B o t á n i c a
(Del
lat. botanica, y éste del gr. Botanich);
sust. f.
1. Ciencia que estudia el reino vegetal.
2. [Puerto Rico] Lugar de venta de hierbas
medicinales.
Sinónimos
Flora, agronomía, agricultura, vegetal.gi
Ciencia que estudia las plantas (reino
Plantae), organismos fotosintéticos multicelulares
principalmente adaptados a la vida terrestre, y también estudia
a otros organismos de características muy afines, como son las
algas, los hongos
y los musgos.
El mundo vegetal presenta una enorme diversidad de tamaños y
de distribución. Se pueden encontrar desde algas unicelulares
hasta árboles inmensos; además, las plantas se localizan en
todos los ambientes, acuáticos (marinos o de agua dulce),
desérticos, tropicales, alpinos, etc., y esto ha contribuido a
que sean muy conocidas por el hombre desde épocas muy tempranas
y a ser utilizadas como alimento, herramienta, medicina,
ornamentación, etc. En todos estos ambientes, la botánica
estudia tanto las características de los organismos aislados
como las características que resultan de la interacción entre
ellos y con el ambiente, y de ahí su gran relación con la
ecología.
Ciertas propiedades que presentan las plantas verdes las hacen
indispensables para el resto de la vida en la Tierra. Una de
esas propiedades es su modo de nutrición, ya que mediante el
proceso de la fotosíntesis consiguen
transformar la energía lumínica obtenida del Sol en energía
química, que utilizan como su propio alimento, a la vez que
ellas mismas son alimento para el hombre y para otros animales.
Por otra parte, tienen la capacidad de liberar a la atmósfera el
oxígeno producido en la fotosíntesis a partir del CO2
y del agua, el cual es esencial para muchas formas de vida. El
contenido de oxígeno en la atmósfera es de un 20,95% con
respecto al total de gases, y representa el fruto de más de tres
millones de años de fotosíntesis por parte de las plantas verdes.
La ecuación general para la fotosíntesis puede resumirse así:
CO2 + H2O + Energía lumínica ¾®
Energía química + O2
(Carbohidratos)
La gran variedad de plantas que existen en la Tierra ha dado
lugar al desarrollo de ramas especializadas de la botánica. Los
miembros vivos del reino Plantae incluyen a las briofitas
(musgos, hepáticas y antocerotas), caracterizadas por la
ausencia de verdaderas raíces, tallos y hojas; y a nueve
divisiones de plantas vasculares o
cormofitas, con sus estructuras bien diferenciadas y un buen
desarrollo del tejido conductor, para el transporte de agua y
sustancias orgánicas. En este grupo se incluyen las
pteridofitas (helechos) y las
espermafitas (gimnospermas
y angiospermas). En este sentido,
existen ramas como la briología, que estudia las briofitas; la
pteridología, que estudia las pteridofitas; la
paleobotánica, que estudia las plantas
fósiles; o la palinología, que identifica el polen
y las esporas tanto actuales como
fosilizados.
Hoy día, el estudio científico de la biología de las plantas
constituye la base de la ciencia botánica.
Desde los tiempos más remotos, la supervivencia del hombre ha
dependido, en gran medida, de su relación con las plantas y
animales, por lo que el mayor conocimiento de éstos le
proporcionaría mayor probabilidad de supervivencia. En este
sentido, se dedicó a la recolección de plantas silvestres y
aprendió qué tipo de vegetales le servían como alimento y cuáles
resultaban venenosos. Sin embargo, mientras el hombre se
dedicaba a la caza y a la recolección de plantas se veía
obligado a aplicar todos sus esfuerzos en procurarse los
alimentos, sin garantizar la disponibilidad futura de ellos.
Posteriormente se favoreció el desarrollo de un sistema de
agricultura bastante estable para el aprovisionamiento de
alimentos, que junto con la ganadería, permitió la aparición de
grupos humanos de cierta entidad, y que más tarde daría lugar al
nacimiento de las civilizaciones. La observación de fenómenos
reproductivos en las especies vegetales favoreció la producción
de alimentos mediante la agricultura, y así se practicó el
cultivo de cereales, como trigo,
cebada y centeno.
Además, el cultivo de la tierra hizo que el hombre adquiriera
buenos conocimientos sobre los ciclos biológicos y estacionales,
y sobre los lugares más apropiados para la germinación de las
semillas. Así, el hombre fue descubriendo técnicas y métodos de
siembra, de cuidados y de recolección, identificando también las
zonas más productivas.
Parece ser que estos primeros experimentos se produjeron en
la cuenca de los grandes ríos de Oriente Próximo, como el Nilo,
Tigris y Éufrates hacia el año 4000 a.C. El origen de estas
transformaciones hay que buscarlo en las regiones de Mesopotamia,
donde existían civilizaciones como los acadios
y babilónicos.
