Растения
| Растения | ||||||
_version_2.png?lang=bg) Разнообразие на растенията: Първи ред: фитопланктон Micrasterias radiata, наблюдаван под микроскоп; цвят на роза (Rosa sp.); велвичия (Welwitschia mirabilis). Втори ред: насекомоядно растение Drosera tokaiensis; плодове на малина (Rubus idaeus); цъфтяща дива череша (Prunus avium). Трети ред: листа на гинко (Ginkgo biloba); цвят на върба (Salix sp.); чернодробен мъх Pellia epiphylla. Четвърти ред: шишарка на Encephalartos villosus; цвят на цимбидиум (Cymbidium sp.); червен мъх. Пети ред: листа на четинест многоредник (Polystichum setiferum); цъфтящ слънчоглед (Helianthus annuus); шишарки на корейска ела (Abies koreana). | ||||||
| Класификация | ||||||
| ||||||
| Научно наименование | ||||||
Haeckel, 1866 | ||||||
| Растения в Общомедия | ||||||
| [ редактиране ] |
Растенията (Plantae) са царство организми, включващо познати форми, като дървета, храсти, треви, лиани, папрати и мъхове, а според някои дефиниции и зелените водорасли. Точният брой на видовете растения е трудно да се определи, но в наши дни се смята, че съществуват 300-315 хиляди вида, от които основната част, 260-290 хиляди, са семенни растения.[1]
Характерно за тях е наличието на целулозни клетъчни стени и извличането на необходимата за жизнените им процеси енергия от слънчевата светлина чрез фотосинтеза. При този процес те използват хлорофил, разположен в хлоропласти, на който се дължи зеленият цвят на много техни части. Въпреки това някои растения са паразити и могат да не фотосинтезират или да не произвеждат значителни количества хлорофил. Също с някои изключения, растенията се характеризират с полово размножаване, модулен и неограничен растеж и редуване на поколенията.
Растенията са основна част от живота на Земята. Те са източник на основната част от свободния кислород и са основен елемент на повечето екосистеми, особено на сушата. Всички животни зависят от химичната енергия, натрупана във вид на органични съединения, която растенията добиват от слънчевата светлина чрез фотосинтеза. Тази енергия животните усвояват чрез метаболизма си. Растителни продукти, като зърно, плодове и зеленчуци са основни елементи на диетата на хората и много видове растения се култивират от тях от хилядолетия. Растенията се използват от хората и с декоративна цел, а до неотдавна те са били източникът на повечето лекарства.
Науката, изследваща растенията се нарича ботаника.
Обхват
Още през 4 век пр.н.е. Аристотел разделя живите същества на две групи — растения, които обикновено не се движат, и животни, които често се придвижват, за да се снабдяват с храна. Много по-късно, в систематиката на Карл Линей от 18 век, тези две групи получават статут на царства — съответно, Vegetabilia (по-късно Metaphyta или Plantae) и Animalia (или Metazoa). Впоследствие се изяснява, че царството Plantae в първоначалния си вид обхваща няколко несвързани помежду си групи, в резултат на което гъбите и някои водорасли са обособени в новосъздадени царства. Въпреки това в много случаи те продължават да се разглеждат като растения, когато контекстът не изисква прецизност.
Извън формалния научен контекст понятието „растение“ се свързва с определени характеристики, като многоклетъчност, наличие на целулоза и способност за извършване на фотосинтеза.[2][3]
Дефиниции
В наши дни, когато наименованието растения или Plantae се прилага към конкретен таксон, то може да се отнася за една от три различни по обхвата си групи организми:
| Наименование | Описание |
|---|---|
| Растения в най-тесен смисъл, наричани също висши растения, Embryophyta или Metaphyta | Най-тясната дефиниция на растенията, описана подробно по-долу в тази статия. |
| Зелени растения, наричани също Viridiplantae, Viridiphyta или Chlorobionta | Включва висшите растения, заедно със зелените водорасли (Charophyta и Chlorophyta). Общото за всички тях е, че съдържат хлорофил a и b, имат пластиди, свързани само с две мембрани, могат да натрупват скорбяла, а в клетъчните им стени има целулоза. |
| Archaeplastida, наричани също Plastida или Primoplantae | Включва зелените растения, заедно с червените водорасли (Rhodophyta) и водораслите Glaucophyta. Тази група обхваща еукариотите, които в хода на еволюцията си са образували хлоропласти чрез пряко поглъщане на цианобактерии. |
Много от спорните въпроси около обхвата на таксона на растенията са свързани с организми, които, макар и важни за изследването на еволюцията на съвременната флора, са рядко срещани в ежедневието и имат минимално стопанско значение. По тази причина разграничението между описаните групи организми е от значение главно в тясно научен контекст.
