Estructura y funciones de las flores

El órgano reproductor femenino: el carpelo

Las partes femeninas de una flor constan de un ovario, que contiene uno o más óvulos, un estilo y el estigma. El ovario está en la base de la flor.

Desde el ovario se extiende una estructura tubular llamada estilo y en la parte superior del estilo hay una superficie receptiva al polen llamada estigma.

El estigma puede adoptar muchas formas diferentes, la mayoría de ellas diseñadas para ayudar a atrapar el polen. Hay muchas variaciones sobre este tema estructural básico.

Después de la fecundación, el óvulo se convierte en la semilla y el ovario en el fruto.

El órgano reproductor masculino: el estambre

Las partes masculinas de una flor consisten en uno o más estambres. Cada estambre está formado por anteras emparejadas (sacos que contienen polen) en un filamento o tallo.

Las anteras son las estructuras de color naranja/amarillo que suelen verse en el centro de una flor.

El polen de las anteras de una flor se transfiere al estigma de otra, normalmente por el viento o por animales, especialmente insectos.

Pétalos, corola, sépalos, cáliz

Las estructuras reproductivas de las plantas superiores están contenidas en las flores. Las flores tienen más de un pétalo, y los pétalos de la flor se llaman colectivamente la corola. El capullo de la flor está protegido por estructuras foliares verdes llamadas sépalos. En conjunto, todos los sépalos forman el cáliz.

La corola o los pétalos suelen ser de colores brillantes con marcas atractivas para los insectos. Las flores también pueden ser perfumadas. Por ejemplo, la madreselva tiene flores vistosas y atractivas que atraen a los insectos durante el día. Sin embargo, en la oscuridad, su colorido no sirve de mucho, y su embriagador aroma ayuda a atraer a las polillas nocturnas.

En las plantas polinizadas por insectos, también suele haber nectarios que segregan néctar azucarado, situados dentro de la flor. Estos proporcionan un incentivo para que los insectos visiten las flores. En su búsqueda de néctar, los insectos a menudo se quedan con granos de polen atrapados en sus cuerpos. Éste puede rozar el estigma de la siguiente flor visitada y, de esta manera, las flores son polinizadas.
El receptáculo es el lugar del tallo donde se originan y se adhieren los órganos florales.

Formación de las células sexuales

Las células sexuales de la planta con flor se llaman gametos. Hay gametos masculinos y femeninos, por lo que la flor se reproduce sexualmente.

Formación del polen: Desarrollo de un grano de polen dentro del saco polínico de una antera:

Un corte transversal de la antera en desarrollo muestra cuatro cámaras. Estas cámaras se denominan sacos polínicos (véase la ilustración superior). Cada saco de polen está lleno de células que contienen núcleos grandes. A medida que la antera crece, cada una de estas células pasa por dos divisiones meióticas, formando una tétrada. Estas células se denominan microsporas. Cada una de estas microsporas acaba convirtiéndose en un grano de polen. Cada saco de polen está rodeado por una epidermis protectora y una capa fibrosa. Dentro de la capa fibrosa se encuentra el tapetum. Este es un almacén de alimentos y proporcionará energía para futuras divisiones celulares.

Cada grano de polen está rodeado por una dura pared protectora llamada exina. Se trata de una cubierta resistente que permite al grano de polen sobrevivir a las duras condiciones durante largos periodos de tiempo. La intina es otra fina capa protectora.

Primero, cada núcleo se divide por mitosis para convertirse en dos núcleos. Uno es el núcleo tubular. El otro es un núcleo generativo. La pared de la célula se engrosa para proteger el grano de polen en desarrollo. A medida que la antera madura, la pared entre los sacos de polen emparejados desaparece. Los sacos de polen se abren y los granos de polen maduros están listos para la dispersión.

Desarrollo del saco embrionario

Cada ovario contiene uno o más óvulos. La estructura verde de la parte superior del diagrama es el óvulo. Los tegumentos son las 2 paredes del óvulo. Hay una pequeña abertura en las paredes llamada micropilo. Aquí es donde entrará el tubo de polen. (El nucelo son las células que proporcionan la nutrición para el crecimiento del óvulo. El saco embrionario, también conocido como megaspora, se divide por meiosis para formar 4 células haploides. Tres de estas células degeneran y una permanece. Sólo sobrevive una megaspora en cada óvulo. Ésta se convierte en el saco embrionario. El núcleo haploide de la megaspora superviviente sufre tres divisiones mitóticas. Ahora hay ocho núcleos haploides. Dentro de la célula megaspora hinchada se forman seis células haploides y dos núcleos polares. Toda la estructura se denomina saco embrionario. Una de las células cercanas al extremo del micrópilo del óvulo es el gameto femenino haploide (célula huevo).

