Definiție și exemple de plante

substantiv, plămadă
Care dintre organismele eucariote care sunt fotosintetice și au un perete celular rigid.

Carte de materii

Definiția plantei

(botanică) Oricare dintre organismele eucariote din regnul biologic Plantae, caracterizate prin faptul că sunt fotosintetice și au un perete celular rigid. Etimologie: din latinescul planta („mugur, lăstar, butaforie”).

Caracteristicile plantelor

O plantă se referă la oricare dintre eucariotele care aparțin regnului biologic Plantae. Plantele, în sensul cel mai strict, sunt embriofite care includ plantele vasculare, hepatozele, cornozele și mușchii. Unele referințe mai puțin stricte consideră că algele verzi sunt considerate plante. Algele verzi sunt alcătuite din specii unicelulare și pluricelulare care au cloroplaste și perete celular. Caracteristicile fundamentale enumerate mai jos se concentrează asupra embriofitelor. Ele sunt următoarele:

Plantele sunt autotrofe. Ele își produc propria hrană prin fotosinteză. Ele sunt capabile să capteze energia prin intermediul pigmentului verde (clorofila) din interiorul cloroplastului și să utilizeze dioxidul de carbon și apa pentru a produce zaharuri ca hrană și oxigen ca produs secundar. În calitate de autotrofe, plantele sunt adesea plasate la începutul lanțului trofic. Ele sunt etichetate ca producători. Ele servesc drept hrană pentru alte organisme, inclusiv pentru animale. Animalele, în schimb, sunt heterotrofe și trebuie să consume alte organisme pentru a se întreține. Unele animale (în special, erbivorele) depind exclusiv de plante, în timp ce altele se hrănesc doar cu carne sau cu un amestec de materii animale sau vegetale. Deoarece plantele sunt capabile să își producă singure hrana, ele nu se hrănesc cu animale pentru a crește și a supraviețui. Excepție face un grup de plante carnivore (de exemplu, capcana lui Venus) care prind și se hrănesc cu prada animală, în special atunci când condițiile sunt mai puțin favorabile pentru fotosinteză.
Plantele sunt eucariote. La fel ca animalele, plantele au un nucleu distinct, legat de membrană în interiorul celulei. Nucleul este un organit care conține cromozomi ce poartă gene. Alte organite suspendate în citoplasma unei celule vegetale sunt aparatul Golgi, reticulul endoplasmatic, lizozomii, peroxizomii și plastidele.
Plantele au plastide. Prezența plastidelor în interiorul unei celule eucariote este un indiciu că aceasta este mai degrabă o plantă decât un animal. Există diferite tipuri de plastide. Cloroplastele sunt plastide care conțin clorofilă (pigmenți verzi) și sunt implicate în fotosinteză. Cromoplastele conțin alți pigmenți în afară de cei verzi și sunt implicate în sinteza și stocarea pigmenților. Sistemele clorofilei absorb energia luminoasă la anumite lungimi de undă din spectrul electromagnetic. Pigmenții sunt, de asemenea, responsabili de colorarea structurilor vegetale (de exemplu, frunze verzi, flori roșii, fructe galbene). Leucoplastele (de exemplu, amiloplastele, elaioplastele, proteinoplastele) sunt plastide nepigmentate. Funcția lor este în primul rând de stocare a alimentelor. Plantele stochează hrana sub formă de zahăr, de exemplu, amidon.
Plantele au un vacuol mare în interiorul celulei. Această structură citoplasmatică este implicată în reglarea presiunii de turgescență.
Plantele au pereți celulari rigizi, în afară de membrana plasmatică. Peretele celular conferă un suport structural suplimentar unei celule vegetale. Este posibil ca plantele să nu aibă un sistem scheletic ca la animale, dar peretele lor celular este alcătuit în principal din material celulozic care ajută la asigurarea suportului structural.
Plantele au o diviziune celulară distinctivă în care o placă celulară (phragmoplast) separă celulele fiice.
