La semilla es la unidad biológica básica para la reproducción, tanto en las coníferas (gimnospermas) plantas que no poseen flores, como en las plantas que tienen flores (angiospermas). Ambos grupos pertenecen a las espermatofitas o plantas con semillas.
Cada semilla combina genes masculinos y femeninos en el embrión y da lugar al vástago, que es diferente genéticamente de las plantas parentales.
Con ello, una especie puede preservar y perpetuar su identidad, aunque el material genético se intercambia constantemente entre especies, de forma que puede evolucionar y por tanto adaptarse a los cambios del entorno.
Las semillas permiten también que una planta colonice una zona extensa y pueden permanecer aletargadas hasta que las condiciones sean favorables, lo que incrementa enormemente sus posibilidades de supervivencia.
LA FLOR
En las angiospermas, el proceso de producción de semillas empieza con la flor, una estructura que contiene órganos sexuales femeninos, masculinos, o ambos. La mayoría de las flores están compuestas por pétalos internos y sépalos externos, denominados colectivamente tépalos o segmentos periánticos, los cuales muestran una gran diversidad de formas y colores.
La palmera asiática de hojas en abanico (Corypha umbraculifera) produce un macizo grupo de miles de flores (inflorescencia) en el ápice. La planta es monocárpica: tras florecer una vez, la palma muere.
Por su parte, la flor simple mayor del mundo es la producida por Rafflesia, un parásito tropical sin hojas, con flores que salen directamente de las raíces de la planta huésped y que pueden llegar a medir 80 cm de diámetro. Entre estos extremos se encuentran las flores de las plantas de jardín mas conocidas, como las fucsias o los geranios.
La parte reproductora femenina de la flor, que produce la semillas en el interior del fruto, es el ovario. El estilo, un tallo delgado que conecta el ovario con el estigma, es el encargado de recibir el polen. Ovario, estilo y estigma forman el carpelo, del cual se pueden encontrar uno o varios, siempre situados en el centro o en el ápice de la flor.
Alrededor de los carpelos, en una flor bisexual, se encuentran los estambres, la parte masculina de la flor.
Cada estambre presenta un alargado filamento que soporta la antera, donde se produce el polen.
Otras flores que son de un único sexo y sólo presentan estambres o carpelos.
LA POLINIZACIÓN
Antes de poder producir semillas, la flor debe ser polinizada. La polinización consiste en la transferencia del polen (masculino) desde la antera al estigma (femenino).
Si una planta, en lugar de recibir el polen de otro individuo de la misma especie, se autopoliniza, la variación genética de la semilla se reducirá. La mayoría de las plantas, especialmente las especies silvestres, presentan sistemas para evitar
la autopolinización.
En algunas flores, las anteras y los estigmas maduran en épocas distintas, de forma que si el polen cae en el estigma de la misma flor, la polinización no se produce.
Algunas especies (las monoicas) como el avellano (Corylus) y el maíz (Zea mays) poseen flores de un único sexo, con ambos sexos en la misma planta. En ocasiones, las flores masculinas y las femeninas se encuentran en partes diferentes de la planta, como en el caso del maíz, donde las flores masculinas se agrupan en la parte superior de la planta para captar el viento.
Esto favorece la polinización cruzada, aunque el riesgo de autopolinización sigue presente.
En otras especies (las dioicas), cada ejemplar posee únicamente flores masculinas o femeninas.
Entre ellas se encuentran el acebo (Ilex), el álamo (Populus), el sauce (Salix), el arbusto Garrya elliptica y la palmera (Phoenix dactylifera).
Muchas plantas dioicas se polinizan gracias a la acción del viento, con lo que existe el peligro de que las plantas aisladas sean incapaces de desarrollar semillas.
El inconveniente de las plantas dioicas es que por lo general tardan varios años en desarrollarse a partir de semillas, por lo que durante ese tiempo no es posible conocer su sexo. Los acebos femeninos, con bayas, por ejemplo, no pueden seleccionarse hasta que han transcurrido entre 7 y 20 años.
Lo mismo ocurre con la forma masculina de Garrya elliptica, que en este caso está más solicitada que la femenina, al poseer unos amentos grises mucho mayores.
AGENTES POLINIZADORES
Para asegurar la polinización cruzada, las plantas han desarrollado un amplio abanico de técnicas a cual más ingeniosa.
