La reproducció en les plantes

En l'última sessió vam estudiar com es reproduïen els animals i vam fer especial incidència en els dos tipus de reproducció que hi ha: La reproducció sexual i l'asexual. Vam arribar a la conclusió que la reproducció sexual donava lloc a més variabilitat a l'espècie i per tant permetia millors adaptacions al medi. Però del que no vam parlar és com les plantes fan la reproducció. Tot i que en les plantes també hi ha certa variabilitat, és potser més senzill de treballar que no pas la reproducció animal.
Per tal d'estudiar la reproducció en les plantes potser val la pena, com sempre, començar per el que més coneixeu, el més proper i llavors tirar enrere en l'evolució per tal que veieu altres possibilitats.

La reproducció en les plantes amb llavor
Les plantes amb llavor fan reproducció sexual, per tant han de ser capaces de produir gàmetes. I qui s'encarrega de produir-los? Les flors, ja que aquestes són els òrgans reproductors de les plantes:

La flor està composta de diverses parts, cadascuna amb una funció determinada on els estams són els òrgans masculins que fabriquen el pol·len o gàmeta masculí i el pistil, òrgan femení de la flor on es fabriquen els òvuls o gàmetes femenins de la flor.
Les diferents parts de la flor i les seves funcions són:

• Corol·la: Estructura formada pels pètals de les flors que envolten els òrgans reproductors.
• Pètals: solen ser de colors cridaners que atreuen els insectes per ajudar en la pol·linització.
• Calze: estructura formada pels sèpals que serveix per a protegir la flor.
• Sèpals: fulles modificades, de color verd que protegien la flor durant la seva formació. Quan aquesta s'obren queden a la part de sota.
• Pistil: Òrgan reproductor femení de la flor, està format per l'estigma, l'estil i l'ovari.
• Estigma: Part superior del pistil. Conté una substància que permet que el pol·len s'adhereixi i a més a més està foradada per tal que el tub pol·linic hi pugui desenvolupar-se.
• Estil: Tub del pistil per on es desenvolupa el tub pol·linic.
• Ovari: Part de la flor que conté els gàmetes femenins.
• Estam: Òrgan reproductor masculí en forma de fil·lament que conté els sacs pol·linics.
• Antera: Part superior de l'estam.
• Sac pol·línic: situat a les anteres, es la part de l'estam on es formen els gàmetes masculins.

Les flors a la natura es poden presentar de formes diferents. Es pot donar el cas que la flor contingui totes les parts bàsiques i per tant sigui tant femenina com masculina o es pot donar que només sigui masculina o només sigui femenina.
Aquest seria un exemple de flor masculina:

Aquesta seria un exemple de flor femenina:

Sigui com sigui, en tots els casos es fa necessari que el pol·len viatgi des dels estams cap a la part femenina d'una flor per tal de donar-se la fecundació. A aquest procés se li anomena pol·linització i pot succeir de dos maneres en funció de com sigui la flor:

• Autopol·linització: quan la flor es pol·linitza a sí mateixa passant els grans de pol·len dels estams al pistil de la pròpia flor.

• Pol·linització creuada: quan els grans de pol·len d'una flor arriben a l'òrgan femení d'una altre flor diferent.

El pol·len d'una flor pot viatjar a una altre gràcies a diversos factors com pot ser el vent o els insectes. Ja vam comentar que una de les grans avantatges del mutualisme és que les plantes en resulten beneficiades d'alimentar els insectes amb el nèctar que produeixen, ja que així el pol·len produït es transportat per ells de flor en flor.

Un cop el pol·len arriba al pistil de la flor es forma l'anomenat tub pol·línic. Aquest és una prolongació en forma de tub que s'introdueix a través de l'estigma fins arribar a l'ovari on el gàmeta masculí, transportat pel pol·len fecundarà l'òvul. Un cop fecundat es formarà el zigot que es desenvoluparà fins a formar l'embrió. Mentre en els animals l'embrió continua el seu desenvolupament fins arribar a formar l'individu adult, en les plantes l'embrió queda tancat dins d'una llavor en espera a que les condicions ambientals siguin favorables per al creixement de la planta.

