Plantas vasculares

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Plantas vasculares (del latín vasculum 'conducto'), también llamadas traqueofitas o colectivamente Tracheophyta (del griego antiguo τραχεῖα ἀρτηρία (trakheîa artēría) 'tráquea', y φυτά (phutá) 'plantas'), forman un gran grupo de plantas terrestres (c.  300.000 especies conocidas aceptadas) que tienen tejidos lignificados (el xilema) para conducir agua y minerales por toda la planta. También tienen un tejido no lignificado especializado (el floema) para conducir los productos de la fotosíntesis. Las plantas vasculares incluyen musgos, colas de caballo, helechos, gimnospermas (incluidas las coníferas) y angiospermas (plantas con flores). Los nombres científicos del grupo incluyen Tracheophyta, Tracheobionta y Equisetopsida sensu lato. Algunas plantas terrestres primitivas (las riniófitas) tenían tejido vascular menos desarrollado; el término eutraqueofito se ha utilizado para todas las demás plantas vasculares, incluidas todas las vivas.

Históricamente, las plantas vasculares se conocían como "plantas superiores", ya que se creía que evolucionaban más que otras plantas debido a que eran organismos más complejos. Sin embargo, este es un remanente anticuado de la obsoleta scala naturae, y el término generalmente se considera poco científico.

Características

Los botánicos definen las plantas vasculares por tres características principales:

  1. Las plantas vasculares tienen tejidos vasculares que distribuyen recursos a través de la planta. En las plantas se producen dos tipos de tejido vascular: xilema y floema. El floema y el xilema están estrechamente asociados entre sí y, por lo general, se encuentran inmediatamente adyacentes entre sí en la planta. La combinación de una hebra de xilema y una de floema adyacentes entre sí se conoce como haz vascular. La evolución del tejido vascular en las plantas les permitió evolucionar a tamaños más grandes que las plantas no vasculares, que carecen de estos tejidos conductores especializados y, por lo tanto, están restringidas a tamaños relativamente pequeños.
  2. En las plantas vasculares, la generación o fase principal es el esporofito, que produce esporas y es diploide (tiene dos juegos de cromosomas por célula). (Por el contrario, la principal fase de generación en las plantas no vasculares es el gametofito, que produce gametos y es haploide, con un conjunto de cromosomas por célula).
  3. Las plantas vasculares tienen verdaderas raíces, hojas y tallos, incluso si algunos grupos han perdido secundariamente uno o más de estos rasgos.

Cavalier-Smith (1998) trató a Tracheophyta como un filo o división botánica que abarca dos de estas características definidas por la frase latina "facies diploida xylem et phloem instructa" (fase diploide con xilema y floema).

Un posible mecanismo para la supuesta evolución del énfasis en la generación haploide al énfasis en la generación diploide es la mayor eficiencia en la dispersión de esporas con estructuras diploides más complejas. La elaboración del tallo de esporas permitió la producción de más esporas y el desarrollo de la capacidad de liberarlas más alto y transmitirlas más lejos. Dichos desarrollos pueden incluir más área fotosintética para la estructura portadora de esporas, la capacidad de desarrollar raíces independientes, estructura leñosa para soporte y más ramificación.

Filogenia

Una filogenia propuesta de las plantas vasculares después de Kenrick y Crane 1997 es la siguiente, con modificaciones a las gimnospermas de Christenhusz et al. (2011a), Pteridophyta de Smith et al. y licofitas y helechos por Christenhusz et al. (2011b) El cladograma distingue a los riniófitos de los traqueofitos "verdaderos", los eutraqueofitos.

Polisporangiatos traqueofitasEutraqueofitasEuphyllophytinalignofitosespermatofitos † Pteridospermatophyta (semillas de helecho)  Cycadophyta (cícadas)  Pinofitas (coníferas)  Ginkgophyta (ginkgo)  gnetofita  Magnoliophyta (plantas con flores)   †Progymnospermophyta  Pteridofita  Pteridopsida (verdaderos helechos)  marattiopsida  Equisetopsida (colas de caballo)  Psilotopsida (helechos batidores y lenguas de víbora)  †cladoxilópsida    licofitina Lycopodiophyta  †Zosterophyllophyta    † Rhyniophyta    † Aglaofiton  † Horneophytopsida  Gimnospermas

Esta filogenia está respaldada por varios estudios moleculares. Otros investigadores afirman que tener en cuenta los fósiles lleva a conclusiones diferentes, por ejemplo, que los helechos (Pteridophyta) no son monofiléticos.