El carpelo con un saco embrionario maduro aparecerá como se muestra a continuación:

Polinización

La polinización es la transferencia de polen (gameto masculino) desde la antera a un estigma. Polinización cruzada: el polen se transfiere al estigma de otra planta. Aumenta la variación genética, la población es más resistente a los cambios ambientales.

Autopolinización: el polen se transfiere al estigma de la misma flor o de una flor de la misma planta. Garantiza la reproducción si el agente polinizador está ausente o no es eficiente.

La polinización puede ser realizada por el viento o por animales. Los insectos son los animales más comunes que polinizarán un carpelo.

Las relaciones más sofisticadas entre las plantas y los insectos son generalmente las que involucran a las abejas. Las abejas recogen el polen y el néctar no sólo para ellas, sino también para alimentar a sus crías. Por esta razón, las abejas han desarrollado una serie de adaptaciones que las hacen especialmente buenas transportadoras de polen. Las abejas tienen pelos especiales dispuestos para formar «cestas» de polen en sus patas traseras y en la parte inferior de su abdomen. Estas adaptaciones les permiten recoger y transportar grandes volúmenes de polen. Las abejas son polinizadoras ideales porque visitan muchas flores mientras transportan mucho polen, antes de regresar a su nido. Así, la probabilidad de que una abeja transfiera el polen entre flores de la misma especie es muy alta.

Muchos insectos comen polen. En el proceso de comer se cubren de él. La polinización se produce cuando el alimentador de polen transfiere el polen a los receptores de polen de la misma planta, o de otra planta de la misma especie, ya que el insecto busca más polen para comer.

Fertilización

La fecundación es la unión de los gametos masculino y femenino para formar un cigoto. Dado que los gametos masculino y femenino son haploides (n) cuando ambos se unen el cigoto es diploide (2n).

La fecundación comienza cuando un grano de polen se posa en el estigma. El grano de polen germina entonces formando un tubo de polen. El núcleo del tubo controla el crecimiento del tubo polínico. El tubo polínico es un ejemplo de quimotropismo, ya que crece hacia las sustancias químicas producidas por el óvulo. El núcleo generador se desplaza por el tubo polínico. Se somete a mitosis formando dos núcleos de gametos masculinos haploides. El tubo polínico entra en el óvulo a través del micrópilo. Los dos núcleos de gametos masculinos se liberan en el saco embrionario. El núcleo del tubo se desintegra.

Fertilización doble

Como hay 2 núcleos de espermatozoides que han llegado al saco embrionario ambos núcleos se fusionarán con los gametos femeninos. Uno de los núcleos de los espermatozoides se fusionará con el óvulo para formar el cigoto (2n) mientras que el otro núcleo de los espermatozoides se fusiona con los 2 núcleos polares del saco embrionario para formar un núcleo de endospermo (3n).

Formación de la semilla

El fecundado se convierte en la semilla. Los tegumentos se convierten en la pared de la semilla llamada testa. El micrópilo se cierra. El núcleo del endospermo da lugar a la formación del endospermo triploide, un tejido alimenticio. El cigoto diploide, por mitosis, se convierte en un embrión vegetal. El embrión en desarrollo se nutre del endospermo. El embrión cesa su desarrollo y entra en reposo. El óvulo se convierte en una semilla, que contiene un embrión vegetal latente, una reserva de alimento y la capa protectora llamada testa.

El embrión

El embrión está formado por la radícula o futura raíz y la plúmula o futuro brote. Las células del endospermo se dividen muchas veces y absorben el nucelo. Éste constituye la nutrición (principalmente grasas, aceites y almidón) del embrión.

Hay dos tipos de semillas. Algunas son endospérmicas mientras que otras son no endospérmicas. En las semillas endospérmicas la reserva alimenticia es el endospermo, que está fuera del embrión de la planta. Ejemplos de este tipo de semillas son el maíz y el trigo. Las semillas no endospérmicas tienen la reserva alimentaria dentro del cotiledón o cotiledones del embrión de la planta. Esto ocurre en las habas.

Monocotas y Dicotiledóneas

Las monocotiledóneas tienen un cotiledón en la semilla mientras que las dicotiledóneas tienen dos cotiledones. Los cotiledones son reservas de alimento para la planta joven después de que germine del suelo. Utiliza estas reservas de alimento hasta que es capaz de fabricar su propio alimento. En las monocotiledóneas el alimento se absorbe del endospermo mientras que en las dicotiledóneas el alimento se almacena en los cotiledones.

Monotiledóneas:

Dicotiledóneas:

Desarrollo del fruto

El ovario se convierte en fruto. La pared del ovario se convierte en la pared del fruto llamada pericarpio. El fruto protege las semillas en desarrollo y juega un papel importante en la dispersión de las semillas. Este proceso está controlado por las auxinas producidas por las semillas. Una vez que se forma el fruto, el resto de las partes de la flor mueren y se desprenden.

