En muchas ocasiones hemos oído hablar de la reproducción de las plantas, pero lo cierto es que aún surgen muchas dudas al respecto sobre este tema. Como el resto de seres vivos, las plantas necesitan reproducirse para perpetuarse en el medio ambiente.
En primer lugar, hemos de decir, que las plantas se pueden reproducir de dos formas diferentes, es decir, de manera sexual y de manera asexual. Cuando tratamos de clasificar las plantas según su tipo de reproducción, hay dos grandes tipos de reproducción vegetal: la reproducción asexual y la sexual.
Hay una enorme variedad en sus métodos y formas de reproducción, pero estos son los dos grandes tipos que las clasifican.
Reproducción Sexual y Asexual en las Plantas
Empecemos por ver el significado de reproducción sexual y asexual. Hay dos tipos de reproducción: sexual y asexual. Las plantas pueden reproducirse sexualmente, asexualmente, ¡o de ambas formas!
- Reproducción sexual: La producción de descendencia, o nuevos organismos vivos, mediante el intercambio de material genético de dos progenitores.
- Reproducción asexual: La producción de descendientes, o nuevos organismos vivos, a partir de un solo progenitor. La descendencia hereda todo su material genético de un individuo, lo que la convierte en un clon genéticamente idéntico.
La reproducción asexual en las plantas se produce con la generación de un nuevo individuo a partir de una parte de una planta madre. Puede tener lugar de varias formas. Por ejemplo, los lirios pueden reproducirse simplemente replantando sus bulbos, mientras que los cactus pueden reproducirse por esquejes de tallo. Las fresas también pueden reproducirse asexualmente mediante tallos modificados llamados estolones (o estolones) que se extienden desde la corona de la base de la planta madre, echan raíces en el suelo y producen nuevas plantas hijas.
Comparada con la reproducción sexual, la reproducción asexual exige menos energía porque no implica la formación de flores, la atracción de polinizadores ni la dispersión de semillas. El nuevo individuo también madura más rápidamente que una descendencia producida sexualmente.
Aunque la descendencia producida mediante reproducción asexual sobreviviría en condiciones estables, su falta de variación genética puede ser una desventaja ante condiciones ambientales cambiantes (como el cambio climático o la aparición de una nueva enfermedad).
Figura 1. Reproducción sexual y asexual en fresas.
La figura 1 muestra cómo se produce la reproducción sexual y asexual en las fresas.
Tabla 1. Comparación entre la reproducción sexual y la asexual en las plantas
| Característica | Reproducción Sexual | Reproducción Asexual |
|---|---|---|
| Diversidad genética | Sí | No |
| Adaptación al cambio | Sí | No |
| Aptitud evolutiva | Sí | No |
| Requisitos energéticos | Alta | Bajo |
| Gametos | Sí | No |
| Polinizadores | Sí | No |
| Riesgo de defectos genéticos | Sí | No |
| Tasa de reproducción | Lenta | Rápida |
Reproducción Sexual en las Plantas
La reproducción sexual se da a partir del material genético de dos sujetos progenitores, en que se unen los gametos: uno femenino y uno masculino. Es la reproducción más habitual entre las plantas y, de hecho, la reproducción de las plantas por semillas es casi siempre de tipo sexual.
Este tipo de reproducción vegetal puede ocurrir por alogamia, que es cuando esa fecundación se da entre dos plantas diferentes por medio del viento o los insectos polinizadores y otros animales que polinizan, o por autogamia, que es cuando la propia planta se fecunda a sí misma.
Aunque pienses inmediatamente en las abejas polinizando flores, ¡la reproducción sexual en las plantas no siempre implica polinización! Tampoco implica siempre flores, frutos o semillas. La reproducción sexual en las plantas varía mucho según los grupos de plantas.
