Forma și fiziologia plantelor

Figura 30.1 O frunză este formată din foliole dispuse de-a lungul unei nervuri centrale centrale. Fiecare prospect este o mașină fotosintetică complexă, adaptată excelent pentru a capta lumina soarelui și dioxidul de carbon. Un sistem vascular complex furnizează frunzei apă și minerale și exportă produsele fotosintezei. (Credit: Hans/Pixabay)

Plantele sunt la fel de esențiale pentru existența umană ca pământul, apa și aerul. Fără plante, viața noastră de zi cu zi ar fi imposibilă, deoarece fără oxigenul din fotosinteză, viața aerobă nu poate fi susținută. De la furnizarea de hrană și adăpost până la servire ca sursă de medicamente, uleiuri, parfumuri și produse industriale, plantele oferă oamenilor numeroase resurse valoroase.

Când te gândești la plante, majoritatea organismelor care ne vin în minte sunt plante vasculare. Aceste plante au țesuturi care conduc hrana și apa, iar cele mai multe dintre ele au semințe. Plantele cu semințe sunt împărțite în gimnosperme și angiosperme. Gimnospermele includ coniferele cu frunze de ace – molid, brad și pin – precum și plante mai puțin familiare, cum ar fi ginkgos și cicadele. Semințele lor nu sunt închise de un fruct cărnos. Angiospermele, numite și plante cu flori, constituie majoritatea plantelor cu semințe. Acestea includ copaci cu frunze late (cum ar fi arțar, stejar și ulm), legume (cum ar fi cartofi, salată verde și morcovi), ierburi și plante cunoscute pentru frumusețea florilor lor (trandafiri, iris și narcise, de exemplu).

În timp ce speciile individuale de plante sunt unice, toate au o structură comună: un corp de plantă format din tulpini, rădăcini și frunze. Toate transportă apă, minerale și zaharuri produse prin fotosinteză prin corpul plantei într-un mod similar. Toate speciile de plante răspund, de asemenea, la factorii de mediu, cum ar fi lumina, gravitația, competiția, temperatura și prădarea.

Ca și animalele, plantele conțin celule cu organele în care au loc activități metabolice specifice. Spre deosebire de animale, însă, plantele folosesc energia de la lumina soarelui pentru a forma zaharuri în timpul fotosintezei. În plus, celulele vegetale au pereți celulari, plastide și o vacuola centrală mare: structuri care nu se găsesc în celulele animale. Fiecare dintre aceste structuri celulare joacă un rol specific în structura și funcția plantelor.

Sistemele de organe ale plantelor

La plante, la fel ca și la animale, celule similare care lucrează împreună formează un țesut. Când diferite tipuri de țesuturi lucrează împreună pentru a îndeplini o funcție unică, ele formează un organ; organele care lucrează împreună formează sisteme de organe. Plantele vasculare au două sisteme de organe distincte: un sistem de lăstari și un sistem de rădăcini. Sistemul lăstarilor este format din două părți: părțile vegetative (nereproductive) ale plantei, cum ar fi frunzele și tulpinile, și părțile reproductive ale plantei, care includ flori și fructe. Sistemul de lăstare crește în general deasupra solului, unde absoarbe lumina necesară pentru fotosinteză. Sistemul rădăcinilor, care susține plantele și absoarbe apa și mineralele, este de obicei subteran. Figura 30.2 prezintă sistemele de organe ale unei plante tipice.

Figura 30.2 Sistemul lăstarilor unei plante este format din frunze, tulpini, flori și fructe. Sistemul radicular ancorează planta în timp ce absoarbe apa și mineralele din sol. Traducere de Nicolae Sfetcu

Țesuturi vegetale

Plantele sunt eucariote multicelulare cu sisteme de țesuturi formate din diferite tipuri de celule care îndeplinesc funcții specifice. Sistemele de țesuturi vegetale se încadrează în unul dintre cele două tipuri generale: țesut meristematic și țesut permanent (sau nemeristematic). Celulele țesutului meristematic se găsesc în meristeme, care sunt regiuni ale plantelor cu diviziune și creștere celulară continuă. Celulele tisulare meristematice sunt fie nediferențiate, fie incomplet diferențiate și continuă să se dividă și să contribuie la creșterea plantei. În schimb, țesutul permanent este format din celule vegetale care nu se mai divid activ.

Țesuturile meristematice constau din trei tipuri, în funcție de localizarea lor în plantă. Meristemele apicale conțin țesut meristematic situat la vârfurile tulpinilor și rădăcinilor, care permit unei plante să se extindă în lungime. Meristemele laterale facilitează creșterea în grosime sau circumferință la o plantă în curs de maturizare. Meristemele intercalare apar numai la monocotiledone, la baza lamelor frunzelor și la noduri (zonele în care frunzele se atașează de o tulpină). Acest țesut permite lamei frunzei monocot să crească în lungime de la baza frunzei; de exemplu, permite frunzelor de iarbă de gazon să se alungească chiar și după tunderi repetate.

Meristemele produc celule care se diferențiază rapid sau se specializează și devin țesut permanent. Astfel de celule preiau roluri specifice și își pierd capacitatea de a se diviza în continuare. Ele se diferențiază în trei tipuri principale: țesut dermic, vascular și țesut la sol. Țesutul dermic acoperă și protejează planta, iar țesutul vascular transportă apa, mineralele și zaharurile în diferite părți ale plantei. Țesutul la sol servește ca loc pentru fotosinteză, oferă o matrice de susținere pentru țesutul vascular și ajută la stocarea apei și zaharurilor.

Țesuturile secundare sunt fie simple (compuse din tipuri de celule similare) fie complexe (compuse din diferite tipuri de celule). Țesutul dermic, de exemplu, este un țesut simplu care acoperă suprafața exterioară a plantei și controlează schimbul de gaze. Țesutul vascular este un exemplu de țesut complex și este format din două țesuturi conductoare specializate: xilem și floem. Țesutul xilem transportă apa și nutrienții de la rădăcini în diferite părți ale plantei și include trei tipuri diferite de celule: elemente de vase și traheide (ambele conduc apa) și parenchimul xilem. Țesutul floem, care transportă compuși organici de la locul fotosintezei în alte părți ale plantei, constă din patru tipuri diferite de celule: celule de sită (care conduc fotosintatul), celule însoțitoare, parenchim floem și fibre floem. Spre deosebire de celulele conductoare de xilem, celulele conductoare de floem sunt vii la maturitate. Xilemul și floemul sunt întotdeauna adiacente unul altuia (Figura 30.3). În tulpini, xilemul și floemul formează o structură numită fascicul vascular; în rădăcini, aceasta este numită stela vasculară sau cilindru vascular.

Figura 30.3 Această micrografie cu lumină arată o secțiune transversală a unei rădăcini de dovleac (Curcurbita maxima). Fiecare fascicul vascular în formă de lacrimă este format din vase mari de xilem spre interior și celule floem mai mici spre exterior. Celulele xileme, care transportă apa și substanțele nutritive de la rădăcini la restul plantei, sunt moarte la maturitate funcțională. Celulele floem, care transportă zaharuri și alți compuși organici din țesutul fotosintetic în restul plantei, sunt vii. Fasciculele vasculare sunt înglobate în țesut de pământ și înconjurate de țesut dermic.