Un cop formada la llavor es pot donar el cas que es formi un fruit al seu voltant que la protegirà i li aportarà nutrients a més de facilitar la seva dispersió ja que els animals es veuran atrets per el fruit i se'l menjaran, aconseguint així que la llavor pugui arribar a llocs molt llunyans de la planta original.
A part de gràcies als fruits hi ha més formes en les que les llavors es puguin dispersar:

• Vent: algunes llavors desenvolupen estructures que permeten que el vent les arrossegui amb facilitat. És el cas de la dent de lleó o de les llavors del pi:

• Éssers vius: algunes llavors han desenvolupat estructures que s'adhereixen al pelatge de molts éssers vius de manera que poden ser transportades a llocs llunyans.

Quan les condicions són adequades, la llavor germina, és a dir, l'embrió s'activa i comença el seu desenvolupament que implicarà el creixement primer d'una plàntula, o planta jove per desprès arribar a l'individu adult capaç de reproduir-se:

I què passa doncs amb les plantes que no tenen flors i per tant no produeixen llavors?
Les falgueres i les molses són plantes que no tenen flors i per tant no poden produir llavors. Aquestes, al igual que les meduses presenten alternança de generacions, és a dir, durant una de les etapes de desenvolupament les plantes presenten reproducció asexual i en la següent presenten reproducció sexual:

En aquest cicle biològic l'individu adult fabrica espores mitjançant la reproducció asexual. Aquestes espores, resistents a la baixa humitat i amb gran capacitat de dispersió seran arrossegades pel vent fins a zones humides on puguin créixer individus capaços de fer la reproducció sexual. Només amb alts continguts d'humitat els gàmetes podran desplaçar-se per trobar-se i produir-se la fecundació. Un cop s'hagi donat la fecundació, podrà créixer un individu adult que tornarà a començar el cicle.


Amb aquest post acabem la reproducció de les plantes i per tant tota la unitat relacionada amb les funcions vitals i els éssers vius.

La funció de reproducció en els animals

La última funció vital de la que parlarem i amb la que finalitzarem la biologia d'aquest curs és la reproducció. Cap ésser viu no tindria sentit si no pogués reproduir-se, és a dir, si no pogués crear còpies de sí mateix per tal de perpetuar o continuar l'espècie.
Així doncs, amb la finalitat de sobreviure la natura ha ideat una sèrie de mecanismes que permeten als éssers vius obtenir descendents.
Observem el cicle vital de les estrelles de mar:

Tal i com podeu veure al diagrama, els individus adults mascles i femelles expulsen òvuls i espermatozoides, és a dir gàmetes o cel·lules reproductores, per formar el que s'anomena un zigot a partir del qual i passant per diferents fases es formaria un individu adult. Si això ho comparem amb el que fan els éssers humans, ens adonem que no hi ha gaire diferència, no? Llavors perquè segurament ho veieu tant estrany?
Pot ser pot ser per això?

Sempre us han explicat que les estrelles de mar i molts altres organismes a la Terra es reproduïen mitjançant el que s'anomena reproducció asexual. Bé, recordem el que és:

• La reproducció asexual és aquella en la qual a partir d'un únic progenitor es generen un o diversos descendents exactament iguals a ell.

 Així doncs, a partir de la reproducció asexual un únic individu en pot generar altres mitjançant diversos processos com la gemmació, l'escissió, la fragmentació i l'esporulació.

• Gemmació: Els nous individus es formen a partir d'una gemma, és a dir, d'un engreixament que apareix en una de l'individu que a mida que es va desenvolupant dóna lloc a un altre d'igual. Es pròpia de l'hidra d'aigua:

• Escissió: Els nous individus es formen quan el progenitor es divideix en dos donant lloc a dos descendents. Les estrelles de mar són el millor exemple.

