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Historia de las clasificaciones botánicas Profesora Adjunta: Ing. Agr. (MSc.) Verónica Nilda Ispizúa Facultad de Ciencias Agrarias - Universidad Nacional de Mar del Plata Ciclo lectivo 2022 Asignatura Botánica Agrícola pág. 2 Desde la antigüedad, el hombre ha tenido la necesidad de ordenar en grupos distintas clases de vegetales, para identificarlos y para facilitar su conocimiento. Los diversos sistemas de clasificación de las plantas que se han propuesto a lo largo de la historia pueden distinguirse de acuerdo con el nivel de conocimiento de la época, los conceptos filosóficos vigentes, la tecnología científica con la que se contaba y la aplicación de esta a la clasificación. Así, los criterios de selección considerados para clasificar a las plantas variaron en el mundo, primero se establecieron los sistemas exclusivamente utilitarios (período descriptivo, que tuvo en cuenta un fin práctico); luego los sistemas artificiales (donde se consideraron algunos caracteres morfológicos), le siguieron los sistemas naturales (donde se intensificó la utilización de los caracteres morfológicos) y finalmente se adoptaron los sistemas filogenéticos los cuales se basaron en las relaciones de parentesco entre los diversos grupos y el grado de evolución de los mismos sobre la tierra. Sistemas Utilitarios Durante el primer periodo el hombre comienza a conocer diversas plantas que estaban asociadas a su existencia, así llega a diferenciar las plantas en alimenticias, medicinales, venenosas, forrajeras, textiles etc... Se trata de una clasificación utilitaria, porque las clases formadas tienen su fundamento únicamente como su nombre lo indica en la utilidad, es decir este tipo de clasificación está referido al valor económico (positivo o negativo) de las plantas para el hombre. Se tienen en cuenta las características de las plantas que Asignatura Botánica Agrícola pág. 3 producen un beneficio o un perjuicio para el hombre y en base a ellos se clasifican. El inconveniente que tiene este sistema es que resulta incompleto ya que no todas las especies tienen una aplicación o uso conocido. Es un ordenamiento práctico pero no científico. Clasificaciones artificiales (desde la Grecia clásica al siglo XVIII) Los sistemas de clasificación artificiales se basan en el agrupamiento de las plantas eligiendo pocos caracteres botánicos sobresalientes sin tener en cuenta el parentesco entre ellas, en forma arbitraria y fáciles de observar, (hábito de crecimiento, número de estambres, color de las flores, tamaño de frutos y semillas, etc.,) elegidos por conveniencia, en forma arbitraria (a priori). Se basa en las semejanzas y diferencias externas de los seres vivos, como el tamaño, color, forma, lugar donde vive, tipo de comida, etc. Este tipo de clasificación puede incluir en un mismo grupo a una paloma y a una avispa porque las dos vuelan, o a un pulpo y una sardina porque los dos son acuáticos. En los inicios de la Botánica se destacó Teofrasto de Ereso (378-285 a.C.), discípulo de Aristóteles, a quien se lo considera el “padre de la botánica”. En su obra Historia Plantarum (Figura 1) llegó a clasificar alrededor de 500 especies. Agrupó a las plantas por su hábito de crecimiento y reconoció cuatro categorías: árboles, subarbustos, arbustos e hierbas. Distinguió también el tipo de inflorescencia y corola, la posición del ovario, la duración de sus ciclos vitales (anuales, bienales y perennes) y otras características secundarias. Si bien Tefrastro no creó un sistema de clasificación de las plantas, presentó para cada especie una descripción breve, de su uso medicinal y de su cultivo. En el siglo I d.C. Dioscórides de Anazarb (40-90 d.C), médico griego, agrupó a las especies conocidas en función de sus propiedades medicinales. En su obra Materia Medica (Figura 2 y 3) describió un total de 600 especies. En sus páginas no solo se refirió a las propiedades medicinales de cada una de las especies estudiadas, sino que también mencionó en qué lugar se encontraban, en que época debían recogerse y como preservarlas. Si se deseaba saber a qué especie recurrir frente a un malestar físico, qué frutas eran comestibles o qué Asignatura Botánica Agrícola pág. 4 medicinas podían hacerse en base a cada una de las mismas, no se necesitaba más que recurrir a su obra. A diferencia de otras obras clásicas, este libro tuvo una amplia difusión en la Edad Media tanto en su original idioma griego como en otras lenguas, tales como el latín y el árabe. Figura 1. Fragaria vesca en Historia plantarum (Teofrasto). Figura 2. Materia Medica de Dioscórides en idioma árabe (España, siglo XII-XIII). Figura 3. Folios de la obra Materia Médica. Dioscórides. Plinio el Viejo (23-79 d.C) fue un destacado naturalista de origen romano que recopiló en su obra Naturalis Historiae, los conocimientos de la época sobre la clasificación de las plantas y animales, basándose en obras antiguas, observaciones propias y relatos de viajeros. El aporte más importante de ese catálogo, fue el de incluir datos de utilidad sobre las propiedades medicinales de las especies estudiadas. Durante gran parte de la Edad Media la botánica consistió esencialmente en el estudio de las plantas medicinales. 