Rastline: definicija, značilnosti, fotosinteza in razvrstitev
Rastline: jasna definicija, značilnosti, fotosinteza in razvrstitev. Preberite o listih, koreninah, klorofilu in približno 350.000 znanih rastlinskih vrstah.
Definicija in osnovne značilnosti
Rastline so ena od šestih velikih skupin (kraljestev) živih bitij. So avtotrofni evkarionti, kar pomeni, da imajo zapletene celice in si same pripravljajo hrano. Običajno se ne morejo premikati (če ne štejemo rasti) in so večinoma pritrjene na podlago. Večina ima celice z celulozno celično steno, velike centralne vakuole in posebne plastide (npr. kloroplaste), v katerih poteka fotosinteza.
Primeri in študij
Med rastlinami so znane vrste, kot so drevesa, zelišča, grmičevje, trave, trte, praproti, mahovi in zelene alge. Znanstveno preučevanje rastlin, imenovano botanika, je odkrilo približno 350.000 obstoječih (živih) vrst rastlin. Pomembno je vedeti, da Glive in nezelene alge ne spadajo med rastline, čeprav v naravi pogosto rastejo v bližini in so z rastlinami ekološko povezane.
Zgradba rastlin in njihovi organi
Večina kopenskih rastlin ima jasno ločene organe:
- Korenine (absorbira voda in minerale iz tal); v besedilu so omenjene kot del, ki je pod površjem.
- Stebla (nosi liste in transportira snovi med koreninami in listi).
- Listi (glavni organ za zajemanje svetlobe in izvajanje fotosinteze).
Večina rastlin raste v zemlji, pri čemer so stebla v zraku, korenine pa pod površjem. Nekatere rastline plavajo v vodi ali so pritrjene na drugih rastlinah (epifiti). Koreninski del absorbira vodo in minerale; voda se vzpenja po steblu in doseže liste. Izhlapevanje vode iz por v listih potegne vodo skozi rastlino — ta proces imenujemo transpiracija. Ta gib vode in raztopljenih snovi ureja hidrostatični tlak in prehod snovi skozi ksilem in floem.
Fotosinteza — kako rastline izdelujejo hrano
Rastlina potrebuje sončno svetlobo, ogljikov dioksid, minerale in vodo, da lahko s fotosintezo tvori hrano. Zelena snov v rastlinah, imenovana klorofil, zadržuje sončno energijo, ki je potrebna za proizvodnjo hrane. Klorofil je predvsem v listih, v plastidih, ki so v notranjosti listnih celic. List si lahko predstavljamo kot tovarno hrane: z zajemanjem svetlobe v kloroplastih rastlina pretvori CO2 in vodo v ogljikove hidrate in kisik.
Poenostavljena kemijska enačba fotosinteze je:
6 CO2 + 6 H2O + svetloba → C6H12O6 + 6 O2
Listi rastlin se razlikujejo po obliki in velikosti, vendar so vedno organ, ki je najprimernejši za zajemanje sončne energije. Ko je hrana izdelana v listu, se po floemu prenese v druge dele rastline, kot so stebla, korenine ali skladiščne organe.
Pomembno je omeniti, da fotosintezo ne izvajajo izključno listi — tudi zeleni deli stebla in nekateri drugi zeleni organi lahko prispevajo k zajemu svetlobe. Proces fotosinteze lahko v nadzorovanih pogojih pospešimo z dodajanjem več CO2, optimalne svetlobe in ustreznih hranil, vendar ima vsaka vrsta tudi svoje biološke omejitve.
Razmnoževanje in življenjski ciklus
Rastline se razmnožujejo spolno ali nespolno. Pri mnogih rastlinah obstaja izmenjava generacij (izmenjava stadijev sporofita in gametofita). Glavne možnosti razmnoževanja vključujejo:
- Razmnoževanje s semeni (angiosperme, gimnosperme) — seme vsebuje zarodek in rezervne snovi.
- Razmnoževanje s sporami (praprotnice, mahovi) — spore so pogosto prilagojene za širjenje po zraku.