• Fragmentació: Igual que en l'escissió sols que en aquest cas dona lloc a més de dos descendents. Els platihelmints serien un bon exemple.

• Esporulació: Un sol individu genera una sèrie d'espores que un cop dispersades poden desenvolupar-se per a formar cadascuna un individu. La fan principalment fongs i plantes:

Bé, si comparem quins són els grups d'espècies que realitzen aquest tipus de reproducció ens adonem que en tots els casos es tracta d'espècies marines invertebrades i molt poc desenvolupades. Si continuem amb la premisa que hem mantingut al llarg de les diferents sessions arribem a la mateixa conclusió de sempre: com més senzill sigui l'organisme més senzilla es la forma que té de fer els diferents processos vitals.

Però encara hi ha una altre pregunta pendent: Perquè les estrelles de mar són capaces de reproduir-se mitjançant gàmetes i a la vegada fer reproducció asexual mitjançant escissió? Es possible doncs que una mateixa espècie pugui realitzar la reproducció de dos formes diferents? I per últim, què és tot això de cèl·lules reproductores, gàmetes i zigots?
Comencem per la última pregunta: Què fan els humans?

Molt bé! Reproducció sexual, però en què consisteix?

• La reproducció sexual és aquella on dos progenitors, un mascle i una femella, produeixen cèl·lules sexuals o gàmetes que s'uneixen per formar descendents. En aquest tipus de reproducció els descendents són diferents als progenitors.

I en què consisteix aquest tipus de reproducció? Doncs bé, els mascles produeixen uns gàmetes anomenats espermatozoides i les femelles produeixen òvuls. Quan un espermatozoide i un òvul s'uneixen es dóna la fecundació que donarà lloc a un ou o zigot que en desenvolupar-se donarà lloc a un embrió.

Què són els gàmetes?
Els gàmetes són les cèl·lules especialitzades en la reproducció, són evidentment, produïdes per uns òrgans específics que en el cas dels vertebrats s'anomenen testicles i ovaris.

En què consisteix la fecundació?
La fecundació és la unió de dos gàmetes un de masculí i un de femení. És a dir, és la manera en com els espermatozoides arriben als òvuls. Segurament pensareu que si aquest tipus de reproducció és pròpia dels vertebrats i hi ha molts tipus de vertebrats segurament hi haurà diferents formes de fer la fecundació, no?
Doncs sí:
Observeu aquesta imatge:

Això és el que s'anomena fecundació externa. En aquest tipus de fecundació, la femella allibera òvuls a l'aigua i el mascle allibera llavors l'esperma. D'aquesta manera, i sempre dins de l'aigua, els espermatozoides poden nedar fins a l'òvul on el fecundarien per acabar formant el zigot. Aquest tipus de fecundació és pròpia de la major part d'éssers vius aquàtics, invertebrats, peixos i amfibis.
I els éssers vius terrestres?

En aquest tipus de reproducció el mascle introdueix l'òrgan reproductor en el cos de la femella per tal d'alliberar els espermatozoides i així poder fecundar els òvuls per tal de generar el zigot.

Un cop s'ha donat la fecundació, l'ou o zigot s'ha de poder desenvolupar per tal de formar l'embrió. El desenvolupament de l'ou o zigot varia també en funció dels grups d'espècies, és el que s'anomena éssers vius ovípars, ovovivípars i vivípars:

• Ovípars: La majoria dels rèptils, aus i insectes, posen ous amb closca mineralitzada. L'aparició de la possibilitat de posar ous, va permetre als animals terrestres protegir la seva descendència dels depredadors. Pensem que fins a llavors, els ous es desenvolupaven sota l'aigua a l'abast de qualsevol ésser que se'n volgués alimentar.