Estos procesos experimentaron un gran auge en tierras de los
actuales países de Israel, Líbano, Siria, Irak, Irán y Turquía,
y en las desembocaduras de los ríos Nilo (Egipto) e Indo
(India). La invención de la agricultura y de la ganadería, junto
con la sedentarización, fueron los aspectos más revolucionarios
del Neolítico.
Pero no solamente por la alimentación, tanto de personas como
de ganado, fueron importantes los estudios botánicos en las
primeras etapas de la historia del hombre. Posteriormente, los
pueblos de Egipto y Babilonia tuvieron gran importancia por su
relación con la medicina, a través de las plantas medicinales;
y los chinos, por su parte, también poseían altos conocimientos
sobre plantas medicinales, llegando a describir excelentes
poderes terapéuticos de muchas de ellas.
En la etapa greco-romana destacan las aportaciones de
Aristóteles en el campo de la botánica. La
observación del mundo vegetal le llevó a desarrollar una
importante nomenclatura de las plantas y son muy considerables
sus descripciones sobre plantas con propiedades terapéuticas,
así como sus estudios morfológicos, y llegó a diferenciar las
partes externas, que él denominó órganos, de las internas, que
denominó tejidos. Sin embargo, el verdadero padre de la botánica
es Teofrasto, que vivió entre el
siglo IV y principios del III a.C., y estudió las plantas con
verdadero detalle. Entre sus obras se encuentran Causas de
las plantas, que estudia la fisiología de las plantas, e
Historia de las plantas, tratado sistemático en el que da
noticias sobre cultivos y distribución geográfica de la flora
con un rigor científico y un estudio del detalle muy apreciado
actualmente. No obstante, su obra no fue bien conocida en
Occidente hasta el Renacimiento.
En el Renacimiento (siglo XVI) se produce un resurgimiento de
la biología en general, y especialmente de la botánica. Ello es
debido a un gran acontecimiento que tuvo lugar en esta época y
que fue el descubrimiento del Nuevo Mundo por los españoles, con
lo que se realizaron múltiples viajes y se recogieron e
introdujeron representaciones de flora y fauna hasta la fecha
desconocidas en Europa, de especial interés para los científicos.
Nuevas especies vegetales se adaptaron a las nuevas condiciones
climatológicas y geológicas del continente, las cuales
permitieron que se produjeran importantes mejoras en la
alimentación; tal es el caso de la patata.
En esta época se realizaron las grandes colecciones y los
primeros jardines botánicos, que exponían
especies recogidas de todas las partes del mundo. Entre los
botánicos más destacados de la época se encuentran Otto
Brunfels, Leonhard Fuchs,
Plumier y el naturalista Conrad Gesner.
Más tarde, con el descubrimiento del microscopio, Robert
Hooke utilizó por primera vez la palabra
cellula, para referirse a las celdillas microscópicas del
corcho, por el gran parecido que
éstas presentaban con la celdas de un panal; posteriormente,
descubrió también estructuras similares en otros tejidos
vegetales, como en los helechos, el hinojo y la zanahoria, y
supuso que la función de estas células era el transporte de
sustancias a través de la planta, sin llegar a imaginar el
verdadero significado de ésta. La célula no adoptó su
significado actual, la unidad elemental de la materia viva,
hasta unos 150 años después, cuando el botánico alemán
Matthias Schleiden descubrió que todos los
tejidos vegetales están formados por células y así, junto a
Theodor Schwann, sentaron las bases
para el desarrollo de la citología.
En el siglo XVIII, el empleo del microscopio compuesto ofrece
un gran avance a la morfología vegetal. Se reconocen y
clasifican muchas plantas y muchas de sus partes, basándose
principalmente en el tamaño y la forma de diversas estructuras
como hojas, tallos, frutos, raíces, etc. También en esta época
se realizan las primeras investigaciones sobre fisiología
vegetal, en las que destaca el físico y naturalista inglés
Stephen Hales, que publicó, en 1727, sus
observaciones sobre el movimiento del agua en las plantas, en su
obra Vegetable Staticks (´Tratado de estática vegetal´).
En 1774, Joseph Priestley descubrió
el oxígeno y otros gases, y observó que las plantas verdes
desprenden oxígeno y necesitan luz para crecer; y en 1779, el
fisiólogo Jan Ingenhousz demostró
que las plantas eliminan dióxido de carbono en la oscuridad.
