Zakład - Plant

Rośliny
Zakres czasowy: Mezoproterozoik – obecny
Różnorodność roślin wersja obrazu 5.png
Klasyfikacja naukowa mi
Domena: Eukariota
(bez rankingu): Kleje napotne
(bez rankingu): Archaeplastida
Królestwo: Plantae
sensu Copeland, 1956
Nadzory
Synonimy
  • Viridiplantae Cavalier-Smith 1981
  • Chlorobionta Jeffrey 1982, emend. Bremer 1985, emend. Lewis i McCourt 2004
  • Chlorobiota Kenrick i Żuraw 1997
  • Chloroplastida Adl i wsp., 2005
  • Phyta Barkley 1939 emend. Holt i Uidica 2007
  • Cormophyta Endlicher, 1836
  • Cormobionta Rothmaler, 1948
  • Euplanta Barkley, 1949
  • Telomobionta Takhtajan, 1964
  • Embryobionta Cronquist i wsp., 1966
  • Metaphyta Whittaker, 1969

Rośliny to głównie organizmy wielokomórkowe , głównie fotosyntetyczne eukarionty z królestwa Plantae . Historycznie rośliny były traktowane jako jedno z dwóch królestw, w tym wszystkie żywe istoty, które nie były zwierzętami , a wszystkie glony i grzyby były traktowane jako rośliny. Jednak wszystkie obecne definicje Plantae wykluczają grzyby i niektóre glony, a także prokarionty ( archea i bakterie ). Przez jedną definicję, rośliny tworzą klad rośliny zielone (łacińska nazwa dla „zielonych roślin”), grupę, która zawiera kwitnące rośliny , iglaki i inne nagonasienne , paprocie i ich sojuszników , hornworts , wątrobowców , mchów , a zielone glony , ale wyklucza czerwony i brązowy glonów .

Rośliny zielone pozyskują większość swojej energii ze światła słonecznego poprzez fotosyntezę przez pierwotne chloroplasty , które pochodzą z endosymbiozy z sinicami . Ich chloroplasty zawierają chlorofile a i b, co nadaje im zielony kolor. Niektóre rośliny są pasożytnicze lub mikotroficzne i utraciły zdolność do wytwarzania normalnych ilości chlorofilu lub fotosyntezy, ale nadal mają kwiaty, owoce i nasiona. Rośliny charakteryzują się rozmnażaniem płciowym i zmianą pokoleń , chociaż rozmnażanie bezpłciowe jest również powszechne.

Istnieje około 320 000 gatunków roślin, z których zdecydowana większość, około 260-290 tysięcy, produkuje nasiona . Rośliny zielone dostarczają znaczną część światowego tlenu cząsteczkowego i są podstawą większości ekosystemów Ziemi. Rośliny produkujące zboża , owoce i warzywa również stanowią podstawowe pożywienie człowieka i są udomowione od tysiącleci. Rośliny mają wiele kulturalnych zastosowań i inne, jak ozdoby, materiały budowlane , materiały do pisania , a w wielkiej różnorodności, były one źródłem leków i środków psychoaktywnych . Naukowe badanie roślin znane jest jako botanika , gałąź biologii .

Definicja

Wszystkie żywe istoty tradycyjnie umieszczano w jednej z dwóch grup, roślin i zwierząt. Klasyfikacja ta może pochodzić od Arystotelesa (384 pne – 322 pne), który dokonał rozróżnienia między roślinami, które na ogół się nie poruszają, a zwierzętami, które często są ruchome, aby złapać pożywienie. Znacznie później, kiedy Linneusz (1707-1778) stworzył podstawy nowoczesnego systemu klasyfikacji naukowej , te dwie grupy stały się królestwami Vegetabilia (później Metaphyta lub Plantae) i Animalia (zwana też Metazoa). Od tego czasu stało się jasne, że królestwo roślin, jak pierwotnie zdefiniowano, obejmowało kilka niespokrewnionych grup, a grzyby i kilka grup glonów zostały przeniesione do nowych królestw. Jednak te organizmy są nadal często uważane za rośliny, szczególnie w popularnych kontekstach.

Termin „roślina” ogólnie oznacza posiadanie następujących cech: wielokomórkowość, posiadanie ścian komórkowych zawierających celulozę oraz zdolność do prowadzenia fotosyntezy z pierwotnymi chloroplastami.

Aktualne definicje Plantae

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

Nazwy) Zakres Opis
Rośliny lądowe, znane również jako Embryophyta Plantae sensu strictissimo Do roślin w ścisłym 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 Plantae sensu stricto Do roślin w ścisłym tego słowa znaczeniu zalicza się glony zielone oraz rośliny lądowe, które w nich wyrosły, w tym szkalnice . Relacje między grupami roślin są wciąż opracowywane, a nadane im nazwy znacznie się różnią. Klad rośliny zielone obejmuje grupę organizmów, które celulozy w ich ścian komórkowych , posiada chlorofile i b i mają plastydów związane tylko dwie błony, które są zdolne do fotosyntezy i przechowywanie skrobi. Ten klad jest głównym tematem tego artykułu (np. Plantae Copeland , 1956 ).
Archaeplastida , znany również jako Plastida lub Primoplantae Plantae sensu lato Rośliny w szerokim znaczeniu obejmują rośliny zielone wymienione powyżej oraz krasnorosty ( Rhodophyta ) i glony glaucophyta ( Glaucophyta ), które przechowują skrobię florideańską poza plastydami, w cytoplazmie. Klad ten obejmuje wszystkie organizmy, które eony temu nabyły swoje pierwotne chloroplasty bezpośrednio przez pochłanianie sinic (np. Plantae Cavalier-Smith, 1981 ).
Stare definicje roślin (przestarzałe) Plantae sensu amplo Rośliny w najszerszym znaczeniu odnoszą się do starszych, przestarzałych klasyfikacji, które umieszczały różnorodne glony, grzyby lub bakterie w Plantae (np. Plantae lub Vegetabilia Linnaeus , Plantae Haeckel 1866 , Metaphyta Haeckel, 1894 , Plantae Whittaker, 1969 ).

Innym sposobem spojrzenia na relacje między różnymi grupami, które zostały nazwane „roślinami”, jest kladogram , który pokazuje ich relacje ewolucyjne. Nie są one jeszcze w pełni uregulowane, ale poniżej przedstawiono jedną akceptowaną zależność między trzema opisanymi powyżej grupami . Te, które nazwano „roślinami” pogrubiono (pominięto kilka mniejszych grup).

Archaeplastida + kryptista 

Rhodophyta (algi czerwone)

Rhodelphidia (drapieżny)

Picozoa

Glaucophyta (algi glaucophyte)

zielone rośliny

Mesostigmatophyceae

Chlorokybophyceae

Spirotenia

Chlorofita

Streptophyta

Charales (stonice)

rośliny lądowe lub embriofity

Kryptista

grupy tradycyjnie
nazywane zielonymi algami

Sposób łączenia i nazywania grup zielenic różni się znacznie między autorami.