• Ovovivípars: Aquest és un cas especial, ja que tot i que l'embrió es desenvolupa dins d'un ou amb closca, aquest és incubat dintre del cos de la femella i la descendència neix viva. És el cas de taurons, algunes serps, llangardaixos i un únic tipus de mamífer: l'ornitorinc.

• Vivípars: L'últim avenç evolutiu és la possibilitat de desenvolupar l'embrió dintre del cos de la femella de manera que la descendència neix viva. Aquest tipus de desenvolupament té l'avantatge que els progenitors no han d'abandonar la descendència a l'abast de qualsevol depredador, si no que la porten sempre amb ells afavorint la perpetuació de l'espècie. És pròpia dels mamífers.

I què passa quan neix l'embrió?
Bé, un cop l'embrió s'ha format el desenvolupament de l'individu fins arribar a l'etapa adulta també pot variar:

En la imatge podem veure dos tipus de desenvolupament:

• Directe: Quan la cria neix ja formada i només ha de créixer. Aquest desenvolupament és propi de rèptils, ocells, peixos, mamífers i molts invertebrats.
• Indirecte: L'embrió que neix és molt diferent de l'individu adult de manera que passa per diverses fases de desenvolupament, anomenades metamorfosis, amb les quals arriba a convertir-se en adult. És el cas de molts insectes i dels amfibis.

Aquest tipus de reproducció té grans avantatges a nivell evolutiu ja que permet el que s'anomena variabilitat genètica, és a dir, dóna lloc a individus diferents als progenitors que aporten diferències a l'espècie, unes diferències que poden suposar un avantatge en determinades circumstàncies.

Per exemple:
Tenim un individu adaptat a viure a 15º de temperatura en un lloc determinat. Te descendència i entre els seus fills hi ha alguns més adaptat a viure a 15º i altres adaptats a 20º. Si les circumstàncies es mantenen igual, els adaptats a 20º moriran, però si resulta que les condicions ambientals canvien, com està passant ara amb el canvi climàtic, la temperatura de la zona podria pujar de manera que els que estan adaptats a viure a 15º moririen. Aquesta variabilitat en la descendència permet que l'espècie continuï encara que les condicions ambientals canviïn.

I quins organismes fan la reproducció sexual? Bé, la gran majoria. Tots els vertebrats ho fan i la major part dels invertebrats també. Es més, aquells éssers vius que tradicionalment coneixem com a exemples de reproducció asexual resulta que fan en algun moment del seu cicle vital la reproducció sexual, ja que com ja hem comentat, és la que permet la màxima variabilitat dintre de la pròpia espècie.
Quan una espècie presenta dintre del seu cicle vital tant reproducció sexual com reproducció asexual es parla d'alternança de generacions. És el cas de les meduses i molts altres invertebrats aquàtics:

Fins aquí la reproducció en els animals. Hem descobert que hi ha dos tipus de reproducció, que aquests poden conviure en el cicle vital d'un ésser viu. Hem après també que en la reproducció sexual hi intervenen els gàmetes i que aquest es poden unir en diferents situacions a més també hem descobert com es desenvolupen els embrions.
En el pròxim post treballarem la reproducció en les plantes i per tant finalitzarem la biologia d'aquest curs.

Estímuls i respostes en els animals

En l'última sessió vam comentar com les plantes eren capaces de captar estímuls i elaborar respostes. Doncs, ara tocaria parlar de com executen la funció de relació els animals. Tot i així, abans de parlar dels òrgans dels sentits i del sistema nerviós val la pena veure com és la seva morfologia, és a dir la seva estructura física ja que ens ajudarà a comprendre com aquests han evolucionat al llarg del temps.
Bé, observeu aquesta imatge:

Quins d'aquests éssers vius diríeu que és el més evolucionat? fàcil no?
Però, davant la pregunta de què tenen en comú aquests éssers vius a nivell d'aspecte físic, que en diríeu?

Molt bé!

