UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS ECOLOGICAS B IOLOGIA VEGETAL Pre-requisitos : BIOLOGIA CELULAR Créditos : 12 OBJETIVOS DEL CURSO I. Presentar una visión global e integrativa de la diversidad de pl antas examinando las principales características morfológicas, anatómicas, reproductivas y ecológicas de los grupos taxonómicos. II. Analizar, dentro del marco de tiempo geológico, las relaciones filogenéticas de los grupos taxonómicos dando énfasis especial a las adaptaciones vegetativas y reproductivas adquiridas en la colonización de los ambientes terrestres y a la coevolución entre plantas y otros grupos de organismos. III. Integrar el conocimiento básico de los grupos de plantas estudiados en una visió n sinóptica de la flora y vegetación de Chile. IV. Reforzar la importancia de la sistemática para el biólogo mediante experiencias de trabajo en el terreno. V. Fomentar una actitud analítica y crítica en el alumno a través de la presentación oral y discusión de material bibliográfico complementario a los principales temas del curso. CLASES TEÓRICAS UNIDAD I. Introducción a la Biología Vegetal Sinópsis del curso. Las plantas en el esquema general de clasificación de los organismos. Principios de la Clasificación Botánica. La escala de tiempo geológico y los grandes eventos en la historia evolutiva de las plantas. UNIDAD II. La Célula Vegetal Características de la célula vegetal eucariótica: vacuola, cloroplastos, amiloplastos, leucoplastos, cromoplastos, pared celular, plasmodesmas, glioxisomas y peroxisomas, cuerpos proteicos. Composición y morfogénesis de la pared celular. UNIDAD III. Algas y Líquenes Las Algas: Registro fósil en las formaciones del Precámbrico. Origen de las Algas. Bases para la clasificación de las Divisiones: pigmentos fotosintéticos y accesorios a la fotosíntesis, productos de reserva, pared celular, morfología y estructura de flagelos y cloroplastos. Divisiones Chlorophyta, Charophyta, Phaeophyta, y Rhodophyta. Niveles de organización morfológica (colonias, filamentos, sifones, parénquimas). Líneas de evolución morfológica, relaciones filogenéticas entre las Divisiones y posición de éstas en el sistema de clasificación de Whittaker. Reproducción vegetativa y sexual (isogamia, anisogamia, oogamia). Ciclos de vida haplónticos, diplónticos, diplo-haplónticos y trifásicos. Ecología, zonación intermareal y distribución geográfica. Uso económico de las Algas. Potencial del recurso en Chile. Los Líquenes: características de la simbiosis; morfología, ultraestructura y fisiología. Modalidades de reproducción. Rol ecológico de los líquenes y su valor como indicador de la contaminación atmosférica. UNIDAD IV. Briófitas y Pteridófitas Organización, características generales y abundancia actual de las plantas terrestres novasculares (Bryophyta) y vasculares (Tracheophyta). El origen de las plantas terrestres: evolución de la División Psilophyta en el Devónico y su relación con las Algas verdes. Radiación de las Divisiones Sphenophyta, Lycophyta, Pterophyta, y Bryophyta en el Paleozoico. El origen el ciclo de vida diplo-haplóntico heteromórfico de las plantas terrestres. Significado ecológico de la dominancia de la fase haploide o gametofítica en la División Bryophyta y de la fase diploide o esporofíta en las divisiones de plantas vasculares. Origen y evolución gradual de la heterosporia. Ciclo de vida en helechos homospóricos y heterospóricos. Distribución de las Divisiones Bryophyta y Pteridophyta en Chile. Diversidad de géneros y especies en Chile. UNIDAD V. Gimnospermas La evolución de la semilla y el proceso de la polinización en la División extinguida Pteridospermophyta (helechos con semillas). Características generales, abundancia actual e historia evolutiva