Glony

Glony to kilka różnych grup organizmów, które produkują żywność w procesie fotosyntezy, a zatem tradycyjnie zaliczane są do królestwa roślin. W wodorostów w zakresie od dużej alg wielokomórkowych organizmów jednokomórkowych i są podzielone na trzy grupy, a z glonów zielonych , czerwonych alg i brunatnice . Istnieją mocne dowody na to, że brunatnice wyewoluowały niezależnie od innych, od niefotosyntetycznych przodków, którzy tworzyli związki endosymbiotyczne raczej z czerwonymi algami niż z sinicami, i nie są już klasyfikowane jako rośliny, jak tutaj zdefiniowano.

Viridiplantae, rośliny zielone – zielone glony i rośliny lądowe – tworzą klad , grupę składającą się ze wszystkich potomków wspólnego przodka. Z kilkoma wyjątkami zielone rośliny mają następujące cechy wspólne; chloroplasty pierwotne pochodzące z sinic zawierających chlorofile a i b , ściany komórkowe zawierające celulozę oraz zapasy żywności w postaci skrobi zawartej w plastydach. Przechodzą zamkniętą mitozę bez centrioli i zazwyczaj mają mitochondria z płaskimi grzebieniami. W chloroplastach roślin zielonych są otoczone dwiema błonami, co sugeruje, że pochodzi bezpośrednio od endosymbiotycznymi sinic .

Dwie dodatkowe grupy, Rhodophyta (algi czerwone) i Glaucophyta (algi glaucophyte), również mają pierwotne chloroplasty, które wydają się pochodzić bezpośrednio z endosymbiotycznych cyjanobakterii , chociaż różnią się od Viridiplantae pigmentami używanymi w fotosyntezie, a więc różnią się kolorem . Grupy te różnią się również od roślin zielonych tym, że polisacharydem zapasowym jest skrobia florydowa i jest przechowywany w cytoplazmie, a nie w plastydach. Wydaje się, że mają one wspólne pochodzenie z Viridiplantae, a trzy grupy tworzą klad Archaeplastida , którego nazwa sugeruje, że ich chloroplasty pochodziły z jednego starożytnego zdarzenia endosymbiotycznego. To najszersza współczesna definicja terminu „roślina”.

W przeciwieństwie do tego, większość innych alg (np. brunatnice/okrzemki , haptofity , bruzdnice i euglenidy ) nie tylko ma różne pigmenty, ale także chloroplasty z trzema lub czterema otaczającymi błonami. Nie są bliskimi krewnymi Archaeplastida, prawdopodobnie nabyli chloroplasty oddzielnie od połkniętych lub symbiotycznych zielonych i czerwonych alg. Nie są więc objęte nawet najszerszą współczesną definicją królestwa roślin, chociaż były w przeszłości.

Rośliny zielone lub Viridiplantae tradycyjnie dzieli się na zielone glony (w tym kamienie szlachetne) i rośliny lądowe. Jednak obecnie wiadomo, że rośliny lądowe wyewoluowały z grupy zielenic, tak że same zielenice są grupą parafiletyczną , tj. grupą, która wyklucza niektórych potomków wspólnego przodka. We współczesnych klasyfikacjach generalnie unika się grup parafiletycznych, tak więc w ostatnich zabiegach Viridiplantae podzielono na dwa klady, Chlorophyta i Streptophyta (w tym rośliny lądowe i Charophyta).

Chlorophyta (nazwa używana również dla wszystkich zielonych alg) są siostrzaną grupą Charophytes, z której wyewoluowały rośliny lądowe. Istnieje około 4300 gatunków, głównie jednokomórkowych lub wielokomórkowych organizmów morskich, takich jak sałata morska Ulva .

Druga grupa wewnątrz rośliny zielone są głównie słodkowodnych albo naziemną Streptophyta, który składa się z roślin lądowych wraz z charophyta, sama składa się z kilku grup zielonych alg, takich jak desmids i stoneworts . Glony Streptophyte są albo jednokomórkowe, albo tworzą wielokomórkowe włókna, rozgałęzione lub nierozgałęzione. Rodzaj Spirogyra jest znanym wielu nitkowatym algom streptofitem, ponieważ jest często używany w nauczaniu i jest jednym z organizmów odpowiedzialnych za tworzenie się glonów w stawach. Różnice słodkowodne bardzo przypominają rośliny lądowe i uważa się, że są ich najbliższymi krewnymi. Rosnące zanurzone w słodkiej wodzie składają się z centralnej łodygi z krętami gałązek.

Grzyby

Pierwotna klasyfikacja Linneusza umieszczała grzyby w Plantae, ponieważ bez wątpienia nie były ani zwierzętami, ani minerałami i były to jedyne inne alternatywy. Ze zmianami w wieku 19 mikrobiologii , Ernst Haeckel wprowadził nowe królestwo Protista oprócz Plantae i Animalia, ale czy grzyby są najwłaściwsze w Plantae lub powinny być przekwalifikowane jako protistami pozostał kontrowersyjny. W 1969 r. Robert Whittaker zaproponował utworzenie królestwa Fungi. Dowody molekularne wykazały od tego czasu, że najnowszy wspólny przodek (koncestor) grzybów był prawdopodobnie bardziej podobny do tego z Animalia niż z Plantae czy jakiegokolwiek innego królestwa.

Oryginalna reklasyfikacja Whittakera opierała się na fundamentalnej różnicy w odżywianiu między grzybami a roślinami. W przeciwieństwie do roślin, które generalnie pozyskują węgiel w procesie fotosyntezy, a więc nazywane są autotrofami , grzyby nie posiadają chloroplastów i na ogół pozyskują węgiel poprzez rozkładanie i pochłanianie otaczających materiałów, a więc nazywane są saprotrofami heterotroficznymi . Ponadto podstruktura grzybów wielokomórkowych różni się od struktury roślin, przybierając postać wielu chitynowych mikroskopijnych nici zwanych strzępkami , które mogą być dalej podzielone na komórki lub mogą tworzyć syncytium zawierające wiele jąder eukariotycznych . Ciał, z których owocowania grzyby są najbardziej znanym przykładem są struktury rozrodcze grzybów i są w przeciwieństwie do struktur wytwarzanych przez rośliny.

Różnorodność

Poniższa tabela przedstawia szacunkowe liczebności niektórych gatunków dla różnych działów roślin zielonych (Viridiplantae). Około 85-90% wszystkich roślin to rośliny kwitnące. W kilku projektach próbuje się obecnie zebrać wszystkie gatunki roślin w internetowych bazach danych, np. World Flora Online i World Plants wymieniają około 350 000 gatunków.

Różnorodność dywizji żywych roślin zielonych (Viridiplantae)
Grupa nieformalna Nazwa dywizji
Nazwa zwyczajowa Liczba żywych gatunków Przybliżona liczba w nieformalnej grupie
Zielone algi Chlorofita Zielone algi (chlorofity) 3800-4300 8500

(6600-10300)

Charophyta Zielenic (np desmids i stoneworts ) 2800–6000
Bryophytes Marchantiophyta Wątrobowce 6000–8000 19 000

(18100-20200)

Anthocerotophyta Hornworts 100–200
Bryophyta Mchy 12.000
Pterydofity Likopodiofita Klubmechy 1200 12.000

(12 200)

Polipodiofita Paprocie, paprocie trzepaczkowe i skrzypy 11 000
Rośliny nasienne Cycadophyta Sagowce 160 260 000

(259 511)

Ginkgophyta Ginkgo 1
Pinophyta Drzewa iglaste 630
Gnetofita Gnetofity 70
Magnoliophyta Rośliny kwitnące 258,650

Nazewnictwo roślin reguluje Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury glonów, grzybów i roślin oraz Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury Roślin Uprawnych (patrz taksonomia roślin uprawnych ).

