar gametos masculinos y femeninos (las esporas producen gametofitos hermafroditas). Sin embargo existe una controversia acerca de si los gametofitos de las equisetáceas son hermafroditas o no. Algunos gametofitos producen sólo anteridios (que dan gametos masculinos), otros gametofitos producen sólo arquegonios (que dan gametos femeninos). Según Judd et al. (2002), al menos los gametofitos "femeninos" se vuelven bisexuales más tarde. Los gametofitos son verdes, superficiales.

Los anteridios producen una gran cantidad de espermatozoides multiflagelados. La morfología de los espermatozoides vincula claramente a las equisetáceas con las demás monilofitas. Número de cromosomas x = 108. ("Equisetaceae", 2018),

CLASIFICACIÓN DE LOS TEJIDOS VEGETALES

Tejido dérmico: está formado por una capa externa, la epidermis. Forma la piel que cubre las hojas, las flores, las raíces, los frutos y las semillas. Las células epidérmicas tienen grandes variaciones en cuanto a estructura y función.

Tejido vascular: son los tejidos vegetales que conducen agua y nutrientes a las células de la planta. Se dividen en xilema y floema.

a) El xilema: Se encarga de conducir agua, nutrientes y minerales disueltos; también almacena nutrientes y contribuye a sujetar la planta. El xilema forma madera en ciclos anuales de crecimiento, que dan lugar a los anillos visibles en el corte transversal del tronco. El xilema está formado por traqueadas y vasos, que son tejidos conductores. Las células que forman traqueadas y vasos son alargadas, afiladas por los extremos, con paredes secundarias y sin citoplasma, y mueren al madurar.

b) El floema: Transporta alimentos. Está formado por células que se mantienen vivas al madurar. Las células principales del floema son los elementos cribosos, llamados así por los grupos de poros que tienen en las paredes, a través de los que se conectan los protoplastos de las células contiguas.

Tejido fundamental: hay tres tipos de tejido fundamental:

a) Parénquima: Está distribuido por toda la planta, está vivo y mantiene la capacidad de división celular durante la madurez. Las células del parénquima tienen paredes de grosor uniforme, y se encargan de la fotosíntesis, almacenamiento, secreción y cicatrización de heridas.

b) Colénquima: Se mantiene vivo en la madurez, y está formado por células provistas de paredes de grosor desigual. El colénquima puede plegarse, y actúa como tejido de sostén en las partes nuevas de las plantas que se encuentran en fase de crecimiento activo.

c) Esclerénquima: Está formado por células que pierden el protoplasto al madurar y tienen paredes secundarias gruesas. Se encarga de sujetar y reforzar las partes de la planta que han terminado de crecer (Color, 2018) .

Conclusiones

Las pteridofitas son las primeras plantas en presentan un sistema vascular claro y fácil de observar al microscopio con ayuda de los colorantes, estas estructuras, xilema y floema, se pueden observar agrupas en el centro o muy cerca del centro del tallo de la planta, como es el caso de los helechos y los licopodios, en el caso de los equisetos estas estructuras están alejadas del centro, ya que este es hueco y se organizan a su alrededor, rodeando otras estructuras. Este sistema de vasos les permitió a las plantas crecer en sentido vertical y alcanzar nuevos espacios de colonización, aunque aun permanencia ligadas a espacios húmedos para su reproducción.

Se puede observar como las diferentes clases de pteridofitas se organizan y presentan morfologías completamente externas, tanto internas como externas, los helechos presentan una forma ovalada en el tallo con hojas muy grandes y alargas, los licopodios son ramas que se extienden y son mas delgadas que los demás con las hojas cortas y muy pegadas al tallo, y los equisetos son plantas de crecimiento vertical cuyas hojas son largas prolongaciones que se desprenden de nodos que se van separando casi de forma exponencial. En cuanto en la parte interna los equisetos presentan una falta de estructura interna lo que las hace huecas quedando restringido el tejido vegetal a rodear un espacio vació, en comparación con los helecho y licopodios que si presentan todo una estructura interna sin interrupciones.

Bibliografía

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