Hao y Xue presentaron una filogenia alternativa en 2013 para plantas preeufilofitas.

Polisporangiofitos † Horneophytaceae traqueofitas † Cooksoniaceae   † Aglaofiton   † Rinopsida   † Catenalis   † Aberlemnia   †Hsuaceae   †Renaliaceae Eutraqueofitas  † Adoketophyton  †?Barinophytopsida  †Zosterophyllopsida   micrófilos † hicklingia   † Gumuya   † Nothia   † Zosterophyllum deciduum  Lycopodiopsida       † Yunia eufilofitas † Eofilofiton   †Trimerophytopsida megáfilosmoniliformopses † Ibyka   † Pauthecophyton   †cladoxilópsida  polipodiopsida    Radiatopsias † Celateca   † Pértica lignofitos † Progimnospermas
(parafilético)  espermatofitos                  		RinopsidosRenaloides

Distribución de nutrientes

El agua y los nutrientes en forma de solutos inorgánicos son extraídos del suelo por las raíces y transportados por toda la planta por el xilema. Los compuestos orgánicos como la sacarosa producidos por la fotosíntesis en las hojas se distribuyen por los elementos del tubo criboso del floema.

El xilema consta de vasos en las plantas con flores y traqueidas en otras plantas vasculares, que son células huecas muertas de paredes duras dispuestas para formar filas de tubos que funcionan en el transporte de agua. La pared celular de una traqueida generalmente contiene el polímero lignina. El floema, sin embargo, consta de células vivas llamadas miembros de tubo criboso. Entre los miembros del tubo criboso hay placas cribosas, que tienen poros para permitir el paso de las moléculas. Los miembros del tubo criboso carecen de órganos tales como núcleos o ribosomas, pero las células próximas a ellos, las células compañeras, funcionan para mantener vivos los miembros del tubo criboso.

Transpiración

El compuesto más abundante en todas las plantas, como en todos los organismos celulares, es el agua, que cumple un papel estructural importante y un papel vital en el metabolismo de las plantas. La transpiración es el principal proceso de movimiento del agua dentro de los tejidos vegetales. El agua es transpirada constantemente desde la planta a través de sus estomas hacia la atmósfera y es reemplazada por agua del suelo absorbida por las raíces. El movimiento del agua fuera de los estomas de las hojas crea un tirón o tensión de transpiración en la columna de agua en los vasos del xilema o traqueidas. La atracción es el resultado de la tensión superficial del agua dentro de las paredes celulares de las células del mesófilo, desde cuyas superficies tiene lugar la evaporación cuando los estomas están abiertos. Existen enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, lo que hace que se alineen; a medida que las moléculas en la parte superior de la planta se evaporan, cada una atrae a la siguiente para reemplazarla, que a su vez tira del siguiente en la fila. La atracción de agua hacia arriba puede ser completamente pasiva y puede ser asistida por el movimiento del agua hacia las raíces a través de la ósmosis. En consecuencia, la transpiración requiere muy poca energía para ser utilizada por la planta. La transpiración ayuda a la planta a absorber los nutrientes del suelo en forma de sales solubles.

Absorción

Las células vivas de la raíz absorben agua de forma pasiva en ausencia de la transpiración a través de la ósmosis, lo que crea presión en la raíz. Es posible que no haya evapotranspiración y por lo tanto no haya atracción de agua hacia los brotes y hojas. Esto generalmente se debe a altas temperaturas, alta humedad, oscuridad o sequía.

Conducción

Los tejidos de xilema y floema están involucrados en los procesos de conducción dentro de las plantas. Los azúcares se conducen por toda la planta en el floema, el agua y otros nutrientes a través del xilema. La conducción ocurre desde una fuente a un sumidero para cada nutriente por separado. Los azúcares se producen en las hojas (una fuente) por fotosíntesis y se transportan a los brotes y raíces en crecimiento (sumideros) para su uso en el crecimiento, la respiración celular o el almacenamiento. Los minerales se absorben en las raíces (una fuente) y se transportan a los brotes para permitir el crecimiento y la división celular.