Zakład

Rośliny
Zakres czasowy:
Mezoproterozoik – obecny
Diversity of plants (Streptophyta) version 2.png
Klasyfikacja naukowa
Domena: Eukariont
(nierankingowe): napotne
(nierankingowe): Archaeplastida
Królestwo:
Plantae sensu Copeland, 1956
Nadoddziały

patrz tekst

Synonimy
  • Viridiplantae Cavalier-Smith 1981
  • Chlorobionta Jeffrey 1982, poprawka. Bremer 1985, poprawka. Lewisa i McCourta 2004
  • Chlorobiota Kenrick i Crane 1997
  • Chloroplastida Adl i in., 2005
  • Phyty Barkley z 1939 r . Holt i Uidica 2007
  • Cormophyta Endlicher, 1836
  • Cormbionta Rothmaler, 1948
  • Euplanta Barkley, 1949
  • Telomobionta Takhtajjan, 1964
  • Embryobionta Cronquist i wsp., 1966
  • Metaphyta Whittaker, 1969

Rośliny to głównie fotosyntetyzujące eukarionty z królestwa Plantae . Historycznie rzecz biorąc, królestwo roślin obejmowało wszystkie żywe istoty niebędące zwierzętami , w tym glony i grzyby ; jednakże wszystkie obecne definicje wykluczają grzyby i niektóre glony, a także prokarioty ( archeony i bakterie ) . Według jednej definicji rośliny tworzą klad Viridiplantae (łacińska nazwa „roślin zielonych”), która składa się z zielonych alg i Embryophyta , czyli roślin lądowych. Do tych ostatnich zaliczają się rogatki , wątrobowce , mchy , likofity , paprocie , drzewa iglaste i inne nagonasienne oraz rośliny kwiatowe .

Większość roślin to organizmy wielokomórkowe . Rośliny zielone czerpią większość energii ze światła słonecznego , wykorzystując chloroplasty powstałe w wyniku endosymbiozy z cyjanobakteriami . Chloroplasty zawierają pigment chlorofil , który nadaje im zielony kolor. Niektóre rośliny są pasożytami i utraciły zdolność wytwarzania normalnych ilości chlorofilu lub fotosyntezy. Rośliny charakteryzują się rozmnażaniem płciowym i przemianą pokoleń , ale powszechne jest również rozmnażanie bezpłciowe .

Znanych jest około 320 000 gatunków roślin, z których zdecydowana większość, około 260 000, wytwarza nasiona . Rośliny zielone dostarczają znaczną część światowego tlenu cząsteczkowego i stanowią podstawę większości ekosystemów Ziemi. Zboża , owoce i warzywa to podstawowe pożywienie człowieka, udomowione od tysiącleci. Rośliny mają wiele kulturowych i innych, jako ozdoby, materiały budowlane , materiały do ​​pisania i w dużej różnorodności były źródłem leków . Naukowe badanie roślin znane jest jako botanika i jest gałęzią biologii .

Definicja

Historia taksonomiczna

Wszystkie żywe istoty tradycyjnie umieszczano w jednej z dwóch grup: roślin i zwierząt. Klasyfikacja ta pochodzi od Arystotelesa (384–322 p.n.e.), który w swojej biologii wyróżnił różne poziomy istot . Teofrast , uczeń Arystotelesa, kontynuował prace nad taksonomią i klasyfikacją roślin. Znacznie później Linneusz (1707–1778) stworzył podstawy współczesnego systemu klasyfikacji naukowej i stworzył trzy królestwa : zwierząt, roślin i minerałów.

Alternatywne koncepcje

Kiedy nazwa Plantae lub roślina jest stosowana do określonej grupy organizmów lub taksonu , zwykle odnosi się do jednego z czterech pojęć. Te cztery grupy, od najmniej do najbardziej włączającego, to:

Nazwy) Zakres Opis
Rośliny lądowe, znane również jako Embryophyta Rośliny sensu strictissimo roślin w najściślejszym tego słowa znaczeniu należą wątrobowce , rogatki , mchy i rośliny naczyniowe , a także rośliny kopalne podobne do tych zachowanych grup (np. Metaphyta Whittaker, 1969 , Plantae Margulis , 1971 ).
Rośliny zielone , znane również jako Viridiplantae , Viridiphyta , Chlorobionta lub Chloroplastida Rośliny sensu stricto Do roślin sensu stricto zalicza się algi zielone oraz rośliny lądowe, które w nich wyrosły, w tym kamieniarki . Powiązania między grupami roślin są wciąż badane, a nadawane im nazwy znacznie się różnią. Klad chlorofile Viridiplantae obejmuje grupę organizmów, które mają celulozę w ścianach komórkowych , posiadają a i b oraz plastydy związane tylko dwiema błonami zdolnymi do fotosyntezy i magazynowania skrobi. Klad ten jest głównym tematem tego artykułu (np. Plantae Copeland , 1956 ).
Archaeplastida , znana również jako Plastida lub Primoplantae Plantae sensu lato Rośliny w szerokim znaczeniu obejmują rośliny zielone wymienione powyżej oraz krasnorosty ( Rhodophyta ) i glony glaukofitowe ( Glaucophyta ), które przechowują skrobię Floridean poza plastydami , w cytoplazmie. Klad ten obejmuje wszystkie organizmy, które eony temu nabyły swoje pierwotne chloroplasty bezpośrednio poprzez pochłanianie cyjanobakterii (np. Plantae Cavalier-Smith, 1981 ).
Stare definicje rośliny (przestarzałe) Plantae sensu amplo Rośliny w najszerszym znaczeniu odnoszą się do starszych, przestarzałych klasyfikacji, które umieszczały niepowiązane ze sobą grupy glonów , grzybów i bakterii w Plantae (np. Plantae lub Vegetabilia Linnaeus , Plantae Haeckel 1866 , Metaphyta Haeckel, 1894 , Plantae Whittaker, 1969 ).

Ewolucja

Różnorodność

Znanych jest około 320 000 gatunków roślin, z których zdecydowana większość, około 260 000, wytwarza nasiona . Poniższa tabela przedstawia niektóre szacunki dotyczące liczby gatunków w różnych podziałach roślin zielonych (Viridiplantae). Około 85–90% wszystkich roślin to rośliny kwitnące. Obecnie w ramach kilku projektów próbuje się zgromadzić wszystkie gatunki roślin w internetowych bazach danych, np. World Flora Online zawiera listę około 391 000 gatunków.

Różnorodność podziałów żywych roślin zielonych (Viridiplantae).
Nieformalna grupa Nazwa dywizji Nazwa zwyczajowa Liczba żywych gatunków
Zielone algi Chlorofit Zielone algi (chlorofity) 3800–4300
Charofita Zielone algi (np. desmidy i kamieniarki ) 2800–6 000
Mszaki Marchantiofita Wątrobowce 6 000–8 000
Anthocerotophyta Rogacze 100–200
Bryophyta Mchy 12 000
Pteridofity Lycopodiophyta Mchy klubowe 1200
Polipodiofita Paprocie, paprocie i skrzypy 11 000
Spermatofit Cykladofita Cyklady 160
Ginkgofita Ginkgo 1
Pinofita Drzewa iglaste 630
Gnetofita Gnetofity 70
Magnoliofita Rośliny kwitnące 258 650

Nazewnictwo roślin reguluje Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury dla alg, grzybów i roślin oraz Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury Roślin Uprawnych .

Scenariusze ewolucyjne

Przodkowie roślin lądowych ewoluowali w wodzie. Na lądzie utworzyła się piana glonów, ale dopiero w ordowiku około , pojawiły się pierwsze rośliny lądowe, zorganizowane na poziomie mszaków. Jednak dowody na podstawie stosunków izotopów węgla w prekambryjskich sugerują, że złożone rośliny rozwinęły się w ciągu ponad 1000 milionów lat temu.

Prymitywne rośliny lądowe zaczęły się różnicować w późnym sylurze , ok. W zapisie kopalnym pojawiają się wówczas mszaki, mchy klubowe i paprocie. Wczesna anatomia roślin jest zachowana w szczegółach komórkowych we wczesnym dewonu z Rhynie chert . Te wczesne rośliny zakonserwowano poprzez skamienienie w chercie powstałym w gorących źródłach wulkanicznych bogatych w krzemionkę.

Pod koniec dewonu obecna była większość podstawowych cech współczesnych roślin, w tym korzenie, liście i drewno wtórne w drzewach takich jak Archaeopteris . W okresie karbonu pojawiły się maczugi, skrzypy, w tym niektóre tak duże jak drzewa, i wczesne nagonasienne, wraz z rozwojem lasów na terenach podmokłych. Wymieranie permu i triasu radykalnie zmieniło strukturę społeczności. Mogło to przygotować grunt pod ewolucję roślin kwiatowych w triasie (~) z promieniowaniem adaptacyjnym w kredzie tak szybko, że Darwin nazwał to „ ohydną tajemnicą ”. Drzewa iglaste zróżnicowały się od późnego triasu i stały się dominującą częścią flory jury .