Por ejemplo, las angiospermas (o plantas con flores) producen flores que contienen los órganos reproductores masculinos y femeninos y los gametos (células sexuales). La polinización une los gametos. La fusión de los gametos mediante la fecundación da lugar a la formación de una semilla encerrada en un fruto. Los girasoles se reproducen sexualmente mediante polinización cruzada, en la que el polen del órgano reproductor masculino (antera) de una planta de girasol se transfiere al órgano reproductor femenino (estigma) de otra planta de girasol. Esto puede hacerse mediante insectos, el viento u otras fuerzas externas.
Por otra parte, los tomates tienen órganos reproductores masculinos y femeninos dentro de cada flor, lo que los hace autofértiles. Sin embargo, también pueden reproducirse sexualmente mediante polinización cruzada por insectos, viento u otras fuerzas externas.
Este proceso de reproducción sexual lo comparten las angiospermas, con unas 300.000 especies, ¡incluidas las gramíneas, las rosas, los pepinos y los cocoteros! En cambio, las gimnospermas (o plantas con semillas que no florecen), como los pinos y los cipreses, producen conos masculinos y femeninos en los que la fusión de gametos da lugar a la formación de semillas desnudas. A diferencia de las angiospermas, sus semillas no están encerradas en un fruto.
Las plantas vasculares sin semillas, como los helechos, y las plantas no vasculares, como los musgos y las hepáticas, no producen flores, semillas ni frutos, sino que se reproducen por esporas.
Veamos ahora algunos ejemplos de reproducción asexual (¡más adelante hablaremos de la reproducción sexual!)
Pasos de la Reproducción Sexual en las Plantas
Centrémonos ahora en los pasos de la reproducción sexual en las plantas. La reproducción sexual en las plantas se caracteriza por una alternancia de generaciones.
Alternancia de generaciones: ciclo vital reproductivo emprendido por las plantas en el que los organismos alternan entre individuos asexuales y sexuales distintos, y cada uno de ellos da lugar a descendencia de la otra variedad (Fig. 2). En otras palabras, durante la alternancia de generaciones, las plantas alternan entre dos fases diferentes: gametofitos haploides y esporofitos diploides.
Recordemos que haploide (N) significa tener un juego de cromosomas, mientras que diploide (2N) significa tener dos (un juego de cada progenitor). Los pasos básicos de la alternancia de generaciones son los siguientes.
- Los gametofitos haploides producen gametos masculinos y femeninos (espermatozoide y óvulo, respectivamente) mediante mitosis.
- Cuando los gametos masculino y femenino se combinan, se forma un cigoto diploide.
- El cigoto diploide se somete a mitosis, formando un esporofito diploide.
- Cuando alcanza la madurez, el esporófito diploide produce esporas haploides por meiosis.
- Estas esporas se someten a mitosis, produciendo gametofitos haploides.
Este ciclo vital varía según los grupos de plantas. Por ejemplo, en angiospermas (plantas con flores) y gimnospermas (plantas sin flores), el estadio de esporofito es más dominante que el de gametofito. En plantas no vasculares como los musgos y las hepáticas, el estadio gametofito es más dominante.
Figura 2. Alternancia de generaciones.
Tipos de Mecanismos de Reproducción Sexual en las Plantas
Existen dos mecanismos principales de reproducción sexual en las plantas. Las gimnospermas y las angiospermas se reproducen mediante semillas.
Las plantas no vasculares y las vasculares sin semillas se reproducen mediante esporas.
- Una semilla es una estructura multicelular que contiene un embrión vegetal.
- Una espora vegetal es una célula reproductora que puede convertirse en un nuevo individuo.
Reproducción Sexual por Esporas
Como ya se ha dicho, las plantas no vasculares son gametofitas haploides durante la mayor parte de su ciclo vital. Durante su fase gametofítica, se desarrollan los gametos para la reproducción sexual. Los gametofitos pueden tener múltiples órganos sexuales multicelulares llamados gametangios.
Los gametangios productores de óvulos se llaman arquegonios, mientras que los gametangios productores de esperma se llaman anteridios. Un arquegonio contiene un óvulo, mientras que un anteridio puede producir numerosos espermatozoides. El esperma de una planta no vascular necesita viajar sobre una capa de humedad para llegar al óvulo. La fusión de los gametos da lugar a la formación del cigoto diploide y, posteriormente, del esporófito. El óvulo suele fecundarse dentro del arquegonio, por lo que los esporofitos jóvenes dependen del tejido gametofítico. De hecho, los esporofitos están unidos a su gametofito progenitor durante la mayor parte de su vida, si no toda, y dependen de él para obtener agua y nutrientes.