El sistema de nomenclatura binomial establecido por el
naturalista sueco del siglo XVIII, Carl Von Linneo,
para designar a las especies de los organismos representó una
gran alternativa a los modelos naturalistas que existían hasta
la época. Hasta entonces, destacaban los trabajos del
naturalista inglés Jonhn Ray, cuyo
sistema taxonómico clasificaba a las plantas en dos grupos, sin
flores y con flores, y éstas últimas en monocotiledóneas y
dicotiledóneas, esquema que permanece aún vigente en la
actualidad. Sin embargo, aunque vislumbró el carácter de unidad
taxonómica fundamental de las especies, concluyó, a diferencia
de Linneo, que tales especies no eran inmutables. Linneo,
considerado el padre de la taxonomía,
estableció las principales categorías que se usan en el sistema
jerárquico de la clasificación. Clasificó unas 6.000 especies de
plantas, basándose fundamentalmente en sus flores y
concretamente en los órganos sexuales de éstas, lo que denota un
sistema de clasificación artificial, pero muy práctico.
Este sistema de clasificación ha sufrido grandes
modificaciones, principalmente debido a la gran cantidad de
especies animales y vegetales descritas desde los tiempos de
Linneo hasta nuestros días, por lo que los zoólogos y botánicos
han ido tropezando con diversas dificultades para denominar
correctamente sus taxones, sobre todo en cuanto a género y
especies. Hoy día, la sistemática botánica recurre a numerosas
ramas de la botánica y de otras ciencias para beneficiarse de
sus técnicas y descubrimientos, como es el caso de la
paleobotánica, la fitogeografía (distribución de los vegetales),
ecología, genética de poblaciones, citogenética, biología
molecular, etc.
Especial mención merece también, en esta época, el
naturalista español José Celestino Mutis
quién en 1783 organizó y dirigió la Real Expedición
Botánica, y junto con unos compañeros
colombianos, realizó importantes estudios sobre la flora del
Nuevo Mundo. Basándose en estas investigaciones, Mutis publicó
características sobre el género Cinchona, en el cual
agrupó cuatro especies con valor medicinal y tres no medicinales,
mientras que hasta ese momento se habían considerado todas las
especies de Cinchona como una sola. Intentó también
definir las características taxonómicas de la quina,
imprescindible como medicamento, para que los profanos pudieran
distinguir las diferentes especies.
Mutis fue nombrado por el gobierno español Director de la
Comisión Científica destinada al estudio de la flora ecuatorial.
Fue un incansable investigador de la flora en América, y su obra,
si bien no conocida en su totalidad, ha sido de gran provecho
para reunir elementos de estudio esenciales sobre la riqueza y
variedad de plantas existentes en el Nuevo Mundo; un enorme
número de datos y dibujos suyos se conservan ahora en el Jardín
Botánico de Madrid. Mantuvo contactos con
Linneo, quién le dedicó el nombre de una planta sudamericana, la
Mutisia, y con Alexander von Humboldt,
que se refería a él como el patriarca de los botánicos.
Además, cabe también resaltar las aportaciones que realizó en
otros campos, como la medicina, la astronomía y la geografía.
En la primera mitad del siglo XIX se realizaron los primeros
estudios de la transmisión de los caracteres biológicos en
plantas, favorecidos en gran parte por el conocimiento que ya se
tenía sobre las distintas funciones que cumplían cada uno de los
órganos florales durante la reproducción. El austriaco Gregor
Mendel realizó sus experimentos de
hibridación con el guisante común (Pisum sativum), una
planta fácil de cultivar y de rápido crecimiento, que llevó a
una nueva comprensión del mecanismo de la herencia biológica y
al nacimiento de la genética como
ciencia. Las teorías de Mendel sobre la transmisión de los
caracteres hereditarios, junto con el posterior descubrimiento
de las mutaciones génicas en las plantas por el botánico
holandés De Vries, constituyeron
importantes aportaciones para comprender mejor el proceso de
evolución explicado por Darwin mediante la selección
natural.
También en esta época se promueve el interés por las
funciones vegetales, y así se realizan numerosos estudios sobre
transpiración, fijación de carbono, ciclo del nitrógeno y
reproducción. El propio De Vries investigó sobre el crecimiento
de las plantas, la germinación, la causas mecánicas de la
tensión celular y los movimientos de las plantas trepadoras. La
fisiología vegetal adquirió gran
importancia gracias a las investigaciones sobre enzimas y
numerosos procesos bioquímicos.
La botánica ha seguido desarrollándose hasta convertirse en una
de las principales áreas de investigación. El empleo de
sofisticadas tecnologías ha contribuido a la aparición de nuevos
conceptos, nuevos descubrimientos y nuevos campos de
investigación. Ya en el siglo XX, la cantidad de información que
surge del estudio de los vegetales es enorme, y especialmente
relacionada con los mecanismos de transferencia de energía en el
proceso de fotosíntesis; el transcurso de los procesos de
crecimiento y desarrollo de las plantas en respuesta a la luz,
dirigidos por un pigmento llamado fitocromo; la regulación de
muchos procesos mediante las hormonas vegetales conocidas como
auxinas, giberelinas y ácido abscísico; la composición adecuada
de los suelos para favorecer determinados tipos de cultivos; el
aislamiento de sustancias antibióticas a partir de ciertos
hongos; los estudios de genética de poblaciones vegetales; y el
desarrollo de diferentes técnicas de biología molecular
que permiten mejorar cultivos y aportar gran información a la
sistemática vegetal.
