Pflanze

Pflanzen sind eine von sechs großen Gruppen (Königreiche) von Lebewesen. Sie sind autotrophe Eukaryonten, d.h. sie haben komplexe Zellen und stellen ihre Nahrung selbst her. Normalerweise können sie sich nicht bewegen (Wachstum nicht eingerechnet).

Zu den Pflanzen gehören bekannte Arten wie Bäume, Kräuter, Sträucher, Gräser, Reben, Farne, Moose und Grünalgen. Die wissenschaftliche Untersuchung von Pflanzen, die als Botanik bezeichnet wird, hat etwa 350.000 überlebende (lebende) Pflanzenarten identifiziert. Pilze und Nicht-Grünalgen werden nicht als Pflanzen klassifiziert.

Die meisten Pflanzen wachsen in der Erde, mit Stängeln in der Luft und Wurzeln unter der Oberfläche. Einige schwimmen auf dem Wasser. Der Wurzelteil absorbiert Wasser und einige Nährstoffe, die die Pflanze zum Leben und Wachsen braucht. Diese klettern auf den Stängel und erreichen die Blätter. Durch die Verdunstung des Wassers aus den Poren in den Blättern wird Wasser durch die Pflanze gezogen. Dies wird als Transpiration bezeichnet.

Eine Pflanze braucht Sonnenlicht, Kohlendioxid, Mineralien und Wasser, um Nahrung durch Photosynthese herzustellen. Eine grüne Substanz in Pflanzen namens Chlorophyll fängt die Energie der Sonne ein, die für die Herstellung von Nahrung benötigt wird. Chlorophyll findet sich hauptsächlich in den Blättern, im Inneren von Plastiden, die sich in den Blattzellen befinden. Man kann sich das Blatt als eine Nahrungsmittelfabrik vorstellen. Die Blätter von Pflanzen variieren in Form und Größe, aber sie sind immer das Pflanzenorgan, das am besten geeignet ist, Sonnenenergie einzufangen. Sobald die Nahrung im Blatt hergestellt ist, wird sie zu den anderen Teilen der Pflanze, wie Stängel und Wurzeln, transportiert.

Das Wort "Pflanze" kann auch die Handlung bedeuten, etwas in den Boden zu legen. Zum Beispiel pflanzen Bauern Samen auf dem Feld ein.

Die Photosynthese ist ein Prozess, der von den Blättern der Pflanze ausgeführt wird. Die Blätter sind die einzigen Teile einer Pflanze, die diesen Prozess ausführen können (da sie sich angepasst haben). Sie können den Prozess beschleunigen, indem Sie mehr CO2, Licht und Chlorophyll hinzufügen.

Grüne Blätter und gelbe Blüten einer Narzissenpflanze
Grüne Blätter und gelbe Blüten einer Narzissenpflanze

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Fossilien

Die Frage nach den frühesten Pflanzenfossilien hängt davon ab, was mit dem Wort "Pflanze" gemeint ist.

  1. Wenn wir mit Pflanzen Phototrophen unter Verwendung von Chlorophyll meinen, dann sind Cyanobakterien in Stromatolithen die ersten Fossilien, vor 3.450 Millionen Jahren (mya) im archaischen Äon. Die bemerkenswerte Präzision ist möglich, weil die Fossilien zwischen Lavaströmen eingeschlossen waren, die sich aus eingebetteten Zirkonkristallen genau datieren ließen.
  2. Wenn wir bei den Pflanzen alle Arten von Algen einbeziehen, dann lebten die frühesten bekannten Rotalgen vor 1,6 Milliarden Jahren. Fossilien von ihnen wurden kürzlich in Indien gefunden.
  3. Wenn wir mit Pflanzen grüne Pflanzen, Viridiplantae, meinen, dann sind die ersten Fossilien grüne Algen. Dies ist wahrscheinlich die Mehrheitsposition unter den professionellen Botanikern. Es gibt überzeugende Beweise für die Monophilie von Charophyten-Grünalgen und Embryophyten. Es gibt noch zwei Möglichkeiten:
    1. Acritarchen (eine Gruppe von Mikrofossilien mit organischen Wänden) können reproduktive Zysten von Grünalgen sein. Wenn dies der Fall ist, sind sie im Neoproterozoikum, 1000 mya, vorhanden.
    2. Ansonsten gibt es eine starke Zunahme planktonischer Algen um 540 mya im Kambrium.
  4. Wenn wir mit Pflanzen Landpflanzen meinen, sind die ersten Fossilien im Silur zu finden.