Al igual que las plantas no vasculares, las plantas vasculares sin semillas también se reproducen por esporas y necesitan humedad para la fecundación.
Figura 3. Ciclo vital de un helecho, una planta vascular.
Reproducción Sexual Mediante Semillas
Con la aparición de las semillas en la historia evolutiva, desaparece la necesidad de agua para reproducirse. La semilla también proporciona una ventaja a las plantas semilleras, ya que contiene los nutrientes necesarios para la supervivencia del embrión. Tanto las angiospermas como las gimnospermas producen semillas. Sin embargo, hay una diferencia importante en cómo se desarrollan sus semillas: la semilla de la angiosperma está encerrada en un ovario, mientras que la de una gimnosperma no lo está.
Repasemos los mecanismos de reproducción de estos dos grupos de plantas.
La Reproducción Sexual en las Angiospermas
La reproducción sexual en las angiospermas puede caracterizarse por la producción de flores para atraer a los polinizadores, la doble fecundación y el desarrollo de frutos para la dispersión de semillas. Puedes recordar las características de la reproducción sexual en las angiospermas utilizando las 3F: flores, doble fecundación y frutos.
Flores funcionan principalmente en la reproducción sexual. Las partes reproductoras de la flor se encuentran en el carpelo y el estambre.
- El carpelo contiene las partes reproductoras femeninas de la flor. Está formado por el ovario, el estilo y el estigma.
- El ovario contiene los óvulos, que se convierten en semillas tras la fecundación, y el saco embrionario, que es el gametofito femenino que contiene el óvulo.
- El estilo eleva el estigma sobre el ovario y otras partes de la flor.
- El estigma es una estructura pegajosa que atrapa el polen.
- El estambre contiene las partes reproductoras masculinas de la flor. Sus partes principales son:
- La antera está formada por microsporangios en forma de saco que producen el polen. El grano de polen es el gametofito masculino productor de esperma.
- El filamento conecta la antera con la flor.
La transferencia del polen de la antera al estigma se denomina polinización. La polinización permite que se produzca la fecundación. En condiciones adecuadas, el grano de polen germina. Observa que el estigma contiene una célula generativa y una célula tubular. Cuando germina un grano de polen, la célula tubular crece dentro del estilo. A continuación, la célula generativa entra en el tubo, donde se somete a mitosis para formar dos espermatozoides. A continuación, el tubo polínico atraviesa una abertura del óvulo llamada micrópilo. Un espermatozoide fecunda el óvulo para formar un cigoto diploide, mientras que el otro fecunda dos núcleos polares para formar una célula triploide en el saco embrionario. La célula triploide se convertirá más tarde en el endospermo, que proporcionará alimento al embrión. Juntos, estos dos procesos de fecundación se denominan doble fecundación. Ten en cuenta que la doble fecundación sólo se produce en las angiospermas. El óvulo fecundado se convierte en semilla, mientras que el ovario forma el fruto que la encierra y ayuda a su dispersión.
Figura 4. Ciclo vital de una angiosperma.
La Reproducción Sexual en las Gimnospermas
La reproducción sexual en las gimnospermas es bastante diferente. Mientras que las angiospermas producen flores y frutos, las gimnospermas no. En cambio, el polen y las semillas se encuentran en los conos. Un cono de gimnosperma tiene unas brácteas llamadas esporófilos, que se disponen alrededor de un tallo central. Estos esporófilos producen esporangios, que son estructuras en forma de saco que contienen esporas. Algunas gimnospermas tienen un tejido esporofítico llamado tegumento que cubre parcialmente las semillas.
Los conos de polen masculinos tienen pequeñas brácteas. Bajo estas brácteas se encuentran unos sacos de polen llamados microesporangios. Los conos ovulados femeninos también tienen numerosas brácteas, cada una de las cuales contiene megasporangios (que son portadores femeninos de esporas).