Con frecuencia utilizan a los insectos u otros animales para transferir el polen de una flor a otra.
Las criaturas son atraídas por el aroma, el colorido o el tamaño de la flor, y, a cambio, se les recompensa con néctar, polen rico en proteínas o refrescantes pétalos.
Las orquídeas presentan impresionantes mecanismos, como, por ejemplo, flores con la misma forma o aroma que los insectos hembra para atraer a los machos.
Entre los principales agentes de la polinización se encuentran murciélagos, escarabajos, abejas, mariposas, moscas, pequeños mamíferos y polillas.
Algunas plantas tienen dos o tres clases de flores que parecen similares, pero que difieren en la prominencia de estigmas y estambres, como en el caso de las primaveras (Primula vulgaris).
De este modo, un insecto puede sólo recoger el polen de los estambres de una flor o depositar el polen en el estigma de otra flor.
Otras plantas utilizan el viento o el agua para transferir el polen, de modo que las flores con frecuencia son menos conspicuas, pues no necesitan ofrecer sus encantos, aunque estos métodos resultan más costosos y no siempre surten efecto.
FERTILIZACIÓN DE LA FLOR
Para que tenga lugar la fertilización, el polen debe ser compatible y ha de estar vivo.
El estigma debe estar asimismo receptivo, ya que, cuando esto sucede, exuda una solución azucarada pegajosa, que provoca que los granos de polen se adhieran y además proporciona energía para la germinación.
Si el polen es compatible, entonces se desarrolla y forma un tubo polínico que conduce al estilo, de forma que las células sexuales masculinas pueden entrar en el ovario y fertilizar la célula femenina (óvulo).
Tanto las células sexuales masculinas como las femeninas contienen cromosomas (portadores del material genético) de cada planta progenitora, pero sólo la mitad de la cantidad contenida en la planta adulta.
Cuando una célula sexual masculina se fusiona con el núcleo del óvulo, y el juego de cromosomas entra en funcionamiento, se empiezan a formar las semillas.
LA ESTRUCTURA DE LAS SEMILLAS
Las semillas totalmente desarrolladas constan por lo general de un embrión una pequeña planta con un vástago embrionario (plúmula) y una raíz (radícula) junto con las hojas embrionales (cotiledones) rodeado por una reserva de alimento (endosperma).
En algunas plantas, el endosperma de la semilla envuelve completamente al embrión y forma el tejido de reserva de la planta madura, como sucede en la cebolla (Allium).
También puede formar parte de las hojas de la semilla (cotiledones) para nutrir al embrión durante el período inmediatamente posterior a la germinación, como ocurre en las habas y en los guisantes o porotos.
En las angiospermas, el endosperma se desarrolla antes que el embrión, pero en la mayoría de las gimnospermas la formación del embrión es anterior.
Una dura capa externa (la cubierta de la semilla o testa) protege el embrión y su reserva de alimento del ataque de bacterias, hongos, insectos y otros animales, así como de fenómenos naturales como sequía, riadas, o temperaturas extremas. La semilla suele secarse en el interior de la planta como prevención ante un período de condiciones desfavorables.
Lograr el grado correcto de sequedad o peso seco máximo es vital para la planta, pues influirá en gran medida en la capacidad de la semilla para germinar.
La cantidad y el grosor de las semillas varía extraordinariamente de una especie a otra: algunas son tan finas como el polvo, mientras que otras poseen el tamaño de una pelota de fútbol.
Cuanto más pequeñas son las semillas, mayor suele ser su número y, por lo general, van recubiertas con una capa protectora que, junto con las semillas fertilizadas, conforman el fruto.
PLANTAS GIMNOSPERMAS
A diferencia de las angiospermas, las semillas desnudas de las gimnospermas, como las coníferas, se encuentran parcialmente envueltas en tejidos de la planta parental.
Las piñas de las coníferas son polinizadas por el aire y las semillas se forman sobre los escudetes de las piñas femeninas. Otras gimnospermas son las cicadáceas como la palmera Cyca, que en realidad no es una palmera sino una conífera y el ginkgo.
PLANTAS CON ESPORAS
Algunas plantas como los musgos, los helechos y las colas de caballo se reproducen mediante esporas. La espora es parecida a una semilla, pero es asexual y desarrolla órganos sexuales femeninos y masculinos independientemente de la planta, con lo que la fase sexual de reproducción sólo puede tener lugar en presencia de agua.