Plantele nu sunt la fel de mobile ca animalele. Ele nu au capacitatea de a se deplasa dintr-un loc în altul în mod voluntar. Ca atare, ele trebuie să facă față unor condiții dificile, cum ar fi căldura. Unul dintre modurile prin care reușesc să reziste la căldură este prin intermediul pereților celulari care le împiedică corpul să se usuce. În ciuda acestui fapt, plantele prezintă totuși mișcare, dar sub o altă formă. De exemplu, mișcarea nastică este exemplificată de plierea foliolelor plantei Mimosa pudica atunci când este atinsă și de închiderea frunzei de la Venus flytrap atunci când capturează prada. Unele plante (de exemplu, Betula pendula – mesteacănul argintiu) și-ar lăsa chiar ramurile și frunzele să cadă noaptea, ca și cum ar „dormi”. O altă formă de mișcare a plantelor este tropismul. Tropismul, însă, este mai degrabă un răspuns de creștere la un stimul decât o mișcare. De exemplu, plantele au tendința de a crește spre sursa de lumină (fototropism).
Plantele au plasmodesmate. În timp ce animalele au joncțiuni celulare care țin celulele într-un țesut animal, plantele au plasmodesmate care acționează ca și cum ar fi joncțiuni celulare între celulele plantelor. Peretele celular formează aceste punți citoplasmatice între celulele adiacente. Aceste „punți” facilitează comunicarea între celule și permit circulația fluidelor, ajutând astfel la menținerea tonicității celulelor vegetale.
Plantele sunt pluricelulare, fiind alcătuite din multe celule organizate în țesuturi și organe care îndeplinesc o funcție specifică ca unitate. Organele plantelor sunt specializate pentru ancorare, susținere și fotosinteză (de exemplu, rădăcini, tulpini, frunze etc.)
Plantele sunt capabile de o creștere nelimitată prin intermediul țesuturilor meristematice. Țesutul este alcătuit din celule nedeterminate, care se divid în mod activ și care dau naștere la țesuturi diferențiate, cum ar fi epiderma, tricomii, felemul și țesuturile vasculare.
Plantele nu au organe de simț, dar își pot percepe mediul înconjurător, deși în mod diferit. Plantele pot „vedea”, „auzi” și „mirosi”, în ciuda lipsei de ochi, urechi și nas. Ele par să „simtă” și să reacționeze în moduri nu la fel de evidente ca la animale. Este posibil ca plantele să nu aibă un sistem nervos ca cel al animalelor, dar se pare că au un sistem propriu bazat pe modul în care răspund la mediul înconjurător. Arabidopsis, de exemplu, deși nu are ochi, posedă fotoreceptori (cel puțin 11 tipuri) care ajută planta să detecteze lumina.1 Într-un alt exemplu, erbivorele ar putea instiga eliberarea anumitor substanțe chimice pe partea de plantă afectată.2 De asemenea, s-a observat că plantele eliberează substanțe chimice de apărare care descurajează erbivorele. S-a observat că roșiile eliberează semnale volatile pentru a avertiza plantele din apropiere de un atac iminent al erbivorelor.3
Plantele se reproduc prin mijloace asexuate și sexuale. Reproducerea asexuată la plante se realizează prin înmugurire, fragmentare, fisiune, formare de spori, înmulțire vegetativă, apomixis etc. Reproducerea sexuată implică gameți masculi și femele care fuzionează în momentul fertilizării. În general, ciclul de viață al plantelor încorporează alternanța generațiilor, adică alternanța fazelor de sporofit și gametofit.
Plantele „respiră”. Prin stomate, dioxidul de carbon din atmosferă pătrunde în celula plantei. Prin fotosinteză, dioxidul de carbon este transformat în oxigen, pe care planta îl eliberează ca produs metabolic secundar în atmosferă prin stomate.
Plantele pot să nu aibă alte sisteme biologice bine definite, dar ele produc substanțe chimice implicate în apărarea plantelor și în funcțiile imunitare și hormoni vegetali care acționează ca molecule de semnalizare.

Corpul plantei

Embriofitele, în general, au două sisteme de organe majore: (1) sistemul de lăstari și (2) sistemul radicular. Sistemul de lăstari include părți ale corpului care sunt situate în porțiunea superioară a plantei, în timp ce sistemul radicular este format din părți ale corpului care se găsesc în porțiunea inferioară. Sistemul de lăstari poate include organele plantei, cum ar fi tulpinile, ramurile, frunzele, florile și fructele. Acestea se găsesc adesea deasupra solului. Sistemul radicular include rădăcini, tuberculi și rizomi. Acestea se găsesc adesea sub pământ.

