Rośliny

Rośliny (Archaeplastida Adl i in. 2005, dawne nazwy naukowe: Vegetabilia, Plantae, Phytobionta, Plastida, Primoplantae) – eukariotyczne i autotroficzne organizmy, wykorzystujące energię promieniowania słonecznego za sprawą barwników asymilacyjnych (zdarzają się wśród roślin także organizmy heterotroficzne – pasożytnicze, w tym też myko-heterotroficzne, ale mają one charakter wtórny).

Rośliny zbudowane są z komórek, tworzących u roślin wyżej uorganizowanych tkanki i organy (narządy). Umożliwiają one im oddychanie, odżywianie, wzrost i rozwój. Proces fotosyntezy prowadzą dzięki chloroplastom zawierającym chlorofil i pochodzącym z endosymbiozy sinic. Produktem zapasowym jest skrobia. Mają sztywną, zwykle celulozową ścianę komórkową. Rośliny cechują się także zdolnością do nieprzerwanego wzrostu za sprawą tkanek twórczych mających stałą zdolność do podziału komórek. Zazwyczaj są trwale przytwierdzone do podłoża.

Ewolucja spowodowała ogromne zróżnicowanie form ich budowy oraz przystosowanie do różnorodnych warunków środowiskowych panujących na Ziemi.

Pozycja roślin w świecie żywym thumb|Położenie roślin (Archaeplastida) na drzewie filogenetycznym organizmów żywych. Początkowo termin roślina odnosił się w nauce do organizmów jedno- i wielokomórkowych o komórkach osłoniętych ścianami komórkowymi lub zdolnych do autotrofizmu. Do roślin zaliczano wszystkie organizmy nie będące zwierzętami. Takie postrzeganie roślin i podział świata żywego na Ziemi zapoczątkował już Arystoteles, utrwalił w czasach nowożytnych Karol Linneusz, dzieląc organizmy między dwa królestwa: Vegetabilia (później zwane Plantae) oraz Animalia. Podział ten utrzymywał się do początków XX wieku, a pozostałością szerokiego pojmowania świata roślin jest zakres zainteresowań tradycyjnie rozumianej botaniki, której przedmiotem badań były nie tylko rośliny naczyniowe, mszaki, glony, ale także bakterie i grzyby.

W XX wieku ze świata roślin wyłączono w osobne królestwa bakterie (z sinicami) i grzyby, z czasem także znaczną część glonów. W rozpowszechnionych w drugiej połowie XX wieku podziałach świata żywego, rośliny stanowiły jedno z 6 królestw obejmujących w sumie wszystkie organizmy jądrowe i bezjądrowe (podziały Roberta Whittakera i Lynn Margulis z 1978 r. oraz Thomasa Cavaliera-Smitha z 1983 i 1998 r.).

W 2005 r. Adl, Simpson i 25 innych taksonomów wydzielili w obrębie jądrowców 6 głównych kladów (określanych mianem supergrup), z których jedna obejmuje rośliny i nazwana została ArchaeplastidaAdl, S.M., Simpson, A.G.B., Farmer, M., & 25 innych 2005.The new higher-level classification of eukaryotes with emphasis on the taxonomy of protists. Journal of Eukaryotic Microbiology, 52, 399-451.. Ze względu na pochodzenie od wspólnego przodka do kladu tego zaliczone zostały glaukofity, krasnorosty i zielenice (w tym rośliny telomowe).

Charakterystyka Do roślin zaliczane są organizmy, u których istotnemu zróżnicowaniu w wyniku ewolucji uległy organizacja ciała, biologia rozwoju i w końcu relacje ze środowiskiem. Zmiany te można prześledzić, analizując organizację, funkcjonowanie i ekologię kolejnych grup systematycznych stanowiących współczesne linie rozwojowe wywodzące się z kolejnych etapów ewolucji roślin, w pewnym stopniu podobnym analizom poddawać można także rośliny kopalne.