MÉTODOS DE DISPERSIÓN DE LA SEMILLA
Una vez las semillas han madurado, deben dispersarse, ya que si germinaran cerca de la planta parental tendrían que competir por el agua, la luz y los nutrientes. Las plantas han desarrollado diversas estrategias para lograr que las semillas se dispersen lejos y ampliamente, una de sus ventajas frente a la reproducción vegetativa.
Los frutos o vainas que contienen las semillas se han adaptado a los diferentes métodos de dispersión. Algunos frutos son muy sencillos y poseen la apariencia de una semilla grande, como ocurre con las bellotas de Quercus, que presentan una envoltura gruesa para proteger la verdadera semilla interior, la cual cuenta, a su vez, con una cubierta delgada.
Algunas cubiertas de semilla se desarrollan en cápsulas de textura semejante al papel, o bien en vainas, como las que encontramos en Asclepia y Delphinium; la vaina se seca bruscamente al madurar, causando una tensión en las paredes que pueden estallar, liberando las semillas de su interior.
Éstas, a su vez, caen al suelo o son transportadas por el viento. Otras vainas con semillas, como las del acanto, el nogal de las brujas (Hamamelis) o el guisante (Pisum), explotan, con lo que las semillas se dispersan a bastante distancia. El mastuerzo amargo (Cardamine hirsuta) sólo require ser tocado ligeramente por el viento para que sus vainas explosionen y liberen las semillas.
Por su parte, Ecballium elaterium (pepinillo loco) presenta una vaina llena de líquido que, al madurar, explota por la presión y expele un flujo de semillas y jugo que sale disparado por el aire.
Las semillas de algunas plantas, como las gramíneas, los cereales y el bulbo Amaryllis, germinan tan pronto como alcanzan la maduración mientras todavía se encuentran en la planta original, siempre que las condiciones sean lo suficientemente húmedas. Más tarde, las semillas germinadas caen al suelo y se desarrollan inmediatamente.
DISPERSIÓN ZOÓCORA
Con frecuencia las plantas presentan frutos carnosos con el fin de atraer a los animales, proporcionándoles alguna cosa comestible. Los animales no necesitan digerir las semillas, que con frecuencia poseen más nutrientes, sino que éstas pasan por el sistema digestivo del animal y se depositan de nuevo en la tierra lejos de la planta progenitora.
Entre los frutos carnosos se encuentran las bayas (uva, Vitis), las drupas o frutas de hueso con semillas simples (ciruela, Prunus) y los pomos con varias semillas (manzana, Malus). Ejemplos de frutos carnosos compuestos son la piña tropical (Ananas) y la frambuesa (Rubus idaeus), compuestas ambas por agrupaciones de drupas.
Muchas semillas y frutos presentan apéndices capaces de fijarse en la piel o el pelo de los animales, en ocasiones de forma muy tenaz, con lo que son transportadas a grandes distancias. Un ejemplo de ello son las rebabas que encontramos en los pegotes (Arctium) y los galios (Galium), que se enganchan a la piel y la ropa con gran facilidad.
DISPERSIÓN AÉREA
Muchas semillas de reducido tamaño son dispersadas por el viento. Se trata de un medio económico de transporte, porque la producción de una semilla pequeña y ligera require una cantidad menor de energía por parte de la planta que una grande con un fruto carnoso.
Las semillas diminutas se producen en grandes cantidades, compensando de esta forma las reducidas posibilidades de sobrevivir en un suelo adecuado. Los rododendros y, especialmente, las orquídeas, presentan semillas extremadamente ligeras, que son transportadas por el viento.
Otras semillas han desarrollado estructuras para mantenerse en el aire: las semillas de Epilobium son plúmeas, las del diente de león (Taraxacum) y la olearia presentan una especie de paracaídas de plumas. Ailanthus, el fresno (Fraxinus) y el arce (Acer) poseen prominentes alas de textura de papel que se agitan como las aspas de un helicóptero (estas semillas aladas se conocen como sámaras).
DISPERSIÓN POR EL AGUA
Las plantas que se han adaptado al medio acuático producen semillas o frutos impermeables y flotantes. Las semillas del ciprés calvo (Taxodium distichum) pueden ser transportadas por corrientes y ríos antes de germinar. Una de las semillas que más tiempo resiste en su viaje por el agua es el fruto del cocotero (Cocos nucifera), capaz de atravesar todo un océano.
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