Como el resto de seres vivos, las plantas necesitan reproducirse para perpetuarse en el medio ambiente. 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.
En este artículo, exploraremos en detalle el proceso de reproducción sexual en las plantas, centrándonos en la polinización, la fecundación y la formación de la semilla. Además, compararemos la reproducción sexual en plantas y animales.
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.
En este apartado vamos a ver cómo se reproducen las plantas sexualmente, donde es imprescindible que se produzca la fecundación del gameto femenino por parte del gameto masculino, lo cual dará lugar a un nuevo ser. La flor tiene unas estructuras protectoras que son el cáliz (sépalos), que protege el órgano sexual femenino y la corola (pétalos) que protegen y rodean tanto los órganos masculinos como femeninos.
Los órganos sexuales masculinos son los estambres, donde en su parte más alta, la antera, se encuentra el polen, que a su vez porta los gametos masculinos, mientras que el órgano femenino es el pistilo, compuesto por el ovario en la parte más ancha y baja de este, donde se encuentra el óvulo, que es el gameto femenino, y un cuello alargado llamado estilo, que termina en su parte más alta por el estigma.
El proceso, llamado polinización, consiste en que el polen que se encuentra en los estambres debe llegar al estigma del pistilo. Esto es posible gracias a la acción o bien del viento, que mueve el polen para llevarlo hasta el pistilo de la flor, o bien por la acción de insectos (como las abejas) que se acercan a las flores para recolectar ese polen y poder hacer miel, impregnándose las patas de este y polinizando otras flores al posarse sobre el pistilo.
Una vez realizada la fecundación se empezará a desarrollar un embrión que se convertirá en una semilla, la flor pierde los pétalos y empieza a agrandarse el ovario convirtiéndose en un fruto, donde la semilla queda recubierta por una zona carnosa llena de nutrientes.
Polinización de las Flores
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 olores y colores y cuando se acercan a alimentarse del néctar, estos insectos se impregnan de granos de polen. Al viajar luego a alimentarse de otras flores, transportan allí el polen y puede darse la siguiente fase: la fecundación.
Cada especie florece en distintas épocas, lo que significa que en esos momentos están listas para reproducirse. Algunas plantas lo hacen una o dos veces al año, como los almendros o los rosales.
Cuando un grano de polen cae 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.
Reproducción en Plantas sin Flores
Las plantas con flores, según su reproducción, se pueden dividir entre gimnospermas y angiospermas. Las plantas sin flores se reproducen de forma diferente, ya que no cuentan con flores o semillas. Los helechos o los musgos, por ejemplo, son plantas que se reproducen por esporas de la siguiente forma:
Las esporas se almacenan en el envés de las hojas en unos saquitos llamados soros. Estos solo se abren cuando el tiempo es seco, dejando que el viento transporte las esporas, minúsculas y muy ligeras.
Cuando la espora caída al suelo reciba las condiciones necesarias de humedad y temperatura, germinará dando lugar a un gametofito: una pequeña planta con los órganos sexuales tanto femenino como masculino.
El agua de las lluvias transportará las células masculinas de este gametofito hasta otro femenino y, cuando esta fecundación se dé, saldrá un nuevo individuo de la especie.
Es importante señalar que los gametofitos son plantas muy pequeñas y que no son especímenes adultos de su especie y, además, su única función ser parte de la reproducción de la planta.
Ejemplos de reproducción sexual en las plantas
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 de 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.
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. Recordemosque 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 dip loide.
- El cigoto diploide se somete a mitosis, formando un esporofito diploide.
- Cuando alcanza la madurez, el esporófito diploide produceesporas ha ploides 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.
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.
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.
La reproducción sexual en las angiospermas
La reproducción sexualen 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 fecundacióny 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 pol en 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.
La reproducción sexual en las gimnospermas
Lareproducción 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.
Comparar y contrastar la reproducción sexual en plantas y animales
Tanto los animales como las plantas se reproducen sexualmente y, en ambos casos, la reproducción sexual implica la fusión de gametos, lo que da lugar a una descendencia genéticamente diferente de sus progenitores. La reproducción sexual animal puede resumirse como sigue:
En el interior de un animal adulto, las células diploides producen gametos haploides mediante meiosis.
Los gametos masculino y femenino se fusionan, formando un cigoto diploide.
El cigoto se somete a mitosis y madura en un nuevo individuo diploide.
El proceso se repite.