Najstarsze organizmy roślinne (prawdopodobnie w postaci mało zmienionej reprezentowane współcześnie przez glaukofity) to organizmy jednokomórkowe, rzadziej tworzące kolonie (cenobia). U kolejnych grup (krasnorosty, zielenice) obserwuje się coraz większe różnicowanie budowy organizmów, przechodzących od form jednokomórkowych i kolonijnych do plechowatych, osiągających w końcu duży stopień zróżnicowania. Największemu zróżnicowaniu uległy linie rozwojowe zielenic, które ewoluowały w rośliny telomowe zwane też organowcami. Miejsce na pograniczu plechowców i organowców zajmują mszaki, których najbardziej prymitywne grupy (glewiki i część wątrobowców) reprezentowane są przez organizmy plechowate. Mchy reprezentują już rośliny pędowe, ale pozbawione korzeni i o słabym zróżnicowaniu anatomicznym i morfologicznym. Kolejne linie rozwojowe określane są mianem roślin naczyniowych, ponieważ posiadają już wyraźnie zróżnicowane tkanki (w tym typową wyłącznie dla nich tkankę drzewną z cewkami i naczyniami) oraz ulistniony pęd wraz z korzeniami.

Komórka roślinna

Komórki są podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalną organizmów roślin. Komórki roślin różnią się od komórek innych jądrowców kilkoma istotnymi cechami: Komórki roślin otoczone są ścianą komórkową powstającą na zewnątrz błony komórkowej z celulozy, hemicelulozy, pektyn i zwykle ligniny (ściany komórkowe grzybów zbudowane są z chityny, a bakterii z peptydoglikanu). Wewnątrz komórek znajduje się duża wakuola otoczona tonoplastem, odpowiedzialna za utrzymanie odpowiedniego turgoru i pełniąca funkcje magazynujące. Komórki połączone są między sobą za pomocą plasmodesm przechodzących przez szczeliny (jamki) w ścianie komórkowej. Wewnątrz komórek znajdują się plastydy, w szczególności charakterystyczne chloroplasty pełniące kluczową funkcję w procesie fotosyntezy. Inne plastydy to m.in. chromoplasty magazynujące barwniki i nadające specyficzne barwy kwiatom, owocom i innym organom oraz leukoplasty magazynujące substancje zapasowe. Plastydy zawierają własny genom stanowiący wraz z podwójną błoną świadectwo pochodzenia od endosymbiotycznych prokariotów. Podczas podziału komórki w trakcie cytokinezy powstaje fragmoplast.

Anatomia roślin

Rośliny osiągają trzy stopnie organizacji ciała. Najprostszy reprezentują organizmy jednokomórkowe. Rośliny o budowie plechowatej tworzone są przez wielokomórkowe plechy, w obrębie których komórki mogą być w różnym stopniu zróżnicowane na pełniące funkcje wzrostowe, asymilujące, magazynujące i służące do rozmnażania. U roślin wyższych, do których zazwyczaj odnosi się termin "anatomia roślin", komórki zróżnicowane są na tkanki roślinne i organy.

Cechą strukturalną charakterystyczną dla roślin jest obecność tkanek twórczych (merystemów pierwotnych powstających z zarodkowej tkanki twórczej oraz wtórnych – kambium, fellogenu i kalusa), a także uśpionych komórek o charakterze twórczym (merystemoidy). Także przynajmniej część komórek somatycznych roślin cechuje się zdolnością do powtarzania ontogenezy lub przynajmniej pewnych jej etapów. Tkanki twórcze powstające z tkanek embrionalnych określa się mianem pierwotnych, a o utworzonych z nich tkankach lub organach mówi się, że mają budowę pierwotną. Z kolei o budowie tkanek i organów powstałych z merystemów wtórnych mówi się, że mają budowę wtórną.

Morfologia roślin

Ekologia roślin Pierwsze rośliny niewątpliwie były organizmami wodnymi. Ścisły związek ze środowiskiem wodnym mają też wszystkie najstarsze linie rozwojowe roślin. Przy czym glaukofity i zielenice preferują wody słodkie, krasnorosty spotykane są głównie w morzach. W wielu biocenozach wodnych zielenice i krasnorosty odgrywają istotną rolę. Zielenice wchodzą zarówno w skład planktonu, jak i bentosu, krasnorosty są składnikiem bentosu. Wyraźny ślad związków ze środowiskiem wodnym obecny jest też w rozwoju najstarszych roślin lądowych, u których zapłodnienie możliwe jest tylko w środowisku wodnym (plemniki mszaków wymagają choćby niewielkiej ilości wody pochodzącej z rosy lub opadów by dostać się do rodni). Zróżnicowanie organizmów roślin lądowych umożliwiło im kolonizację wszelkich niemal biotopów (rośliny zasiedlające skrajne siedliska określane są mianem pionierskich), nie tylko lądowych, ale także i ponownie wodnych (wiele rodzin roślin zasiedliło podobnie jak ich odlegli przodkowie wody, głównie słodkie).