Por otra parte, además de los estudios científicos de las
plantas, no hay que olvidar las aportaciones que, a lo largo de
la historia, la ciencia botánica ha ofrecido al campo de las
humanidades, como el arte, la literatura, la historia, la
religión, la sociología y la psicología.
Morfología Vegetal
La morfología es una parte de la biología
que se dedica al estudio de la estructura y la forma de un
organismo en cualquier estado de su vida. Se asocia también con
el tamaño, las relaciones evolutivas, las funciones y el
desarrollo de los organismos. Por tanto, sus áreas de estudio
incluyen anatomía, histología, citología y embriología.
La anatomía estudia la manera en que
están organizados los tejidos para formar los órganos de las
plantas, y esos órganos son la raíz,
el tallo, la hoja,
la flor, el fruto,
la semilla y ciertos órganos
secretores, como tricomas, nectarios
y laticíferos; también analiza el cuerpo de organismos que no
están diferenciadas en sistemas de tejidos u órganos, tales como
algas, hongos, líquenes, hepáticas y musgos. En general, estudia
la forma de las plantas y cómo se agrupan sus unidades
constitutivas.
La histología estudia la estructura y
composición de los tejidos vegetales
en relación con su función, y estos son el tejido epidérmico, el
tejido parenquimático, tejidos de sostén (colénquima y
esclerénquima), tejidos conductores (xilema y floema) y tejidos
secretores.
La citología estudia la estructura y la
función de la célula y de sus entidades componentes, tales como
el núcleo, cloroplastos, mitocondrias o el complejo de golgi.
Así por ejemplo, dentro del núcleo se consiguieron identificar
unas estructuras que persisten en el ciclo de vida de las
células, los cromosomas, cuyo número se reduce a la mitad en las
células hijas resultantes de la división celular meiosis; esto
permitió entender el significado de las leyes de la herencia de
Mendel.
La embriología puede subdividirse,
desde el punto de vista morfológico, en morfología reproductiva,
que estudia los ciclos de vida y morfología experimental o
morfogénesis, que estudia el desarrollo. En el primer caso, se
estudia la existencia de una alternancia de generaciones,
en las que el gametofito es la fase
sexual y corresponde a la generación haploide, productora de
gametos, y el esporofito es la
generación diploide, productora de esporas. En el segundo caso,
se estudian los tejidos resultantes del desarrollo de las
células embrionarias, conocidos como meristemas primarios y que
darán lugar a los tres sistemas de tejidos adultos: dérmico,
vascular y fundamental (que incluye varios tipos).
Es evidente que las plantas más evolucionadas, como cualquier
fanerógama, son mucho más complejas estructural y funcionalmente
que otras más inferiores, de modo que aparecen organizadas en
multitud de tejidos que agrupan células de una morfología
compleja e inconstante. Las plantas más evolucionadas poseen más
células especializadas para cumplir una determinada función, en
comparación con las algas y los hongos, por ejemplo, donde el
grado de diferenciación es mucho menor. Desde el punto de vista
morfológico, se pueden observar plantas con hojas y sin hojas,
con raíces o sin ellas, con flores o sin flores, y con una gran
diversidad de tamaños y formas en todas esas estructuras.
Existen incluso plantas sin clorofila, como la peruana
Helosis cayennensis, que evidentemente es parásita.
Al igual que ocurre en el reino animal, los vegetales también
presentan órganos análogos y órganos homólogos. Los órganos
análogos son aquellos que presentan estructuras parecidas a
consecuencia de cumplir una misma función; por ejemplo, las
estructuras con las que los musgos se fijan al sustrato,
rizoides, son muy parecidas a las raíces de las plantas, pero
completamente diferentes en origen y estructura. Por el
contrario, órganos homólogos son aquellos que tienen un origen
evolutivo común, pero cumplen distintas funciones, como ocurre
con las hojas adaptadas a distintos ambientes y convertidas en
acículas (pinos), pinchos (cactus), zarzillos (vid), aserradas o
con dientes espinosos y terminadas en punta (encinas), etc.
El microscopio es un instrumento
fundamental en la investigación botánica. Su desarrollo ha
permitido la exploración de detalles individuales en tejidos y
células, y posteriormente, con el desarrollo del microscopio
electrónico y de nuevas técnicas de tinción y aparatos que
sirven para cortar secciones ultrafinas de tejido, como el
microtomo, se han abierto nuevas perspectivas que han permitido
comprender mejor las funciones que las células y sus componentes
realizan en los diferentes tipos de tejidos vegetales. El
microscopio electrónico de barrido proporciona imágenes
tridimensionales de las células vivas y de sus estructuras. El
empleo de otras técnicas físicas ha permitido la investigación
morfológica en la molécula, tal es el caso de numerosas
proteínas y del ácido desoxirribonucleico (ADN) que forma los
genes.