1 2 Asignatura Botánica Agrícola pág. 5 El pensamiento medieval consideraba que las especies habían sido creadas por Dios como entidades discretas, sin posibilidad de cambio a través del tiempo y sin relaciones de parentesco posibles entre ellas. En los siglos XV y XVI diversos factores permitieron el desarrollo y progreso de la botánica: el invento de la imprenta, la aparición del papel para la elaboración de los herbarios, el cultivo de las especies en jardines botánicos para su estudio y el incremento notable en el número de plantas conocidas como consecuencia de la realización de expediciones botánicas mediante el desarrollo del arte y ciencia de la navegación. Además, en numerosas universidades europeas se establecieron cátedras de ciencias naturales que exploraron los aspectos básicos de las plantas. Todos estos factores en conjunto permitieron la difusión del conocimiento local o regional a una escala internacional. A partir de la segunda mitad del siglo XV, comienza una evolución en los estudios botánicos. Un grupo de botánicos centroeuropeos (principalmente alemanes, pero también ingleses e italianos) (Otto Brunsfels, Leonardo Fuchs, Matias L' Obel, John Gerard, Charles Ecluse, Pierre André Mattioli) se interesaron particularmente por las propiedades medicinales de las plantas. Dibujaron y describieron con fidelidad las plantas que crecían en su tierra natal, y las publicaron en libros “sobre hierbas” o “herbarios”, por lo que se los conoce como” herboristas” o “herbolarios”. Estas obras, que contenían un listado y descripción de numerosas hierbas con sus propiedades, particularmente referidas a su utilización como plantas medicinales, tuvieron la virtud de suplementar y, más tarde, reemplazar el conocimiento transmitido oralmente. Los primeros herbarios de este tipo proveían solamente información sobre las propiedades medicinales de un grupo de especies. Con el paso del tiempo, tales herbarios fueron incluyendo un mayor número de especies, muchas de ellas carentes de valor medicinal, pero con ciertas características inusuales u ornamentales. El invento de la imprenta no solo permitió multiplicar la cantidad de estas obras, sino también la reproducción de dibujos con una mayor calidad que la de sus antecesores. La palabra"herbario" tuvo una doble acepción diferente a la definición y significado actual. En primer lugar, se utilizaba para designar un libro con Asignatura Botánica Agrícola pág. 6 grabados de plantas sobre madera, en el cual se enumeraban, describían e ilustraban principalmente plantas medicinales y sus usos. En segundo lugar, también se utilizaba el término "herbario" para referirse a un conjunto de plantas vivas cuyo propósito era el estudio o la enseñanza de la botánica. El primero de los herbarios que se escribió en Europa en este período fue Herbarium vivae Eicones del herbolario Otto Brunfels, publicado en Estrasburgo en 1530. En esta obra, ilustrada con muy buenos grabados en madera, Brunfels describió todas las plantas que conocía. Otro de los herbarios importantes fue el realizado por Leonard Fuchs, profesor de medicina en Tubingen (Alemania), quien cultivó la mayoría de las plantas que ilustró en sus herbolarios, observando sus estructuras y propiedades. Su obra Historia Stirpim (1542) (Figura 4), contenía la descripción de unas 500 plantas nativas y exóticas. Entre estas se hallaban el maíz y la calabaza, plantas descriptas por primera vez en una obra europea. Figura 4. Leonhard Fuchs (1501-1566) célebre herbolario y médico alemán, autor de Historia Stirpim (1542). El más famoso de todos los herbarios fue el que escribió el italiano Pierre André Mattioli en 1544, el cual consistió en una colección de todos los conocimientos del siglo XVI sobre plantas medicinales locales y exóticas. En 20 años se vendieron 32.000 ejemplares de su obra, convirtiéndolo en un verdadero Asignatura Botánica Agrícola pág. 7 "best-seller" del siglo XVI. Su éxito lo prueba las numerosas ediciones en Alemania, Italia y Bohemia. Recién en el siglo XVII y, particularmente, durante el siglo XVIII ocurrió un vuelco importante en la forma medieval de pensar. En este período, denominado “Edad de la Razón”, comienza a mirarse a la naturaleza con un enfoque analítico y racional. Andrea Cesalpini, (1519-1603) botánico, médico y filósofo italiano, se lo considera el primer taxónomo; basaba sus conclusiones más en el razonamiento que en el análisis por medio de la observación. Elaboró un sistema de clasificación que dividía el Reino Vegetal en quince grupos heterogéneos, basado en el hábito de la planta (arboles e hierbas), en los caracteres del fruto (posición del ovario, número de lóculos y número de semillas) y la presencia o ausencia de bulbos. John Ray (1627-1705) inglés, en su obra Methodus plantarum nova, publicada en 1682, mantuvo la clasificación en herbáceas y leñosas, pero reconoció la importancia de la presencia en el embrión de uno o dos cotiledones y fue el primero en reconocer este rasgo característico para delimitar los grupos denominados: Monocotiledóneas y Dicotiledóneas. El Sistema de John Ray (1703) 1 Hierbas 2 Imperfectas (sin flores) 2’ Perfectas (con flores) 3 Dicotiledóneas 3’ Monocotiledóneas 1’ Árboles 2 Monocotiledóneas 2’ Dicotiledóneas Posteriormente, muy importantes también fueron los botánicos franceses Magnol y Tournefourt. Al primero, Pierre Magnol, médico, botánico y profesor del Jardín Botánico de Montpellier (1638-1715), se le debe el concepto moderno de Familia, la categoría en que él reunía a las plantas con caracteres similares. Asignatura Botánica Agrícola pág. 8 Su discípulo el botánico Joseph Pitton de Tournefort (1656-1708) francés, mantuvo la clasificación basada en el hábito de las plantas (árboles e hierbas), subdividiendo los grupos mayores de acuerdo a sí las especies poseían o no pétalos, si las flores eran actinomorfas o cigomorfas, etc. Entre las mayores virtudes de Tournefort figura el concepto que tuvo sobre el género, al que consideraba el tsxón comouna unidad menor, interpretando a las especies como variaciones dentro de cada género. Por este motivo se lo suele llamar “el padre de los géneros”, ya que muchos de los nombres de los géneros propuestos por este autor fueron adoptados por Linneo y botánicos posteriores, y actualmente permanecen en uso. Rudolf Camerarius (1665-1721), alemán. No fue taxónomo, pero influyó en los taxónomos posteriores. Fue el primero en demostrar que las plantas tenían sexo y establece que el polen es necesario para la fecundación de las flores y la producción de semillas. Los conocimientos de esta época permitieron al naturalista sueco Carl von Linné (castellanizado como Linneo, (1707-1778) y a los botánicos de la escuela francesa fundar las bases de la botánica sistemática de los siglos XIX y XX. Carl von Linné (Linneo), fue el naturalista más importante de la época. Sus trabajos tienen una enorme importancia en la historia de la taxonomía. Describió cientos de nuevas especies de plantas y animales, que le enviaban corresponsales y discípulos desde todas partes del mundo. Fue profesor de Medicina Práctica en Uppsala (Suecia) y fundó un jardín botánico muy prestigioso que todavía existe. Sus obras Genera Plantarum (1737), que tuvo cinco ediciones (si bien, para los fines de la nomenclatura, la edición del año 1754 es la más significativa) y Species Plantarum (1753), representan un compendio del conocimiento de la época (Figura 5). A Linneo se le deben dos grandes logros: a) la elaboración del sistema binomial para designar a las plantas. b) la creación del sistema sexual de clasificación. Asignatura Botánica Agrícola pág. 9 a) El sistema binomial: los botánicos anteriores a Linneo utilizaban un sistema polinomial para referirse a las plantas; es decir, el nombre de una planta determinada consistía de varias palabras latinas (frases cortas), que conformaban una breve descripción. Por ejemplo, para referirse a la especie conocida vulgarmente como el “café”, se debía mencionar la siguiente frase descriptiva “sistema polinomial”: Jazminum arabicum laurifolia cuja semen apud nos coffe dicitur (Jazmín de Arabia de hojas como laurel, de cuyas semillas se extrae la infusión denominada café). Queda claro que esta forma de nombrar a las especies resultaba engorrosa, tanto para la gente común como para los científicos de la época. Figura 5. Obra Species Plantarum, Suecia 1753, marca la fecha e adopción de la nomenclatura binaria. En el sistema propuesto por Linneo, cada especie vegetal tiene un nombre formado por dos términos: el género y el epíteto específico. Siguiendo con nuestro ejemplo, el nombre científico del “café” se transformó en: Coffea arabica (sistema binomial). Donde Coffea es el nombre del género y arabica es el nombre del epíteto específico. A pesar de su aparente simplicidad, el sistema binomial tuvo ciertos inconvenientes, por ejemplo: muchas especies fueron redescriptas y nuevamente clasificadas por botánicos que ignoraban los nombres establecidos por Linneo. Así, Linneo llamó al “maíz”: Zea mays, pero en los siguientes 50 Asignatura Botánica Agrícola pág. 10 años, esta especie recibió más de quince nombres distintos, como Zea americana y Mayzea cerealis. Para evitar este y otros inconvenientes, a fines del siglo XIX, un grupo de prestigiosos botánicos establecieron ciertas reglas sobre cómo designar o denominar a las plantas. Dichas reglas hacen obligatorio el uso del sistema binomial de Linneo para la designación de las especies de plantas y establecen que las obras Genera Plantarum (1737) y Species Plantarum (1753) de Linneo, son los puntos de partida de la nomenclatura botánica. Por tal razón, aquellos nombrespublicados con anterioridad a estas obras quedaron sin efecto. ''Nomine si nescis, perit et cognitio rerum " “Si ignoras el nombre de las cosas, desaparece también lo que sabes de ellas”. b) El sistema sexual de clasificación de Linneo dividía al Reino Vegetal en 24 Clases, agrupando las primeras 10 según el número de sus estambres, mientras que las restantes se ordenaron en función de los caracteres de los estambres y carpelos. Por ello vemos que en las clases 16 y 18 los estambres se hallan unidos por los filamentos (monadelfos, diadelfos o poliadelfos); en la clase 19 las anteras se encuentran unidas y los filamentos libres; en la clase 20, los estambres y estilos están soldados; en las clases 21 y 22 las flores son unisexuales y las plantas pueden ser monoicas o dioicas; recién en la clase 24 fueron