Dispersión de frutos y semillas

La dispersión de las semillas es la dispersión de los vástagos entre sí y de la planta madre. Como resultado de la dispersión hay una mayor posibilidad de éxito al reducir la competencia y la superpoblación. La dispersión también permite la colonización de nuevos hábitats adecuados y, por lo tanto, hay una mayor posibilidad de supervivencia de la especie.

Métodos de dispersión de semillas:

Viento: Las semillas de las plantas dispersadas por el viento son semillas ligeras. Tienen una gran resistencia al aire, por lo que pueden ser transportadas lejos de la planta madre.

Dispersión por agua:

Los frutos que flotan, como los del nenúfar y el cocotero, son transportados por el agua. Los cocos pueden viajar miles de kilómetros a través de los mares y océanos.

Los cocoteros originales de las islas de los Mares del Sur crecieron a partir de frutos, que fueron transportados allí desde el continente por las corrientes oceánicas.

Dispersión por parte de los animales:

Algunas plantas tienen frutos jugosos que a los animales les gusta comer.

El animal se come el fruto pero sólo digiere la parte jugosa.
Los huesos y las pepitas pasan por el sistema digestivo del animal y se excretan para formar nuevas plantas. Esto puede estar muy lejos de la planta madre. Las semillas de moras, cerezas y manzanas se dispersan de esta manera.

A los pájaros también les gusta comer fruta y ayudan a dispersar las semillas a otras zonas a través de sus excrementos.

El muérdago tiene frutos pegajosos que son atractivos para los pájaros. Las semillas pegajosas se adhieren al pico del pájaro. A continuación, frotan sus picos para limpiar la corteza de los árboles. Las semillas pegajosas se quedan en la corteza para que crezcan nuevas plantas de muérdago – el muérdago es una planta parásita.

Las ardillas recogen frutos secos como las bellotas y los entierran para alimentarse en invierno, pero a menudo se olvidan de dónde los han enterrado y éstos crecen hasta convertirse en nuevos árboles.

Algunos frutos como el de la planta de bardana tienen semillas con ganchos. Estas se enganchan en el pelaje de los animales y son arrastradas.

Autodispersión: Algunas plantas tienen vainas que explotan cuando están maduras y expulsan las semillas. Los altramuces, las aliagas y las retamas dispersan sus semillas de este modo. Las plantas de guisantes y judías también guardan sus semillas en una vaina. Cuando las semillas están maduras y la vaina se ha secado, la vaina estalla y los guisantes y las judías se dispersan.

La latencia

La latencia es un período de inactividad. Hay muy poca actividad celular y no hay crecimiento. Una o varias de las siguientes razones provocan la latencia:

Auxinas que inhiben el crecimiento- Inhibidores del crecimiento

La testa es impermeable al agua y al oxígeno- La testa acabará por romperse y permitir la entrada de agua y oxígeno en la semilla.

La testa puede ser demasiado dura para que el embrión germine.

Una Auxina (Regulador del Crecimiento) puede estar ausente hasta que se desarrollen las condiciones ambientales adecuadas.

Germinación

El embrión germinará de la semilla si se dan las condiciones ambientales adecuadas. Cuando esto ocurre el embrión reanuda su crecimiento.

Para que se produzca la germinación deben darse las siguientes condiciones:
Debe haber agua. Esto permite que la semilla se hinche y que las enzimas funcionen.
El oxígeno debe estar presente en el suelo.
La temperatura debe ser adecuada para la especie de planta. Las temperaturas adecuadas suelen estar entre los 5 y los 30 grados centígrados, dependiendo de la especie.
El periodo de latencia debe ser completo.
Algunas semillas necesitan luz y otras oscuridad.

Eventos de la germinación

Cuando comienza la germinación lo primero que ocurre es que el agua es absorbida por la semilla a través del micrópilo y de la testa.

Las enzimas del suelo digieren ahora los alimentos almacenados en las semillas:
Los aceites se convierten en ácidos grasos y glicerol
El almidón se convierte en glucosa
Las proteínas se convierten en aminoácidos
Estos alimentos son ahora absorbidos por el embrión.
La glucosa y los aminoácidos crean nuevas estructuras, como las paredes celulares y las enzimas.
Las grasas y la glucosa se utilizan en la respiración celular para producir energía.
El alimento almacenado en la semilla se va consumiendo a medida que el embrión crece.
La radícula crece y atraviesa el tegumento. Se convierte en las raíces de la nueva planta.
La plúmula aumenta de tamaño y emerge por encima del suelo.
Se forman las hojas.

La germinación se produce de forma diferente en las distintas plantas. En algunas plantas el cotiledón permanece bajo tierra mientras que en otras el cotiledón emerge por encima del suelo. Los siguientes diagramas muestran estos dos métodos de germinación.