Biología (plan 1997) 2024-1

Quinto Semestre, Taller Nivel 1

PRESENTACIÓN TALLER:

Jueves 3 de agosto Auditorio Carlos Graef, Amoxcalli 13:20 hrs

Título: DINÁMICA FLORAL E INTERACCIONES BIÓTICAS EN ANGIOSPERMAS FÓSILES Y ACTUALES

RESPONSABLE DEL TALLER:

Dra. Elia Ramírez Arriaga (elia@unam.mx; eliaramirezarriaga@gmail.com)

Instituto de Geología, UNAM

PROFESORES PARTICIPANTES:

Dra. Ana Lilia Hernández Damián (aliliahdez@geologia.unam.mx)

Instituto de Geología, UNAM

Dra. Sandra Luz Gómez Acevedo (sanluza@gmail.com)

Facultad de Estudios Superiores Iztacala

Dra. Guadalupe Iriliana López Caballero (irilianalc@ciencias.unam.mx)

Facultad de Ciencias, UNAM

Dr. Sergio Rafael Silvestre Cevallos Ferriz (scrscfpb@unam.mx)

Instituto de Geología, UNAM

MATERIAS NIVEL 1

1) Contexto geológico del registro paleobotánico y palinológico. Ma-Vi 9:00-12:00 hr

2) Evolución de la estructura floral: un enfoque integrativo. Mi-Vi 12:00-15:00 hr

Introducción

Las angiospermas son el grupo de plantas con semilla más grande y diverso, su riqueza actual se ha estimado entre 250,000 y 300,000 especies (Endress, 2001, Sauquet y Magallón, 2018). Reconocidas por su impresionante variación floral, mantienen una estructura general bien diferenciada en una región externa con órganos estériles que conforman el perianto (tépalos o sépalos y pétalos), éste rodea a los órganos reproductores masculino (androceo) y femenino (gineceo), ambos presentes en flores hermafroditas, o bien localizados en flores masculinas y femeninas independientes, las cuales pueden ser monoicas o dioicas (Rudall y Bateman, 2010). Durante las últimas décadas, nuevos aportes sobre angiospermas actuales y fósiles han dado información relevante sobre la evolución de este valioso grupo de pantas. Es importante destacar, que las flores fósiles suelen tener un alto valor sistemático, por ser una de las estructuras usadas por excelencia para la identificación de plantas actuales, ya que con frecuencia presentan caracteres diagnósticos, atributos que han permitido reconocerlas como el mejor indicador de familias en el registro fósil de angiospermas (Friis et al., 2006; Doyle, 2012), robusteciendo su valor informativo al encontrarse polen en estas.

En relación a los caracteres morfológicos de los granos de polen; las aberturas, grosor y estructura de la exina, ornamentación, dimensiones, forma, asociación, polaridad, simetría, contornos polar y ecuatorial, resultan ser caracteres muy conservadores, distintivos de cada familia botánica, género e incluso especie, de tal manera que el polen fósil puede ser descrito y relacionado con sus contrapartes actuales a nivel de familia y género, gracias a los amplios estudios palinológicos modernos. Por otro lado, la mayoría de las angiospermas requieren de polinización cruzada, en este sentido, el polen o microgametofito masculino producido en los estambres (androceo), requiere de agentes que lo transporten a la superficie estigmática del gineceo. Aun cuando el aire y el agua pueden jugar un papel importante en el transporte del polen en algunos taxa; son los insectos, las aves y algunos mamíferos, los polinizadores más eficientes para la mayoría de las plantas con flores. En este sentido, el polen de angiospermas con polinización zoófila, presentan sobre su pared, substancias pegajosas llamadas “pollenkit”, las cuales favorecen su aglutinación y adherencia al cuerpo de los polinizadores. Adicionalmente, la esporodermis del polen, también transporta proteínas que participan en elaborados sistemas de incompatibilidad a nivel del estigma y estilo, siendo los responsables del éxito de la germinación, así como de la posterior doble fecundación, indispensable para la generación de frutos y semillas. Estudios sobre interacciones actuales entre flores-insectos nos puede revelar su importancia ecológica en diversos ecosistemas y permite ampliar el conocimiento sobre morfología polínica de plantas zoófilas. Asimismo, se ha podido inferir con base en la morfología polínica, la probable presencia de “pollenkit” en el polen fósil .