de las Divisiones Cycadophyta, Ginkgophyta, Coniferophyta, Gnetophyta durante el Mesozoico. Eventos causales de extinciones masivas de Gimnospermas a finales del Mesozoico. Patrones actuales de distribución extratropical de la División Coniferophyta y distribuciones relictas de las restantes divisiones de Gimnospermas. Relaciones filogenéticas entre las divisiones de Gimnospermas actuales y extinguidas. Bases para la clasificación de las familias de Coniferophyta. Importancia de las Coníferas como recurso forestal. Las Gimnospermas chilenas: estadística de familias, géneros y especies, endemismos, distribuciones restringidas y causas de su menguada representatividad. UNIDAD VI. Angiospermas Características y abundancia actual de la División Anthophyta y el registro fósil a partir del Cretácico Medio. Radiación de las Angiospermas en el Cretácico Superior y Cenozoico. Diferencias entre Monocotyledoneae y Dicotyledoneae y tiempo de aparición. Organización morfológica, meristemos, crecimento bipolar, actividad periódica versus continua de los meristemas apicales y su relación con parámetros ambientales, dominancia apical y patrones de ramificación. Diversificación del hábito. Organización interna y evolución de complejidad de los meristemas apicales: células apicales versus organización túnica-corpus, características generales de la célula meristemática, la cofia de las raíces. Definición de crecimiento primario y secundario. Diferenciación de tejidos partir de los meristemos apicales y del cambium vascular, actividad periódica del cambium. Tejidos simples: características y función de parenquima, colénquima, esclerenquima. Características y funciones de tejidos complejos: epidermis y sus modificaciones, corteza, médula, xilema y floema, peridermis. Inclusiones celulares. Anatomía de tallos, raíces y hojas: distribución de haces vasculares, anillos anuales, madera homogénea versus heterogénea. Reproducción en las Angiospermas. La flor como órgano reproductor; flores primitivas versus avanzadas. Evolución de simetría bilateral y enantiomorfía. Origen filogenético del óvulo y ovario. Variación en sexualidad. Avances evolutivos en el ciclo de vida de las Angiospermas: reducción de los gametofitos masculinos y femeninos, estructura y variación del saco embrional, diversificación de la exina del los granos de polen, tipos de dehiscencia de los anteras. Los procesos de polinización y fertilización, el papel del estigma y estilo, doble fertilización. El desarrollo del endosperma, semilla y fruto. Semillas exalbuminosas versus albuminosas. Clasificación morfológica de frutos. La polinización y dispersión de frutos y semillas en un contexto ecológico: polinización y dispersión abiótica versus biótica. Conceptos de coevolución y coadaptación. Relación entre la pigmentación de flores y frutos y el espectro visible de los animales visitantes. Evolución de nectarios florales y relación entre la composición del néctar y los hábitos alimenticios de los animales visitantes. Pseudocopulación en Orchidaceae. Síndromes de polinización y dispersión: anemofilia, entomofilia, ornitofilia, quiropterofilia, anemocoria, etc. Tendencias latitudinales en los síndromes de polinización y dispersión. Patrones en las comunidades vegetacionales chilenas. Teorías del origen las Angiospermas y de los Monocotyledoneae y Dicotyledoneae: acercamiento clásico versus cladístico. Teorías explicativas de la diversidad de las Angiospermas. Bases de la clasificación de las subclases de Monocotyledoneae y Dicotyledoneae, su edad evolutiva, abundancia, distribución geográfica y relaciones filogenéticas. Las Angiospermas de la flora de Chile; estadística de Clases, Subclases, Familias, Géneros y Especies. Relación entre la antigüedad