W stronę drzewa filogenetycznego

Drzewo filogenetyczne Plantae, zaproponowane w 1997 roku przez Kenricka i Crane'a, jest następujące, z modyfikacjami Pteridophyta autorstwa Smitha i in. Prasinophyceae to parafiletyczny zbiór wczesnych, rozbieżnych linii zielonych alg, ale są traktowane jako grupa poza Chlorophyta:

Prasinophyceae (mikromonady)

Chlorofit

Trebouxiophyceae (Pleurastrophyceae)

Chlorophyceae

Ulvophyceae

Streptobionta

Charofita

Embriofity

Marchantiophyta (wątrobowce)

Stomatofity

Bryophyta (mchy)

Anthocerotophyta (rogowce)

Polisporangiaty

Aglaophyton

Horneophytopsida

Tracheofity

Rhyniophyta

Eutracheofity
Likofitina

Lycopodiophyta

Zosterophyllophyta

Eufilofityna
Lignofita

Spermatofity (rośliny nasienne)

Progymnospermophyta

Pteridofita

Pteridopsida (paprocie prawdziwe)

Marattiopsida

Equisetopsida (skrzyp)

Psilotopsida (paprocie trzepakowe i języki żmij)

Cladoxylopsida

(Rośliny lądowe)

Inną klasyfikację zastosowali Leliaert i in. 2011 i zmodyfikowany za pomocą Silar 2016 dla kladów zielonych alg oraz Novíkov i Barabaš-Krasni 2015 dla kladu roślin lądowych. Zauważ, że Prasinophyceae są tutaj umieszczone wewnątrz Chlorophyta.

Viridiplanty

Mesostigmatophyceae

Chlorokybophyceae

Spirotaenia

Chlorophyta spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Prasinophyceae

Streptobionta

Streptofilum

Klebsormidiophyta

Fragmoplastyka

Charophyta Rabenhorst 1863 poprawka. Lewis i McCourt 2004 (Stoneworts)

Coleochaetophyta

Zygnematofita

Zarodek

Marchantiophyta (wątrobowce)

Stomatofita

Bryophyta (prawdziwe mchy)

Anthocerotophyta (rogowce niekwitnące)

Polisporangiofita

Horneophyta

Aglaophyta

Tracheophyta (rośliny naczyniowe)

(Rośliny lądowe)
(zielone rośliny)

Filogeneza genomu

W 2019 roku zaproponowano filogenezę opartą na genomach i transkryptomach 1153 gatunków roślin. Rozmieszczenie grup glonów jest wspierane przez filogenezy oparte na genomach Mesostigmatophyceae i Chlorokybophyceae, które od tego czasu zostały zsekwencjonowane. Zarówno „glony chlorofitowe”, jak i „glony streptofitowe” traktuje się w tej analizie jako parafiletyczne (pionowe słupki obok diagramu drzewa filogenetycznego). Klasyfikację Bryophyta potwierdzają zarówno Puttick i in. 2018 r. oraz przez filogenezy obejmujące genomy rogówki, które również zostały zsekwencjonowane.

Archaeplastida

Rodofity Chondrus crispus - Köhler–s Medizinal-Pflanzen-034 (single).jpg

Glaukofita Glaucocystis nostochinearum.jpg

Viridiplanty

Chlorofit Volvox sp.png

Prasinokoki

 

Mesostigmatophyceae

Chlorokybophyceae

Spirotaenia Spirotaenia condensata.jpg

Klebsormidiales Klebsormidium bilatum Belgium (14759117646).jpg

Chara CharaGlobularis.jpg

Coleochaetales

Zygnematophyceae The freshwater alga Spirogyra.jpg

Embriofity
Mszaki

Rogacze Phaeoceros laevis 48205337 (white background).jpg

Wątrobowce Conocephalum conicum (e, 144739-474742) 1022.jpg

Mchy WWB-0265-127-Polytrichum formosum.png

Likofity Lycopodium clavatum - Köhler–s Medizinal-Pflanzen-219.jpg

Paprocie California Arena Point fern.jpg

Spermatofity

Nagonasienne PIH 1830 Scots Pine (Pinus sylvestris) graft clone collection in Röykkä Finland.jpg

Okrytozalążkowe 160 Ranunculus repens.jpg

(rośliny nasienne)
(Rośliny lądowe)
(zielone rośliny)
„algi chlorofitowe”
„glony streptofitowe”