El estudio de las interacciones bióticas ha sido uno de los temas de investigación que más evidencias ha aportado a la teoría de la evolución de las especies. La relevancia de las interacciones bióticas fue puesta de manifiesto por Charles Darwin, quien describió e intuyó que la forma en la que las especies entraban en contacto imponía presiones selectivas mutuas y afectan su evolución (Parra-Tabla, 2015). Indudablemente, diversas son las interacciones bióticas que se han establecido a través de millones de años, favoreciendo la coevolución de las plantas con flores con abejas, mariposas, colibríes, murciélagos, entre otros. Independientemente de las variaciones morfológicas florales, muchas especies presentan guías ultravioleta en los pétalos, visibles solo para los insectos, y además proporcionan recompensas a sus polinizadores, como el néctar, considerado fuente de carbohidratos, o bien el polen, de gran valor proteico. De igual manera, las investigaciones relacionadas con interacciones bióticas i.e. actuopalinología y relación flor-insecto, son centrales para interpretar el registro fósil de angiospermas. Así, se ha propuesto que polen de ciertos taxones subrepresentados provienen de plantas posiblemente zoófilas, en contraste, los espectros paleopalinológicos siempre presentarán abundancia de polen anemófilo.

Actualmente, los múltiples ecosistemas tropicales, subtropicales, áridos, semiáridos hasta los templados presentan en su composición, estructura, riqueza y diversidad florística, numerosas angiospermas con formas biológicas principalmente herbáceas, arbustivas, arbóreas, lianas, entre otras. Estudios botánicos modernos en la dinámica de diversos ecosistemas, así como la lluvia de polen actual son importantes para analizar los conjuntos paleopalinológicos. Entre las cualidades del polen que permiten se preserve a través de millones de años destaca su producción en gran cantidad, principalmente de especies anemófilas, luego es transportado a diferentes ambientes sedimentarios, en donde después de los procesos diagenéticos, puede preservarse en las rocas sedimentarias debido a su pared de esporopolenina, altamente resistente, resultando ser microfósiles valiosos principalmente en lodolitas y excepcionalmente en rocas evaporíticas con distinto grado de pureza. Además, cuando el polen llega a ser extraído de dichas rocas, las asociaciones paleopalinológicas dan información palinoflorística y permiten inferir las comunidades locales y regionales por comparación con las lluvias de polen moderno, así como trazar la evolución de algunas comunidades vegetales durante el Cenozoico.

Para entender la distribución y diversidad florística actual es fundamental analizar los complejos procesos evolutivos, interacciones bióticas, cambios climáticos, además de eventos geológico-tectónicos regionales que han configurado el paisaje. México se caracteriza por presentar una orografía actual muy accidentada, que es producto de múltiples eventos tectónicos a través del Mesozoico y Cenozoico. Debido a que los fósiles representan plantas que crecieron en una determinada región geográfica, el entender la evolución geológica en donde se recolecta y estudia la vida pasada es fundamental (Cevallos-Ferriz et al., 2022). La historia de la vegetación se encuentra en las numerosas formaciones geológicas cuyos estratos contienen micro y macrorestos de plantas, los cuales pueden ser extraídos y estudiados. Los fenómenos físicos que intervienen de forma importante en la selección de las plantas que se desarrollan en cada una de estas áreas, están ligados a la geomorfología, por lo que su conocimiento a través del tiempo y del espacio es básico para comprender la historia de la vegetación de México (Ramírez y Cevallos-Ferriz, 2000). Así, en México se han realizado múltiples estudios palinológicos y paleobotánicos que revelan diversos grupos de plantas, las cuales se desarrollaban en distintos ecosistemas. Asimismo, se han reconstruido los tipos de vegetación durante el Paleógeno y Neógeno, dichas reconstrucciones se han basado en el actualismo biológico y en algunos casos se cuenta con un control de edad absoluta.