Tesuturile plantelor sunt:

Tesuturi embrionare sau meristematice – țesuturi vegetale alcătuite din celule nediferențiate și active din punct de vedere mitotic. Exemple sunt meristemul apical și cambiul
Tesuturi permanente – țesuturi vegetale care sunt alcătuite din celule diferențiate. Țesuturile permanente pot fi clasificate în continuare în țesuturi fundamentale (de exemplu, parenchim, colenchimă, sclerenchimă) și complexe (de exemplu, țesuturile floemului și xilemului)
Țesuturi reproductive – țesuturi vegetale care sunt implicate în reproducere. Exemplu sunt țesuturile sporogene

Celulele plantelor sunt eucariote, adică cu nucleu bine definit. Nucleul conține cromozomii care poartă genele. În afară de nucleu, celelalte organite sunt reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, mitocondriile, lizozomii și plastidele. Plastidele pot fi clasificate în funcție de pigmenți: cloroplaste (cu clorofilă, pigment verde), cromoplaste (cu alți pigmenți în afară de cel verde) și leucoplaste (plastide incolore). Structura mare din interiorul celulei vegetale este vacuola. Ea este responsabilă de reglarea presiunii de turgescență.

Membrana plasmatică înconjoară citoplasma în care sunt suspendate aceste organite. În afară de membrana plasmatică, celula are un strat suplimentar numit perete celular. Peretele celular, însă, nu este exclusiv al embriofitelor. Alte organisme, cum ar fi ciupercile, algele și anumite bacterii, au pereți celulari. Peretele celular al embriofitelor este alcătuit din pereți celulari primari și secundari. Un perete celular primar conține celuloză, hemiceluloză și pectină. Un perete celular secundar este un strat mai gros. Acesta este bogat în lignină care întărește și impermeabilizează peretele. Peretele celular are multe roluri importante, iar unul dintre ele este acela de a ajuta la rezistența la presiunea osmotică.

Schema celulei vegetale — O celulă vegetală tipică

Când o celulă vegetală este plasată într-o soluție hipertonică, apa se deplasează în celulă și determină umflarea acesteia. Prezența peretelui celular împiedică celula să explodeze în timpul osmozei excesive. În schimb, atunci când o celulă vegetală este plasată într-o soluție hipotonică, apa difuzează în afara celulei, iar presiunea de turgescență este pierdută, ceea ce face ca celula să devină flască. O pierdere suplimentară de apă va duce la plasmoliză și, în cele din urmă, la citoră, adică la prăbușirea completă a peretelui celular.

În afară de osmoreglare, procesele fiziologice fundamentale pe care le realizează plantele includ fotosinteza, respirația, transpirația, tropismele, mișcările nastice, fotoperiodismul, ritmurile circadiene, germinarea semințelor și dormanța.

Genomica plantelor

Plantele au genomuri mari. Dintre genomurile plantelor care au fost secvențiate, genomul grâului Triticum asestivum este cel mai mare, cu cele aproximativ 94.000 de gene. 4

Ciclul de viață al plantelor

Ciclul de viață al plantelor este alcătuit din două generații: generația gametofitului și generația sporofitului. Faza de alternanță a formelor diploide și haploide se numește alternanță de generații. Acest lucru se observă și la anumite alge, cum ar fi Archaeplastida și Heterokontophyta. La algele cu alternanță de generații, sporofitul și gametofitul sunt organisme independente.

La embriofite, generația gametofită este cea în care faza începe cu un spor care este haploid (n). Sporul suferă o serie de diviziuni mitotice pentru a da naștere unui gametofit. Un gametofit este o formă vegetală multicelulară haploidă. Acesta ar avea un singur set de cromozomi. Faza de gametofit este faza sexuală din ciclul de viață și, prin urmare, planta ar dezvolta organe sexuale care produc gameți, care sunt, de asemenea, haploizi. Gameții care participă la fecundare ar intra ulterior în generația de sporofit, caracterizată prin forma de plantă care este diploidă în urma unirii gameților.