consideradas las criptógamas (plantas sin flores u órganos reproductivos evidentes) (Figura 6). Asignatura Botánica Agrícola pág. 11 Figura 6. Linneo: Sistema de clasificación sexual Este sistema sexual constituye, una clasificación muy artificial, ya que los organismos, reunidos tan solo por compartir algún atributo sexual, no necesariamente pueden estar evolutivamente relacionados, es decir, que el grupo establecido puede no ser natural. El propio Linneo era consciente de ello cuando muchos años después, en su Genera Plantarum (1764), decía “Ordines naturales valent de natura plantarum. Artificiales in diagnosi plantarum” (Los órdenes naturales indican la naturaleza de las plantas. De la clasificación de las plantas efectuada por Linneo poco queda en las clasificaciones modernas, pero su sistema binomial de nomenclatura de las especies, al que nos hemos referido, ha sido de extraordinaria importancia para el desarrollo de la Botánica por su simplicidad, y sigue vigente en la actualidad. Esta manera de designar las especies permitió el estudio descriptivo y de clasificación de una gran cantidad de especies que iban llegando a Europa de manera fragmentaria, fruto de las expediciones científicas de los siglos XVIII y XIX a los lugares menos conocidos tanto del Viejo como del Nuevo Mundo, donde el propio Linneo envió a muchos de sus discípulos. Con Linneo se inicia Asignatura Botánica Agrícola pág. 12 el vertiginoso auge de la Botánica, al tiempo que concluye la era de las clasificaciones artificiales. Clasificaciones naturales (siglos XVIII-XIX) Los sistemas de clasificación naturales se basaron en tantas similitudes entre especies como fuera posible. De este modo, intentaban determinar las afinidades “naturales” de las plantas y construir sistemas de clasificación que reflejasen dichas relaciones naturales. Por lo común, no se realizaba ningún juicio a priori relativo a la importancia de los caracteres particulares. Es decir, las características florales no eran consideradas más importantes, a los fines clasificatorios, que las características vegetativas, hasta que se hubiera probado que lo eran. Vale aclarar que, en la actualidad, la palabra “natural” se aplica a los sistemas que reflejan las relaciones filogenéticas. Durante la última parte del siglo XVIII y los comienzos del XIX, numerosos botánicos desarrollaron sistemas de clasificación naturales. Entre ellos, se destacan: Michel Adanson (1727-1806), francés. En su obra “Familles des plantes” (1763) estableció firmemente el concepto de familia (una unidad taxonómica sugerida tempranamente por Ray). Propuso un sistema de clasificación que otorgaba igual peso e importancia a todas las características de las plantas. Antoine Laurent de Jussieu (1748-1836) francés. En su obra Genera Plantarum dividió el Reino Vegetal en quince clases, basándose fundamentalmente en la presencia de uno o dos cotiledones y en determinadas características de la corola, particularmente en relación con la posición del ovario y de los estambres. Describió géneros y familias y a éstas las agrupó en clases. Su obra “Genera plantarum” constituye el punto de partida para la lista de nombres familias de fanerógamas conservados que se pesentan en el C.I.N.B. (Código Internacional de Nomenclatura Botánica). Augustin Pyramus de Candolle (1778-1841), suizo, mejoró el sistema propuesto por Jussieu. En su obra “Prodromus Systematis Naturalis Regni Vegetabilis” (Avances de la Sistemática Natural del Reino Vegetal), iniciada en 1824 y continuada por casi medio siglo, afirmó la separación entre Asignatura Botánica Agrícola pág. 13 Monocotiledóneas y Dicotiledóneas, e introduce los conocimientos modernos de la época relacionados con la anatomía vegetal y particularmente con el sistema vascular. De esta manera de Candolle dividió las plantas en dos grupos principales: Celulares (plantas sin sistema vascular) y Vasculares. Incluyó todas las especies de dicotiledóneas conocidas en el mundo para esa fecha (58.000 especies en 161 familias) y también algunas Gimnospermas. Tanto Jussieu como de Candolle permitieron un notable progreso en el agrupamiento de los géneros en familias naturales. Muchas de las familias de Angiospermas reconocidas por estos autores mantienen su vigencia hoy en día. Estos sistemas de clasificación fueron desarrollando empíricamente los conceptos de los taxones de rango superior (familia, orden, clase, etc.) al mismo tiempo que proponían, sin saberlo, un sistema jerárquico de conjuntos, que es una manera de reflejar las relaciones filogenéticas en una clasificación. Los botánicos ingleses George Bentham (1800-1884) y Joseph D. Hooker (1818-1911) publicaron, entre 1862 y 1883, su obra titulada Genera Plantarum, donde se destacan las detalladas descripciones de los géneros estudiados. Este sistema estuvo muy influenciado por la clasificación propuesta por De Candolle y puede considerarse un progreso real en el agrupamiento de familias en órdenes naturales. El botánico escocés Robert Brown (1773-1858) se especializó en el estudio de las semillas, y fue el primero en señalar la falta de envolturas carpelares en los óvulos de un grupo de plantas. Este conocimiento permitió la separación entre Gimnospermas y Angiospermas. Jean