Vaatplanten: definitie, classificatie, kenmerken en voorbeelden

Leren over de vele soorten vaatplanten is belangrijker dan je misschien denkt.

Fiddlehead-varens zien er bijvoorbeeld allemaal hetzelfde uit voor het ongetrainde oog, maar onderscheidende kenmerken onderscheiden een smakelijke struisvogel varen van een varens varen vermoedelijk kankerverwekkende stoffen bevatten. Vaatplanten hebben gemeenschappelijke - en in sommige gevallen eigenaardige - aanpassingen die een evolutionair voordeel bieden.

Vaatplanten worden "buisplanten" genoemd tracheofyten. Vaatweefsel in planten bestaat uit: xyleem, dit zijn buizen die betrokken zijn bij het vervoer over water, en floëem, dit zijn buisvormige cellen die voedsel naar plantencellen verdelen. Andere bepalende kenmerken zijn stengels, wortels en bladeren.

Vaatplanten zijn complexer dan voorouderlijke niet-vasculaire planten. Vaatplanten hebben een soort intern "sanitair" dat producten transporteert van: fotosynthese, water, voedingsstoffen en gassen. Alle soorten vaatplanten zijn terrestrische (land)planten die niet voorkomen in zoet- of zoutwaterbiomen.

Vaatplanten worden ook gedefinieerd als: eukaryoten, wat betekent dat ze een membraangebonden kern hebben, waardoor ze zich onderscheiden van de prokaryotische bacteriën en archaea. Vaatplanten hebben fotosynthetische pigmenten en cellulose om te ondersteunen gevangenismuren. Zoals alle planten zijn ze plaatsgebonden; ze kunnen niet vluchten als er hongerige herbivoren langs komen op zoek naar een maaltijd.

Eeuwenlang hebben geleerden planten gebruikt taxonomie, of classificatiesystemen, om planten te identificeren, definiëren en groeperen. In het oude Griekenland was de classificatiemethode van Aristoteles gebaseerd op de complexiteit van organismen.

Mensen werden aan de top van de "Grote Keten van Zijn" geplaatst, net onder engelen en goden. Daarna kwamen dieren en werden planten gedegradeerd tot onderste schakels van de ketting.

In de 18e eeuw, de Zweedse botanicus Carl Linnaeus erkende dat er een universele classificatiemethode nodig was voor wetenschappelijke studie van planten en dieren in de natuurlijke wereld. Linnaeus gaf elke soort een Latijnse binominale soort en geslachtsnaam.

Hij groepeerde ook levende organismen op koninkrijken en orden. Vasculaire en niet-vasculaire planten vertegenwoordigen twee grote subgroepen binnen het plantenrijk.

Complexe planten en dieren hebben een vaatstelsel nodig om te leven. Het vasculaire systeem van het menselijk lichaam omvat bijvoorbeeld slagaders, aders en haarvaten die betrokken zijn bij het metabolisme en de ademhaling. Het kostte kleine primitieve planten miljoenen jaren om vaatweefsel en een vaatstelsel te ontwikkelen.

Omdat oude planten geen vasculair systeem hadden, was hun bereik beperkt. Planten ontwikkelden langzaam vaatweefsel, floëem en xyleem. Vasculaire planten komen tegenwoordig meer voor dan niet-vasculaire planten omdat vasculariteit een evolutionair voordeel biedt.

Het eerste fossielenbestand van vaatplanten dateert uit een sporofyt genaamd Cooksonia dat leefde ongeveer 425 miljoen jaar geleden tijdens de Silurische periode. Omdat Cooksonia uitgestorven is, is het bestuderen van de kenmerken van de plant beperkt tot interpretaties van fossielen. Cooksonia had stengels maar geen bladeren of wortels, hoewel wordt aangenomen dat sommige soorten vaatweefsel hebben ontwikkeld voor watertransport.

Primitieve niet-vasculaire planten genaamd bryophyten aangepast als landplanten in gebieden met voldoende vocht. Planten zoals levermossen en hoornblad ontbreken echte wortels, bladeren, stengels, bloemen of zaden.

Bijvoorbeeld, klop varens zijn geen echte varens omdat ze slechts een bladloze, fotosynthetische stengel hebben die zich vertakt in sporangia voor reproductie. Zaadloze vaatplanten zoals club mossen en paardenstaarten kwam daarna in het Devoon.

Moleculaire gegevens en fossielen laten zien dat: zaaddragend gymnospermen zoals dennen, sparren en ginkgo's evolueerden miljoenen jaren vóór angiospermen zoals loofbomen; de exacte tijdspanne wordt gedebatteerd.

Gymnospermen hebben geen bloemen of dragen geen vrucht; zaden vormen zich op bladoppervlakken of schubben in dennenappels. Daarentegen, bedektzadigen hebben bloemen en zaden ingesloten in eierstokken.