Im Silur sind Fossilien ganzer Pflanzen erhalten, darunter auch der Lycophyt Baragwanathia. Aus dem Devon sind detaillierte Fossilien von Rhyniophyten gefunden worden. Frühe Fossilien dieser alten Pflanzen zeigen die einzelnen Zellen innerhalb des Pflanzengewebes. In der Devonzeit entwickelte sich auch der erste Baum im Fossilnachweis, Wattezia. Dieser farnartige Baum hatte einen Stamm mit Wedeln und produzierte Sporen.

Die Kohlemaßnahmen sind eine Hauptquelle für Pflanzenfossilien aus dem Paläozoikum, wobei zu dieser Zeit viele Pflanzengruppen existieren. Die Abraumhalden der Kohlebergwerke sind die besten Orte zum Sammeln; die Kohle selbst ist der Überrest der versteinerten Pflanzen, obwohl strukturelle Details der Pflanzenfossilien in der Kohle selten sichtbar sind. Im Fossilen Wald im Victoria Park in Glasgow finden sich die Stümpfe von Lepidodendron-Bäumen in ihren ursprünglichen Wachstumspositionen.

Phylogenetischer Pflanzenbaum, der die wichtigsten Clades und traditionellen Gruppen zeigt. Monophyletische Gruppen sind schwarz und paraphyletische blau dargestellt. Diagramm nach dem symbiogenetischen Ursprung der Pflanzenzellen und der Phylogenie von Algen, Bryophyten, Gefäßpflanzen und Blütenpflanzen.
Phylogenetischer Pflanzenbaum, der die wichtigsten Clades und traditionellen Gruppen zeigt. Monophyletische Gruppen sind schwarz und paraphyletische blau dargestellt. Diagramm nach dem symbiogenetischen Ursprung der Pflanzenzellen und der Phylogenie von Algen, Bryophyten, Gefäßpflanzen und Blütenpflanzen.

Wurzeln

Die Wurzeln von Pflanzen erfüllen zwei Hauptfunktionen. Erstens verankern sie die Pflanze am Boden. Zweitens nehmen sie Wasser und verschiedene im Wasser gelöste Nährstoffe aus dem Boden auf. Die Pflanzen verwenden das Wasser zur Herstellung von Nahrung. Das Wasser dient der Pflanze auch als Stütze. Pflanzen, denen es an Wasser fehlt, werden sehr schlaff, und ihre Stängel können ihre Blätter nicht tragen. Pflanzen, die sich auf Wüstengebiete spezialisiert haben, werden je nach Art des Wurzelwachstums als Xerophyten oder Phreatophyten bezeichnet.

Wasser wird durch spezielle Gefäße in der Pflanze von den Wurzeln zum Rest der Pflanze transportiert. Wenn das Wasser die Blätter erreicht, verdunstet ein Teil davon in die Luft. Viele Pflanzen benötigen die Hilfe von Pilzen, damit ihre Wurzeln richtig funktionieren. Diese Pflanzen/Pilz-Symbiose wird Mykorrhiza genannt. Rhizobien-Bakterien in den Wurzelknöllchen helfen einigen Pflanzen bei der Stickstoffaufnahme.

Vermehrung von Blütenpflanzen

Blüte und Bestäubung

Blumen sind nur bei Blütenpflanzen (Angiospermen) das Fortpflanzungsorgan. Die Blütenblätter einer Blüte sind oft hell gefärbt und duftend, um Insekten und andere Bestäuber anzulocken. Das Staubblatt ist der männliche Teil der Pflanze. Es besteht aus dem Faden (einem Stiel), der die Staubbeutel hält, die den Pollen produzieren. Pollen wird von den Pflanzen benötigt, um Samen zu produzieren. Das Fruchtblatt ist der weibliche Teil der Blüte. Der obere Teil des Fruchtblatts enthält die Narbe. Die Narbe ist der Hals des Karpels. Der Eierstock ist der geschwollene Bereich am unteren Ende des Karpels. Der Fruchtknoten produziert die Samen. Das Kelchblatt ist ein Blatt, das eine Blüte als Knospe schützt.

Der Prozess, durch den Pollen von einer Blüte zur anderen übertragen wird, wird als Bestäubung bezeichnet. Diese Übertragung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Insekten wie Bienen werden von hellen, duftenden Blüten angezogen. Wenn Bienen in die Blüte gehen, um Nektar zu sammeln, bleiben die stacheligen Pollen an ihren Hinterbeinen haften. Die klebrige Narbe an einer anderen Blüte fängt den Pollen auf, wenn die Biene in ihrer Nähe landet oder fliegt.