Batiste Pierre Antoine de Monet, más conocido como Caballero de Lamarck (1744-1829), fue el primer naturalista francés en tratar de explicar los mecanismos de la evolución. Este autor elaboró un sistema de clasificación en el que las especies no se consideraban inmutables, propuso que las mismas podían cambiar con el tiempo, sin la intervención de un ser sobrenatural. No obstante, Lamarck no pudo demostrar fehacientemente sus teorías y por ello no tuvieron impacto en la sistemática. Muchos de los botánicos mencionados, en la búsqueda por obtener un sistema natural de clasificación, pretendían develar el plan fundamental que el Asignatura Botánica Agrícola pág. 14 Creador había tenido in mente al originar el universo. La idea que un ser sobrenatural había creado todas las formas de vida existentes en la Tierra comenzaba a cambiar. Clasificaciones filogenéticas (siglos XIX a la actualidad) El perfeccionamiento de los instrumentos ópticos, el incremento del conocimiento y la mayor profesionalización que acompañaron a la Revolución Industrial contribuyeron al desarrollo de un nuevo período de enriquecimiento de la Botánica. Durante el siglo XIX se realizaron numerosas exploraciones botánicas y los principales centros taxonómicos del mundo recibieron un importante flujo de nuevas colecciones que debían ser descriptas y catalogadas. Pasada la mitad del siglo XIX, la totalidad del pensamientobiológico fue radicalmente modificado por la publicación, en 1859, de la obra “El Origen de las especies” de Charles Darwin (1809-1882). Las ideas presentadas por Darwin influyeron en forma notable en la taxonomía, fundamentalmente en la enunciación de dos principios importantes: a) las especies no son creaciones inmodificables, sino que han evolucionado unas a partir de otras, durante el transcurso de la historia de la vida, formando un continuum, siempre cambiante e interrelacionado. b) las especies no están representadas por tipos, sino por poblaciones variables. De esta manera, Darwin introduce el concepto de población en la taxonomía. Con la aparición de la teoría “El Origen de las especies” de Darwin en 1859, llegó a su fin la era de los sistemas naturales y se inició la época de los sistemas filogenéticos de clasificación. Las ideas que dominaron en la taxonomía a principios y mediados del siglo XX se centraron en buscar ancestros o eslabones perdidos a través de fósiles o de grupos vivientes con caracteres intermedios; en producir diagramas filogenéticos que conectaran las distintas; en describir y analizar las variaciones morfológicas en las poblaciones que componen una especie; en estudiar caracteres no morfológicos o no tradicionales en la taxonomía como los moleculares. Asignatura Botánica Agrícola pág. 15 En los sistemas filogenéticos se basa no solo en agrupar a las plantas de acuerdo con sus afinidades naturales (a nivel morfológico, fisiológico, genético, etc.), sino además en ordenarlas con el fin de reflejar las relaciones evolutivas de las mismas, a partir de los escasos registros fósiles que pudieran obtenerse. El fundamento original sobre el cual se basa la construcción de un sistema filogenético, que refleje el parentesco, es que el parecido entre dos o más taxones es consecuencia de haber heredado características de un ancestro común en su pasado evolutivo. Cuanto más antiguo es ese ancestro, menos se parecen los taxones actuales y viceversa. El primer sistema filogenético fue propuesto por Wilhelm Eichler (1839 - 1887) en 1883. Dicho autor dividía el reino vegetal en Criptógamas (especies vegetales que no contienen semillas) y Fanerógamas (división del reino vegetal formado por todas las plantas con flores y semillas cuyo aparato vegetativo posee raíz, tallo y hojas verdaderas), en las cuales por primera vez se separó a las Angiospermas de las Gimnospermas. Dentro de las plantas con semilla, Eichler consideraba que todas las plantas con flores sencillas o reducidas, eran primitivas. El primer sistema admitido como filogenético fue elaborado por Adolf Engler (1844-1930). Los botánicos alemanes Adolfo Engler (1846-1930) y Karl Prantl publicaron, entre 1887 y 1915, una extensa obra denominada Die natürlichen Pflanzenfamilien, que sintetiza la clasificación de todo el Reino Vegetal siguiendo, básicamente, los conocimientos propuestos por Eichler. El sistema propuesto por Engler y Prantl alcanzó mayor difusión al editarse, en 1924, la obra Syllabus der Pflanzenfamilien. Desde entonces fue adoptado ampliamente en todo el mundo. El Sistema de Engler (1892) está basado en el sistema de Eichler y considera a la flor unisexual, apétala y anemófila como primitiva (teoría pseudántica). Los ancestros de las angiospermas los ubica entre plantas relacionadas a las gimnospermas del tipo de las gnetales. Engler dividió las plantas terrestres en Embriofitas asifonógamas (Briófitas y Pteridófitas) y Embriófitas sifonógamas (Gimnospermas y Angiospermas), plantas con embriones y con polinización en sifón, es decir que Asignatura Botánica Agrícola pág. 16 durante la fertilización los gametos masculinos entran al óvulo a través de un sifón (el tubo polínico). Como se ha mencionó anteriormente Engler consideraba que las flores desnudas o con perianto no diferenciado representaban