Mediante técnicas histoquímicas se puede descubrir la
existencia de granos de almidón, glucosa, proteínas, grasas,
celulosas, cristales de oxalato cálcico, etc., en las diferentes
muestras de tejido.
Los conocimientos en morfología vegetal han revelado procesos
fisiológicos importantísimos; cabe destacar la importancia de
los cloroplastos al contener la clorofila que participa en la
fotosíntesis, o bien la existencia de un tejido vegetal
formativo, el meristema, capaz de
dividirse y dar lugar a otras células meristemáticas o bien a
células especializadas. La cantidad de procesos fisiológicos
comprendidos gracias al conocimiento de las estructuras
vegetales que en ellas participan constituye un importante hecho,
entre los que destacan, por ejemplo, las reacciones bioquímicas
implicadas en la transferencia de energía durante la
fotosíntesis y la respiración.
(Para más información véase el apartado Métodos y técnicas
empleados en morfología en el artículo de Morfología).
Relaciones de la morfologia vegetal con
otras áreas de estudio
Las características morfológicas particulares de cada especie
vegetal constituyen una de las herramientas más importantes para
su identificación, por lo que destaca su importancia en
sistemática. Además, un organismo vivo no
es un conjunto de estructuras independientes, sino un sistema
integrado en el que la estructura y la función están íntimamente
relacionadas, por ello se encuentra íntimamente unida a la
fisiología.
Por otra parte, los cambios morfológicos que han
experimentado muchas plantas, como consecuencia de su adaptación
a las condiciones medioambientales o a la convivencia con otros
seres vivos, adquieren gran importancia en numerosos estudios
ecológicos. Estudios sobre la evolución de las flores demuestran
la existencia de cambios evolutivos en la simetría de esta
estructura, de modo que la simetría radial de la flor primitiva
ha dado lugar, en las más avanzadas, a formas con simetría
bilateral, cambios que parecen ser producidos por adaptaciones
especiales con respecto a los insectos polinizadores
Fisiología vegetal
La fisiología analiza e investiga las funciones de las
plantas. Estas funciones incluyen el metabolismo de los
vegetales, el desarrollo, el movimiento y la reproducción. En
general, estudia todos los fenómenos que constituyen el ciclo
vital de los vegetales, y muchos de esos fenómenos se encuentran
fuertemente regulados por la acción hormonal
Las funciones de nutrición en los vegetales están
determinadas por el proceso fotosintético, que tiene lugar en
las hojas de las plantas. Éstas contienen unos pigmentos verdes
llamados clorofilas, cuyos átomos se
encuentran unidos entre sí mediante enlaces formados por
electrones. Las clorofilas se encuentran en unos orgánulos
citoplasmáticos denominados cloroplastos,
y éstos están atravesados por un sistema de laminillas, las
lamelas, en las que están incluidas las clorofilas y otros
pigmentos sensibles a la luz (carotenos y xantofilas),
constituyendo en conjunto un fotosistema que trasmite la energía
captada del Sol hacia las clorofilas.
Éstas últimas son moléculas reactivas y, por tanto, tienen la
capacidad de expulsar sus electrones, cuya energía será después
utilizada por ciertas cromoproteínas, a modo de peldaños de una
escalera que bajan los electrones expulsados de ese centro
reactivo del fotosistema, y a cada escalón que bajan pierden un
poco de su energía que la lamela acumula en forma de energía
química.
Las clorofilas no se pierden, pues aunque quedan oxidadas por
la pérdida del electrón se vuelven a reducir por medio de la
fotólisis del agua. Éste es un proceso en el que el agua se
descompone, por acción de la luz, produciendo oxígeno y cediendo
electrones a las clorofilas. Luego, el oxígeno es expulsado de
la planta como producto de excreción.
Además de la energía química y el oxígeno, en la fotosíntesis
se genera un compuesto de alto poder reductor, debido a que en
él se acumulan todos los electrones que provienen de la
clorofila. Ese compuesto es el NADPH2, que será luego
utilizado para reducir las fuentes oxidadas de carbono que las
plantas toman por sus hojas o raíces, como el CO2
atmosférico o los carbonatos del suelo, y obtener así compuestos
reducidos de carbono que actúen como sustratos energéticos
respiratorios.
Se puede deducir, por tanto, que las plantas absorben del suelo
y del aire la totalidad de sus nutrientes, de modo que se trata
de una nutrición básicamente inorgánica. Los tipos de nutrientes
minerales que absorben los vegetales, los mecanismos de
absorción y asimilación de los nutrientes inorgánicos, los
mecanismos de transporte, las enfermedades carenciales, el
transporte de los compuestos sintetizados en las hojas, y otros
tipos de nutrición vegetal, como la nutrición orgánica de los
vegetales parásitos, saprófitos y simbióticos, son procesos,
todos ellos, también objeto de estudio de la fisiología vegetal.