El presente taller tiene como objetivo dar un marco teórico robusto para el estudio de angiospermas fósiles y actuales, para lo cual es central que los alumnos adquieran amplios conocimientos geológicos y paleontológicos, que incluyen desde el conocimiento de procesos tafonómicos, hasta la formación de fósiles en diversas rocas sedimentarias y ambientes. Asimismo, podrán interpretar los hallazgos paleobotánicos y palinológicos mediante el análisis de la información generada, así como documentar las interacciones bióticas apoyados en distintos estudios neontológicos. Al finalizar el segundo nivel, cada estudiante estructurará su proyecto de investigación, el cual será desarrollado durante los niveles 3 y 4 con el acompañamiento y asesoramiento continuo de las profesoras.

OBJETIVO GENERAL DEL TALLER

Que el alumno adquiera habilidades así como conocimientos científicos en el estudio de la estructura floral y polínica, que le permitan analizar y entender la dinámica de diversas interacciones bióticas en angiospermas actuales y fósiles.

NIVEL 1

OBJETIVO GENERAL

Que el alumno obtenga herramientas sobre ambientes sedimentarios, procesos tafonómicos y el empleo del actualismo biológico para interpretar el registro fósil de angiospermas.

OBJETIVOS PARTICULARES

- Analizar la formación de rocas sedimentarias en diversos ambientes y los procesos tafonómicos que favorecen la preservación de fósiles en cuencas Cenozoicas.

- Revisar las leyes y los principios paleontológicos, así como casos de estudio bioestratigráficos y paleoflorísticos.

- Conocer el actualismo biológico como instrumento que robustece la interpretación del registro fósil.

- Analizar la paleovegetación y el paleoclima durante el Cenozoico.

MATERIAS NIVEL 1

1) Contexto geológico del registro paleobotánico y palinológico. Ma-Vi 9:00-12:00 hr

El contenido de la asignatura está dirigido a la enseñanza de los principios, procesos y productos geológicos más importantes que se producen en la Tierra. Los temas que se desarrollarán durante el curso constituyen una introducción fundamental para los estudiantes de la carrera de Biología, puesto que gran parte de este conocimiento es necesario para abordar los estudios de carácter paleontológico, paleobiólogico y actual.

OBJETIVO: Proporcionar al alumno los conocimientos básicos para que comprendan y relacionen los cambios de los factores abióticos, que están intrínsecamente relacionados con la evolución de la flora, la cual ha tenido cambios y modificaciones a lo largo del tiempo geológico de nuestro planeta.

Métodos de evaluación:

30% exámenes parciales (3 exámenes teórico-prácticos).

30% exposiciones.

20% prácticas y reportes de laboratorio

20% controles de lectura.

2) Evolución de la estructura floral: un enfoque integrativo. Mi-Vi 12:00-15:00 hr

El contenido de la asignatura está dirigido a la enseñanza de los patrones florales que se pueden estudiar y entender a través de datos paleobotánicos y botánicos. Los temas que se desarrollarán durante el curso son una introducción para que los estudiantes de la carrera de Biología desarrollen bases sólidas en el análisis de la estructura floral integrando datos paleobotànicos, botánicos y palinológicos.

OBJETIVO: Proporcionar al estudiante las herramientas y conocimientos que le permitan reconocer, describir y analizar la estructura floral, así como los procesos modeladores que han influido en esta.

Métodos de evaluación:

30% exámenes parciales (3 exámenes teórico-prácticos).

30% exposiciones.

20% prácticas y reportes de laboratorio

20% controles de lectura.

NIVEL 2

OBJETIVO GENERAL

Que el alumno adquiera herramientas sobre metodologías y técnicas para análisis, interpretación y evaluación de la diversidad del registro fósil paleobotánico y palinológico, y de las interacciones bióticas de las angiospermas.

OBJETIVOS PARTICULARES

- Que el alumno adquiera habilidades sobre los métodos, técnicas y análisis empleados en investigaciones actuopalinológicas y palinológicas.