La traheofite (plante vasculare), sporofitul este într-o formă pluricelulară și este faza dominantă. Astfel, sporofitul cuprinde planta principală pe care o vedem. Dimpotrivă, la briofite (de exemplu mușchi și hepatofite), gametofitul este dominant și, prin urmare, este principala plantă pe care o percepem.

În general, etapele de viață ale traheofitelor pornesc de la o sămânță care se dezvoltă într-un scion atunci când condițiile sunt favorabile creșterii. Scionul se dezvoltă prin producerea de frunze și prin creșterea tulpinilor și a ramurilor. Acesta se dezvoltă într-o plantă adultă care, în cele din urmă, produce flori. Florile poartă celule sexuale, cum ar fi celulele spermatozoizilor în bobul de polen și ovulele din ovar. Unirea celulelor sexuale are ca rezultat un zigot conținut în interiorul seminței. Plantele monoice poartă ambele celule sexuale, în timp ce plantele dioice poartă doar un singur tip de celule sexuale.

Plantele se pot reproduce și pe cale asexuată. Ele fac acest lucru prin neimplicarea gameților. Prin reproducere asexuată, apar plante noi prin înmugurire, fragmentare, fisiune, formare de spori, înmulțire vegetativă și apomixis.

Senescența plantelor se referă la procesul de îmbătrânire a plantelor. De exemplu, îngălbenirea frunzelor are loc ca urmare a degradării clorofilei, rămânând astfel doar carotenoidele, în timpul senescenței frunzelor. Cu toate acestea, unele plante pot continua să formeze frunze noi, cum ar fi în cazul plantelor cu frunze caduce.

Ecologia plantelor

Din moment ce plantele sunt capabile de fotosinteză, ele nu au nevoie să vâneze sau să se hrănească cu animale pentru hrană (cu excepția plantelor carnivore). Ele își pot fabrica singure hrana utilizând energia provenită din lumină, dioxidul de carbon din atmosferă și moleculele de apă. Cu toate acestea, una dintre sursele de dioxid de carbon este reprezentată de deșeurile pe care animalele le expiră în timpul respirației. În schimb, ele eliberează oxigen ca deșeu al fotosintezei. Oxigenul este esențial pentru supraviețuirea organismelor aerobe, inclusiv a animalelor.

Plantele obțin alți nutrienți vitali din mineralele dizolvate în sol. Ele le absorb prin intermediul rădăcinilor lor. Unii dintre macronutrienții pe care îi obțin din sol sunt calciul, magneziul, azotul, fosforul, potasiul și sulful. În ceea ce privește micronutrienții, plantele absorb borul, clorura, cuprul, fierul, manganul și molibdenul. Astfel, părțile moarte sau întreaga plantă duce la descompunerea lor și la reîntoarcerea pe Pământ a mineralelor și compușilor esențiali.

Din cauza simțului lor de independență, ele sunt adesea plasate la începutul unui lanț trofic. Ele sunt principalii producători dintr-un ecosistem. Astfel, dispariția unor specii de plante poate provoca un impact major asupra unui ecosistem. Lista roșie a speciilor amenințate a Uniunii Internaționale pentru Conservarea Naturii (IUCN), un sistem de evaluare a stării de conservare a speciilor din întreaga lume, a utilizat un sistem de etichetare a speciilor pe baza riscului de dispariție. În consecință, speciile pot fi clasificate ca fiind: „date insuficiente”, „cel mai puțin îngrijorătoare”, „aproape amenințată”, „vulnerabilă”, „pe cale de dispariție”, „în pericol critic de dispariție”, „dispărută la nivel regional”, „dispărută în sălbăticie” și „dispărută”. În 2016, IUCN a raportat că 2.493 de plante erau în pericol critic de dispariție, în timp ce 3.654 de plante sunt pe cale de dispariție.5
Plantele interacționează cu alte organisme și formează simbioze. Exemplele sunt următoarele:

mutualism – de ex. plante care furnizează nectar pentru albine, în timp ce albinele ajută la răspândirea boabelor de polen ale plantelor
prădare – de exemplu, plante carnivore care capturează insecte și animale mici
competiție – de exemplu, plante care concurează cu alte plante pentru habitat în ceea ce privește spațiul disponibil și nutrienții
comensalism – de exemplu, fructe ale plantelor care se lipesc de blana animalelor pentru a fi transportate gratuit
parazitism – de ex.g. plantele parazite care obțin substanțe nutritive de la gazda lor, cum ar fi Cuscuta (dodder) care se atașează pe un copac de salcâm și produce haustorii care absorb substanțele nutritive de la un copac de salcâm