Para más información sobre la nutrición de las plantas,
véanse los siguiente artículos:
Nutrición de los seres vivos.
Leguminosas y bacterias fijadoras de nitrógeno en
Simbiosis.
Plantas parásitas en Parásito.
Toda la secuencia de acontecimientos que se desencadena para
que se produzca la germinación de las
semillas y todos los fenómenos metabólicos que conciernen a su
desarrollo son minuciosamente desenmascarados por la fisiología.
Por lo tanto, estudia las hormonas implicadas conocidas como
giberelinas; los enzimas degradativos de las reservas
nutricionales; las divisiones celulares; los cambios
morfológicos y funcionales que transcurren; el crecimiento de
los órganos vegetales, que puede ser por elongación, crecimiento
longitudinal que proporciona mayor altura, y en grosor; con los
consiguientes meristemos implicados para cada tipo de
crecimiento y sus diferenciaciones en tejidos, como el
xilema y floema,
por ejemplo. En este sentido, la fisiología se encuentra muy
relacionada con la citología, pues se trata básicamente de
procesos celulares, y con la biología molecular.
La fisiología vegetal también se encarga de estudiar los
procesos de diferenciación celular. En este sentido, una de las
investigaciones más apasionantes ha consistido en averiguar cómo
dos células surgidas por la división de una misma célula
meristemática siguen posteriormente caminos divergentes. Aunque
aún quedan cosas por averiguar, se sabe que la respuesta está
relacionada con la información genética que la célula
meristemática tiene bloqueada o desbloqueada en cierto momento y
que condiciona su expresión. En estos bloqueos pueden intervenir
hormonas, como las auxinas, de las que se sabe que favorecen la
diferenciación del xilema y floema, mientras impide la
diferenciación de esclereidas; y también pueden intervenir
ciertos nutrientes o ciertos fenómenos físicos, como la luz que
actúa sobre el fitocromo, o las vibraciones.
Las plantas no pueden desplazarse pero sí presentan capacidad
de movimiento, para lo cual es necesaria una coordinación entre
las diferentes partes de la planta. Al carecer de sistema
nervioso y órganos sensoriales especializados, presentan
respuestas, por lo general lentas, y coordinadas por un sistema
de fitohormonas. Muchas plantas responden al tacto, y en algunos
casos excepcionales los movimientos son rápidos, como la
respuesta sensitiva de Mimosa pudica, que al ser tocada
en una de las hojas las cierra todas en unos tres segundos, o la
respuesta sensitiva de las plantas carnívoras
en la captura de sus presas.
Existen otros tipos de movimientos, los tropismos,
que implican la curvatura de una parte de la planta en respuesta
a un estímulo externo, como la luz o la gravedad. Otros, como
las nastias, son producidos por
estímulos externos difusos, como la temperatura. Estos
movimientos están relacionados con el proceso de crecimiento, y
son típicos los movimientos de los girasoles o de las
plantas trepadoras.
En vegetales se dan dos tipos de reproducción, sexual y
asexual o vegetativa. En la primera interviene la recombinación
genética y, por tanto, aumenta la variabilidad genética de los
organismos. La segunda mantiene una estabilidad genética en los
individuos, lo que supone una ventaja económica.
La multiplicación vegetativa puede realizarse por
fragmentación, como por ejemplo los esquejes; por medio de
esporas, típicas de algas y hongos; o por medio de unas
estructuras pluricelulares denominadas propágulos, como por
ejemplo los tubérculos de la patata, los
estolones de los fresales, los bulbos
de la cebolla, las yemas persistentes de algunas plantas
acuáticas, o los tallos rastreros y raíces de ciertos vegetales.
La reproducción sexual viene determinada por las flores, en
las que se forman las células sexuales y donde se lleva a cabo
la fecundación, previa polinización. Los
mecanismos que permiten o inhíben el desarrollo floral, tales
como las condiciones fotoperiódicas, en las que se encuentra
implicado el fitocromo; o la influencia de la temperatura, así
como la posible existencia de hormonas de floración son también
fenómenos muy estudiados por la fisiología vegetal, al igual que
las sustancias que aceleran el proceso y las diferencias que
aparecen en plantas de día corto y en plantas de día largo.
Después de la fecundación, se forma una estructura compleja,
la semilla, que al germinar, desarrolla un
nuevo esporofito (generación diploide productora de esporas). La
semilla se encuentra contenida en el fruto, que en las
angiospermas consiste en un ovario maduro o grupo de ovarios
maduros y sus estructuras asociadas. En la maduración del fruto
intervienen una serie de cambios que implican al metabolismo
respiratorio. Cuando la semilla desarrollada cae a tierra vuelve
a comenzar el ciclo vital de la planta.