Fizjologia

Komórki roślinne

Struktura komórki roślinnej

Komórki roślinne mają pewne charakterystyczne cechy, których brakuje innym komórkom eukariotycznym (takim jak komórki zwierzęce). Są to duża, wypełniona wodą wakuola centralna , chloroplasty i silna, elastyczna ściana komórkowa , która znajduje się na zewnątrz błony komórkowej . Chloroplasty powstają w wyniku symbiozy niefotosyntetycznej komórki i fotosyntetyzujących cyjanobakterii. Ściana komórkowa, zbudowana głównie z celulozy , umożliwia komórkom roślinnym pęcznienie wodą bez pękania. Wakuola umożliwia komórce zmianę rozmiaru, podczas gdy ilość cytoplazmy pozostaje taka sama.

Struktura rośliny

Anatomia rośliny. 1. strzelania . 2. korzeniowy . 3. Hipokotyl . 4. Pączek terminala . 5. liścia . 6. Międzywęzeł. 7. Pączek pachowy . 8. Ogonek . 9. Łodyga. 10. Węzeł. 11. Kliknij root . 12. Włośniki . 13. Końcówka korzenia. 14. Czapka korzeniowa

Większość roślin jest wielokomórkowa . Podobnie jak u zwierząt, komórki roślinne różnicują się i rozwijają w wiele typów komórek, tworząc tkanki, takie jak tkanka naczyniowa ze specjalistycznym ksylemem i łykiem nerwów liściowych i łodyg, a także narządy o różnych funkcjach fizjologicznych, takie jak korzenie wchłaniające wodę i minerały, łodygi wspierają i transportują wodę i zsyntetyzowane cząsteczki, liście do fotosyntezy i kwiaty do rozmnażania.

Fotosynteza

Rośliny dokonują fotosyntezy , wytwarzając cząsteczki pożywienia, wykorzystując energię uzyskaną ze światła . Podstawowym mechanizmem, jaki rośliny wykorzystują do wychwytywania energii świetlnej, jest zielony pigment chlorofil , który komórki roślinne mają w swoich chloroplastach. Proste równanie fotosyntezy to:

Oznacza to, że uwalniają tlen do atmosfery. Rośliny zielone dostarczają znaczną część światowego tlenu cząsteczkowego, obok wkładu fotosyntetyzujących glonów i cyjanobakterii.

Wzrost i naprawa

genomu rośliny z jej środowiskiem fizycznym i biotycznym. Czynniki środowiska fizycznego lub abiotycznego obejmują temperaturę , wodę , światło, dwutlenek węgla i składniki odżywcze w glebie. Czynniki biotyczne wpływające na wzrost roślin obejmują zatłoczenie, wypas, pożyteczne bakterie i grzyby symbiotyczne oraz ataki owadów lub chorób roślin .

Mróz i odwodnienie mogą uszkodzić lub zabić rośliny. Niektóre rośliny zawierają w cytoplazmie białka zapobiegające zamarzaniu , białka szoku cieplnego i cukry, które umożliwiają im tolerowanie tego rodzaju stresów . Rośliny są stale narażone na szereg stresów fizycznych i biotycznych, które powodują uszkodzenia DNA . Rośliny są w stanie tolerować i naprawiać większość tych uszkodzeń.

Reprodukcja

Rośliny rozmnażają się, wytwarzając potomstwo, czy to płciowo , z udziałem gamet , czy bezpłciowo , z udziałem zwykłego wzrostu. Wiele roślin wykorzystuje oba mechanizmy.

Seksualny

Przemiana pokoleń między haploidalnym gametofitem (na górze) a diploidalnym sporofitem (na dole) we wszystkich typach roślin

Podczas rozmnażania płciowego rośliny mają złożone cykle życiowe obejmujące przemianę pokoleń . Jedno pokolenie, sporofit , który jest diploidalny (z 2 zestawami chromosomów ), daje początek następnemu pokoleniu, gametofitowi , który jest haploidalny (z jednym zestawem chromosomów), bezpłciowo poprzez zarodniki . W roślinach niekwitnących, takich jak mchy i paprocie, gametofit płciowy stanowi większość widocznej rośliny. W roślinach nasiennych (nagonasiennych i roślinach kwitnących) sporofit tworzy większość widocznej rośliny, a gametofit jest bardzo mały. Rośliny kwitnące rozmnażają się płciowo za pomocą kwiatów, które zawierają części męskie i żeńskie: mogą one znajdować się w tym samym ( hermafrodycie ) kwiacie, na różnych kwiatach tej samej rośliny lub na różnych roślinach . Pyłek męski zapładnia słupki żeńskie , z których rozwijają się owoce zawierające nasiona . Owoce mogą być rozproszone w całości lub mogą pękać, a nasiona rozprzestrzeniać się pojedynczo.