În 2011, Census of Marine Life a estimat că ar putea exista aproximativ 8,7 milioane de specii de eucariote pe Pământ, iar din această cifră, aproximativ 298.000 a fost prezis a fi numărul total de specii de plante. 215, 644 fuseseră deja descrise și catalogate .6

Evoluția plantelor

Potrivit teoriei endosimbiotice, organitele precum plastidele și mitocondriile reprezintă procariote care înainte trăiau liber. Cloroplastele par să fie înrudite cu cianobacteriile procariote. Baza este reprezentată de similitudinea structurală dintre cianobacterii și cloroplaste. În plus, ambele au aceiași pigmenți fotosintetici și o singură moleculă circulară de ADN ca genom. Aparent, evenimentele endosimbiotice au dus la apariția primelor eucariote fotosintetice în urmă cu un miliard de ani. Se crede că Charophyta (un subgrup de alge verzi) este cea din care au apărut embriofiții. Charophytele și embriofitele împărtășesc multe trăsături similare, de exemplu, formarea fragmoplastului în timpul mitozei.

O scurtă cronologie a evoluției embriofitelor este prezentată mai jos:

Eonul fanerozoic ” Era paleozoică ” Perioada ordoviciană: În perioada Ordovician (485 milioane de ani până la 440 milioane de ani în urmă), au apărut primele embiofite (plante terestre).
Eonul fanerozoic ” Era paleozoică ” Perioada Devoniană: În perioada Devoniană (415 milioane de ani până la 360 de milioane de ani în urmă), plantele primitive, copacii și pădurile asemănătoare arbuștilor au dominat pământul și au oferit noi habitate pentru animalele terestre. Feriga primitivă Elkinsia a dezvoltat semințe, în special în perioada Devoniană târzie.
Eonul fanerozoic ” Era mezozoică: Această eră s-a întins de la 252 milioane până la 66 milioane de ani în urmă. În Triasic (acum aproximativ 200 de milioane de ani) apar plantele cu flori.
eon Fanerozoic ” Era Cenozoică: Această eră numită „noua viață” este cea mai recentă eră geologică care se întinde de acum 66 milioane de ani până în prezent. În timpul acestei ere, începând cu aproximativ 40 de milioane de ani în urmă, au apărut ierburile. Aceste plante și multe alte grupuri de plante au evoluat un nou mecanism de metabolism pentru a supraviețui în condițiile de CO2 scăzut și de ariditate de la tropice.

Sursa recomandată: Darwin Reviews – cea mai prestigioasă serie de recenzii din Journal of Experimental Botany și subiecte alese cu grijă în cele mai progresiste domenii de cercetare.

Taxonomia plantelor

Definiția inițială a plantelor include algele verzi, ciupercile și embriofitele, deoarece toate au cloroplaste și perete celular. Cu toate acestea, în cele din urmă, algele și ciupercile au fost mutate în regnurile lor respective.

În sensul cel mai restrâns, plantele (adică Plantae sensu strictissimo) sunt cele care, în principiu, sunt pluricelulare, cu pereți celulari care conțin celuloză și au cloroplaste pentru fotosinteză. În acest caz, regnul Plantae este alcătuit din embriofite, cum ar fi plantele vasculare, hepatofitele, mușchii și alte plante fosile care au aceleași caracteristici.

Plantae sensu stricto („plante, în sens restrâns”) include embriofite și algele verzi (Chlorophyta și Charophyta). Aceasta este încă o definiție larg recunoscută a plantelor. Acestea alcătuiesc clada Viridiplantae (sau Chlorobionta), care este denumită în mod obișnuit plante verzi. Diferitele diviziuni ale regnului Plantae sensu stricto sunt următoarele:

Chlorophyta
Charophyta
Marchantiophyta (hepatice)
Anthocerotophyta (cornute)
Bryophyta (mușchi)
Lycopodiophyta (mușchi de club)
Pteridophyta (ferigi, ferigi bătătoare, și coada-calului)
Cycadophyta (cicade)
Ginkgophyta (ginkgo)
Pinophyta (conifere)
Gnetophyta (gnetofite)
Magnoliophyta (plante cu flori)

Semnificație

Plantele sunt esențiale pentru viața diferitelor organisme, deoarece ele sunt producătorii din lanțul trofic. Ele stochează amidonul. Ele servesc, de asemenea, ca sursă importantă de minerale și compuși.