Ewolucja

Ewolucja roślin spowodowała wzrost poziomu złożoności , od najwcześniejszych mat glonowych , przez mszaki , widłaki , paprocie, aż po dzisiejsze złożone nagonasienne i okrytozalążkowe . Rośliny we wszystkich tych grupach nadal się rozwijają, zwłaszcza w środowiskach, w których ewoluowały.

Na lądzie utworzyła się szumowina glonów 1200  milionów lat temu , ale dopiero w okresie ordowiku , około 450  milionów lat temu , pojawiły się rośliny lądowe. Jednak nowe dowody z badań stosunków izotopów węgla w skałach prekambryjskich sugerują, że złożone rośliny fotosyntetyczne rozwinęły się na Ziemi ponad 1000 milionów lat temu. Przez ponad sto lat zakładano, że przodkowie roślin lądowych ewoluowały w środowiskach wodnych, życie na lądzie, pomysł zwykle przypisywany botanikowi Frederickowi Orpenowi Bowerowi w jego książce z 1908 r. Pochodzenie flory lądowej . Ostatni alternatywny pogląd, poparty dowodami genetycznymi, jest taki, że wyewoluowały one z jednokomórkowych glonów lądowych, a nawet wspólny przodek czerwonych i zielonych alg oraz jednokomórkowe glaukofity słodkowodnych glonów powstały w środowisku lądowym w biofilmach słodkowodnych lub mikrobiologicznych. maty. Prymitywne rośliny lądowe zaczęły się różnicować pod koniec syluru Okresu , około 420  milionów lat temu , a wyniki ich dywersyfikacji są wyświetlane w niezwykłej szczegółowości we wczesnym dewonie skupisk kopalnym z Chert Rhynie . Ten świerszcz zachował wczesne rośliny w detalach komórkowych, skamieniałe w wulkanicznych źródłach. W połowie okresu dewonu większość cech rozpoznawanych dzisiaj u roślin jest obecna, w tym korzenie, liście i drewno wtórne, a pod koniec dewonu wyewoluowały nasiona. Rośliny późnodewońskie osiągnęły w ten sposób stopień zaawansowania, który pozwolił im tworzyć lasy wysokich drzew. Innowacja ewolucyjna była kontynuowana w karbonie i późniejszych okresach geologicznych i trwa do dziś. Większość grup roślin była stosunkowo nietknięta przez wymieranie permotriasowe , chociaż zmieniły się struktury społeczności. Mogło to zapoczątkować ewolucję roślin kwitnących w triasie (~ 200  milionów lat temu ), która eksplodowała w kredzie i trzeciorzędzie. Najnowszą dużą grupą roślin, która ewoluowała, były trawy, które stały się ważne w środkowym trzeciorzędzie,  sprzed około 40 milionów lat . Trawy, podobnie jak wiele innych grup, wyewoluowały nowe mechanizmy metabolizmu, aby przetrwać niski poziom CO
2
oraz ciepłe, suche warunki tropików na przestrzeni ostatnich 10 milionów lat .

Zaproponowane w 1997 drzewo filogenetyczne Plantae, za Kenrick i Crane, jest następujące, z modyfikacją Pteridophyta z Smith et al. Prazynofityparafiletyczną zbiorowisko wcześnie rozbieżne zielonych glonów rodowód, ale są traktowane jako grupa poza zielenic: później autorzy nie zastosowali tę sugestię.

Prasinophyceae (mikromonady)

Streptobionta
Embriofity
Stomatofity
Wielozarodnie
Tracheofity
Eutracheofity
Euphyllophytina
Lignophyta

Spermatofity (rośliny nasienne)

Progymnospermophyta  †

Pterydofita

Pteridopsida (prawdziwe paprocie)

Marattiopsida

Equisetopsida (skrzyp)

Psilotopsida (ubij paprocie i języki żmii)

Cladoxylopsida  †

Likofityna

Likopodiofita

Zosterophylophyta  †

Rhyniophyta  †

aglaofiton  †

Horneophytopsida  †

Bryophyta (mchy)

Anthocerotophyta (rogatki)

Marchantiophyta (wątrobowce)

Charophyta

Chlorofita

Trebouxiophyceae (Pleurastrophyceae)

Chlorophyceae

Ulvophyceae

Nowsza proponowana klasyfikacja jest zgodna z Leliaert et al. 2011 i zmodyfikowane z Silar 2016 dla kladu zielonych alg oraz Novíkov & Barabaš-Krasni 2015 dla kladu roślin lądowych. Zauważ, że Prasinophyceae są tutaj umieszczone wewnątrz Chlorophyta.

Viridiplantae

Mesostigmatophyceae

Chlorokybophyceae

Spirotenia

Chlorophyta inc. Prasinophyceae

Streptobionta

Streptofilum

Klebsormidiophyta

Phragmoplastophyta

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

Coleochaetophyta

Zygnematophyta

Embriobioty

Marchantiophyta (wątrobowce)

Stomatophyta

Bryophyta (Prawdziwe mchy)

Anthocerotophyta (rogatki niekwitnące)

Polysporangiophyta

Horneophyta

Aglaophyta

Tracheophyta (rośliny naczyniowe)

Później zaproponowano filogenezę opartą na genomach i transkryptomach z 1153 gatunków roślin. Umiejscowienie grup alg jest wspierane przez filogenezy oparte na genomach z Mesostigmatophyceae i Chlorokybophyceae, które od tego czasu zostały zsekwencjonowane. Klasyfikacja Bryophyta jest poparta zarówno przez Putticka i in. 2018 oraz filogenezy obejmujące genomy rogacza, które również zostały zsekwencjonowane.

Rhodophyta

Glaucophyta

Viridiplantae

Chlorofita

Prasinococales

 

Mesostigmatophyceae

Chlorokybophyceae

Spirotenia

Klebsormidiales

Chara

Coleochaetales

Zygnematophyceae

Bryophytes

Hornworts

Wątrobowce

Mchy

Likofity

Paprocie

Spermatofity

Nagonasienne

Okrytozalążkowe

gatunek alg chlorofitowych
gatunek glonów paciorkowców

Embriofity

Najbardziej znane nam rośliny to wielokomórkowe rośliny lądowe, zwane embriofitami . Do embrionów należą rośliny naczyniowe , takie jak paprocie, drzewa iglaste i rośliny kwitnące. Należą do nich również mszaki , z których najliczniej występują mchy i wątrobowce .

Wszystkie te rośliny mają komórki eukariotyczne , których ściany komórkowe składają się z celulozy , a większość z nich pozyskuje energię poprzez fotosyntezę , wykorzystując do syntezy pożywienia światło , wodę i dwutlenek węgla . Około trzystu gatunków roślin nie ulega fotosyntezie, ale jest pasożytami na innych gatunkach roślin fotosyntetyzujących. Embriofity różnią się od zielonych alg , które reprezentują tryb fotosyntezy podobny do rodzaju, z którego, jak się uważa, wyewoluowały współczesne rośliny, poprzez posiadanie wyspecjalizowanych organów rozrodczych chronionych przez tkanki niereprodukcyjne.