Bezpłciowy

Ficinia spiralis rozprzestrzenia się bezpłciowo wraz z rozłogami w piasku.

Rośliny rozmnażają się bezpłciowo poprzez wyhodowanie dowolnej z szerokiej gamy struktur zdolnych do wyrośnięcia na nowe rośliny. Najprościej rośliny takie jak mchy czy wątrobowce można połamać na kawałki, z których każda może odrosnąć w całe rośliny. Rozmnażanie roślin kwiatowych przez sadzonki przebiega w podobny sposób. Struktury takie jak rozłogi umożliwiają roślinom wzrost na pokrycie obszaru, tworząc klon . Na wielu roślinach powstają struktury służące do przechowywania żywności, takie jak bulwy lub cebule , z których każda może rozwinąć się w nową roślinę.

Niektóre rośliny niekwitnące, takie jak wątrobowce, mchy i niektóre mchy klubowe, a także kilka roślin kwiatowych, wytwarzają małe kępki komórek zwane gemmae , które mogą odrywać się i rosnąć.

Oporność na choroby

Rośliny wykorzystują receptory rozpoznające wzorce do rozpoznawania patogenów , takich jak bakterie, które powodują choroby roślin. To rozpoznanie wyzwala reakcję obronną. Pierwsze takie receptory roślinne zidentyfikowano w ryżu i Arabidopsis thaliana .

Genomika

Rośliny mają jedne z największych genomów spośród wszystkich organizmów. Największym genomem roślinnym (pod względem liczby genów) jest pszenica ( Triticum aestivum ), który według przewidywań koduje około 94 000 genów, a zatem prawie 5 razy więcej niż genom ludzki . Pierwszym zsekwencjonowanym genomem rośliny był Arabidopsis thaliana , który koduje około 25 500 genów. Jeśli chodzi o samą sekwencję DNA, najmniejszym opublikowanym genomem jest mięsożerny pęcherzykowiec ( Utricularia gibba) o wielkości 82 Mb (chociaż nadal koduje 28 500 genów), natomiast największy pochodzi z genomu Świerk pospolity ( Picea abies ) zajmuje ponad 19,6 Gb (kodując około 28 300 genów).

Ekologia

Fotosynteza prowadzona przez rośliny lądowe i glony jest ostatecznym źródłem energii i materiału organicznego w prawie wszystkich ekosystemach. Fotosynteza, początkowo przez sinice, a później przez fotosyntetyczne eukarionty, radykalnie zmieniła skład beztlenowej atmosfery wczesnej Ziemi, która w rezultacie składa się obecnie z 21% tlenu . Zwierzęta i większość innych organizmów to organizmy tlenowe , zależne od tlenu; te, które tego nie robią, są ograniczone do stosunkowo rzadkich środowisk beztlenowych . Rośliny są głównymi producentami w większości ekosystemów lądowych i stanowią podstawę sieci troficznej w tych ekosystemach. Rośliny stanowią około 80% światowej biomasy i zawierają około 450 gigaton (4,4 × 10 11 długich ton; 5,0 × 10 11 ton amerykańskich) węgla.

Dystrybucja

Rośliny są dystrybuowane niemal na całym świecie. Choć zamieszkują kilka biomów , które można podzielić na wiele ekoregionów , jedynie odporne rośliny flory Antarktyki , w tym glony, mchy, wątrobowce, porosty i zaledwie dwie rośliny kwitnące, przystosowały się do warunków panujących na tym południowym kontynencie.

Rośliny są często dominującym elementem fizycznym i strukturalnym siedlisk, w których występują. Nazwy wielu biomów Ziemi pochodzą od rodzaju roślinności, ponieważ rośliny są organizmami dominującymi w tych biomach, takich jak łąki , sawanna i tropikalny las deszczowy .

Relacje ekologiczne

Rozsiewanie nasion przez zwierzęta: wiele haczykowatych owoców Geum urbanum przyczepionych do psiej sierści

Wiele zwierząt współewoluowało z roślinami. Wiele z nich, w tym owady i ptaki , to zapylacze , które odwiedzają kwiaty i przypadkowo przenoszą pyłek w zamian za pożywienie w postaci pyłku lub nektaru .