Los microsporangios y los megasporangios pueden encontrarse en la misma planta o en plantas separadas.
Las células diploides de los microsporangios y los megasporangios se someten a meiosis para producir microsporas y megasporas haploides. Éstas se someten a mitosis para formar el gametofito masculino (grano de polen) y el gametofito femenino. En este punto, ¡el óvulo está listo para la fecundación!
La polinización en la mayoría de las gimnospermas se produce a través de una gotita polinizadora pegajosa excretada por los megasporangios femeninos. Esta gotita atrapa los granos de polen. Juntos, se reabsorben en el megasporangio para la fecundación. En otras gimnospermas, los granos de polen simplemente se depositan en la superficie del megasporangio, donde germina.
De forma similar a la germinación de los granos de polen en las angiospermas, un tubo polínico crece y se extiende hacia la estructura que contiene el óvulo. El espermatozoide sufre una nueva división para producir dos células espermáticas. Cuando los núcleos de los dos espermatozoides entran en contacto con el óvulo, uno de los núcleos muere, mientras que el restante se fusiona con la célula para formar un cigoto diploide. Cuando el cigoto se divide por mitosis, se forma un esporófito diploide en forma de semilla.
Figura 5. Reproducción sexual en las gimnospermas.
Polinización: El Primer Paso Hacia la Fecundación
La reproducción de las plantas con flores depende de tres procesos: polinización, fecundación y germinación.
La polinización de las flores es el paso necesario del polen entre distintas plantas. Este paso puede darse por acción de agentes como el viento o el agua, o por los seres vivos polinizadores, que son generalmente insectos, aunque a veces se da por aves, como los colibrís, o pequeños mamíferos.
Las flores atraen a los insectos polinizadores con sus colores y aromas y cuando se acercan a alimentarse del néctar, estos insectos se impregnan de polen. Al viajar luego a alimentarse de otras flores, transportan allí el polen y puede darse la siguiente fase: la fecundación.
POLINIZACIÓN Y FECUNDACIÓN
Tipos de Polinización
Como hemos comentado con anterioridad, la polinización es un proceso esencial para la reproducción de las plantas y se lleva a cabo de diferentes maneras. Existen tres tipos principales de polinización, cada uno con sus propias características y mecanismos.
Aquí debemos hacer hincapié en que no es lo mismo la fecundación que la polinización. Por lo tanto, podemos decir que la diferencia entre la fecundación y la polinización es que mientras que la primera ocurre cuando las células sexuales femeninas de una planta se unen con las células sexuales masculinas, la segunda es, simplemente, el proceso mediante el cual el polen de una flor es transportado a otra.
Polinización Anemófila
La polinización anemófila es un tipo de polinización en la que el polen es transportado desde el órgano femenino al masculino a través del viento, en lugar de ser llevado por insectos u otros animales. Dichas plantas suelen tener flores pequeñas y poco vistosas, ya que no necesitan atraer a los insectos para completar el proceso de polinización.
En la polinización anemófila el polen es transportado por un factor abiótico: el viento. Este tipo de plantas generan gran cantidad de polen muy liviano y con forma que le permite flotar o ser transportado a gran distancia. Este tipo de polinización es muy común y algunos ejemplos de plantas anemófilas son las coníferas (pinos…) y algunas gramíneas (cereales…)
A diferencia de la polinización por insectos, la polinización anemófila es menos específica y puede ocurrir a grandes distancias entre las plantas, lo que aumenta las posibilidades de fertilización y de continuidad de la especie sobre el planeta.
Polinización Hidrófila
La polinización por agua no es muy común y normalmente se presenta en plantas con autofecundación y/o acuáticas como la posidonia, una planta acuática mediterránea. Este tipo de polen puede flotar, en el caso de plantas con flores que flotan, o puede no flotar pero mantenerse suspendido en los cursos de agua.