Bryophytes pojawiły się po raz pierwszy we wczesnym paleozoiku . Żyją głównie w siedliskach, w których wilgoć jest dostępna przez dłuższy czas, chociaż niektóre gatunki, takie jak Targionia , są odporne na wysychanie. Większość gatunków mszaków pozostaje mała przez cały cykl życia. Wiąże się to naprzemiennie między dwoma pokoleniami: stadium haploidalnym , zwanym gametofitem i stadium diploidalnym , zwanym sporofitem . U mszaków sporofit jest zawsze nierozgałęziony i pozostaje żywieniowo zależny od swojego macierzystego gametofitu. Embriofity mają zdolność wydzielania naskórka na swojej zewnętrznej powierzchni, woskowej warstwy, która nadaje odporność na wysychanie. W mchach i rogatkach naskórek jest zwykle wytwarzany tylko na sporoficie. Szparki nie występują u wątrobowców, ale występują na zarodniach mchów i rogatek, umożliwiając wymianę gazową.

Rośliny naczyniowe po raz pierwszy pojawiły się w okresie syluru , a w dewonie zróżnicowały się i rozprzestrzeniły w wielu różnych środowiskach lądowych. Wypracowali szereg adaptacji, które pozwoliły im rozprzestrzeniać się w coraz bardziej suchych miejscach, zwłaszcza w tkankach naczyniowych, ksylemie i łyku , które transportują wodę i pokarm w całym organizmie. W okresie dewonu wyewoluowały również systemy korzeniowe zdolne do pozyskiwania wody z gleby i składników odżywczych. We współczesnych roślinach naczyniowych sporofit jest zazwyczaj duży, rozgałęziony, niezależny od składników odżywczych i długowieczny, ale istnieje coraz więcej dowodów na to, że gametofity paleozoiczne były tak samo złożone jak sporofity. Gametofity wszystkich grup roślin naczyniowych ewoluowały, zmniejszając ich rozmiar i znaczenie w cyklu życiowym.

W roślinach nasiennych mikrogametofit zostaje zredukowany z wielokomórkowego, wolno żyjącego organizmu do kilku komórek w ziarnie pyłku, a zminiaturyzowany megagametofit pozostaje wewnątrz megasporangium, przyczepiony i zależny od rośliny rodzicielskiej. Megasporangium zamknięty w ochronnej warstwie zwanej powłoką jest znany jako zalążek . Po zapłodnieniu plemnikami wytwarzanymi przez ziarna pyłku wewnątrz zalążka rozwija się sporofit zarodka. Powłoka staje się okrywą nasienną, a zalążek rozwija się w nasienie. Rośliny nasienne mogą przetrwać i rozmnażać się w ekstremalnie suchych warunkach, ponieważ ruch plemników nie jest uzależniony od wolnej wody ani rozwoju wolno żyjących gametofitów.

Pierwsze rośliny nasienne, pteridospermy (paprocie nasienne), obecnie wymarłe, pojawiły się w dewonie i zróżnicowały w karbonie. Byli przodkami współczesnych nagonasiennych , z których cztery ocalałe grupy są dziś rozpowszechnione , zwłaszcza iglaki , które są dominującymi drzewami w kilku biomach . Nazwa nagonasienna pochodzi od greckiego γυμνόσπερμος , złożonego z γυμνός ( gymnos dosł. 'nagi') i σπέρμα ( sperma dosł. 'nasienie'), ponieważ zalążki i późniejsze nasiona nie są otoczone konstrukcją ochronną (karpele lub owoce). , ale są noszone nago, zwykle na łuskach stożkowych.

Skamieniałości

Skamieniała kłoda w Parku Narodowym Skamieniałego Lasu , Arizona

Skamieniałości roślinne obejmują korzenie, drewno, liście, nasiona, owoce, pyłki , zarodniki , fitolity i bursztyn (skamieniałą żywicę wytwarzaną przez niektóre rośliny). Kopalne rośliny lądowe są rejestrowane w lądowych, jeziornych, rzecznych i przybrzeżnych osadach morskich. Pyłki , zarodniki i alg ( wiciowce i akritarch ) służą przyjaźń sekwencje osadowe skały. Szczątki roślin kopalnych nie są tak powszechne jak zwierząt kopalnych, chociaż skamieniałości roślin występują lokalnie w wielu regionach na całym świecie.

Najwcześniejsze skamieniałości, które można jednoznacznie przypisać Kingdom Plantae, to skamieniałe zielone algi z kambru . Te skamieniałości przypominają zwapniałe wielokomórkowe przedstawicielki Dasycladales . Znane są wcześniejsze prekambryjskie skamieniałości przypominające jednokomórkowe zielone algi, ale ostateczna tożsamość z tą grupą glonów jest niepewna.

Najwcześniejsze skamieniałości przypisywane zielonym algom pochodzą z prekambru (ok. 1200 milionów lat temu). W osadach kopalnych paleozoiku (ok. 250-540 milionów lat temu) dobrze zachowały się odporne zewnętrzne ściany cyst prazynofitów (znanych jako fikomata ). Nitkowaty kopalnych ( Proterocladus ) od średniego depozytów neoproterozoik (około 750 milionów lat temu) została nadana Cladophorales , natomiast najstarsze wiarygodne zapisy Bryopsidales , Dasycladales ) i stoneworts pochodzą z paleozoiku .

Najstarsze znane skamieniałości embriofitów pochodzą z okresu ordowiku , choć takie skamieniałości są fragmentaryczne. W sylurze zachowały się skamieniałości całych roślin, w tym prostej rośliny naczyniowej Cooksonia w środkowym sylurze oraz znacznie większego i bardziej złożonego likofita Baragwanathia longifolia w późnym sylurze. Od wczesnego dewonu Rhynie znaleziono szczegółowe skamieniałości likofitów i ryniofitów , które ukazują szczegóły poszczególnych komórek w organach roślinnych i symbiotyczne powiązania tych roślin z grzybami z rzędu Glomales . W okresie dewonu nastąpiła również ewolucja liści i korzeni, a także pierwsze współczesne drzewo, Archaeopteris . To drzewo o liściach przypominających paprocie i pniu z drewnem iglastym było heterospory, wytwarzając zarodniki o dwóch różnych rozmiarach, co stanowiło wczesny krok w ewolucji nasion.

Te środki węglowe są głównym źródłem paleozoicznych skamieniałości roślinnych, z wielu grup roślin w istnieniu w tym czasie. Hałdy kopalni węgla to najlepsze miejsca do zbierania; sam węgiel jest pozostałością skamieniałych roślin, chociaż szczegóły strukturalne skamieniałości roślinnych są rzadko widoczne w węglu. W Fossil Grove w Victoria Park w Glasgow w Szkocji kikuty drzew Lepidodendron znajdują się w ich pierwotnych pozycjach wzrostu.

Skamieniałe szczątki korzeni , łodyg i gałęzi drzew iglastych i okrytozalążkowych mogą występować lokalnie w skałach osadowych jezior i przybrzeżnych z ery mezozoicznej i kenozoicznej . Często spotykane są sekwoja i jej sojusznicy, magnolia , dąb i palmy .