Wiele zwierząt rozsiewa nasiona przystosowane do takiego rozsiewania. Wyewoluowały różne mechanizmy rozprzestrzeniania się. Niektóre owoce oferują pożywne warstwy zewnętrzne, atrakcyjne dla zwierząt, podczas gdy nasiona są przystosowane do przetrwania przejścia przez jelita zwierzęcia; inne mają haczyki, które umożliwiają przyczepienie się do futra ssaka. Myrmekofity to rośliny, które ewoluowały razem z mrówkami . Roślina zapewnia mrówkom dom, a czasem także pożywienie. W zamian mrówki bronią rośliny przed roślinożercami , a czasami roślinami konkurencyjnymi. Odchody mrówek służą jako nawóz organiczny .

Większość gatunków roślin ma grzyby powiązane z systemami korzeniowymi w wzajemnej symbiozie zwanej mikoryzą . Grzyby pomagają roślinom pozyskiwać wodę i składniki mineralne z gleby, natomiast roślina dostarcza grzybom węglowodanów wytwarzanych w procesie fotosyntezy. Niektóre rośliny służą jako domy dla endofitycznych , które chronią roślinę przed roślinożercami poprzez wytwarzanie toksyn. Endofit grzybowy Neotyphodium coenophialum występujący w kostrzewie wysokiej ma status szkodnika w amerykańskim przemyśle bydlęcym.

Wiele roślin strączkowych ma w guzkach korzeni bakterie Rhizobium wiążące azot. Wiążą one azot z powietrza, który może wykorzystać roślina; w zamian rośliny dostarczają bakteriom cukry. Azot związany w ten sposób może stać się dostępny dla innych roślin i jest ważny w rolnictwie; na przykład rolnicy mogą uprawiać płodozmian strączkowych , takich jak fasola, a następnie zbóż, takich jak pszenica, aby zapewnić uprawy dochodowe przy zmniejszonym zastosowaniu nawozów azotowych .

Około 1% roślin to pasożyty . Obejmują one półpasożytniczą jemiołę , która jedynie pobiera część składników odżywczych od żywiciela, ale nadal ma liście fotosyntetyczne, po w pełni pasożytniczą miotłę i zębowca , które czerpią wszystkie składniki odżywcze poprzez połączenia z korzeniami innych roślin, a zatem nie mają chlorofilu . Pełne pasożyty mogą być niezwykle szkodliwe dla swoich roślin żywicielskich.

Liść rosiczki z lepkimi włoskami zwijającymi się, by złapać i strawić muchę

Rośliny rosnące na innych roślinach, zwykle drzewach, bez pasożytowania na nich, nazywane są epifitami . Mogą one wspierać różnorodne ekosystemy nadrzewne. Niektóre mogą pośrednio zaszkodzić roślinie żywicielskiej, na przykład przechwytując światło. Hemiepifity , takie jak figowiec dusiciel , zaczynają jako epifity, ale ostatecznie zapuszczają własne korzenie, pokonują i zabijają żywiciela. Wiele storczyków , bromeliad , paproci i mchów rośnie jako epifity. Wśród epifitów bromeliady gromadzą wodę w kątach liści; te wypełnione wodą jamy mogą wspierać złożone wodne sieci pokarmowe.

Około 630 gatunków roślin jest mięsożernych , np. muchołówka ( Dionaea muscipula ) i rosiczka ( gatunek Drosera ). Łapią małe zwierzęta i trawią je w celu uzyskania składników mineralnych, zwłaszcza azotu i fosforu .

Konkurs

Konkurencja o wspólne zasoby ogranicza wzrost rośliny. Wspólne zasoby obejmują światło słoneczne, wodę i składniki odżywcze. Światło jest zasobem krytycznym, ponieważ jest niezbędne do fotosyntezy. Rośliny wykorzystują swoje liście do cieniowania innych roślin przed światłem słonecznym i szybko rosną, aby zmaksymalizować własną ekspozycję. Woda również jest niezbędna do fotosyntezy; korzenie konkurują o maksymalne pobranie wody z gleby. Niektóre rośliny mają głębokie korzenie, które są w stanie zlokalizować wodę zmagazynowaną głęboko pod ziemią, inne zaś mają płytsze korzenie, które są w stanie dotrzeć na większe odległości, aby zebrać niedawną wodę deszczową. Minerały są ważne dla wzrostu i rozwoju roślin. Powszechnymi składnikami odżywczymi, o które rośliny konkurują, są azot, fosfor i potas.