Растения и водорасли
Водорасли се наричат няколко самостоятелни групи организми, които натрупват енергия чрез фотосинтеза и по тази причина в миналото са причислявани към растенията. Най-забележимите представители на водораслите са многоклетъчните форми, които външно наподобяват висши растения, но в действителност са зелени, червени или кафяви водорасли. Всяка от тези три групи включва също и множество микроскопични или едноклетъчни организми. Тези групи организми еволюират от различни нефотосинтезиращи предшественици независимо една от друга и от висшите растения, поради което вече не се включват в царство Растения.[4][5]
Viridiplantae обхваща зелените водорасли и същинските растения и представлява клад, група организми, включваща всички потомци на един общ предшественик. С няколко изключения сред зелените водорасли, всички представители на Viridiplantae споделят общи характерни черти, сред които съдържащите целулоза клетъчни стени, хлоропластите с хлорофили a и b и запасите от храна във вид на нишесте. Всички те претърпяват затворена митоза без центриоли и обикновено имат митохондрии с плоски кристи. Хлоропластите им са заобиколени от две мембрани, което говори за пряк произход от ендосимбионтни цианобактерии.
Две други групи водорасли — червените водорасли (Rhodophyta) и Glaucophyta - също имат хлоропласти, които изглежда са произлезли от ендосимбионтни цианобактерии, макар че използват при фотосинтезата различни пигменти и съответно имат различен цвят. Тези три групи, Viridiplantae, Rhodophyta и Glaucophyta, вероятно имат общ произход и се обединяват в таксона Archaeplastida, който представлява и най-широката съвременна дефиниция на растенията.
За разлика от представителите на Archaeplastida, повечето други водорасли, като Heterokontophyta, Haptophyta, Dinoflagellata и Euglenoidea, не само използват различни пигменти, но и имат хлоропласти с три или четири ограждащи мембрани. Те не са близко свързани с растенията, като се предполага, че са придобили хлоропластите си самостоятелно от погълнати или симбионтни зелени и червени водорасли. По тази причина, макар в миналото да са причислявани към растенията, в наши дни те са изключени и от най-широките дефиниции на растение.
Традиционно Viridiplantae са разделяни на зелени водорасли и висши растения. Днес се приема, че висшите растения са еволюирали от група зелени водорасли, което прави групата на зелените водорасли парафилетична (невключваща част от потомците на общ предшественик). Тъй като такива групи се избягват в съвременните класификации, напоследък Viridiplantae се подразделя на два клада - Chlorophyta и Streptophyta (или Charophyta).[6][7] Chlorophyta (наименование, използвано и за всички зелени водорасли) обхваща зелените водорасли, които не са пряко сврзани с висшите растения — около 4300 вида едноклетъчни и многоклетъчни предимно морски организми.[8]
Другата съставна част на Viridiplantae са предимно сладководните и сухоземни Streptophyta, която се състои от няколко групи зелени водорасли и от всички висши растения. Водораслите в Streptophyta са едноклетъчни или образуват прости или разклонени многоклетъчни влакна.[7] Сред тях са Charales, които силно наподобяват висшите растения е се предполага, че са техните най-близки родственици. Те растат под водата и имат централно стъбло и разклонения, което им придава лъжлива прилика с хвощовете, които са същински висши растения.