Skamieniałe drewno jest powszechne w niektórych częściach świata i najczęściej znajduje się na obszarach suchych lub pustynnych, gdzie jest bardziej narażone na erozję . Skamieniałe drewno jest często silnie sylifikowane ( materiał organiczny zastąpiony dwutlenkiem krzemu ), a impregnowana tkanka jest często zachowana w najdrobniejszych szczegółach. Takie okazy można ciąć i polerować za pomocą sprzętu lapidarnego . Skamieniałe lasy skamieniałego drewna znaleziono na wszystkich kontynentach.

Skamieliny paproci nasiennych, takich jak Glossopteris, są szeroko rozpowszechnione na kilku kontynentach półkuli południowej , co potwierdziło wczesne pomysły Alfreda Wegenera dotyczące teorii dryfu kontynentalnego .

Struktura, wzrost i rozwój

Liść jest zazwyczaj głównym miejscem fotosyntezy w roślinach.

Większość materiału stałego w roślinie pobierana jest z atmosfery. W procesie fotosyntezy większość roślin wykorzystuje energię słoneczną do przekształcenia dwutlenku węgla z atmosfery oraz wody w cukry proste . Cukry te są następnie wykorzystywane jako cegiełki budulcowe i tworzą główny składnik strukturalny rośliny. W tym procesie niezbędny jest chlorofil , zielony pigment zawierający magnez ; jest ogólnie obecny w liściach roślin , a często także w innych częściach roślin. Z drugiej strony rośliny pasożytnicze wykorzystują zasoby swojego żywiciela, aby zapewnić materiały potrzebne do metabolizmu i wzrostu.

Rośliny z reguły polegają na glebę głównie dla wsparcia i wody (w kategoriach ilościowych), lecz także uzyskać związki z atomem azotu , fosforu , potasu , magnezu i innych elementarnych składników odżywczych z gleby. Rośliny epifityczne i litofityczne są uzależnione od powietrza i znajdujących się w pobliżu szczątków w poszukiwaniu składników odżywczych, a rośliny mięsożerne uzupełniają swoje zapotrzebowanie na składniki odżywcze, szczególnie w zakresie azotu i fosforu, chwytając zdobycz owadów. Dla większości roślin z powodzeniem rosnąć również wymagają tlenu w atmosferze, a wokół ich korzeni ( gazu gleby ) do oddychania . Rośliny wykorzystują tlen i glukozę (które mogą być produkowane ze zmagazynowanej skrobi ) do dostarczania energii. Niektóre rośliny rosną jako zanurzone rośliny wodne, wykorzystując tlen rozpuszczony w otaczającej wodzie, a kilka wyspecjalizowanych roślin naczyniowych, takich jak namorzyny i trzcina ( Phragmites australis ), może rosnąć wraz z korzeniami w warunkach beztlenowych .

Czynniki wpływające na wzrost

Genom rośliny kontroluje jej wzrost. Na przykład wybrane odmiany lub genotypy pszenicy rosną szybko, dojrzewając w ciągu 110 dni, podczas gdy inne, w tych samych warunkach środowiskowych, rosną wolniej i dojrzewają w ciągu 155 dni.

Wzrost jest również determinowany przez czynniki środowiskowe, takie jak temperatura , dostępna woda , dostępne światło , dwutlenek węgla i dostępne składniki odżywcze w glebie. Każda zmiana dostępności tych warunków zewnętrznych będzie miała odzwierciedlenie we wzroście rośliny i czasie jej rozwoju.

Czynniki biotyczne również wpływają na wzrost roślin. Rośliny mogą być tak stłoczone, że żaden pojedynczy osobnik nie wytwarza normalnego wzrostu, co powoduje etiolację i chlorozę . Optymalny wzrost roślin może być utrudniony przez wypas zwierząt, nieoptymalny skład gleby, brak grzybów mikoryzowych , ataki owadów lub choroby roślin , w tym wywoływane przez bakterie, grzyby, wirusy i nicienie.

Jesienią w liściach liściastych nie ma fotosyntezy.

Proste rośliny, takie jak glony, mogą żyć krótko jako osobniki, ale ich populacje są zwykle sezonowe. Rośliny jednoroczne rosną i rozmnażają się w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego , rośliny dwuletnie rosną przez dwa sezony wegetacyjne i zwykle rozmnażają się w drugim roku, a rośliny wieloletnie żyją przez wiele sezonów wegetacyjnych i po osiągnięciu dojrzałości często rozmnażają się co roku. Oznaczenia te często zależą od klimatu i innych czynników środowiskowych. Rośliny jednoroczne w regionach alpejskich lub umiarkowanych mogą być dwuletnie lub wieloletnie w cieplejszym klimacie. Wśród roślin naczyniowych byliny obejmują zarówno rośliny zimozielone, które utrzymują liście przez cały rok, jak i rośliny liściaste , które częściowo tracą liście. W klimacie umiarkowanym i borealnym zazwyczaj tracą liście zimą; wiele roślin tropikalnych traci liście w porze suchej .

Tempo wzrostu roślin jest niezwykle zmienne. Niektóre mchy rosną mniej niż 0,001 milimetra na godzinę (mm/h), podczas gdy większość drzew rośnie 0,025-0,250 mm/h. Niektóre gatunki pnące, takie jak kudzu , które nie muszą wytwarzać grubej tkanki podporowej, mogą rosnąć nawet do 12,5 mm/h.

Rośliny ochrony przed mrozem i odwadniania naprężenia z zamarzaniu białek , białka szoku cieplnego i cukru ( sacharozy jest stosowana). Ekspresja białka LEA ( Late Embryogenesis Abundant ) jest indukowana przez stres i chroni inne białka przed agregacją w wyniku wysuszenia i zamrożenia .

Skutki zamrażania

Gdy woda zamarza w roślinach, konsekwencje dla rośliny zależą w dużej mierze od tego, czy zamrażanie zachodzi w komórkach (wewnątrzkomórkowych), czy na zewnątrz komórek w przestrzeniach międzykomórkowych. Zamrażanie wewnątrzkomórkowe, które zwykle zabija komórkę niezależnie od odporności rośliny i jej tkanek, rzadko występuje w naturze, ponieważ tempo chłodzenia rzadko jest wystarczająco wysokie, aby je podtrzymać. Aby spowodować wewnątrzkomórkowe tworzenie lodu, zwykle potrzebne są szybkości chłodzenia rzędu kilku stopni Celsjusza na minutę. Przy szybkościach schładzania rzędu kilku stopni Celsjusza na godzinę w przestrzeniach międzykomórkowych zachodzi segregacja lodu. Może to być śmiertelne, ale nie musi, w zależności od twardości tkanki. W temperaturach ujemnych woda w przestrzeniach międzykomórkowych tkanki roślinnej najpierw zamarza, chociaż woda może pozostać niezamarznięta, dopóki temperatura nie spadnie poniżej -7 ° C (19 ° F). Po początkowym utworzeniu lodu międzykomórkowego, komórki kurczą się, ponieważ woda jest tracona na posegregowany lód, a komórki przechodzą liofilizację. To odwodnienie jest obecnie uważane za podstawową przyczynę zmrożenia.