Znaczenie

Żywność

Mechaniczny zbiór owsa

Uprawa roślin przez człowieka jest podstawą rolnictwa , które z kolei odegrało kluczową rolę w historii cywilizacji światowych . Pożywienie ludzi zależy od roślin , bezpośrednio lub jako paszy w hodowli zwierząt . Rolnictwo obejmuje agronomię upraw, ogrodnictwo warzyw i owoców oraz leśnictwo pozyskiwanie drewna. W żywności wykorzystuje się około 7000 gatunków roślin, chociaż większość dzisiejszej żywności pochodzi tylko z 30 gatunków. Głównymi produktami zboża takie jak ryż i pszenica, korzenie i bulwy skrobiowe, takie jak maniok i ziemniaki , oraz rośliny strączkowe, takie jak groszek i fasola . Oleje roślinne , takie jak oliwa z oliwek i olej palmowy, dostarczają lipidów , a owoce i warzywa dostarczają witamin i minerałów w diecie. Badanie zastosowań roślin przez ludzi nazywa się botaniką ekonomiczną lub etnobotaniką .

Leki

Średniowieczny lekarz przygotowujący ekstrakt z rośliny leczniczej z arabskiego Dioscoridesa , 1224

Rośliny lecznicze są głównym źródłem związków organicznych , zarówno ze względu na ich działanie lecznicze i fizjologiczne, jak i do przemysłowej syntezy szerokiej gamy organicznych substancji chemicznych. Z roślin otrzymuje się wiele setek leków, zarówno tradycyjnych leków stosowanych w ziołolecznictwie , jak i substancji chemicznych oczyszczanych z roślin lub po raz pierwszy w nich identyfikowanych, czasami w drodze poszukiwań etnobotanicznych, a następnie syntetyzowanych do zastosowania we współczesnej medycynie. Nowoczesne leki otrzymywane z roślin obejmują aspirynę , taksol , morfinę , chininę , rezerpina , kolchicyna , naparstnica i winkrystyna . Rośliny stosowane w ziołolecznictwie obejmują miłorząb , echinaceę , gorączkę małową i ziele dziurawca . Farmakopea Dioscoridesa , De Materia Medica , opisująca około 600 roślin leczniczych, została napisana między 50 a 70 rokiem n.e. i była używana w Europie i na Bliskim Wschodzie aż do około 1600 roku n.e.; był prekursorem wszystkich współczesnych farmakopei.

Produkty nieżywnościowe

Drewno składowane do późniejszej obróbki w tartaku

Rośliny uprawiane jako rośliny przemysłowe są źródłem szerokiej gamy produktów wykorzystywanych w przemyśle. Produkty niespożywcze obejmują olejki eteryczne , naturalne barwniki , pigmenty, woski , żywice , garbniki , alkaloidy, bursztyn i korek . Produkty pochodzące z roślin obejmują mydła, szampony, perfumy, kosmetyki, farby, lakiery, terpentynę, gumę, lateks , smary, linoleum, tworzywa sztuczne, tusze i gumy . Do paliw odnawialnych wytwarzanych z roślin zalicza się drewno opałowe , torf i inne biopaliwa . Paliwa kopalne , węgiel , ropa naftowa i gaz ziemny , pochodzą z pozostałości organizmów wodnych, w tym fitoplanktonu, z czasów geologicznych . Wiele złóż węgla pochodzi z karbońskiego w historii Ziemi . Rośliny lądowe wytwarzają również kerogen typu III , źródło gazu ziemnego.

Surowce strukturalne i włókna roślinne wykorzystuje się do budowy mieszkań i produkcji odzieży. Drewno jest wykorzystywane do budowy budynków, łodzi i mebli, a także do mniejszych przedmiotów, takich jak instrumenty muzyczne i sprzęt sportowy. Drewno jest rozcierane na papier i tekturę . Tkaniny są często wykonane z bawełny , lnu , ramii lub włókien syntetycznych, takich jak sztuczny jedwab i octan , pochodzących z celulozy roślinnej. Nitka używany do szycia tkanin, również pochodzi w dużej części z bawełny.