el grado inferior de organización, luego le sucedían las flores con perianto diferenciado y, en el estadio más avanzado, estaban las flores con pétalos soldados. A las Angiospermas las dividió en Monocotiledóneas y Dicotiledóneas. Las plantas con flores sumamente reducidas, unisexuales, apétalas y anemófilas tales como las “gramíneas” y “juncos” las consideraba primitivas, como también las Dicotiledóneas amentíferas (=serie de Órdenes Sepaloideanos), tales como el “roble”, el “nogal” y el “abedul”. A continuación, ubicaba los órdenes con corola dialipétala en el grupo Arquiclamídeas (Apétalas) y los grupos con corola gamopétala en Metaclamídeas. En este sistema además se clasifica a las Gimnospermas en siete clases. Su sistema dominó el mundo taxonómico de las plantas durante el siglo XX. Muchos de los principales herbarios del mundo, ordenaron hasta hace pocos años, sus ejemplares de acuerdo a este sistema de clasificación. Muchas ediciones fueron apareciendo luego de la primera en 1892, aún luego de su muerte en 1930 y en todas ellas se siguió más o menos el mismo agrupamiento hasta la edición 12ª (Engler 1964). La falla principal del sistema de Engler es que iguala lo simple con lo primitivo, ignorando en gran parte el significado de la reducción. El sistema propuesto (exclusivamente para las plantas con flores) por Charles Bessey (1845-1915) en 1915, fue la primera clasificación verdaderamente filogénetica basada en investigaciones paleobotánicas, ontogenéticas y de morfología comparada para las plantas con flores. Bessey consideró a las flores cíclicas, apélalas y unisexuales como avanzadas y como primitivas a las flores bisexuales, polipétalas, con piezas dispuestas en espiral. La clasificación de Bessey fue muy usada en los Estados Unidos donde los órdenes están representados con un original árbol genealógico” conocido popularmente como el “cactus de bessey” que se origina en las Ranales como las Angiospermas más primitivas, en primer término, las dicotiledóneas y, más tarde, las monocotiledóneas. Asignatura Botánica Agrícola pág. 17 Clasificación de las Angiospermae de Bessey (1915). Entre otros sistemas de clasificación del siglo XX, se encuentra el propuesto por el botánico inglés, John Hutchinson (1884-1972), en su obra The families of flowering plants (1926), propone un sistema similar al propuesto por Bessey. Al igual que Bessey, trató de dilucidar cuales caracteres eran primitivos y cuales avanzados. Sin embargo, consideró el hábito leñoso versus el herbáceo como de primordial importancia, afirmando que los órdenes predominantemente leñosos tienen su base en Magnolia y sus relacionados, y los herbáceos en Ranunculus y sus relacionados. Hutchinson consideró a las Angiospermas como un grupo derivado probablemente de gimnospermas ancestrales relacionadas con las Cícadas, a diferencia del sistema de Bessey. Asignatura Botánica Agrícola pág. 18 Clasificación de las Angiospermae según Hutchinson (1973). Armen Takhtajan, ruso, (Director del Herbario del Instituto de Botánica de San Petersburgo), propuso un sistema evolutivo de clasificación de las plantas con flores en su obra “A System and Phylogeny of Flowering Plants” (1966). A diferencia de muchos otros sistemas, se basó en datos embriológicos, anatómicos, fitoquímicos y palinológicos. Según Takhtajan, las verdaderas plantas terrestres (Briófitas, Pteridófitas y Espermatófitas) habían derivado de plantas con tallos sin hojas, dicótomicos, que se habrían originado a su vez de las algas a partir de la vascularización de sus talos (o telomas) portadoras o no de esporangios. Su clasificación de las Angiospermas se presentaen el año 1966 cuando reconoce por vez primera varias subclases para las Monocotiledóneas y Dicotiledóneas dibujando un sistema que completó definitivamente en 1980. A la División Gimnospermas la denomina Pinophyta y a las Angiospermas, Magnoliophyta la cual es separada en dos clases: Magnoliopsida (Dicotiledóneas) y Liliopsida (Monocotiledóneas). Reconoce siete Asignatura Botánica Agrícola pág. 19 subclases para las dicotiledóneas (Magnoliopsida) y tres subclases para las monocotiledóneas (Liliopsida). Según Takhjtajan las Monocotiledóneas se habrían originado desde primitivas Dicotiledóneas con flores dialicarpelares, perianto no especializado y polen uniaperturado. Clasificación de las Angiospermae según Takhtajan (1969). Arthur Cronquist (1919-1992), de nacionalidad norteamericana, (Curador del Jardín Botánico de Nueva York), propone un sistema de clasificación en su libro “Evolution and classification of flowering plants” (1968) que culminó en 1981 con An integrated system of classification of flowering plants, obra de amplísima difusión. Propone un sistema de clasificación sobre las divisiones y clases del reino vegetal, familias y órdenes de las Angiospermas, basado fundamentalmente en el tipo de nutrición, presencia o ausencia de clorofila y otros pigmentos, tipos de cilias o flagelos, estructura del núcleo, la pared celular y otras estructuras histológicas. Los dos sistemas de clasificación el de Takhtajan y Cronquist están basados en los mismos conceptos, aunque difieren en algunos detalles. Cronquist no acepta los superórdenes de Takhtajan, nombra nuevos órdenes