- Vegetativno oziroma nespolno razmnoževanje (koreninske brste, potaknjenci, oddaljene rozete), kar omogoča hitro kolonizacijo okolja.
Razvrstitev
Rastline lahko poenostavljeno razdelimo na več velikih skupin:
- Angiosperme (cvetnice ali kritosemenke) — največja skupina, semena skrita v plodu.
- Gimnosperme — semena niso v plodu, primeri so iglavci.
- Praprotnice (pteridofite) — razmnoževanje preko spor.
- Mahovi (bryophyte) — nizke, netraveče rastline, brez pravega ksilema in floema.
- Zelene alge in sorodne skupine — nekateri taksonomi jih obravnavajo ločeno, vendar so filogenetsko povezane z rastlinsko linijo (Viridiplantae).
Vloga v naravi in za človeka
Rastline so temelj skoraj vseh ekosistemov. S fotosintezo proizvajajo kisik, zajemajo ogljik iz ozračja in tvorijo osnovo prehranjevalnih verig. Poleg tega zagotavljajo habitat, preprečujejo erozijo tal in vplivajo na podnebje. Ljudje jih uporabljamo kot hrano, surovine (les, vlakna), zdravila, dekorativne rastline in v kmetijstvu. Beseda "rastlina" lahko pomeni tudi dejanje, s katerim nekaj posadimo v zemljo. Kmetje na primer posadijo semena na polje.
Dodatne informacije in zanimivosti
Transpiracija in delovanje ksilema in floema oblikujeta hidrološke in prehranske tokove znotraj rastline in vplivata na mikroklimo okoli rastlin. Rastline so prilagodljive: nekatere preživijo v puščavskih razmerah, druge v vodnih okoljih ali ob polarnem robu. Zaradi globalnih sprememb podnebja in ljudi so številne vrste ogrožene, zato je ohranjanje rastlinske raznovrstnosti pomembno za stabilnost ekosistemov in človeško dobrobit.
Zeleni listi in rumeni cvetovi narcise
Vrste rastlin
Zelene alge:
Kopenske rastline (embriofit)
- Nežilne rastline (mahovnjaki):
- Jetrovci
- Mahovi
- Rogatci
- †Horneophytopsida
- Vaskularne rastline (traheofiti)
- Lycopodiophyta-clubmosses
- Pteridophyta: praproti
- Pteridopsida: značilne praproti
- Sphenopsida: preslice
- Marattiopsida: divergentna skupina praproti
- Psilotopsida: sestrska skupina vseh drugih praproti
- †Rhyniophyta-rhyniophytes
- †Zosterophyllophyta-zosterophylls
- †Trimerophytophyta-trimerophytes
- †Progymnospermophyta
- Semenske rastline (spermatofiti)
- †Pteridospermatophyta: semenske praproti
- Pinophyta: iglavci
- Cikadofita: cikade
- Ginkgophyta: ginkofiti
- Gnetophyta: sestrska skupina členonožcev
- Magnoliophyta ali Angiosperms (cvetoče rastline)
- Dikotilidi
- Enoletnice
- †Nematofiti
Tovarna rastlinske hrane
Vsaj nekatere rastlinske celice vsebujejo fotosintezne organele (plastide), ki jim omogočajo pridobivanje hrane. S sončno svetlobo, vodo in ogljikovim dioksidom plastidi proizvajajo sladkorje, osnovne molekule, ki jih potrebuje rastlina. Kot stranski produkt fotosinteze nastaja prosti kisik (O2).
Kasneje se lahko sladkorji v celični citoplazmi spremenijo v aminokisline za beljakovine, nukleotide za DNK in RNK ter ogljikove hidrate, kot je škrob. Za ta proces so potrebni nekateri minerali: dušik, kalij, fosfor, železo in magnezij.
Rastlinska hranila
Prehrana rastlin je preučevanje kemičnih elementov, ki so potrebni za rast rastlin.