Dependiendo de los patrones de crecimiento, latencia y muerte,
las plantas se clasifican como anuales,
bienales y perennes.
La implicación de ciertas hormonas en los procesos que
provocan la desorganización y muerte de los tejidos vegetales,
como por ejemplo la pérdida de las clorofilas, han sido
intensamente estudiados también por la fisiología, en una gran
variedad de plantas.
Los avances en fisiología son muy dependientes de las
técnicas y métodos empleados para su investigación, en
comparación con otras áreas de la botánica. La metodología y las
técnicas empleadas en la fisiología vegetal son muy similares a
las utilizadas en otras áreas como la bioquímica, la biofísica o
la fisiología animal.
Numerosos métodos biofísicos y bioquímicos, como los
radioisótopos, son empleados para determinar actividades
enzimáticas específicas de ciertos orgánulos celulares, o la
secuencia de reacciones por las que se transfiere la energía en
el proceso de fotosíntesis y en la respiración, o la formación
de productos metabólicos. De otra parte, las principales
técnicas empleadas son bioquímicas, tales como los distintos
tipos de cromatografías; los distintos tipos de técnicas
espectroscópicas, incluyendo la resonancia magnética nuclear;
electroforesis, centrífugas y técnicas fotográficas, como lo
rayos X.
La ecología trata el conjunto de relaciones que se establecen
entre los seres vivos y entre éstos y su medio. El ambiente
físico se puede descomponer en factores ambientales, que son
constituyentes del medio con efecto sobre los organismos vivos y
sus poblaciones. Esos factores ambientales, tales como luz,
temperatura, salinidad, agua y nutrientes disponibles, etc.,
afectan enormemente a las funciones fisiológicas de las plantas,
y muchas de ellas han conseguido, a lo largo del proceso
evolutivo, adaptarse a condiciones muy extremas. Los estudios
ecológicos intentan averiguar las respuestas de las plantas a
esos factores. Existe, por tanto, una estrecha relación entre
ecología vegetal y fisiología vegetal. El proceso evolutivo y la
aparición de nuevos organismos vegetales se encuentran muy
influidos por estos factores y por las presiones ejercidas por
otros organismos del medio.
Un interesante objeto de estudio de la ecología consiste en
los mecanismos que desarrollan las plantas para protegerse de
sus depredadores, y entre los que se encuentran la elaboración
de sustancias venenosas ) o la capacidad
de asemejarse, en formas y colores, a otros seres o estructuras
del medio en el que viven, por medio del mimetismo.
Otros aspectos muy estudiados por la ecología de las plantas
son la formación de comunidades vegetales y la distribuciones
geográficas, ambos aspectos muy influidos por ciertos factores
ambientales, como los que determinan el clima.
Mapa de la
distribución de los climas en el mundo
La intensidad con que los factores ambientales inciden sobre
las plantas y las respuestas que éstas experimentan en su
ambiente, son medidas principalmente con métodos y técnicas
biofísicas (aparatos electrónicos, de grabación, etc.). Éstos
suelen proporcionar tanta información que, en muchos casos, debe
ser filtrada y analizada mediante programas de ordenadores que
nos permiten obtener resultados más precisos y ayudan a conocer
mejor la dinámica de los ecosistemas.
Otras técnicas biofísicas son las que determinan el isótopo
radiactivo de carbono (14C) que existe en la
naturaleza para datar o fechar organismos y poder averiguar
aspectos de su evolución. Conociendo el contenido de la
proporción entre 12C y 14C que contiene
una sustancia orgánica, puede determinarse el tiempo
transcurrido desde su formación hasta nuestros días.
Entre las leyes de la física más importantes aplicadas a la
biología se encuentran las leyes de la termodinámica,
ya que todos los organismos requieren un flujo de energía que
constituye la esencia de la vida. El funcionamiento de los
ecosistemas puede describirse en términos de flujo de energía y
circulación de materia, y en este sentido existen métodos
fisiológicos y bioquímicos que ayudan a determinar ese flujo de
energía. Las plantas verdes son organismos productores que
transforman la energía procedente del sol en energía química,
que contenida en distintas moléculas orgánicas, va circulando a
través de los distintos niveles tróficos del ecosistema
Los estudios de sociología vegetal, es decir, las asociaciones
de plantas que forman una comunidad, se llevan a cabo mediante
la delimitación de un área de estudio en la que se determinan
numerosos factores propios de la comunidad, tales como
crecimiento, dominancia de especies, competitividad, etc.
Los datos obtenidos por la gran variedad de métodos y
técnicas utilizadas en ecología suelen ser posteriormente
analizados mediante técnicas informáticas que ordenan la
información obtenida y permiten una mejor interpretación de los
resultados. Una aportación muy importante de la informática a la
ecología es la posibilidad que nos ofrece de realizar
simulaciones en los ecosistemas, al modificar las variables de
éste y predecir los efectos reales que podrían sucederse.