Plantele servesc drept habitat pentru anumite organisme (de exemplu, insecte și organisme arboricole). Ele sunt, de asemenea, sursa majoră de oxigen de care animalele aerobe au nevoie pentru a trăi.

Cerute plante au proprietăți medicinale. Păpădia (Taraxacum officinale) ca laxativ ușor, frunzele de plantain (Plantago major) pentru reducerea inflamațiilor și a durerii, iar rădăcinile și frunzele de brusture (Arctium minus) pentru ameliorarea eczemelor sau a pielii crăpate sunt doar câteva dintre multitudinea de plante medicinale.

Omul folosește plantele pentru fabricarea unor produse diverse, cum ar fi uleiuri esențiale, pigmenți, rășini, taninuri, alcaloizi, chihlimbar, ceară, produse cosmetice, materiale plastice, cauciuc, lacuri, lubrifianți, cerneluri etc.
Lemnul provenit din plante este folosit la construcția de clădiri, instrumente muzicale, bărci și mobilier. De asemenea, se folosește la fabricarea hârtiei.

Cercetare

Branșa științei care studiază plantele se numește botanică (sau biologie vegetală). Un expert în acest domeniu se numește botanist. Unele dintre domeniile de studiu sunt morfoanatomia, citologia, histologia, fiziologia, ecologia, evoluția, taxonomia și patologia. Diversele grupe de plante au condus la subdiscipline precum:

Paleobotanică – studiul plantelor fosile
Algologie – studiul algelor
Micologie – studiul ciupercilor
Briologie – studiul mușchilor, hepatoze, și căldărușe
Pteridologie – studiul ferigilor
Palinologie – studiul boabelor de polen și al sporilor

Botanica aplicată se ocupă de utilizările comerciale și economice ale plantelor. Ea cuprinde agricultura (de exemplu, agronomia, horticultura, ameliorarea plantelor), silvicultura (de exemplu, dendrologia, tehnologia lemnului), botanica farmaceutică și arhitectura peisagistică.

Clasificare științifică

Domeniu: Eukaryota
(neclasificat): Archaeplastida
Regatul: Plantae Copeland, 1956

Vezi și

Botanică
Fungi
Alge
Animale

Referință

Gabbatiss, J. (2017, 1 ianuarie). Plantele pot vedea, auzi și mirosi – și pot răspunde. Retrieved from http://www.bbc.com/earth/story/20170109-plants-can-see-hear-and-smell-and-respond
Planta declanșează „SOS” pentru apărarea plantelor atunci când este rănită – Biology Blog & Dictionary Online. (2018, 22 septembrie). Retrieved from https://www.biologyonline.com/plant-sets-off-sos-for-plant-defense
Mescher, M. C., & De Moraes, C. M. (2014). Pass the ammunition. Nature, 510(7504), 221-222. https://doi.org/10.1038/510221a
Brenchley, R., Spannagl, M., Pfeifer, M., Barker, G. L. A., D’Amore, R., Allen, A. M., Hall, N., et al. (2012). Analiza genomului grâului de pâine utilizând secvențierea shotgun a întregului genom. Nature, 491(7426), 705-710. https://doi.org/10.1038/nature11650
Critic Endangered (CR). (2016). Retrieved from http://cmsdocs.s3.amazonaws.com/summarystats/2016-2_Summary_Stats_Page_Documents/2016_2_RL_Stats_Table_2.pdf
Census of Marine Life. (2011, 24 august). Câte specii există pe Pământ? Aproximativ 8,7 milioane, potrivit unei noi estimări. ScienceDaily. Retrieved from http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110823180459.htm

Note

Clasificarea taxonomică a organismelor se poate schimba pe baza unor noi descoperiri.

Plantă