Asignatura Botánica Agrícola pág. 20 y familias, suprime la Subclase (Ranunculidae) en las Angiospermas e incluye dos nuevas subclases en las Monocotiledóneas (Commelinidae y Zingiberidae). Asignatura Botánica Agrícola pág. 21 . Esquema del ordenamiento propuesto por Cronquist para las Subclases de Magnoliópsidas (Dicotiledóneas) y de Liliópsidas (Monocotiledóneas). El tamaño de las subclases es proporcional al número de especies que la integran. Asignatura Botánica Agrícola pág. 22 La clasificación actual Cuando se intenta reconstruir el pasado, buscando interpretar la evolución natural de las plantas, dos fuentes de datos cobran notoria importancia, el registro fósil y las filogenias (Vargas, 2010, en Gutierrez 2018). En general, los registros fósiles son fragmentados ya que las estructuras florales son difícilmente fosilizables y los otros órganos paleobotánicos son incompletos. Esta discontinuidad en los registros no permite una reconstrucción confiable a través de los datos fósiles (Gutierrez, 2018). Es allí donde las reconstrucciones filogenéticas (reconstrucciones basadas en ADN) adquieren gran relevancia. Esta relevancia se fue incrementando en las últimas dos décadas cuando se descubrieron nuevas herramientas bioinformáticas para el análisis de los datos genéticos. Este ensamble entre informática y técnicas moleculares permitió conocer con más detalle las relaciones de parentesco de los seres vivos, entre ellos las Angiospermas. A partir de aquí, todas las clasificaciones de organismos tienen y tendrán bases filogenéticas. Resulta oportuno destacar una importante particularidad en la construcción de las clasificaciones. Las clasificaciones previas eran fruto del trabajo de un grupo, generalmente integrado por un prestigio científico y sus colaboradores, como la propuesta de Engler y Prantl, el ordenamiento de Hutchinson, la clasificación de Cronquist, entre otras. En la actualidad, el sistema que ha cobrado un notable impulso es el resultado de la interacción de los científicos más destacados del mundo. Este sistema de clasificación filogenética se denomina APG (acrónimo del inglés, Angiosperm Phylogeny Group), y se traduce como, “grupo de filogenia de las Angiospermas”. Los primeros resultados obtenidos por estos científicos mostraron que las relaciones filogenéticas de los grupos de plantas eran distintas a lo revelado en los sistemas de clasificación anteriores. Las clasificaciones filogenéticas modernas, están basadas en el pensamiento cladista, entendiendo por cladística (del griego klados = rama) la rama de la biología que define las relaciones evolutivas entre organismos basadas en las similitudes derivadas compartidas (sinapomorfías) o caracteres compartidos por dos o más organismos. Esta escuela comienza su desarrollo Asignatura Botánica Agrícola pág. 23 durante 1980, fecha en la que se traduce al inglés una obra del entomólogo alemán Willi Hennig publicada en 1950. El cladismo postula que la diversidad de organismos tiene su estructura jerárquica dada por la genealogía y que la clasificación biológica debe reflejar esa filogenia en un cladograma o árbol filogenético. Se define un cladograma como una representación gráfica que muestra las relaciones evolutivas entre las especies u otras entidades que tuvieron un ancestro en común. Cuando dibujamos un cladograma o árbol filogenético, estamos representando la hipótesis sobre cómo evolucionó un conjunto de especies o grupos a partir de un ancestro común. De esta manera, un árbol filogenético se define como una representación gráfica que muestra las relaciones evolutivas entre especies u otras entidades que tuvieron una ascendencia en común. Los componentes de un cladograma o árbol filogenético son la raíz, la rama, los clados y los nodos. La raíz es el antepasado inicial que es común a todos los grupos que se derivan de ella. Todo grupo que integre un antecesor y todos sus descendientes (vivos y extintos) se define como un clado o grupo monofilético, y este se puede reconocer porque muestra todo un conjunto de caracteres derivados o sinapomorfias que se originaron a partir de un ancestro común. Dicho de otra manera, es el carácter que se observa desde el ancestro hasta todos sus descendientes. Los nodos son los puntos que indican los antepasados hipotéticos. Ancestros Taxones actuales Asignatura Botánica Agrícola pág. 24 El patrón en el que se conectan las ramas representa nuestra comprensión de cómo evolucionaron las especies del árbol a partir de una serie de ancestros comunes. Cada punto de ramificación (también llamado nodo interno) representa un evento de divergencia o separación de un grupo en dos grupos descendientes. Se puede observar árboles filogenéticos dibujados en muchos formatos diferentes. Algunos están representados en bloques orientados de manera vertical o lateral, como los dos árboles que se observan en la parte inferior izquierda. Otros usan líneas diagonales, como el árbol que se muestra en la parte derecha. La sistemática filogenética o cladista se basa en tres supuestos: 1. Todos los organismos tienen algún ancestro en común, más o menos remoto. 