Растения и гъби
Класификация
В таблицата са показани основните подразделения на царство Растения и са посочени приблизителния брой представители за всеки отдел. Счита се, че растенията наброяват около 300 000 вида, от които покритосеменните са между 85 и 90%. Различни източници посочват различен брой представители.
| Неофициална група | Отдел | Име | Брой на видовете | Приблизителен брой в неофициалната група |
|---|---|---|---|---|
| Зелени водорасли | Chlorophyta | Зелени водорасли | 3800 [9] – 4,300 [10] | 8500
(6600 - 10 300) |
| Charophyta | Харови водорасли | 2800;[11] 4000-6000 [12] | ||
| Мъхове | Marchantiophyta | Чернодробни мъхове | 6000-8000 [13] | 19 000
(18 100 - 20 200) |
| Anthocerotophyta | Рогоспорангиеви мъхове | 100-200 [14] | ||
| Bryophyta | Лиснати мъхове | 12 000 [15] | ||
| Спорови растения | Lycopodiophyta | Плауновидни | 1200 [16] | 12 000
(12 200) |
| Pteridophyta | Папратовидни | 11 000 [16] | ||
| Семенни растения | Cycadophyta | Цикасови | 160 [17] | 260 000
(259 511) |
| Ginkgophyta | Гинкови | 1 [18] | ||
| Pinophyta | Иглолистни | 630 [16] | ||
| Gnetophyta | Гнетови | 70 [16] | ||
| Magnoliophyta | Покритосеменни | 258 650 [19] |
Имената на отделните подразделения следват Международния код за ботаническа номенклатура и Международния код за номенклатура на култивираните растения.
Еволюция на растенията
Еволюцията на растенията е довела до повишаване на нивата на сложност, от първите водорасли, през мъхове, плауновидни, папратовидни до комплекса от голосеменни и покритосеменни днес. Групите, които се появяват по-рано, продължават да се развиват, особено в средата, в която те са еволюирали.
Данните сочат, че водораслите се формират преди около 1,2 милиарда години, но едва през ордовик, преди около 450 млн. години се появяват сухоземни растения.[20] Въпреки това, новите данни от проучването на съотношенията на въглеродните изотопи в прекамбрийски скали предполага, че сложните фотосинтезиращи растения се появяват преди около милиард години.[21] Разнообразието от растения започва да се увеличава в края на периода силур, преди около 420 милиона години, а плодовете на това разнообразие започват да стават забележителни в началото на девон каквито например са Райниевите черти в изкопаеми скали подобни на кремък. В тези следи са видими растения до клетъчно ниво, запазени от покрилите ги вулканични скали. До средата на девон повечето от частите на познатите съвременни растения са налице, включително корени, листа и вторична дървесина, а до края на периода се появяват и семената.[22] Растенията от късен девон са достигнали такава степен на сложност, която им позволила да формират гори от високи дървета. Еволюционни нововъведения се появяват и след края на девон. Повечето растителни групи остават са относително непроменени от масовото измиране от Перм-Триас, въпреки че съотношението на отделните типове растения се променя. Това измиране вероятно е поставило основите на развитието на цъфтящите растения в триас преди около 200 милиона години и достига своя бум в креда и терциер. Последната голяма група от растения, които се появяват на Земята са тревите. Те се превръщат във важен фактор в средата на терциера преди около 40 милиона години. Тревите, както и много други групи растения развиват нови механизми на метаболизъм, за да оцелеят при ниски емисии на CO2 и топли и сухи условия на тропиците през последните 10 милиона години.
Предложено филогенетично дърво базирано на това от Kenrick and Crane,[23] с промяна в Pteridophyta предложена от Smith et al.[24] Вероятно Prasinophyceae е възможна да е изходна група за всички зелени растения.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Висши растения
Фосили
Анатомия и морфология
Физиология
Фотосинтеза
Фотосинтезата е биологичен процес, при който с помощта на слънчевата светлина въглеродният диоксид се преобразува в органични съединения.[25] В най-разпространения вариант на процеса в синтеза участва вода, синтезират се захариди и като остатъчен продукт се отделя кислород. Основният механизъм за улавяне на светлинната енергия е благодарение на пигмента хлорофил. Всички зелени растения съдържат две форми на хлорофила: хлорофил а и хлорофил б. Последният от тези пигменти не се намира в червените или кафявите водорасли.
Имунитет
Размножаване
При растенията се наблюдават и двата типа на размножаване: полово и безполово. При висшите растения единствената форма на половото размножаване е оогамията, а форма на безполовото размножаване е широко разпространеното вегетативно размножаване.