Este área de estudio comprende la identificación,
clasificación y nomenclatura de las plantas, con el objetivo de
establecer, según sus parecidos y diferencias, un orden en la
gran diversidad de especies y en el proceso de evolución del
mundo vegetal.
Desde la época de Linneo, los taxónomos y ecólogos han ido
añadiendo especies nuevas a la lista de las que ya se conocían.
En la actualidad, existen identificadas unas 1.500 especies de
algas Cianofitas, 70.000 Hongos, 25.000 Briofitas, 12.000
helechos, 600 Gimnospermas y 250.000 especies de Angiospermas.
Ese número de especies de cada grupo no es fijo, pues los
expertos en investigación sistemática siguen encontrando, cada
día, gran variedad de nuevas plantas, sobre todo en las selvas
lluviosas, que son uno de los lugares más ricos en biodiversidad.
El número de especies también se incrementa debido a que muchas
veces surge la necesidad de separar grupos de poblaciones como
especies independientes, al descubrirles características
diferentes de aquellas en las que se encontraban incluidas.
La naturaleza jerárquica de las clasificaciones biológicas
consiste en grupos dentro de grupos, y cada uno de ellos se
encuentra en un nivel particular. La especie es la unidad
fundamental, aunque pueden existir jerarquías inferiores, tales
como subespecies, razas, variedades y formas. Las especies, a su
vez, se agrupan en entidades sistemáticas de categoría superior,
tales como género, familias, órdenes, clases, etc.
El sistema de clasificación internacionalmente aceptado es el
sistema de nomenclatura binomial,
establecido por Linneo y que ha sufrido grandes modificaciones
hasta nuestros días.
Hoy día, la botánica sistemática echa mano de los
conocimientos obtenidos por todas las disciplinas botánicas y de
los métodos y técnicas utilizados en otras ciencias para
conseguir su más elevada finalidad, la de agrupar las plantas
según sus verdaderas afinidades, teniendo en cuenta la historia
evolutiva de los organismos.
Entre los métodos más antiguos utilizados por la taxonomía
botánica destaca la realización de un herbario,
que consiste en una colección de ejemplares de plantas,
prensados, montados sobre papel o guardados en líquidos
conservadores y ordenados sistemáticamente. Con él se trata de
conservar las plantas, con la forma y posición de sus órganos,
lo más parecido posible a como están en el estado viviente.
También se han realizado y se siguen realizando importantes
estudios de organismos vivos en sus ambientes naturales, es
decir en el campo; así se evita el deterioro de los ejemplares
debido al transporte y manipulación, y se pueden realizar
estudios muy detallados bajo las auténticas condiciones
ambientales en las se desarrollan los vegetales.
En los estudios de taxonomía de plantas se realizan también
numerosos trabajos experimentales en situaciones totalmente
controladas, y para ello, se emplean frecuentemente salas de
laboratorios, jardines o pequeñas parcelas, donde pueden
controlarse adecuadamente las condiciones ambientales en las que
se desarrollan los organismos vegetales.
Los estudios morfológicos han tenido desde siempre mucha
aplicación en taxonomía; por ello, la aplicación de técnicas
microscópicas tan sofisticadas como es el microscopio
electrónico han aportado innumerables datos a la morfología, que
lógicamente han servido para solucionar muchos problemas de la
sistemática botánica.
Pero además de los prestados por la morfología, existen otros
métodos y técnicas usualmente empleados en otros estudios,
principalmente citológicos, genéticos y bioquímicos, que aportan
cuestiones interesantes sobre la filogenia de las plantas.
Mediante métodos fitoquímicos, por ejemplo, se ha obtenido gran
información sobre sustancias químicas en plantas con importantes
aplicaciones medicinales, así como similitudes y diferencias en
moléculas estructurales, proteínas o rutas bioquímicas, que
pueden ser mínimas pero suficientes para distinguir a dos
especies dentro del mismos género, constituyéndose así una rama
de la botánica denominada bioquímica sistemática. Las
identificaciones de los organismos son mucho más rápidas y
acertadas empleando las técnicas analíticas de la bioquímica
sistemática.
Por otra parte, las nuevas técnicas de biología molecular,
como hibridación y secuenciación,
permiten comparar organismos al más bajo nivel, el gen;
han resuelto, por tanto, muchos enigmas en taxonomía y
constituyen la base de la taxonomía molecular. Finalmente, el
empleo de técnicas informáticas posibilitan el almacenamiento y
procesamiento de muchísima información, realizándose de forma
rápida estudios estadísticos y gráficos que permiten averiguar
lo cercano o lejano que se encuentran dos organismos en la
historia evolutiva de los seres vivos.