Rośliny ozdobne

Różany szpaler w Niedernhall w Niemczech

Tysiące gatunków roślin uprawia się ze względu na ich piękno oraz w celu zapewnienia cienia, modyfikacji temperatury, ograniczenia wiatru, zmniejszenia hałasu, zapewnienia prywatności i ograniczenia erozji gleby. Rośliny stanowią podstawę wartego wiele miliardów dolarów rocznie przemysłu turystycznego, który obejmuje podróże do historycznych ogrodów , parków narodowych , lasów deszczowych , lasów z kolorowymi jesiennymi liśćmi oraz festiwale, takie jak festiwale kwitnącej wiśni w Japonii i Ameryce .

Rośliny można uprawiać w pomieszczeniach zamkniętych jako rośliny doniczkowe lub w wyspecjalizowanych budynkach, takich jak szklarnie . Jako nowości sprzedawane są rośliny takie jak muchołówka, roślina wrażliwa i roślina zmartwychwstająca . Formy sztuki specjalizujące się w aranżacji ciętych lub żywych roślin obejmują bonsai , ikebanę oraz aranżację ciętych lub suszonych kwiatów. Rośliny ozdobne czasami zmieniały bieg historii, jak w przypadku tulipomani .

W nauce

Barbara McClintock wykorzystała kukurydzę do badania dziedziczenia cech.

W podstawowych badaniach biologicznych często wykorzystywano rośliny jako organizmy modelowe . W genetyce hodowla grochu pozwoliła Gregorowi Mendelowi wyprowadzić podstawowe prawa rządzące dziedziczeniem, a badanie chromosomów kukurydzy pozwoliło Barbarze McClintock wykazać ich związek z cechami dziedzicznymi. Roślinę Arabidopsis thaliana wykorzystuje się w laboratoriach jako organizm modelowy, aby zrozumieć, w jaki sposób geny kontrolują wzrost i rozwój struktur roślinnych. Słoje drzew stanowią metodę datowania w archeologii oraz zapis minionych klimatów . Badanie skamieniałości roślin, zwane paleobotaniką , dostarcza informacji na temat ewolucji roślin, rekonstrukcji paleogeograficznych i zmian klimatycznych w przeszłości. Skamieniałości roślin mogą również pomóc w określeniu wieku skał.

W mitologii, religii i kulturze

Rośliny, w tym drzewa, pojawiają się w mitologii , religii i literaturze . Kwiaty są często używane jako pamiątki, prezenty i upamiętniające specjalne okazje, takie jak narodziny, śmierć, śluby i święta. Kompozycje kwiatowe mogą służyć do wysyłania ukrytych wiadomości . Wzory architektoniczne przypominające rośliny pojawiają się w kapitelach starożytnego Egiptu , które zostały wyrzeźbione tak, aby przypominały egipski biały lotos lub papirus . W obrazach często wykorzystuje się obrazy roślin, a zwłaszcza kwiatów.

Negatywne efekty

Chwasty to rośliny niepożądane z handlowego lub estetycznego punktu widzenia, rosnące w zarządzanych środowiskach, takich jak rolnictwo i ogrody. Ludzie rozprzestrzenili wiele roślin poza ich rodzimy zasięg; niektóre z tych roślin stały się inwazyjne , uszkadzając istniejące ekosystemy, wypierając gatunki rodzime, a czasami stając się poważnymi chwastami uprawnymi.

Niektóre rośliny wytwarzające pyłek przenoszony przez wiatr , w tym trawy, wywołują reakcje alergiczne u osób cierpiących na katar sienny . Wiele roślin wytwarza toksyny , aby chronić się przed roślinożercami . Główne klasy toksyn roślinnych obejmują alkaloidy , terpenoidy i fenole ; niektóre z tych związków są niebezpieczne dla ludzi.

Zobacz też

Dalsza lektura

Ogólny:

  •   Evans, Litwa (1998). Nakarmienie dziesięciu miliardów – rośliny i wzrost populacji . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge . Książka w miękkiej oprawie, 247 stron. ISBN 0-521-64685-5 .
  •   Kenrick, Paul i Crane, Peter R. (1997). Pochodzenie i wczesna dywersyfikacja roślin lądowych: badanie kladystyczne . Waszyngton, DC: Smithsonian Institution Press. ISBN 1-56098-730-8 .
  •   Raven, Peter H.; Evert, Ray F.; i Eichhorn, Susan E. (2005). Biologia roślin (wyd. 7). Nowy Jork: WH Freeman and Company. ISBN 0-7167-1007-2 .
  •   Taylor, Thomas N. i Taylor, Edith L. (1993). Biologia i ewolucja roślin kopalnych . Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall. ISBN 0-13-651589-4 .

Szacunki i liczebności gatunków:

Linki zewnętrzne

Bazy danych botanicznych i roślinnych