Uszkodzenie i naprawa DNA

Rośliny są stale narażone na szereg stresów biotycznych i abiotycznych. Stresy te często powodują uszkodzenia DNA bezpośrednio lub pośrednio poprzez generowanie reaktywnych form tlenu . Rośliny są zdolne do odpowiedzi na uszkodzenie DNA, która jest kluczowym mechanizmem utrzymania stabilności genomu. Reakcja na uszkodzenie DNA jest szczególnie ważna podczas kiełkowania nasion , ponieważ jakość nasion ma tendencję do pogarszania się wraz z wiekiem w związku z akumulacją uszkodzeń DNA. Podczas kiełkowania aktywowane są procesy naprawy, aby poradzić sobie z nagromadzonym uszkodzeniem DNA. W szczególności można naprawić jedno- i dwuniciowe pęknięcia w DNA . Kinaza ATM z punktu kontrolnego DNA odgrywa kluczową rolę w integracji progresji poprzez kiełkowanie z odpowiedziami naprawczymi na uszkodzenia DNA nagromadzone przez dojrzałe nasiona.

Komórki roślinne

Struktura komórek roślinnych

Komórki roślinne zazwyczaj wyróżniają się dużą, wypełnioną wodą centralną wakuolą , chloroplastami i sztywnymi ścianami komórkowymi , które składają się z celulozy , hemicelulozy i pektyny . Podział komórkowy charakteryzuje się również wytworzeniem fragmoplastu do budowy płytki komórkowej w późnych stadiach cytokinezy . Podobnie jak u zwierząt, komórki roślinne różnicują się i rozwijają w wiele typów komórek. Totipotencjalne komórki merystematyczne mogą różnicować się w tkankę naczyniową , magazynującą, ochronną (np. warstwę naskórkową ) lub tkanki rozrodcze , przy czym bardziej prymitywne rośliny nie mają niektórych typów tkanek.

Fizjologia

Fotosynteza

Rośliny dokonują fotosyntezy , co oznacza, że ​​wytwarzają własne molekuły pokarmu z energii uzyskanej ze światła . Podstawowym mechanizmem, jaki rośliny mają do wychwytywania energii świetlnej, jest chlorofil pigmentowy . Wszystkie rośliny zielone zawierają dwie formy chlorofilu, chlorofil a i chlorofil b . Ten ostatni z tych pigmentów nie występuje w algach czerwonych ani brązowych. Proste równanie fotosyntezy wygląda następująco:

Układ odpornościowy

Za pomocą komórek, które zachowują się jak nerwy, rośliny odbierają i rozprowadzają w swoich systemach informacje o natężeniu i jakości padającego światła. Padające światło, które stymuluje reakcję chemiczną w jednym liściu, spowoduje reakcję łańcuchową sygnałów do całej rośliny za pośrednictwem typu komórki zwanej komórką osłonki wiązki . Naukowcy ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie odkryli, że rośliny mają specyficzną pamięć na zmienne warunki oświetleniowe, co przygotowuje ich układ odpornościowy na sezonowe patogeny. Rośliny wykorzystują receptory rozpoznające wzorce, aby rozpoznać zachowane sygnatury drobnoustrojów. To rozpoznanie wyzwala odpowiedź immunologiczną. Pierwsze roślinne receptory o konserwatywnych sygnaturach drobnoustrojów zidentyfikowano w ryżu (XA21, 1995) i Arabidopsis thaliana (FLS2, 2000). Rośliny posiadają również receptory odpornościowe, które rozpoznają wysoce zmienne efektory patogenów. Należą do nich klasa białek NBS-LRR.

Dystrybucja wewnętrzna

Rośliny naczyniowe różnią się od innych roślin tym, że składniki odżywcze są transportowane między ich różnymi częściami przez wyspecjalizowane struktury, zwane ksylemem i łykiem . Mają też korzenie do pobierania wody i minerałów. Ksylem przenosi wodę i minerały z korzenia do reszty rośliny, a łyko dostarcza korzeniom cukry i inne składniki odżywcze wytwarzane przez liście.

Genomika

Rośliny mają jedne z największych genomów spośród wszystkich organizmów. Największym genomem roślinnym (pod względem liczby genów) jest genom pszenicy ( Triticum asestivum ), który, jak przewiduje się, koduje 94 000 genów, a więc prawie 5 razy więcej niż genom ludzki . Pierwszym zsekwencjonowanym genomem roślinnym był genom Arabidopsis thaliana, który koduje około 25500 genów. Pod względem czystej sekwencji DNA, najmniejsza opublikowane genom jest mięsożernych bladderwort ( Utricularia gibba) po 82 Mb (chociaż wciąż koduje 28.500 genów), przy czym największy, z świerka ( Picea abies ) rozciąga 19,600 Mb ( kodujący 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 cyjanobakterie, a później przez fotosyntetyczne eukarionty, radykalnie zmieniła skład beztlenowej atmosfery wczesnej Ziemi, która w rezultacie zawiera obecnie 21% tlenu . Zwierzęta i większość innych organizmów są tlenowe , polegają na tlenie; te, które nie są ograniczone do stosunkowo rzadkich środowisk beztlenowych . Rośliny są głównymi producentami w większości ekosystemów lądowych i stanowią podstawę sieci pokarmowej w tych ekosystemach. Wiele zwierząt polega na roślinach jako schronieniu, a także na tlenu i pożywieniu. Rośliny tworzą około 80% światowej biomasy przy około 450 gigaton (4,4 × 10 11 długich ton; 5,0 × 10 11 krótkich ton) węgla.

Rośliny lądowe są kluczowymi elementami cyklu wodnego i kilku innych cykli biogeochemicznych . Niektóre rośliny ewoluowały wraz z bakteriami wiążącymi azot , co czyni je ważną częścią cyklu azotowego . Korzenie roślin odgrywają zasadniczą rolę w rozwoju gleby i zapobieganiu erozji gleby .

Dystrybucja

Rośliny są dystrybuowane niemal na całym świecie. Choć zamieszkują wiele biomów i ekoregionów , niewiele można znaleźć poza tundrami w najbardziej wysuniętych na północ regionach szelfów kontynentalnych . Na południowych krańcach rośliny flory antarktycznej wytrwale przystosowały się do panujących warunków.

Rośliny są często dominującym fizycznym i strukturalnym składnikiem siedlisk, w których występują. Wiele ziemskich biomów jest nazwanych od rodzaju roślinności, ponieważ rośliny są dominującymi organizmami w tych biomach, takich jak łąki , tajga i tropikalny las deszczowy .

Relacje ekologiczne

Wiele zwierząt współewoluowało z roślinami. Wiele zwierząt zapyla kwiaty w zamian za pożywienie w postaci pyłku lub nektaru . Wiele zwierząt rozsiewa nasiona , często jedząc owoce i wydalając je z kałem . Myrmekofity to rośliny, które ewoluowały wraz z mrówkami . Roślina zapewnia mrówkom dom, a czasem także pożywienie. W zamian mrówki chronią roślinę przed roślinożercami, a czasem przed roślinami konkurencyjnymi. Odpady mrówek dostarczają nawozu organicznego .