Polinización Cruzada
La polinización cruzada es otro de los procesos cruciales en la reproducción de las plantas, que se realiza a través del traslado del polen de una flor a otra de la misma especie, pero proveniente de una planta diferente. Este intercambio de polen es realizado por agentes externos, como insectos, el viento o aves, y permite que se mezclen los genes de diferentes plantas, promoviendo la variabilidad genética dentro de una misma especie.
Este proceso de polinización cruzada es fundamental para la evolución de las plantas, ya que permite la creación de nuevas variaciones genéticas que pueden ser más adaptativas al entorno en el que se encuentran. Es importante destacar que la polinización cruzada también puede ocurrir entre plantas de diferentes especies que guardan cierto tipo de relación genética, lo que amplía aún más la variabilidad genética y favorece la supervivencia de las plantas en un entorno cambiante.
La polinización cruzada es aquella en la que el grano de polen producido en el estambre de una flor la abandona para llegar al estigma de una segunda flor, a la que fecunda. En este caso se necesita un agente externo a la planta que transporte el polen de una flor a otra. La polinización cruzada se produce cuando la flor femenina y masculina no aparecen en el mismo momento del ciclo vital de la planta (como en el aguacate) o cuando flor masculina y femenina aparecen en ejemplares diferentes (como en el melón).
Las plantas con este tipo de polinización generalmente tienen flores con olor, color y forma especiales para atraer a los polinizadores o favorecer que el viento o el agua dispersen los granos de polen. Además, los estambres suelen ser más a largos para que los granos de polen salgan con facilidad de la planta.
Polinización Entomófila
Por su parte, la polinización entomófila es un proceso crucial en la reproducción de muchas plantas y es el proceso que todos conocemos más en profundidad. Este tipo de polinización tiene lugar principalmente gracias a la interacción de abejas, mariposas, moscas, avispas y otros insectos que visitan las flores en busca de alimento o refugio. Durante su visita, estos insectos recogen polen en sus cuerpos y lo transportan a otras flores incluso a larga distancia.
Los agentes polinizadores más conocidos son las abejas, avispas, moscas, polillas, escarabajos y mariposas. Los granos de polen que producen las especies entomófilas suelen ser grandes y pegajosos, debido a que se adhieren al cuerpo del insecto que se encarga de la polinización. Estas flores, además, suelen generar mucho néctar, una sustancia azucarada que atrae a los polinizadores, facilitando este proceso. Es la polinización más extendida entre las plantas con polinización directa, ya que es la más eficaz.
La polinización entomófila presenta numerosas ventajas para las plantas. Por un lado, permite una mayor diversidad genética al facilitar la mezcla de genes entre diferentes individuos de la misma especie. Esto se debe a que, como hemos comentado, el polen viaja junto con ciertos tipos de insectos, recorriendo largas distancias.
Fecundación en las Plantas
Cuando un grano de polen cae en el estigma de un pistilo, se forma un cigoto, que no es otra cosa que el embrión de la nueva planta. Es una célula primera que empezará a dividirse y crecer, protegida y alimentada por la propia planta, que le dará una cubierta dura: se crea una semilla.
Alrededor de la semilla crecerá también un fruto, que protegerá la semilla y la proveerá de sustancias necesarias y nutrientes. Este fruto, habitualmente diseñado para atraer a animales y ser consumido, acabará o bien cayendo al suelo, o siendo transportado lejos por alguno de sus depredadores, dando así unas mayores posibilidades de propagación a sus semillas.
Ahora que sabes qué es la polinización, podemos concluir diciendo que este proceso fundamental es el motor de la reproducción sexual de muchas especies de plantas. A través de la polinización anemófila, cruzada y entomófila, se promueve la diversidad genética y la adaptación de las especies vegetales a distintos entornos y situaciones climáticas.
Germinación de las plantas
Una vez la semilla caiga en suelo fértil y en las condiciones adecuadas, empieza la fase de germinación, que es cuando la semilla se abre y forma raíces y un brote, es decir, la nueva planta.
Las semillas son muy resistentes y pueden esperar grandes cantidades de tiempo a que las condiciones sean las adecuadas para germinar.