Makrohranila:
- N = dušik (ogljikovi hidrati)
- P = fosfor (ATP in energijski cikel)
- K = kalij (uravnavanje vode)
- Ca = kalcij (prenos drugih hranil)
- Mg = magnezij (encimi)
- S = žveplo (nekatere aminokisline)
- Si = silicij (celične stene)
Mikrohranila (elementi v sledovih) vključujejo:
- Cl = klor (osmoza in ionsko ravnovesje)
- Fe = železo (kofaktor encimov za fotosintezo)
- B = bor (prenos sladkorja in delitev celic)
- Mn = mangan (gradi kloroplaste)
- Na = natrij (različno)
- Zn = cink (številni encimi)
- Cu = baker (fotosinteza)
- Ni = nikelj (encim)
- Mo = molibden (kofaktorji encimov)
Kloroplasti, vidni v celicah Plagiomnium affine
Korenine
Korenine rastlin imajo dve glavni funkciji. Prvič, pritrdijo rastlino na tla. Drugič, iz tal absorbirajo vodo in različna hranila, raztopljena v vodi. Rastline vodo uporabijo za proizvodnjo hrane. Voda rastlini zagotavlja tudi oporo. Rastline, ki jim primanjkuje vode, postanejo zelo šibke in njihova stebla ne morejo podpirati listov. Rastline, ki so specializirane za puščavska območja, imenujemo kserofiti ali freatofiti, odvisno od vrste rasti korenin.
Voda se iz korenin do preostalih delov rastline prenaša po posebnih žilah v rastlini. Ko voda doseže liste, del vode izhlapi v zrak. Številne rastline potrebujejo pomoč gliv, da njihove korenine pravilno delujejo. Ta simbioza med rastlinami in glivami se imenuje mikoriza. Bakterije Rhizobia v koreninskih gomoljih pomagajo nekaterim rastlinam pri pridobivanju dušika.
Razmnoževanje cvetočih rastlin
Cvetovi in opraševanje
Cvetovi so razmnoževalni organ samo pri cvetočih rastlinah (metuljnicah). Cvetni listi so pogosto živo obarvani in dišeči, da privabijo žuželke in druge opraševalce. Stamen je moški del rastline. Sestavljen je iz nitke (stebla), v kateri je prašnik, ki proizvaja cvetni prah. Rastline potrebujejo cvetni prah za proizvodnjo semen. Karpel je ženski del cveta. V zgornjem delu zapestja je stigma. Stičišče je vrat zapestnice. Jajčnik je nabreklo območje na dnu cvetnega lista. Iz jajčnika nastanejo semena. Kališnica je list, ki ščiti cvet kot popek.
Postopek, pri katerem se cvetni prah prenaša z enega na drug cvet, se imenuje opraševanje. Ta prenos se lahko zgodi na različne načine. Žuželke, kot so čebele, privlačijo svetli, dišeči cvetovi. Ko čebele vstopijo v cvet, da bi nabrale nektar, se jim pikčast cvetni prah prilepi na zadnje noge. Lepljiva stigma na drugem cvetu ujame cvetni prah, ko čebela pristane ali leti v njegovi bližini.
Nekatere rože za prenašanje cvetnega prahu uporabljajo veter. Njihove viseče palčke proizvajajo veliko cvetnega prahu, ki je dovolj lahek, da ga veter prenese. Njihovi cvetovi so navadno majhni in niso močno obarvani. Stigme teh cvetov so pernate in visijo zunaj cveta ter lovijo cvetni prah, ko pade.
Potniki s semeni
Rastlina proizvede veliko spor ali semen. Nižje rastline, kot so mahovi in praproti, proizvajajo spore. Semenske rastline so rodovi iz rodu Gymnosperms in Angiosperms. Če bi vsa semena poleg rastline padla na tla, bi se območje lahko prenasitilo. Za vsa semena morda ne bi bilo dovolj vode in mineralov. Semena imajo običajno način, kako priti na nova mesta. Nekatera semena se lahko razpršijo z vetrom ali vodo. Semena v sočnih plodovih se razpršijo, ko jih pojemo. Včasih se semena prilepijo na živali in se tako razpršijo.
Fosili
Vprašanje najzgodnejših rastlinskih fosilov je odvisno od tega, kaj razumemo pod besedo "rastlina".