Освен вегетативни, растенията имат и специализирани генеративни органи, строежът и развитието на които е пряко свързан от жизнения цикъл на растението. В жизнения цикъл се редуват, хаплоидо поколение (гаметофит) и безполово, диплоидно поколение (спорофит). При гаметофита се образуват половите органи — мъжки антеридии и женски архегонии (липсват при някои гнетови и покритосеменни). Сперматозоидите (липсват при хвойновите, гнетовите и покритосеменни) оплождат намиращата се в архегония яйцеклетка, в резултат на което се образува диплоидна зигота. Зиготата формира зародиш, който постепено се развива в спорофит. На спорофита се развиват спорангии (често върху специализирани спороносни листи или спорофили). В спорангиите се извършва мейоза и се образуват хаплоидни спори. При разделноспоровите растения спорите са от два типа: мъжки (от тях се развиват гаметофити само с антеридии) и женски (от тях се развиват гаметофити, носещи само архегонии). От спорите се развива гаметофит и процесът започва отначало. Такъв жизнен цикъл имат мъхообразните и папратовите растения, като при първата група растения доминира гаметофитът, а при втората - спорофитът. При семенните растения процесът се усложнява поради факта, че женския (носещ архегонии) гаметофит се развива направо върху майчиния спорофит, а мъжкия гаметофит (прашец) трябва да се придвижи до женския в процеса на опрашване. Спорофилите при семенните растения обикновено са сложно устроени и се обединяват в т.нар. стробила, а при покритосеменните растения в цвят, които на свой ред могат да се обединят в съцветия. При семенните растения възниква специализирана, състояща се от няколко генотипа структура — семе, което условно може да бъде отнесено към герминативните органи. При покритосеменните растенияцветът след опрашване нараства и се формира плод[26].
Екология
Фотосинтезата осъществявана от растенията и водораслите на Земята представлява най-добрия източник на енергия и органичен материал в почти всички екосистеми. Фотосинтезата радикално променя състава на атмосферата в ранното развитие на Земята, при което в момента в състава и влиза 21% кислород. Животнити и повечето други организми са аеробни, и пряко зависят от наличието на кислород, който да дишат. Растенията са първичните производители в повечето сухоземни екосистеми и формират основата на хранителната верига в тях. Много животни разчитат на растения за подслон, както и кислород и храна.
Сухоземните растения са ключови компоненти на кръговрата на водата и няколко други биогеохимичните цикли. Някои растения са еволюирали съвместно с азотфиксиращи бактерии и така изпълняват важна рола от азотния цикъл. Корените на растенията играят съществена роля в предотвратяването на ерозията на почвата
Значение за хората
Бележки
- ↑ International Union for Conservation of Nature 2010.
- ↑ Merriam-Webster 2009.
- ↑ Encyclopedia Britannica 2009.
- ↑ Margulis 1974, с. 45 – 78.
- ↑ Raven 2005.
- ↑ Lewis 2004, с. 1535 – 1556.
- ↑ а б Becker 2009, с. 999 – 1004.
- ↑ Guiry 2007.
- ↑ Van den Hoek, C., D. G. Mann, & H. M. Jahns, 1995. Algae: An Introduction to Phycology. pages 343, 350, 392, 413, 425, 439, & 448 (Cambridge: Cambridge University Press). ISBN 0-521-30419-9
- ↑ Guiry, M.D. & Guiry, G.M. (2011). AlgaeBase : Chlorophyta. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway, http://www.algaebase.org/browse/taxonomy/?searching=true&gettaxon=Chlorophyta, посетен на 26 юли 2011
- ↑ Guiry, M.D. & Guiry, G.M. (2011). AlgaeBase : Charophyta. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway, http://www.algaebase.org/browse/taxonomy/?searching=true&gettaxon=Charophyta, посетен на 26 юли 2011
- ↑ Van den Hoek, C., D. G. Mann, & H. M. Jahns, 1995. Algae: An Introduction to Phycology. pages 457, 463, & 476. (Cambridge: Cambridge University Press). ISBN 0-521-30419-9
- ↑ Crandall-Stotler, Barbara. & Stotler, Raymond E., 2000. "Morphology and classification of the Marchantiophyta". page 21 in A. Jonathan Shaw & Bernard Goffinet (Eds.), Bryophyte Biology. (Cambridge: Cambridge University Press). ISBN 0-521-66097-1
- ↑ Schuster, Rudolf M., The Hepaticae and Anthocerotae of North America, volume VI, pages 712-713. (Chicago: Field Museum of Natural History, 1992). ISBN 0-914-86821-7.