Większość gatunków roślin ma różne rodzaje grzybów związanych z ich systemami korzeniowymi w rodzaju symbiozy mutualistycznej znanej jako mikoryza . Grzyby pomagają roślinom pozyskiwać z gleby wodę i składniki mineralne, podczas gdy roślina daje grzybom węglowodany wytwarzane w procesie fotosyntezy. Niektóre rośliny służą jako siedliska grzybów endofitycznych, które chronią roślinę przed roślinożercami, wytwarzając toksyny. Endofityczną grzybicze, Neotyphodium coenophialum w kostrzewy trzcinowej ( Festuca arundinacea ) robi ogromne szkody gospodarcze dla przemysłu bydła w USA Wiele roślin strączkowych roślin które azotowe bakterie mocujące w rodzaju Rhizobium , uznał w guzków o swoich korzeniach, że azot fix z powietrza do wykorzystania przez roślinę. W zamian rośliny dostarczają bakteriom cukry.

Różne formy pasożytnictwa są również dość powszechne wśród roślin, od na wpół pasożytniczej jemioły, która jedynie pobiera składniki odżywcze od swojego żywiciela, ale nadal ma fotosyntetyczne liście, po w pełni pasożytniczą miotłę i zębowca, które pobierają wszystkie składniki odżywcze poprzez połączenia z korzeniami inne rośliny, a więc nie mają chlorofilu . Niektóre rośliny, znane jako mykoheterotrofy , pasożytują na grzybach mikoryzowych, a zatem działają jak epipasożyty na inne rośliny.

Wiele roślin to epifity , co oznacza, że ​​rosną na innych roślinach, zwykle drzewach, nie pasożytując na nich. Epifity mogą pośrednio szkodzić roślinie żywicielskiej, przechwytując mineralne składniki odżywcze i światło, które w przeciwnym razie otrzymałby gospodarz. Ciężar dużej liczby epifitów może łamać konary drzew. Hemiepifity, takie jak figowiec dusiciel, zaczynają jako epifity, ale ostatecznie zapuszczają własne korzenie i obezwładniają i zabijają swojego żywiciela. Wiele storczyków , bromeliad , paproci i mchów często rośnie jako epifity. Epifity bromelii gromadzą wodę w kątach liści, tworząc fitotelmaty, które mogą zawierać złożone wodne sieci pokarmowe.

Około 630 roślin jest mięsożernych , takich jak muchołówka ( Dionaea muscipula ) i rosiczka ( gatunek Drosera ). Łapią małe zwierzęta i trawią je, aby uzyskać składniki mineralne, zwłaszcza azot i fosfor .

Konkurencja

Konkurencja ma miejsce, gdy członkowie tego samego gatunku lub kilku różnych gatunków rywalizują o wspólne zasoby w danym siedlisku. Zgodnie z zasadą wykluczenia konkurencyjnego, gdy zasoby środowiska są ograniczone, gatunki nie mogą zajmować identycznych nisz ani być przez nie wspierane. W końcu jeden gatunek prześcignie drugi, co doprowadzi do wyginięcia gatunków znajdujących się w niekorzystnej sytuacji.

W odniesieniu do roślin konkurencja ma tendencję do negatywnego wpływu na ich wzrost, gdy konkuruje o wspólne zasoby. Te wspólne zasoby zwykle obejmują przestrzeń do wzrostu, światło słoneczne, wodę i składniki odżywcze. Światło jest ważnym zasobem, ponieważ jest niezbędne do fotosyntezy. Rośliny wykorzystują swoje liście do osłaniania innych roślin przed światłem słonecznym i szybko rosną, aby zmaksymalizować własną ekspozycję. Woda jest również ważna dla fotosyntezy, a rośliny mają różne systemy korzeniowe, aby zmaksymalizować pobieranie wody z gleby. Niektóre rośliny mają głębokie korzenie, które są w stanie zlokalizować wodę zmagazynowaną głęboko pod ziemią, a inne mają płytsze korzenie, które są w stanie wydłużyć się na większe odległości w celu zbierania świeżej wody deszczowej.

Minerały są również ważne dla wzrostu i rozwoju roślin, gdzie niedobory mogą wystąpić, jeśli zapotrzebowanie na składniki odżywcze nie zostanie zaspokojone. Powszechnymi składnikami pokarmowymi konkurującymi między roślinami są azot i fosfor. Przestrzeń jest również niezwykle ważna dla rosnącej i rozwijającej się rośliny. Posiadanie optymalnej przestrzeni sprawia, że ​​bardziej prawdopodobne jest, że liście są wystawione na wystarczającą ilość światła słonecznego i nie są przepełnione w celu zajścia fotosyntezy. Jeśli umiera stare drzewo, powstaje konkurencja między kilkoma drzewami, które je zastąpią. Te, które są mniej skutecznymi konkurentami, mają mniejsze szanse na przyczynienie się do następnego pokolenia potomstwa.

Wbrew przekonaniu, że rośliny zawsze konkurują, nowe badania wykazały, że w surowym środowisku dojrzałe rośliny chroniące sadzonki pomagają przetrwać mniejszym roślinom.

Znaczenie

Uprawa

Badanie wykorzystania roślin przez ludzi nazywa się botaniką ekonomiczną lub etnobotanią . Uprawa roślin przez człowieka jest częścią rolnictwa , które jest podstawą ludzkiej cywilizacji. Rolnictwo roślinne dzieli się na agronomię , ogrodnictwo i leśnictwo .

Żywność

Mechaniczny zbiór owsa.

Ludzie są uzależnieni od roślin jako pożywienia , bezpośrednio lub jako pasza dla zwierząt domowych . Rolnictwo zajmuje się produkcją roślin spożywczych i odegrało kluczową rolę w historii cywilizacji świata . Rolnictwo obejmuje agronomię dla roślin uprawnych, ogrodnictwo dla warzyw i owoców oraz leśnictwo dla drewna. Do pożywienia wykorzystano około 7000 gatunków roślin, chociaż większość dzisiejszego pożywienia pochodzi tylko z 30 gatunków. Główne produkty podstawowe obejmują zboża, takie jak ryż i pszenica , skrobiowe korzenie i bulwy, takie jak maniok i ziemniaki , oraz rośliny strączkowe, takie jak groch i fasola . Oleje roślinne, takie jak oliwa z oliwek i olej palmowy, dostarczają lipidów , a owoce i warzywa dostarczają do diety witamin i minerałów.

Leki

Rośliny lecznicze są podstawowym źródłem związków organicznych , zarówno ze względu na ich działanie lecznicze i fizjologiczne, jak i do przemysłowej syntezy szerokiej gamy organicznych związków chemicznych. Z roślin wywodzi się wiele setek leków, zarówno tradycyjnych leków stosowanych w ziołolecznictwie, jak i substancji chemicznych oczyszczonych z roślin lub najpierw w nich zidentyfikowanych, czasem w drodze poszukiwań etnobotanicznych , a następnie zsyntetyzowanych do zastosowania we współczesnej medycynie. Nowoczesne leki pochodzące z roślin to aspiryna , taksol , morfina , chinina , rezerpina , kolchicyna , naparstnica i winkrystyna . Rośliny używane w ziołolecznictwie to miłorząb , echinacea , gorączka i ziele dziurawca . Farmakopei z Dioscorides , De Materia Medica , opisując około 600 roślin leczniczych, został napisany między 50 a 70 ne i pozostał w użyciu w Europie i na Bliskim Wschodzie aż do około 1600 rne; był prekursorem wszystkich nowoczesnych farmakopei.