- Če z rastlinami mislimo na fototrofe, ki uporabljajo klorofil, so cianobakterije v stromatolitih prvi fosili pred 3450 milijoni let v arhejskem eonu. Izjemna natančnost je mogoča, ker so bili fosili vstavljeni med tokove lave, ki jih je bilo mogoče natančno datirati na podlagi vgrajenih kristalov cirkona.
- Če med rastline štejemo vse vrste alg, so najstarejše znane rdeče alge živele pred 1,6 milijarde let. Njihove fosile so pred kratkim našli v Indiji.
- Če z rastlinami mislimo na zelene rastline, Viridiplantae, potem so prvi fosili zelene alge. To je verjetno večinsko stališče poklicnih botanikov. Obstajajo prepričljivi dokazi za monofilijo zelenih alg in embriofitov. Še vedno obstajata dve možnosti:
- Akritarhi (skupina mikrofosilov z organskimi stenami) so lahko razmnoževalne ciste zelenih alg. Če je tako, so prisotni v obdobju neoproterozoika, 1000 mio. let pred našim štetjem.
- Sicer pa se je število planktonskih alg močno povečalo okoli 540 mio. let v obdobju kambrija.
- Če z rastlinami mislimo kopenske rastline, so prvi fosili v silurju.
V silurju so se ohranili fosili celih rastlin, vključno z likopitom Baragwanathia. V devonu so bili najdeni podrobni fosili riniofitov. Zgodnji fosili teh starodavnih rastlin prikazujejo posamezne celice v rastlinskem tkivu. V obdobju devona se je razvilo tudi prvo drevo v fosilnem zapisu, Wattezia. To praproti podobno drevo je imelo deblo z lističi in je proizvajalo spore.
Premogovniki so glavni vir paleozojskih rastlinskih fosilov, saj so v tem času obstajale številne skupine rastlin. Odlagališča premogovnikov so najboljša mesta za zbiranje; premog je sam po sebi ostanek okamnelih rastlin, čeprav so strukturne podrobnosti rastlinskih fosilov v premogu redko vidne. V fosilnem gozdu v Victoria Parku v Glasgowu najdemo štore dreves iz rodu Lepidodendron v njihovih prvotnih položajih rasti.
Filogenetsko drevo rastlin, ki prikazuje glavne klateže in tradicionalne skupine. Monofiletične skupine so v črni barvi, parafiletične pa v modri. Diagram glede na simbiogenetski izvor rastlinskih celic ter filogenijo alg, mahovnjakov, vaskularnih rastlin in cvetočih rastlin.
Sorodne strani
Vprašanja in odgovori
V: Kaj so rastline?
O: Rastline so ena od petih velikih skupin (kraljestev) živih bitij. So avtotrofni evkarionti, kar pomeni, da imajo zapletene celice in si same izdelujejo hrano. Običajno se ne morejo premikati (če ne štejemo rasti). Med rastlinami so znane vrste, kot so drevesa, zelišča, grmičevje, trave, trte, praproti, mahovi in zelene alge.
V: Koliko vrst rastlin je bilo prepoznanih?
O: Znanstveno preučevanje rastlin je odkrilo približno 350 000 obstoječih (živih) vrst rastlin.
V: Kje raste večina rastlin?
O: Večina rastlin raste v zemlji, njihova stebla so v zraku, korenine pa pod površjem. Nekatere plavajo na vodi.
V: Kaj potrebuje rastlina za življenje in rast?
O: Rastlina potrebuje sončno svetlobo, ogljikov dioksid, minerale in vodo, da lahko s fotosintezo proizvaja hrano.
V: Kaj je klorofil?
O: Klorofil je zelena snov v rastlinah, ki zadržuje sončno energijo, potrebno za proizvodnjo hrane. Večinoma ga najdemo v listih v plastidih, ki so v notranjosti listnih celic.
V: Kaj je transpiracija?
O: Transpiracija je izhlapevanje vode iz por v listih, ki potegne vodo skozi rastlino.
V: Kaj pomeni "rastlina" poleg vrste živega organizma?
O: "Rastlina" lahko pomeni tudi dejanje, ko nekaj položimo v zemljo, na primer ko kmetje posadijo semena na polje.
Iskati