2. En cada organismo hubo un patrón de diversificación que se representa como bifurcaciones sucesivas e irreversibles en los linajes. Cada biburcación representa una hipótesis sobre patrones de ancestros en común. Asignatura Botánica Agrícola pág. 25 3. Los organismos cambian con el tiempo debido al proceso evolutivo. En una clasificación cladistalos grupos o taxones que se reconozcan lo serán en base al mayor número de características compartidas, y siempre deben ser monofiléticos. En la representación gráfica de las relaciones evolutivas entre diversos grupos reconocidos de organismos o taxones mediante un árbol o cladograma, podemos reconocer grupos monofiléticos tal como se ha definido previamente (incluyendo el antecesor y todos sus descendientes), pero también hay clados parafiléticos o polifiléticos, dependiendo de que incluya solo parte de los descendientes o éstos pertenezcan a linajes distintos. Las dos últimas condiciones son inadmisibles en una clasificación de este tipo y, sin embargo, son frecuentes en las clasificaciones tradicionales. a) Es un grupo que incluye a todos los descendientes de un ancestro común. b) un grupo polifilético contiene taxones con múltiples orígenes. Dicho de otro modo, un grupo polifilético no incluye un antepasado común a todos los miembros del grupo. c) Es un grupo que comprende un ancestro en común y sólo una parte de sus descendientes. En la década de 1990, la tecnología del ADN experimentó un inmenso progreso, lo que resultó en una acumulación sin precedentes de datos de la secuencia de ADN de varios genes presentes en compartimentos de células vegetales. De este modo surgieron los análisis moleculares (secuencias de ADN del núcleo celular, de la mitocondria y del cloroplasto) aplicados a la filogenia. En el caso particular de las Angiospermas, un grupo de taxónomos autodenominados Grupo para la Filogenia de las Angiospermas (APG = Angiosperm Phylogeny Group) propusieron en el año 1998 el sistema APG I. Este sistema fue profundizado y se publicaron sucesivamente el APG II (2003), Asignatura Botánica Agrícola pág. 26 el APG III (2009), el APG IV (2016). El APG IV es la última versión de este sistema y comprende 416 familias y 64 órdenes, incluidas en cuatro clados muy marcados: Angiospermas basales primitivas, Magnólidas, Monocotiledóneas y Eudicotiledóneas (la mayoría de las Dicotiledóneas excluidas las primitivas). Diagrama del árbol filogenético de las Angiospermae basado en APG III, mostrando las Angiospermae divididas en cuatro Clados principales: Angiospermas basales, Magnólidas, Monocotiledóneas y Eudicotiledóneas. Eudicotiledóneas Asignatura Botánica Agrícola pág. 27 Árbol filogenético de las Angiospermas, basado en APG IV (2016), donde se muestran las relaciones filogenéticas de los Órdenes. Los clados están representados en diferentes colores. Angiosperma Basales Asignatura Botánica Agrícola pág. 28 Particularidades del sistema APG Una particularidad del sistema de clasificación propuesto por APG está dada por su carácter dinámico y por encontrarse en pleno desarrollo. Este sistema sufre modificaciones y es por ello está lejos de ser el definitivo. Otras particularidades son: 1. Es filogenético (establece relaciones de parentesco entre taxones). 2. Está basado en datos moleculares y morfológicos. 3. El sistema APG respeta lo establecido en el código Internacional de Nomenclatura Botánica desde especie hasta orden. Utiliza nombres informales por encima del rango de orden (Clados). 4. Algunas familias no son formalmente reconocidas. Ejemplo: Aceráceas fue incluida en Sapindáceas: Lemnáceas dentro de Aráceas y Quenopodiáceas dentro de Amarantáceas. 5. Como línea basal (familia más primitiva) de las Angiospermas actuales se reconoce a la Familia Amborelaceas (procedente de Nueva Caledonia, con una sola especie: Amborella trichopoda. 6. El sistema APG queda abierto a nuevos descubrimientos. En el presente curso de Botánica Agrícola el sistema de clasificación de las Pteridófitas se basará en la propuesta por el grupo de Filogenia para las Pteridófitas (PPG I 2016, The Pteridophyte Phylogeny Group). En las Angiospermas y Gimnospermas se adoptará el Sistema de Arthur Cronquist (1981) ya que se adapta mejor a los fines didácticos, dado que los grupos están basados en caracteres morfológicos accesibles para su reconocimiento y diferenciación. Para el tratamiento de las Familias botánicas se realizará un breve comentario sobre la ubicación taxonómica en el sistema de clasificación APG IV realizando la comparación entre ambos sistemas de clasificación. Asignatura Botánica Agrícola pág. 29 BIBLIOGRAFIA BELL, C. R. 1968. Variación y clasificación de las plantas. Ed. Herrero Hnos. México. 142 p. BENÍTEZ, C.; CARDOZO, A.; HERNÁNDEZ, L.; LAPP, M.; RODRÍGUEZ, H.; RUIZ, T.; TORRECILLA, P. 2006. Botánica Sistemática fundamentos para su estudio. Universidad Central de Venezuela.242p. DEVESA, J.A. 2008. La clasificación de las plantas con flor. Jornadas Científicas. 43-71. DIMITRI, M. J. y ORFILA, E. N. 1985. Tratado de Morfología y Sistemática Vegetal. Ed. Acmé. Bs. As. 489 p. FREIRE, S. y URTUBEY, E. 2019. Sistemática de Embryophyta. Facultad de Ciencias Naturales y Museo de La Plata. Editorial de la Universidad de La Plata. Libro digital, PDF. Libros de Cátedra. 556p. GUTIERREZ, H.F. 2020. 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