Einige Blumen nutzen den Wind, um Pollen zu transportieren. Ihre baumelnden Staubblätter produzieren viel Pollen, der leicht genug ist, um vom Wind getragen zu werden. Ihre Blüten sind in der Regel klein und nicht stark gefärbt. Die Narben dieser Blüten sind gefiedert und hängen außerhalb der Blüte, um den Pollen aufzufangen, wenn er fällt.

Saatgut-Reisende

Eine Pflanze produziert viele Sporen oder Samen. Niedrigere Pflanzen wie Moos und Farne produzieren Sporen. Die Samenpflanzen sind die Gymnospermen und Angiospermen. Wenn alle Samen neben der Pflanze auf den Boden fallen würden, könnte das Gebiet überfüllt werden. Es könnte nicht genug Wasser und Mineralien für alle Samen vorhanden sein. Die Samen haben normalerweise einen Weg, um an neue Orte zu gelangen. Einige Samen können durch den Wind oder durch Wasser verbreitet werden. Die Samen in saftigen Früchten werden nach dem Verzehr zerstreut. Manchmal bleiben Samen an Tieren haften und werden auf diese Weise verteilt.

Arten von Pflanzen

Grünalgen:

Landpflanzen (Embryophyt)

  • Nicht-vaskuläre Pflanzen (Bryophyten):
    • Leberblümchen
    • Moose
    • Hornkräuter
    • †Horneophytopsida
  • Gefäßpflanzen (Tracheophyten)
    • Bärlappgewächse (Lycopodiophyta-clubmosses)
    • Pteridophyta: die Farne
      • Pteridopsida: die typischen Farne
      • Sphenopsida: die Schachtelhalme
      • Marattiopsida: eine divergierende Gruppe von Farnen
      • Psilotopsida: Schwestergruppe zu allen anderen Farnen
    • †Rhyniophyta-Rhyniophyten
    • †Zosterophyllophyta-Zosterophylle
    • †Trimerophytophyta-trimerophyten
    • †Progymnospermophyta
    • Samenpflanzen (Spermatophyten)
      • †Pteridospermatophyta: die Samenfarne
      • Pinophyta: die Nadelbäume
      • Cycadophyta: die Zykaden
      • Ginkgophyta: die Ginkgos
      • Gnetophyta: Schwestergruppe der Angiospermen
      • Magnoliophyta oder Angiospermen (blühende Pflanzen)
  • †Nematophytes

Die Fabrik für Pflanzennahrung

Zumindest einige Pflanzenzellen enthalten photosynthetische Organellen (Plastiden), die es ihnen ermöglichen, Nahrung für sich selbst herzustellen. Mit Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid stellen die Plastiden Zucker her, die von der Pflanze benötigten Grundmoleküle. Als Nebenprodukt der Photosynthese entsteht freier Sauerstoff (O2).

Später, im Zytoplasma der Zelle, können die Zucker in Aminosäuren für Proteine, Nukleotide für DNA und RNA und Kohlenhydrate wie Stärke umgewandelt werden. Dieser Prozess benötigt bestimmte Mineralien: Stickstoff, Kalium, Phosphor, Eisen und Magnesium.

Pflanzennährstoffe

Pflanzenernährung ist die Untersuchung der chemischen Elemente, die für das Pflanzenwachstum notwendig sind.

Makronährstoffe:

  • N = Stickstoff (Kohlenhydrate)
  • P = Phosphor (ATP und der Energiekreislauf)
  • K = Kalium (Wasserregulierung)
  • Ca = Calcium (Transport von anderen Nährstoffen)
  • Mg = Magnesium (Enzyme)
  • S = Schwefel (einige Aminosäuren)
  • Si = Silizium (Zellwände)

Mikronährstoffe (Spurenelemente) enthalten:

  • Cl = Chlor (Osmose und Ionenbilanz)
  • Fe = Eisen (Photosynthese und Enzym-Co-Faktor)
  • B = Bor (Zuckertransport und Zellteilung)
  • Mn = Mangan (Bau von Chloroplasten)
  • Na = Natrium (verschiedene)
  • Zn = Zink (viele Enzyme)
  • Cu = Kupfer (Photosynthese)
  • Ni= Nickel (ein Enzym)
  • Mo = Molybdän (Enzym-Co-Faktoren)
Chloroplasten sichtbar in den Zellen von Plagiomnium affin
Chloroplasten sichtbar in den Zellen von Plagiomnium affin


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