- Que el alumno adquiera conocimientos sobre los métodos, técnicas y análisis para el estudio de la estructura floral.

- Analizar los tipos de vegetación en México y determinar los parámetros empleados en el estudio de la estructura y composición florística.

- Introducir al estudiante al conocimiento de la terminología y morfología de polen-esporas.

MATERIAS NIVEL 2

1) Técnicas para el estudio y análisis de Angiospermas fósiles y actuales.

El contenido de la asignatura está dirigido a las técnicas empleadas en investigaciones paleobotánicas y botánicas. Los temas pretenden dar un marco general que permitan al alumno conocer las metodologías que existen, y que son utilizadas dependiendo el material de estudio y los objetivos.

OBJETIVO GENERAL: Proporcionar al estudiante las herramientas y conocimientos que le permitan reconocer, describir y analizar la estructura floral, así como los procesos modeladores que han influido en éstos.

Métodos de evaluación:

30% exámenes parciales (3 exámenes teórico-prácticos).

30% exposiciones.

20% prácticas y reportes de laboratorio

20% controles de lectura.

2) Aplicaciones de la Palinología, análisis y evaluación de la diversidad polínica de Angiospermas actuales.

El contenido de la asignatura está dirigido al conocimiento de las ramas de la Actuopalinología y Paleopalinología, así como las técnicas empleadas en dichas investigaciones. Los temas pretenden dar un marco general que permitan al alumno conocer las metodologías que existen, y que son utilizadas dependiendo el material de estudio y los objetivos.

OBJETIVO GENERAL: Proporcionar al estudiante conocimientos sobre las aplicaciones de la Palinología, así como las metodologías y tipos de análisis empleados en las diferentes ramas de la Actuopalinología y Paleopalinología.

Métodos de evaluación:

30% exámenes parciales (3 exámenes teórico-prácticos).

30% exposiciones.

20% prácticas y reportes de laboratorio

20% controles de lectura.

NIVEL 3

OBJETIVO GENERAL

Que el alumno estructure un proyecto de investigación en el área de paleobotánica, palinología o interacciones bióticas.

OBJETIVOS PARTICULARES

- Estructurar anteproyecto de investigación en estudios paleobotánicos, palinológicos o de interacciones bióticas.

- Instruir al alumno sobre la historia geológica en el Valle de Tehuacán-Cuicatlán y el conocimiento de las formaciones cenozoicas.

- Procesar muestras en el laboratorio y adquirir conocimientos sobre análisis estadísticos.

- Comparar la lluvia de polen moderna con estudios de estructura y composición de la vegetación en el Valle de Tehuacán-Cuicatlán.

- Analizar muestras paleopalinológicas y actuopalinológicas.

1. Seminario: Anteproyecto de investigación

2. Seminario: Calendarización de actividades en campo, laboratorio y de gabinete

3. Seminarios: avances de proyectos de investigación en Paleobotánica, Palinología e interacciones bióticas

Métodos de evaluación:

50% seminarios

50% avances de proyecto

18 hrs. Un seminario de artículos (2hrs) y el resto del tiempo ocuparlo en su proyecto.

Seminario para redacción del proyecto de investigación.

Seminario de análisis y discusión de artículos.

Seminario de Avances de Proyecto.

NIVEL 4

OBJETIVO GENERAL

Que el alumno estructure un proyecto de investigación en el área de paleobotánica, palinología o interacciones bióticas.

OBJETIVOS PARTICULARES

- Integrar el marco teórico en los proyectos actuopalinológicos y paleopalinológicos.

- Redactar y presentar métodos de campo, laboratorio y análisis de resultados.

- Llevar a cabo análisis comparativos y estadísticos de los resultados obtenidos.

- Foros de síntesis de resultados y análisis.

- Coloquio de Investigación

ACTIVIDADES NIVEL 4

Seminarios de avances en manuscrito de tesis y análisis estadísticos de los resultados.

Métodos de evaluación:

50% resultados y análisis

50% manuscrito de tesis

ÁREAS Y TEMAS DE ELABORACIÓN DE TESIS PROFESIONAL EN EL TALLER: DINÁMICA FLORAL E INTERACCIONES BIÓTICAS EN ANGIOSPERMAS FÓSILES Y ACTUALES

- Paleobotánica: taxonomía, sistemática, biogeografía y relaciones paleoecológicas.

- Actuopalinología: lluvia de polen, melisopalinología, palinotaxonomía y atlas palinológicos.

- Evolución de la vegetación en el centro de México: enfoque palinoestratigráfico.

- Interacciones bióticas

- Morfología, Desarrollo Floral y polinización

NÚMERO DE ESTUDIANTES QUE PUEDE INCORPORAR AL TALLER.

15 estudiantes

REQUERIMIENTOS FÍSICOS Y MATERIALES DEL TALLER:

- El taller se impartirá en las aulas del Instituto de Geología y en la Facultad de Ciencias de la UNAM.

- A los alumnos se les facilitarán los materiales y equipos. Para el trabajo de campo, el Instituto de Geología cuenta con camionetas equipadas para realizar con éxito la colecta y prospección paleobotánica y palinológica, asimismo se facilitarán los seguros a las profesoras y a los estudiantes.

a) Laboratorio de Paleobotánica

El laboratorio de Paleobotánica se encuentra ubicado en el Instituto de Geología, UNAM cuenta Microscopios, máquinas cortadoras y pulidoras, así como un laboratorio de aclarado de hojas. Para el trabajo de digitalización se cuenta con equipo de cómputo con programas específicos para lograr la máxima calidad en fotografías. Los principales equipos y softwares se enlistan a continuación:

1. Microscopios ópticos Zeiss
2. Microscopios estereoscópicos Zeiss
3. Microscopio Axio Zoom .V16 Zeiss
4. Programas: Photoshop, Adobe Illustrator,
5. Acceso a revistas científicas por parte de la UNAM
6. Lámparas de Iluminación Dual Led De Fibra Óptica Para Microscopio
7. QIANLI-Lámpara de curado rápido UV 2 en 1, luz ultravioleta LED

b) Laboratorio de Palinología: Paleopalinología y Actuopalinología

El laboratorio de “Palinología: Paleopalinología y Actuopalinología” se encuentra en el Instituto de Geología, UNAM. Laboratorio equipado con campana de extracción, centrífugas, destilador y todo el material de cristalería que se empleará, así como reactivos y material de protección. Por otro lado, para el análisis de muestras se cuenta con fotomicroscopios y computadoras con programas específicos para lograr la máxima calidad de las micrografías. Además se cuenta con una colección de referencia, la cual podrá ser consultada en las determinaciones de las investigaciones Actuopalinológicas. El laboratorio ofrecerá a los estudiantes del Taller:

1. Entrenamiento en microscopía: iluminación Köhler, contraste de fases y contraste diferencial de interferencia.
2. Capacitación en técnicas actuopalinológicas y paleopalinológicas
3. Fotomicroscopios ópticos Zeiss Axiolab con programa Axiovision
4. Fotomicroscopio óptico Zeiss FOMI con contraste diferencial de interferencia y programa Axiovision
5. Fotomicroscopio estereoscópico Olimpus
6. Asesoramiento para el empleo del programas Photoshop y la elaboración de láminas palinológicas
7. Programa Adobe Illustrator para la elaboración de columnas estratigráficas y carteles científicos

Bibliografía básica Contexto Geológico y Paleontológico

Allen, P. A., Allen, J. R., 1990, Basin Analysis, Principles and Applications. Blackwell Science Publisher, Oxford. Arche, A. (ed.), 1989, Sedimentología, C. S. I. C., Madrid.

Boggs, S, Jr., 2001, Principles of Sedimentology and Stratigraphy, Printice Hall, New Jersey.

Botkin D. B., and Keller E. A. 2004. Environmental Science: Earth as a Living Planet. Wiley; 5 edition, 752 pp.

Cowen, R. 1995. History of life. Blackwell Science. USA. 462 pp.

Fichter, L. S y Poche, D.S. 2000. Ancient environments and the interpretation of geologic history. 3/e. Ed. Prentice Hall.224 pp.

Gall, J-C. 1983. Ancient Sedimentary Environments and the Habitats of Living Organisms: Introduction to Palaeoecology. Springer-Verlag. 219 pp.

Geología de la República Mexicana. Facultad de Ingeniería UNAM-INEGI (eds.)

Hamblin, W. K. and Crhistiansen, E. H. 2001. Earth`s Dynamic Systems. Prentice Hall. 735 pp.

Huggett, R. 2002. Fundamentals of Geomorphology. Routledge. 472 pp.

Lieberman, B.S. 2007. Paleobiogeography: using Fossils to Study Global Chang, Plate Tectonic, and Evolution. (Topic in Geobiology, V.16) (Topics in Geobiology) Springer. 236 pp.

López R. E. 1993. Geología General y de México. Ed. Trillas, 288 pp.

Lutgens F. K., Tarbuck, E. J., and Tasa D. 2004. Foundations of Earth Sciences. Prentice Hall; 4 edition, 480 pp.

Oliver. J.E. and J. H. Hidore. Climatology: An Atmospheric Science. 2001. 2^nd Ed. Prentice Hall. 410 pp.

Press, F., R. SIever, J. Grotzinger and T. Jordan. 2003. Understanding Earth. 4^th Ed. W. H. Freeman. 568 pp.

Reading, H. G. (ED) 1996. Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy. Blackwell Publishing Limited. 3th Ed. 704 pp.

Silva-Romo G., C. C. Mendoza R., y E. Campos M. 2001. Elementos de Cartografía Geológica. Facultad de Ingeniería. UNAM. 292 pp.

Skinner, B.J. and S. C. Porter. 2003. The Dynamic Earth: An Introduction to Physical Geology. 5^th Ed. Wiley & Sons. 648 pp.

Stanley S. M. 2004. Earth System History. 2^nd Ed. W. H. Freeman. 608 pp.

Tarbuck, E. J., Lutgens F. K., and Tasa D. 2005. Earth Science. Prentice Hall; 11 edition, 752 pp.

Tarbuck, E. J., Lutgens F. K., and Tasa D., and Pinzke K. G. 2005. Applications and Investigations in Earth Science. Prentice Hall; 5 edition, 336 pp.

Tarbuck, E. J., y F. K. Lutgens. 2005. Ciencias de la Tierra: Una introducción a la geología física. Prentice Hall, 8a. edición. 686 pp.

Thompson G. R., and Turk J. 2006. Earth Science and the Environment. Brooks Cole; 4 edition, 720 pp.

Bibliografía básica origen, filogenia y evolución de Angiospermas

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Cevallos Ferriz, S.R.S. & A. Huerta Vergara. 2017. Paleobiología, interpretando procesos de la vida pasada. Parte I. Facultad de Ciencias-Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial-Instituto de Geología, UNAM, Ciudad de México.

Cevallos Ferriz, S.R.S. & A. Huerta Vergara. 2017. Paleobiología, interpretando procesos de la vida pasada. Parte II. Facultad de Ciencias-Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial-Instituto de Geología, UNAM, Ciudad de México.

Delevoryas, T. 1962. Morphology and evolution of fossil plants. Biology studies. Holt-Rinehart-Winston, Nueva York.

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Endress, P. K. 1994. Diversity and evolutionary biology of tropical flowers. Cambridge University Press

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Bibliografía especializada en Paleobotánica

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Bibliografía especializada en Palinología

Blackmore S. y R. B. Knox. 1990. Microspores, evolution and ontogeny. Academic Press, 347 p.

Doyle J.A. 2005. Early evolution of angiosperm pollen as inferred from molecular and morphological phylogenetic analyses. Grana 44:227-251.

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Martínez-Bernal A., Vasquez-Velasco B., Ramírez-Arriaga E., Zárate-Hernández M.R., Martínez-Hernández E. y Téllez-Valdés O. 2021. Composition, structure and diversity of tree and shrub strata in a tropical deciduous forest at Tehuacán Valley, Mexico. Revista Mexicana de Biodiversidad, 92: e92371: 1-16.

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