Cap, cos i extremitats

I alguna cosa més? Deixeu-me que us doni una pista, penseu en simetria...
Tots ells són simètrics!
Tenen el que s'anomena simetria bilateral ja que tenen un pla de simetria vertical que recorre tot el seu cos:

Però que passa amb els invertebrats? us heu fixat alguna vegada? Comparem-los.

Tal i com podeu veure també tenen aquest tipus de simetria.
Tot i que podria semblar una coincidència, no ho és pas. Tot això ha estat conseqüència d'un procés evolutiu que ha afavorit a aquells éssers més ben adaptats. A més a més hem de pensar que no sols tenen aquestes coses en comú insectes, artròpodes i vertebrats.
Quines parts podeu identificar en els éssers de la última imatge?
Sí, tots tenen un cap, un tòrax i un abdomen a part de les extremitats.

I que sol haver en el cap de totes els éssers vius de la terra? Segurament la resposta ràpida serà un cervell, doncs bé, és més adequat parlar de cefalització, ja que el que tenen tots aquests éssers és un encèfal o una sèrie de ganglis cefàlics, molt més senzill que un cervell, situat al cap. I què requereix aquest encèfal per a que tot el cos de l'ésser funcioni?
Sistema nerviós!
És a dir, tots els éssers vius de la terra que presenten una simetria bilateral tenen un sistema nerviós més o menys desenvolupat.
I per a què serveix el sistema nerviós?
Molt bé! per captar estímuls i elaborar respostes, encara que això no és ben bé així ja que el sistema nerviós sols executa una part de la funció de relació i és el transport de la informació cap a l'encèfal per a que aquest elabori una resposta.
I llavors qui s'encarrega de captar els estímuls?
Els òrgans dels sentits:

Vista, oïda, gust, olfacte i tacte.

I són aquests mateixos sentits en els animals invertebrats? En general sí, sols que no tenen l'estructura que tenen els nostres i moltes vegades un mateix òrgan s'encarrega de més d'una funció. Ja vam comentar que com més primitiu sigui l'ésser més senzilla és la manera que té de realitzar les seves funcions. Un exemple són les antenes dels insectes que els hi serveixen com a oïda i com a tacte. 

Us heu fixat que tots els éssers vius amb un encèfal tenen situats els òrgans dels sentits al cap? Bé aquesta és una altre de les característiques comunes. Tret d'algun sentit concret, en general tots estan situats en el mateix lloc, ja que així el transport de la informació és molt més ràpida.

I com funciona el binomi estimul-resposta en els animals?

Bé, els éssers vius capten la informació mitjançant els òrgans dels sentits, aquesta informació es transportada cap a l'encèfal mitjançant el sistema nerviós on la resposta serà elaborada. Ara entrarien en joc els anomenats òrgans efectors, configurats principalment per teixit muscular que realitzarien la resposta elaborada en l'encèfal:

I què passa amb la resta d'éssers vius? No tots tenen un cap, no tots tenen un encèfal ben desenvolupat. Llavors com s'ho fan?
Bé, solen tenir cèl·lules nervioses soltes disperses per tot el cos. Això es típic de pòlips, esponges i altres éssers molt més senzills.

Una altre aspecte que no hem comentat encara respecte als éssers menys desenvolupats és que tampoc tenen una simetria bilateral. Com més ens allunyem en el temps i més senzill sigui l'ésser més ens trobem amb altres tipus de simetria com és la radial pròpia de l'estrella de mar, la medusa i els erizons de mar:

I si encara ens anem més lluny? Doncs la simetria desapareix. Són els animals anomenats asimètrics com els porífers o les esponges:

Bé amb això hem descobert com els animals realitzen la funció de relació que com ja sabeu té la finalitat d'obtenir aliments, relacionar-se amb altres éssers vius i per últim obtenir informació del nostre cos mitjançant l'avaluació dels estímuls i l'elaboració de les respostes adequades.
En la pròxima sessió treballarem la reproducció.