Lo que hace que las plantas sean muy diferentes de los animales es que todas ellas se caracterizan por una alternancia de generaciones, que es básicamente un cambio de ploidía (o número de cromosomas) de progenitor a descendiente. Las plantas alternan entre generaciones gametofíticas haploides y esporofíticas diploides, mientras que los animales no lo hacen. En otras palabras, hay pasos adicionales entre el nº 1 y el nº 2: las células diploides se someten a meiosis formando células haploides, que luego se someten a mitosis para formarindividuos haploides (gametofitos masculino y femenino). A continuación, los gametofitos maduros producen gametos masculinos y femeninos haploides.
Por esta razón, no utilizamos los términos gametofito y esporofito cuando hablamos del ciclo vital animal. Estos términos sólo se utilizan para describir los ciclos vitales de las plantas y las algas.
Otra diferencia importante es que las plantas producen esporas (tanto si se reproducen por esporas como por semillas), mientras que los animales generalmente no.
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.
En este artículo de EcologíaVerde vamos a dar respuesta a una sencilla pregunta relacionada con las plantas que es muy habitual: ¿cómo crecen exactamente? Aunque la respuesta pueda parecer realmente sencilla, existen varios factores y procesos ligados a este tema que merece la pena conocer y comprender.
Por ello, en este artículo, queremos enseñarte esas pequeñas particularidades sobre el nacimiento y crecimiento de una planta, o lo que comúnmente se conoce como germinación.
La germinación es un proceso natural el cual implica que desde una semilla se da la expansión de una forma de vida que empieza siendo diminuta, a la que llamaremos plántula, y crece hasta conseguir el tamaño necesario para su supervivencia.
La semilla es el elemento sexual reproductivo creado tras la fase de fecundación, para poder perpetuar la especie. Además, las semillas también realizan una función fundamental como es la de expandirse mediante la multiplicación y dispersión por más terrenos cercanos a los de la planta principal. Por lo tanto, el nacimiento de una planta comienza cuando la semilla se ubica en un medio apropiado para su crecimiento.
Del mismo modo, es importante saber que una vez se inicia el proceso de germinación, o el nacimiento, este no es reversible ni se puede paralizar sin que la planta muera.
En la parte interior de la semilla está el endospermo, el cual proporciona la energía necesaria para que empiece su evolución. El proceso empieza absorbiendo agua y liberando la hormona llamada ácido giberélico. La sustancia resultante es absorbida por las células que así pueden formar enzimas que cambiarán al endospermo, convirtiéndolo en azúcar o glucosa. Esta glucosa es la base de energía para el embrión de la planta.
En cuanto aparecen las primeras hojas, comienza el proceso de la fotosíntesis.
Cuando el entorno donde se encuentra la semilla cuenta con las condiciones idóneas se produce el inicio de la vida de la nueva planta. El proceso comienza con la ruptura del envoltorio de la semilla y la aparición de la raíz.
De manera sencilla podemos dividir este hecho en varias etapas que son clave para comprender el proceso de crecimiento de las plantas. Así es cómo crecen las plantas:
Fases de la germinación de una planta
- Hidratación: esta etapa es fundamental para el nacimiento de la planta ya que, gracias a la humedad que recolecta la semilla facilita la ruptura de la capa protectora para que aparezca el primer brote.
- Germinación: durante esta etapa es donde se dan los cambios metabólicos que necesita la plántula para su correcto desarrollo. Las plantas necesitan, principalmente, la luz como una de sus principales fuentes de energía para su desarrollo. Del mismo modo, necesitan dióxido de carbono, sales minerales y agua. Gracias a estas fuentes de energía se inician los distintos procesos anabólicos que producen sustancias de reserva. Además, necesitan de otros nutrientes tomados del suelo como base para su crecimiento.
De esta forma podemos dividir los nutrientes utilizados por las plantas en dos grupos principales:
Macronutrientes
Son los nutrientes necesarios para realizar una morfogénesis y una organogénesis correcta. Es decir, los nutrientes que se necesitan para realizar la mayoría de las funciones celulares. Dentro de este grupo se encuentra:
- Fósforo.
- Potasio.
- Azufre.
- Calcio.
- Nitrógeno.
- Magnesio.
Micronutrientes
También conocidos elementos menores son los utilizados para completar el resto de reacciones enzimáticas, claves para cumplir el resto de funciones metabólicas de las plantas.
Para complementar esta información, te sugiero ver el siguiente video: