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1.4.12.2: Ciclos de vida de las plantas - Biología

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  • Discutir los ciclos de vida de las plantas.

El período de tiempo desde el comienzo del desarrollo hasta la muerte de una planta se llama vida útil. El corcho que se encuentra en los tallos y el tejido conductor de agua del xilema, por ejemplo, están compuestos de células muertas.

Las especies de plantas que completan su ciclo de vida en una temporada se conocen como anuales, un ejemplo de las cuales es Arabidopsis, o berro de oreja de ratón. Bienales como la zanahoria completan su ciclo de vida en dos temporadas. En la primera temporada de una bienal, la planta tiene una fase vegetativa, mientras que en la próxima temporada completa su fase reproductiva. Los productores comerciales cosechan las raíces de zanahoria después del primer año de crecimiento y no permiten que las plantas florezcan. Las plantas perennes, como la magnolia, completan su ciclo de vida en dos años o más.

En otra clasificación basada en la frecuencia de floración, monocarpico las plantas florecen solo una vez en su vida; los ejemplos incluyen bambú y yuca. Durante el período vegetativo de su ciclo de vida (que puede durar hasta 120 años en algunas especies de bambú), estas plantas pueden reproducirse asexualmente y acumular una gran cantidad de material alimenticio que será necesario durante su floración única en la vida. y cuajado de semillas después de la fertilización. Poco después de la floración, estas plantas mueren. Policarpico las plantas forman flores muchas veces durante su vida. Los árboles frutales, como los manzanos y los naranjos, son policarpicos; florecen todos los años. Otras especies policarpicas, como las plantas perennes, florecen varias veces durante su vida, pero no cada año. De esta forma, la planta no necesita que todos sus nutrientes se canalicen hacia la floración cada año.

Como es el caso de todos los organismos vivos, la genética y las condiciones ambientales tienen un papel que desempeñar para determinar cuánto tiempo vivirá una planta. La susceptibilidad a las enfermedades, las condiciones ambientales cambiantes, la sequía, el frío y la competencia por los nutrientes son algunos de los factores que determinan la supervivencia de una planta. Las plantas continúan creciendo, a pesar de la presencia de tejido muerto como el corcho. Las partes individuales de las plantas, como las flores y las hojas, tienen diferentes tasas de supervivencia. En muchos árboles, las hojas más viejas se vuelven amarillas y eventualmente se caen del árbol. La caída de las hojas se desencadena por factores como una disminución en la eficiencia fotosintética, debido al sombreado de las hojas superiores, o el daño oxidativo incurrido como resultado de reacciones fotosintéticas. Los componentes de la pieza a desprenderse son reciclados por la planta para su uso en otros procesos, como el desarrollo de semillas y el almacenamiento. Este proceso se conoce como reciclaje de nutrientes.

El envejecimiento de una planta y todos los procesos asociados se conoce como senectud, que está marcado por varios cambios bioquímicos complejos. Una de las características de la senescencia es la degradación de los cloroplastos, que se caracteriza por el amarillamiento de las hojas. Los cloroplastos contienen componentes de maquinaria fotosintética como membranas y proteínas. Los cloroplastos también contienen ADN. Las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos son descompuestos por enzimas específicas en moléculas más pequeñas y rescatadas por la planta para apoyar el crecimiento de otros tejidos vegetales.

Las complejas vías del reciclaje de nutrientes dentro de una planta no se comprenden bien. Se sabe que las hormonas juegan un papel en la senescencia. Las aplicaciones de citoquininas y etileno retrasan o previenen la senescencia; por el contrario, el ácido abscísico provoca un inicio prematuro de la senescencia.


Ciclo de vida de los grupos de plantas: 3 tipos | Reino vegetal

Hay una única fase vegetativa individual o somática. Es haploide y a menudo se le llama gametofito. El cuerpo de la planta haploide puede ser unicelar y tímido, colonial o multicelular. Puede multiplicarse vegetativamente y por esporas accesorias o mitosporas.

En última instancia, da lugar a gametos haploides. Los gametos se fusionan y producen un cigoto diploide. El cigoto permanece unicelular. No se multiplica ni da lugar a una estructura diploide multicelular. En cambio, puede tomar un descanso.

La meiosis ocurre en el momento de la germinación del cigoto. Como resultado, se forman cuatro núcleos haploides. Tres de ellos degeneran en algunos casos y el protoplasto haploide del cigoto da lugar a una nueva planta (por ejemplo, Spirogyra, Zygnema, Vaucheria, etc.). En otros, el protoplasto del cigoto se divide en cuatro meiosporas (zoosporas o aplanosporas). Este último puede dividir a Fur & shyther en 8-16 esporas antes de la liberación.

Está ausente una alternancia de generaciones ya que la planta no tiene dos fases somáticas citológicamente distintas. Algunos autores consideran que hay una alternancia de generaciones incipiente porque el cigoto se comporta como un esporofito incipiente al producir 4-16 meiosporas.

Se encuentran ejemplos en Chlamydomonas, Volvox Spirogyra, Ulothrix, Oedogonium, Chara, Coleochaete y varias otras clorofíceas, xantofíceas y algunos miembros de otros grupos.

Fritsch (1935, 1942) y Stebbins (1960) consideran que la historia de vida haplóntica es la más primitiva. Sin embargo, Feldmann (1952) cree que la historia de vida haplóntica se ha derivado en la naturaleza mediante la eliminación de la fase somática diploide en una historia de vida diplohaplóntica.

Escribe # 2. Diplóntico (Fig. 3.25):

Hay una sola fase somática o individuo vegetativo. Es diploide y a menudo se le llama esporofito, aunque produce gametos en su cuerpo o en sus órganos sexuales. El cuerpo de la planta diploide se elabora mediante el crecimiento del cigoto diploide.

Puede multiplicarse vegetativamente y produciendo esporas accesorias. La meiosis ocurre en el cuerpo de la planta o sus órganos sexuales en el momento de la formación y timidez de los gametos. Por tanto, los gametos son las únicas estructuras haploides de la vida. Se fusionan durante la fecundación vacilante y dan lugar al individuo diploide de la progenie. La alternancia de generaciones y cambios está ausente en la historia de vida diplomática.

Ocurren en Cladophora glomerata, Caulerapa, Bryopsis, Codium y muchos otros sifonales, algunos clorococales y fucales como Fucus y Sargassum. La historia de vida diplóntica de los fucales se deriva claramente de una historia de vida diplohaplóntica en la que la fase somática gametofítica o haploide se elimina a través de la evolución progresiva.

En las gimnospermas y angiospermas, la generación esporofítica es dominante e independiente, mientras que la generación gametogenética está muy reducida y es dependiente. Por ello, algunos autores llaman a su ciclo de vida diplóntico aunque el mismo es diplohaplóntico reducido.

Escribe # 3. Haplodiplóntico (Fig. 3.26):

Este tipo de historia de vida implica la recurrencia secuencial y la timidez de dos fases somáticas bien desarrolladas o individuos vegetativos, gametofito y esporofito. El esporofito posee cromo diploide y número shysome (2n). La meiosis tiene lugar en el momento de la formación de meiosporas.

Las meiosporas haploides germinan para producir gametofitos haploides. Los gametofitos producen gametos. El producto de fusión de los gametos es un cigoto diploide que se desarrolla en el talo esporofítico de la progenie.


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1.4.12.2: Ciclos de vida de las plantas - Biología

La reproducción sexual se produce con ligeras variaciones en diferentes grupos de plantas. Las plantas tienen dos etapas distintas en su ciclo de vida: la etapa de gametofito y la etapa de esporofito. El haploide gametofito produce los gametos masculinos y femeninos por mitosis en distintas estructuras multicelulares. La fusión de los gametos masculinos y femeninos forma el cigoto diploide, que se convierte en el esporofito. Después de alcanzar la madurez, el esporofito diploide produce esporas por meiosis, que a su vez se dividen por mitosis para producir el gametofito haploide. El nuevo gametofito produce gametos y el ciclo continúa. Esta es la alternancia de generaciones y es típica de la reproducción vegetal (Figura 1).

Figura 1. En este diagrama se muestra la alternancia de generaciones en las angiospermas. (crédito: modificación del trabajo de Peter Coxhead)

El ciclo de vida de las plantas superiores está dominado por la etapa de esporofito, y el gametofito se encuentra en el esporofito. En los helechos, el gametofito es de vida libre y muy distinta en estructura del esporofito diploide. En las briofitas, como los musgos, el gametofito haploide está más desarrollado que el esporofito.

Durante la fase vegetativa del crecimiento, las plantas aumentan de tamaño y producen un sistema de brotes y un sistema de raíces. A medida que entran en la fase reproductiva, algunas de las ramas comienzan a dar flores. Muchas flores nacen solas, mientras que algunas nacen en racimos. La flor nace de un tallo conocido como receptáculo. La forma, el color y el tamaño de las flores son únicos para cada especie y los taxónomos los utilizan a menudo para clasificar las plantas.


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Ciclo de vida anual

Las monarcas que pasan el invierno en las montañas del centro de México son la última generación de un ciclo que comienza de nuevo cada año. La mayoría de las mariposas de esta última generación comienzan su vida en el norte de los EE. UU. O el sur de Canadá, y luego migran miles de kilómetros a las cimas de las montañas que ni ellos ni sus padres (y probablemente sus abuelos) han visto antes. Después de pasar varios meses en México, regresan al norte a partir de marzo, comenzando nuevamente el ciclo cuando ponen huevos en el norte de México y el sur de los Estados Unidos. Sus padres, abuelos y bisabuelos tienen vidas muy diferentes. Estas monarcas de verano viven solo alrededor de un mes como adultas y comienzan a poner huevos cuando solo tienen unos pocos días de edad.

En la mayoría de los años, el número total de monarcas probablemente aumenta con cada generación. Debido a que la generación de invierno debe vivir tanto tiempo antes de reproducirse, toda la población se reduce a medida que algunos de estos individuos mueren durante la migración de otoño y el período de hibernación. Luego, la población crece durante la primavera y el verano.

Tabla 1: Resumen del ciclo de vida anual de la mariposa monarca

Generacion # Momento de las etapas inmaduras * Momento de las etapas adultas * ¿Migra? ¿Pasar el invierno?
1 Marzo mayo Abril junio Si, al norte en primavera No
2 Mayo-julio Junio ​​Julio Norte, hasta principios de junio No
3 Julio Agosto Julio Agosto Algún movimiento al sur Algunos
4 Julio-octubre Agosto-abril Sí, al sur en otoño y al norte en primavera

* Meses durante los cuales existe cada generación.

La información sobre la migración de la mariposa monarca se ha extraído de los documentos de S.B. Malcolm, B.J. Cockrell y L.P. Brower y de los datos recopilados por el sitio web de Journey North.

Generacion 1

Las monarcas de la Generación 1 son descendientes de las monarcas que hibernan. Se ponen desde finales de marzo hasta abril en el sur de los Estados Unidos y el norte de México, y vuelan hacia el norte cuando son adultos. No se someten a diapausa reproductiva.

Resumen del ciclo de vida

La primera generación de monarcas del año comienza cuando las hembras que han pasado el invierno en México ponen huevos en el norte de México y el sur de los Estados Unidos a partir de finales de marzo. Los últimos huevos se ponen a finales de abril o principios de mayo, más al norte. Dado que a menudo hace frío cuando las larvas de la Generación 1 se están desarrollando, pueden tardar hasta 40 o 50 días, o incluso más, en pasar de huevos a adultos.

Los adultos de la Generación 1 emergen desde finales de abril hasta principios de junio. Se aparean y comienzan a poner huevos unos cuatro días después de emerger, y continúan el viaje hacia el norte que iniciaron sus padres, poniendo huevos en el camino. Empiezan a llegar al norte de Estados Unidos y al sur de Canadá a finales de mayo.

Como todas las monarcas, esta generación comienza su vida en plantas del género Asclepias, estas son especies de algodoncillo. Las plantas hospedantes más importantes para las monarcas de la Generación 1 en el sur de los Estados Unidos son Asclepias oenotheroides, A. viridis y A. asperula.

Generacion 2

Las monarcas de la Generación 2 son los nietos de las monarcas que hibernan. Se colocan en gran parte del este de América del Norte desde finales de abril hasta junio. No se someten a diapausa reproductiva.

Resumen del ciclo de vida

Las larvas de la generación 2 se distribuyen ampliamente por todo el este de los Estados Unidos, comenzando a aparecer en el sur a principios de mayo y en el norte a mediados o finales de mayo. Los huevos que se convierten en la generación 2 pueden ponerse hasta julio en el norte. Estas larvas también comen especies de algodoncillo, algunas de las principales especies que utilizan incluyen A. syriaca (algodoncillo común), A. incarnata (algodoncillo de pantano) y A. tuberosa (algodoncillo mariposa).

Los adultos de la generación 2 emergen en junio y julio, y se aparean y ponen huevos poco después de emerger. La mayoría de los que comienzan su vida en el sur se trasladan al norte como adultos, ya que los veranos del sur son demasiado calurosos y secos para sus crías. Los que se encuentran más al norte probablemente no se muevan lejos y pueden usar toda su energía para producir la mayor cantidad posible de descendientes.

Generaciones 3 y amp 4

Las monarcas de las generaciones 3 y 4 son los tataranietos de las monarcas que hibernan. Se colocan en toda la parte norte de la gama de monarcas migratorias orientales desde finales de mayo hasta julio (Generación 3) y desde finales de junio hasta agosto (Generación 4). Algunos individuos de la generación 3 emergen lo suficientemente temprano para reproducirse en la parte norte de su área de reproducción o después de moverse hacia el sur (ver mapa de distribución inmadura). Sin embargo, los individuos de la Generación 3 que emergen a fines de agosto pasarán por diapausa y migrarán a México, al igual que la mayoría de los individuos de la Generación 4.

Resumen del ciclo de vida

Los huevos de monarca de las generaciones 3 y 4 se ponen en toda la parte norte de su área de distribución en julio y agosto. Algunos adultos se trasladan al sur a fines de julio y agosto, y pueden poner huevos hasta octubre en la parte sur de los EE. UU.

Algunas monarcas de la tercera generación emergen lo suficientemente temprano como para producir otra generación de verano. Pero las que emergen más tarde se diferencian de otras monarcas en dos aspectos importantes. Primero, migrarán hacia y desde los sitios de hibernación en México. En segundo lugar, no se reproducen inmediatamente después de su aparición. En respuesta a la disminución de las temperaturas y al acortamiento de la duración del día al final del verano, sus órganos reproductores permanecen en un estado inmaduro. En lugar de aparearse y poner huevos, pasan su tiempo bebiendo néctar y agrupados en perchas nocturnas en preparación para su largo viaje hacia el sur. Esta madurez retrasada se llama diapausa. La mayoría de las mariposas monarca permanecerán en esta condición hasta la primavera siguiente, cuando comiencen a aparearse en las colonias que hibernan.

Durante septiembre, octubre y principios de noviembre, los adultos migratorios vuelan a sitios de hibernación en el centro de México, donde permanecen de noviembre a marzo. En marzo, comienzan a viajar hacia el norte, poniendo los huevos que se convertirán en la nueva Generación 1 en el camino.


Ciclo vital

Las mariposas monarcas, como otras mariposas y polillas, experimentan una metamorfosis completa, lo que significa que tienen un huevo, larva (oruga), pupa (crisálida), y adulto escenario. Los estadios de huevo y oruga ocurren solo en especies de algodoncillo (género Asclepias) mientras que los adultos sobreviven néctar de una variedad de plantas con flores.

Las hembras monarcas solo ponen huevos en las plantas de algodoncillo, ya que las orugas de la monarca solo comen algodoncillo. La planta de algodoncillo proporciona alimento y refugio a una oruga durante aproximadamente dos semanas (dependiendo de la temperatura), mientras come casi constantemente, deteniéndose solo para mudar la piel. El período entre cada desprendimiento de la piel, o muda, se llama estadio. Las mariposas monarcas tienen cinco estadios larvarios y crecen hasta casi 2000 veces su masa original.

Una monarca tardía del quinto estadio generalmente se alejará de la planta de algodoncillo de la que se estaba alimentando para encontrar un lugar seguro donde forme una almohadilla de seda y cuelgue boca abajo en forma de J antes de mudar su piel por última vez para exponer la crisálida verde brillante. En 8 a 15 días, un adulto emerge, bombea líquido a sus alas para darles forma y pasa varias horas secándose antes de que esté listo para aventurarse en busca de néctar o pareja.


1.4.12.2: Ciclos de vida de las plantas - Biología

Figura 1. Se sabe que el pino bristlecone, que se muestra aquí en el antiguo bosque de pinos bristlecone en las Montañas Blancas del este de California, vive desde hace 4.500 años. (crédito: Rick Goldwaser)

El período de tiempo desde el comienzo del desarrollo hasta la muerte de una planta se llama vida útil. El ciclo de vida, por otro lado, es la secuencia de etapas por las que pasa una planta desde la germinación de la semilla hasta la producción de semilla de la planta madura. Algunas plantas, como las anuales, solo necesitan unas pocas semanas para crecer, producir semillas y morir. Otras plantas, como el pino bristlecone, viven miles de años. Algunos pinos bristlecone tienen una edad documentada de 4.500 años (Figura 1). Incluso cuando algunas partes de una planta, como las regiones que contienen tejido meristemático (el área de crecimiento activo de la planta que consiste en células indiferenciadas capaces de división celular) continúan creciendo, algunas partes sufren muerte celular programada (apoptosis). El corcho que se encuentra en los tallos y el tejido conductor de agua del xilema, por ejemplo, están compuestos de células muertas.

Las especies de plantas que completan su ciclo de vida en una temporada se conocen como anuales, un ejemplo de las cuales es Arabidopsis, o berro de oreja de ratón. Bienales como la zanahoria completan su ciclo de vida en dos temporadas. En la primera temporada de una bienal, la planta tiene una fase vegetativa, mientras que en la próxima temporada completa su fase reproductiva. Los productores comerciales cosechan las raíces de zanahoria después del primer año de crecimiento y no permiten que las plantas florezcan. Las plantas perennes, como la magnolia, completan su ciclo de vida en dos años o más.

En otra clasificación basada en la frecuencia de floración, monocarpico las plantas florecen solo una vez en su vida, entre los ejemplos se incluyen el bambú y la yuca. Durante el período vegetativo de su ciclo de vida (que puede durar hasta 120 años en algunas especies de bambú), estas plantas pueden reproducirse asexualmente y acumular una gran cantidad de material alimenticio que será necesario durante su floración única en la vida. y cuajado de semillas después de la fertilización. Poco después de la floración, estas plantas mueren. Policarpico las plantas forman flores muchas veces durante su vida. Los árboles frutales, como los manzanos y los naranjos, son policarpicos y florecen todos los años. Otras especies policarpicas, como las plantas perennes, florecen varias veces durante su vida, pero no cada año. De esta forma, la planta no necesita que todos sus nutrientes se canalicen hacia la floración cada año.

Como es el caso de todos los organismos vivos, la genética y las condiciones ambientales tienen un papel que desempeñar para determinar cuánto tiempo vivirá una planta. La susceptibilidad a las enfermedades, las condiciones ambientales cambiantes, la sequía, el frío y la competencia por los nutrientes son algunos de los factores que determinan la supervivencia de una planta. Las plantas continúan creciendo, a pesar de la presencia de tejido muerto como el corcho. Las partes individuales de las plantas, como las flores y las hojas, tienen diferentes tasas de supervivencia. En muchos árboles, las hojas más viejas se vuelven amarillas y eventualmente se caen del árbol. La caída de las hojas se desencadena por factores como una disminución de la eficiencia fotosintética, debido al sombreado de las hojas superiores, o el daño oxidativo incurrido como resultado de reacciones fotosintéticas. Los componentes de la pieza a desprenderse son reciclados por la planta para su uso en otros procesos, como el desarrollo de semillas y el almacenamiento. Este proceso se conoce como reciclaje de nutrientes.

El envejecimiento de una planta y todos los procesos asociados se conoce como senectud, que está marcado por varios cambios bioquímicos complejos. Una de las características de la senescencia es la degradación de los cloroplastos, que se caracteriza por el amarillamiento de las hojas. Los cloroplastos contienen componentes de maquinaria fotosintética como membranas y proteínas. Los cloroplastos también contienen ADN. Las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos son descompuestos por enzimas específicas en moléculas más pequeñas y rescatadas por la planta para apoyar el crecimiento de otros tejidos vegetales.

Las complejas vías del reciclaje de nutrientes dentro de una planta no se comprenden bien. Se sabe que las hormonas desempeñan un papel en la senescencia. Las aplicaciones de citoquininas y etileno retrasan o previenen la senescencia, en contraste, el ácido abscísico provoca el inicio prematuro de la senescencia.


Una tradición de investigación sobre Arabidopsis

Arabidopsis ha sido el organismo elegido por muchos bioquímicos de plantas, fisiólogos, biólogos del desarrollo y genetistas durante varias décadas. En ese tiempo, se ha adquirido una gran cantidad de conocimientos sobre la biología de esta planta con flores. Con la finalización del proyecto de secuenciación del genoma de Arabidopsis, ahora tenemos en la mano la secuencia de los aproximadamente 25.500 genes de su genoma. En los últimos 20 años se ha desarrollado un extenso conjunto de herramientas para la manipulación, que incluye mutagénesis eficiente, tecnología de transformación fácil y métodos de detección y aislamiento de ADN, ARN, proteínas y metabolitos. Los reactivos biológicos que se han puesto a disposición de la comunidad permiten un rápido avance de la investigación. La investigación en curso dentro de la comunidad ha dado como resultado el conocimiento práctico de muchos de los procesos bioquímicos, fisiológicos y de desarrollo de Arabidopsis.


1.4.12.2: Ciclos de vida de las plantas - Biología

La serie completa de eventos desde la formación del cigoto hasta la producción de gametos constituye el ciclo de vida de la planta. Incluye todos los procesos involucrados con el crecimiento, desarrollo y reproducción de especies vegetales. Hay tres ciclos de vida de las plantas diferentes: haploide (1n), diploide (2n), y el más común haploide-diploide (1n-2n). Un organismo haploide consiste en una estructura multicelular de células que contienen solo un conjunto de cromosomas, mientras que la etapa multicelular de un organismo diploide contiene dos conjuntos de cromosomas. De los organismos haplidos, hay algunos hongos que pasan por una fase dicariota y algunas plantas y hongos (nota: los hongos ahora se colocan en un reino separado de las plantas, el reino de los hongos) que carecen de un fase dicariótica. Dado que nos estamos concentrando en las historias de vida de las plantas, nos centraremos en las plantas que carecen de la fase dicariótica. En un ciclo de vida 1n-2n, hay dos generaciones multicelulares, una haploide (1n gametofito) alternando con un diploide (Esporofito 2n) escenario. Además, hay una alternancia de generaciones similares o diferentes. En el primer caso, el gametofito 1n es morfológicamente idéntico al esporofito 2n, excepto por las estructuras reproductivas, mientras que en el último caso, las dos generaciones son morfológicamente diferentes. Para la alternancia de generaciones diferentes, hay tres posibles relaciones entre el gametofito y el esporofito: 1. Ambos son totalmente independientes entre sí en la madurez (cada uno es de vida libre), 2. El esporofito es dominante, o 3. El gametofito es dominante.

Además, también existen variaciones dentro de cada una de estas historias de vida. Asexual, o vegetativa, la reproducción también puede ocurrir dentro de los tres ciclos de vida. La producción sexual se caracteriza por la singamia (fertilización) que implica la fusión de gametos 1n para formar un cigoto y es seguida por una meiosis en la que una estructura 2n se divide en cuatro células 1n diferentes. La reproducción asexual, por otro lado, no involucra estos dos procesos. En cuanto a la historia evolutiva de estos ciclos de vida, las algas haploides fueron predominantes antes del origen de las plantas terrestres (plantas vasculares y briófitas). Sin embargo, el antepasado de todas las plantas terrestres fue haploide-diploide.
Una planta vascular, Magnolia.

CONTENIDO

TODOS LOS TÉRMINOS EN NEGRITA ESTÁN DEFINIDOS EN EL GLOSARIO.

Estas páginas fueron creadas por: David Yi Chen, Michael Cheng, Tony Donoghue,
Lisa Lucidi y Scott McDevitt para la clase de Biología 1B de Otoño '96.
Se agradecen enormemente los comentarios y sugerencias. ¡Escribenos!
Última actualización el 28 de septiembre de 1998.


Ver el vídeo: El ciclo de vida de las plantas (Julio 2022).


Comentarios:

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