Produkty niespożywcze

Drewno w magazynie do późniejszej obróbki w tartaku

Rośliny uprawiane jako rośliny przemysłowe są źródłem szerokiej gamy produktów wykorzystywanych w produkcji, czasami tak intensywnie, że zagrażają one środowisku. Produkty niespożywcze obejmują olejki eteryczne , naturalne barwniki , pigmenty, woski , żywice , garbniki , alkaloidy, bursztyn i korek . Produkty pochodzące z roślin to mydła, szampony, perfumy, kosmetyki, farby, lakiery, terpentyna, guma, lateks , smary, linoleum, tworzywa sztuczne, tusze i gumy . Paliwa odnawialne z roślin to drewno opałowe , torf i inne biopaliwa . Paliw kopalnych, węgla , ropy naftowej i gazu ziemnego, pochodzą z pozostałości organizmów wodnych oraz fitoplanktonu w geologicznej .

Zasoby strukturalne i włókna roślinne są wykorzystywane do budowy mieszkań i produkcji odzieży. Drewno jest wykorzystywane nie tylko do budowy budynków, łodzi i mebli, ale także do mniejszych przedmiotów, takich jak instrumenty muzyczne i sprzęt sportowy. Drewno jest rozdrabniane na papier i tekturę. Tkanina jest często wykonana z bawełny , lnu , ramii lub włókien syntetycznych, takich jak sztuczny jedwab i acetat, pochodzących z celulozy roślinnej . Nici używane do szycia materiału również pochodzą w dużej części z bawełny.

Zastosowania estetyczne

Szpachelka do róż w Niedernhall w Niemczech.

Tysiące gatunków roślin uprawia się w celach estetycznych, a także w celu zapewnienia cienia, zmiany temperatury, zmniejszenia wiatru, zmniejszenia hałasu, zapewnienia prywatności i zapobiegania erozji gleby. Rośliny są podstawą wartego wiele miliardów dolarów rocznie przemysłu turystycznego, który obejmuje podróże do historycznych ogrodów , parków narodowych , lasów deszczowych , lasów z kolorowymi jesiennymi liśćmi oraz festiwali, takich jak japońskie i amerykańskie festiwale kwiatów wiśni .

Kapitele starożytnych egipskich kolumn zdobione na wzór roślin papirusowych . (w Luksorze, Egipt)

Podczas gdy niektóre ogrody obsadza się roślinami spożywczymi, wiele z nich sadzi się w celach estetycznych, ozdobnych lub konserwatorskich. Arboreta i ogrody botaniczne to publiczne kolekcje żywych roślin. W prywatnych ogrodach zewnętrznych stosuje się trawy trawnikowe, drzewa ocieniające, drzewa ozdobne, krzewy, winorośle, byliny zielne i rośliny rabatowe. Ogrody mogą uprawiać rośliny w stanie naturalistycznym lub rzeźbić ich wzrost, jak topiary lub espalier . Ogrodnictwo jest najpopularniejszym sposobem spędzania wolnego czasu w USA, a praca z roślinami lub terapia ogrodnicza jest korzystna dla rehabilitacji osób niepełnosprawnych.

Rośliny mogą być również hodowane lub trzymane w pomieszczeniach jako rośliny doniczkowe lub w wyspecjalizowanych budynkach, takich jak szklarnie, które są przeznaczone do pielęgnacji i uprawy żywych roślin. Venus Flytrap , wrażliwa roślina i roślina wskrzeszająca to przykłady roślin sprzedawanych jako nowości. Istnieją również formy artystyczne specjalizujące się w układaniu roślin ciętych lub żywych, takie jak bonsai , ikebana oraz układanie kwiatów ciętych lub suszonych. Rośliny ozdobne czasami zmieniały bieg historii, jak w przypadku tulipomania .

Projekty architektoniczne przypominające rośliny pojawiają się w kapitelach starożytnych egipskich kolumn, które zostały wyrzeźbione na wzór egipskiego białego lotosu lub papirusu . Wizerunki roślin są często wykorzystywane w malarstwie i fotografii, a także na tekstyliach, pieniądzach, znaczkach, flagach i herbach.

Zastosowania naukowe i kulturalne

Barbara McClintock (1902–1992) była pionierską cytogenetyką, która wykorzystała kukurydzę do badania mechanizmu dziedziczenia cech.

Na roślinach często prowadzono podstawowe badania biologiczne. 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. Roślina Arabidopsis thaliana jest wykorzystywana w laboratoriach jako organizm modelowy do zrozumienia, w jaki sposób geny kontrolują wzrost i rozwój struktur roślinnych. NASA przewiduje, że stacje kosmiczne lub kolonie kosmiczne pewnego dnia będą polegać na roślinach do podtrzymywania życia .

Starożytne drzewa są czczone, a wiele z nich jest sławnych . Same słoje drzew są ważną metodą datowania w archeologii i służą jako zapis minionych klimatów.

Rośliny zajmują ważne miejsce w mitologii , religii i literaturze . Służą one jako narodowych i państwowych emblematów, w tym drzew państwowych i państwowych kwiatów . Rośliny są często używane jako pamiątki, prezenty oraz do oznaczania specjalnych okazji, takich jak narodziny, zgony, śluby i święta. Układanie kwiatów może służyć do wysyłania ukrytych wiadomości .

Negatywne efekty

Chwasty są komercyjnie lub estetycznie niepożądanymi roślinami rosnącymi w zarządzanych środowiskach, takich jak farmy , obszary miejskie , ogrody , trawniki i parki . Ludzie rozprzestrzenili rośliny poza ich rodzime zasięgi, a niektóre z wprowadzonych roślin stają się inwazyjne , uszkadzając istniejące ekosystemy poprzez wypieranie rodzimych gatunków, a czasem stając się poważnymi chwastami uprawnymi.

Rośliny mogą szkodzić zwierzętom, w tym ludziom. Rośliny wytwarzające pyłki wiatrowe wywołują reakcje alergiczne u osób cierpiących na katar sienny . Szeroka gama roślin jest trująca . Toksalbuminy są truciznami roślinnymi śmiertelnymi dla większości ssaków i działają jako poważny środek odstraszający od konsumpcji. Kilka roślin powoduje podrażnienia skóry po dotknięciu, takie jak trujący bluszcz . Niektóre rośliny zawierają substancje psychotropowe , które są ekstrahowane i spożywane lub palone, w tym nikotyna z tytoniu , kannabinoidy z Cannabis sativa , kokaina z koki Erythroxylon i opium z maku lekarskiego . Palenie powoduje uszczerbek na zdrowiu, a nawet śmierć, a niektóre narkotyki mogą być również szkodliwe lub śmiertelne dla ludzi. Zarówno nielegalne, jak i legalne narkotyki pochodzące z roślin mogą mieć negatywny wpływ na gospodarkę, wpływając na wydajność pracowników i koszty egzekwowania prawa.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Ogólny
Szacunki i liczenia gatunków

Zewnętrzne linki

Bazy botaniczne i roślinne