- ↑ Goffinet, Bernard и др. Systematics of the Bryophyta (Mosses): From molecules to a revised classification // Monographs in Systematic Botany 98. Missouri Botanical Garden Press, 2004. с. 205–239.
- ↑ а б в г Raven, Peter H., Ray F. Evert, & Susan E. Eichhorn, 2005. Biology of Plants, 7th edition. (New York: W. H. Freeman and Company). ISBN 0-7167-1007-2.
- ↑ Gifford, Ernest M. & Adriance S. Foster, 1988. Morphology and Evolution of Vascular Plants, 3rd edition, page 358. (New York: W. H. Freeman and Company). ISBN 0-7167-1946-0.
- ↑ Taylor, Thomas N. & Edith L. Taylor, 1993. The Biology and Evolution of Fossil Plants, page 636. (New Jersey: Prentice-Hall). ISBN 0-13-651589-4.
- ↑ International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, 2006. IUCN Red List of Threatened Species:Summary Statistics
- ↑ "The oldest fossils reveal evolution of non-vascular plants by the middle to late Ordovician Period (~450-440 m.y.a.) on the basis of fossil spores" Transition of plants to land
- ↑ "The apparent dominance of eukaryotes in non-marine settings by 1 Gyr ago indicates that eukaryotic evolution on land may have commenced far earlier than previously thought." Earth’s earliest non-marine eukaryotes
- ↑ Rothwell, G. W. и др. Elkinsia gen. nov., a Late Devonian gymnosperm with cupulate ovules // Botanical Gazette 150 (2). University of Chicago Press, 1989. DOI:10.1086/337763. с. 170–189.
- ↑ Kenrick, Paul & Peter R. Crane. 1997. The Origin and Early Diversification of Land Plants: A Cladistic Study. (Washington, D.C.: Smithsonian Institution Press). ISBN 1-56098-730-8.
- ↑ Smith Alan R., Pryer Kathleen M., Schuettpelz E., Korall P., Schneider H., Wolf Paul G. A classification for extant ferns (PDF) // Taxon 55 (3). 2006. DOI:10.2307/25065646. с. 705–731.
- ↑ Smith, A. L. Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Oxford, Oxford University Press, 1997. ISBN 0-19-854768-4. с. 508.
- ↑ Шипунов А. Б. Растения // Биология: Школьная энциклопедия / Белякова Г. и др. — М.: БРЭ, 2004. — 990 с. — ISBN 5-85270-213-7
- Цитирани източници
- Becker, B. et al. Streptophyte algae and the origin of embryophytes // Annals of Botany 103 (7). 2009. DOI:10.1093/aob/mcp044. p. 999–1004. (на английски)
- plant (life form) // Britannica Online Encyclopedia. Encyclopedia Britannica, 2009. Посетен на 2009-03-25. (на английски)
- Guiry, M.D. et al. Phylum: Chlorophyta taxonomy browser // AlgaeBase version 4.2. World-wide electronic publication. National University of Ireland, Galway, 2007. Посетен на 2007-09-23. (на английски)
- Haeckel, G. Generale Morphologie der Organismen. Berlin, Verlag von Georg Reimer, 1866. (на немски)
- Numbers of threatened species by major groups of organisms (1996–2010) (PDF) // International Union for Conservation of Nature, 11 Mar 2010. (на английски)
- Lewis, Louise A. et al. Green algae and the origin of land plants // American Journal of Botany 91 (10). 2004. DOI:10.3732/ajb.91.10.1535. p. 1535–1556. (на английски)
- Margulis, L. Five-kingdom classification and the origin and evolution of cells // Evolutionary Biology 7. 1974. p. 45–78. (на английски)
- plant[2] // Merriam-Webster Online Dictionary. Merriam-Webster, 2009. Посетен на 2009-03-25. (на английски)
- Raven, Peter H et al. Biology of Plants. New York, W. H. Freeman and Company, 2005. ISBN 0-7167-1007-2. (на английски)