Charakterystyka znaczenia ekologicznego roślin podana jest w dalszej części artykułu.

Rozwój roślin Charakterystycznym zjawiskiem w rozwoju roślin jest przemiana pokoleń, polegająca na przemianie faz jądrowych, czyli regularnym cyklicznym następowaniu po sobie faz rozwojowych o haploidalnej (między mejozą i zapłodnieniem) i diploidalnej liczbie chromosomów (między zapłodnieniem i mejozą). W trakcie przemiany pokoleń roślin lądowych obserwuje się naprzemienne występowanie fazy haploidalnej gametofitu i diploidalnej sporofitu, przy czym u roślin niższych (mszaki) stadium dominującym jest autotroficzny gametofit, natomiast u roślin naczyniowych stadium dominującym (długością trwania i wielkością) jest autotroficzny sporofit.

Ze względu na cykliczność faz rozwojowych wyróżnia się rośliny monokarpiczne i rośliny polikarpiczne. U tych pierwszych wyróżnia się następujące fazy: Kiełkowanie. Wzrost wegetatywny (różnicowanie i wzrost łodyg i liści). Formowanie się pąków kwiatowych. Kwitnienie. Przekwitanie z jednoczesnym rozwojem owoców. Rozsiewanie nasion i obumieranie rośliny. U roślin polikarpicznych fazy rozwojowe związane ze wzrostem i wytwarzaniem nasion powtarzają się wielokrotnie.

Podział roślin Podział naturalny czyli systematyka Naturalny podział roślin ewoluował wraz z rozwojem wiedzy o ich pochodzeniu i ewolucji. Wiele grup organizmów uznawanych w przeszłości za rośliny okazało się posiadać zupełnie różne i odrębne pochodzenie (np. sinice, brunatnice, okrzemki). Wiele tradycyjnie wyróżnianych taksonów wysokiej rangi systematycznej okazało się być grupami parafiletycznymi (np. zielenice, mszaki, dwuliścienne). Coraz bardziej złożony i dokładny obraz drzewa filogenetycznego roślin powoduje, że coraz trudniej jest posługiwać się jednostkami klasyfikacji biologicznej. Coraz częściej w opisie systematyki, zwłaszcza wysokich pod względem rangi systematycznej grup roślin, używa się terminu klad określającego organizmy pochodzące od wspólnego przodka lub po prostu terminu grupa.

Za najbardziej zbliżone do pierwszych przodków roślin uważane są glaukofity, z których najpierw wyodrębniły się krasnorosty, a później rośliny zielone (Chloroplastida, syn.: Viridiplantae, Chlorobionta). Z roślin zielonych powstały trzy linie rozwojowe, których przedstawiciele żyją obecnie. Jedna z nich to klasa prazynofitów, następna to linia prowadząca m.in. do watkowych i zielenic właściwych, w końcu trzecia linia określana nazwą naukową Charophyta (Streptophyta). Z tej ostatniej wyodrębniały się kolejno następujące klasy zielenic: Chlorokybophyceae, klebsormidiofitowe, sprzężnice oraz linia, z której powstały ramienicowe i w końcu rośliny telomowe.

Taksonomia i nazewnictwo roślin

Podstawową jednostką systematycznego podziału roślin jest gatunek. Dotychczas poznano ok. 310 tysięcy gatunków roślin, szacuje się ich liczbę na ok. 500 tysięcy. Najbardziej zróżnicowane gatunkowo taksony to: okrytonasienne (259 tys. gatunków), paprotniki (20 tys.), mszaki (15 tys.), krasnorosty (5 tys.), zielenice (2 tys.), widłakowe (1,2 tys.), nagonasienne (0,7 tys.).

Obok nazw pospolitych (zwyczajowych) w językach narodowych rośliny posiadają unikalne nazwy naukowe. Nazwy te tworzone są według zasad i zaleceń zebranych w aktualizowanym co kilka lat Międzynarodowym Kodeksie Nomenklatury Botanicznej. Ich stosowanie ułatwia porozumiewanie się w gronie botaników całego świata i docieranie do poszukiwanych informacji (przeszukiwanie baz danych).