de las subclases y la evolución del paisaje chileno en el tiempo. UNIDAD VII. Historia de los bosques de Chile Factores climáticos determinantes de la distribución actual de los bosques del sur de Sudamérica: regímenes de lluvias, efecto de sombra de lluvias de los Andes, Corriente de Humboldt. Elementos biogeográficos de la flora de bosques: eventos geológicos y climáti cos asociados a su origen, disyunciones Gondwánicas, australasianas, neotropicales, con Norte América, glaciales. Neo- y paleoendemismos. Áreas de alta diversidad de especies y prioridades de conservación. PRÁCTICOS (ver calendario anexo) Los prácticos se realizan los laboratorios se llevarán a cabo la Facultad de Ciencias. Los prácticos que requieren uso de computadores se realizan en el Laboratorio de Ecología y Sistemática Vegetal, Departamento de Biología. Se cuenta con material en cantidad limitada, lo que hace necesario organizarse para el trabajo en grupos. TRABAJO DE TERRENO Reconocimiento de la composición florística y estructura de algunas comunidades vegetacionales de matorral esclerófilo y montano de Chile central (un día de terreno en Villa Paulina, Santuario Yerba Loca). SEMINARIOS Se seleccionan trabajos que tienen relación con los temas tratados en las clases teóricas. Cada alumno debe presentar oralmente un seminario en el transcurso del curso. Se entregarán fotocopias de los trabajos a los alumnos al principio del semestre. HORARIO El curso consta de 8 horas semanales durante 16 semanas. Las clases teóricas y prácticas ocupan 4 y 6 horas por semana, respectivamente. Los trabajos de terreno se realizan en horas fuera de las programadas. EVALUACION Exámenes teóricos (3) Exámenes prácticos (2) Seminarios Informes de laboratorio y terreno 50% 20% 10% 15% TEXTOS Raven, P. H., Evert, R. F. & S. E. Eichhorn. 1992. Biology of Plants, 6 Edición. Worth Publishers Inc., New York. Scagel, R. F., Bandoni, R. J., Rouse, G. E., Schofield, W. B., Stein, F., & T. M. C. Taylor. 1973. El Reino Vegetal. Ediciones Omega, S. A., Barcelona. CALENDARIO DE CLASES - BIOLOGIA VEGETAL Mes-Día Fecha Hora Tema Lab. Viernes (14:30 – 19:30 hrs.) AGOSTO Jueves 5 14:3016:00 Introducción Viernes 6 10:1511:45 Grandes hitos en historia de las plantas Jueves 12 4. bloque Célula Vegetal Viernes 13 2. bloque Algas, origen y evolución Jueves 19 Algas, sistemática, reproducción Viernes 20 Algas, niveles de organización Jueves 26 Algas, ecología y distribución Viernes 27 SEMINARIOS I (algas) 2 SEMINARIOS (algas) SEPTIEMBRE Jueves Algas I Algas II Viernes 3 EXAMEN TEORICO I (Célula Vegetal, Algas) Jueves 9 Introducción a las plantas terrestres Viernes 10 Líquenes Jueves 16 Briófitas Viernes 17 Pteridófitas I Jueves 23 Pteridófitas II Viernes 24 Pteridófitas III Jueves 30 Gimnospermas I Viernes 1 No hay Jueves 7 Gimnospermas II Viernes 8 Gimnospermas III Jueves 14 SEMINARIOS II (líquenes, briofitas, helechos, gimnospermas. Viernes 15 Crecimiento primario, meristemas Jueves 21 Viernes 22 EXAMEN TEORICO II (Briófitas, Líquenes, Pteridófitas, Gimnospermas) Jueves 28 Crecimiento primario, tejidos Viernes 29 Crecimiento secundario Jueves 4 Crecimiento secundario Viernes 5 Angiospermas I Jueves 11 Angiospermas II Viernes 12 Angiospermas III, polinización Briófitas/Líquenes Pteridofitas OCTUBRE Examen Práctico I Gimnospermas Crecimiento 1° NOVIEMBRE Jueves-Viernes 18-19 Sociedad de Biología Jueves Angiospermas: IV dispersión 25 Crecimiento 2° Morfología floral Viernes 26 Angiospermas: V Sistemática SABADO 27 TERRENO: material esclerófilo y andino Jueves 2 Flora de Chile Viernes 3 SEMINARIOS III (Angiospermas) Jueves 9 Fitogeografía de Chile Viernes 10 No hay Jueves 16 EXAMEN TEORICO III (Crecimiento Angiospermas) Morfología frutos DICIEMBRE Examen Práctico II