Kenmerkende delen van vaatplanten zijn onder meer wortels, stengels, bladeren en vaatweefsel (xyleem en floëem). Deze zeer gespecialiseerde onderdelen spelen een cruciale rol bij het overleven van planten. Het uiterlijk van deze structuren in zaadplanten verschilt sterk per soort en niche.

Wortels: Deze reiken vanaf de stengel van de plant de grond in op zoek naar water en voedingsstoffen. Ze absorberen en transporteren water, voedsel en mineralen via vaatweefsel. Wortels houden planten ook stabiel en stevig verankerd tegen waaiende wind die bomen kan doen omvallen.

Wortelsystemen zijn divers en aangepast aan bodemsamenstelling en vochtgehalte. Taproots strekken zich diep in de grond uit om water te bereiken. Ondiepe wortelsystemen zijn beter voor gebieden waar voedingsstoffen geconcentreerd zijn in de bovenste laag van de bodem. Een paar planten zoals epifytische orchideeën groeien op andere planten en luchtwortels gebruiken om atmosferisch water en stikstof op te nemen.

Xylemzakdoek: Deze heeft holle buizen die water, voedingsstoffen en mineralen transporteren. Beweging vindt plaats in één richting van de wortels naar de stengel, bladeren en alle andere delen van de plant. Xyleem heeft stijve celwanden. Xyleem kan worden bewaard in het fossielenbestand, wat helpt bij het identificeren van uitgestorven plantensoorten.

Floëem weefsel: Dit transporteert de producten van fotosynthese door plantencellen. Bladeren bevatten cellen met chloroplasten die de energie van de zon gebruiken om energierijke suikermoleculen te maken die worden gebruikt voor celmetabolisme of worden opgeslagen als zetmeel. Vaatplanten vormen de basis van de energiepiramide. Suikermoleculen in water worden in beide richtingen getransporteerd om voedsel naar behoefte te verdelen.

Bladeren: Deze bevatten fotosynthetische pigmenten die de energie van de zon benutten. Brede bladeren hebben een groot oppervlak voor maximale blootstelling aan zonlicht. Dunne, smalle bladeren bedekt met een wasachtige cuticula (een wasachtige buitenlaag) zijn echter voordeliger in droge gebieden waar waterverlies een probleem is tijdens transpiratie. Sommige bladstructuren en stengels hebben stekels en doornen om dieren te waarschuwen.

Bladeren van een plant kunnen worden geclassificeerd als: microphyllen of megaphyllen. Een dennennaald of grassprietje is bijvoorbeeld een enkele streng vaatweefsel die een microfyl wordt genoemd. Megaphylls daarentegen zijn bladeren met vertakte aderen of vasculariteit in het blad. Voorbeelden zijn onder meer: loofbomen en bladbloeiende planten.

Vaatplanten worden gegroepeerd op basis van hoe ze zich voortplanten. In het bijzonder worden de verschillende soorten vaatplanten geclassificeerd door of ze sporen of zaden produceren om nieuwe planten te maken. Vaatplanten die zich via zaad voortplanten, zijn sterk geëvolueerd gespecialiseerd weefsel die hen hielp zich over het land te verspreiden.

Sporenproducenten: Vaatplanten kunnen zich door sporen voortplanten, net als veel niet-vasculaire planten. Hun vasculariteit maakt ze echter zichtbaar anders dan meer primitieve sporenproducerende planten die dat vaatweefsel missen. Voorbeelden van producenten van vasculaire sporen zijn varens, paardenstaarten en clubmossen.

Zaad producenten: Vaatplanten die zich door zaad voortplanten, worden verder onderverdeeld in gymnospermen en angiospermen. Gymnospermen zoals pijnbomen, sparren, taxussen en ceders produceren zogenaamde "naakte" zaden die niet zijn ingesloten in een eierstok. De meeste bloeiende, vruchtdragende planten en bomen zijn nu angiospermen.

Voorbeelden van vasculaire zaadproducenten zijn peulvruchten, fruit, bloemen, struiken, fruitbomen en esdoorns.

Producenten van vasculaire sporen houden van paardenstaarten reproduceren via verandering van generaties in hun levenscyclus. Tijdens de diploïde sporofytstadium, sporen vormen zich aan de onderkant van de sporenproducerende plant. De sporofytplant geeft sporen vrij die zullen worden gametofyten als ze op een vochtige ondergrond landen.

Gametofyten zijn kleine reproductieve planten met mannelijke en vrouwelijke structuren die haploïde sperma produceren die naar het haploïde ei in de vrouwelijke structuur van de plant zwemmen. Bemesting resulteert in a diploïde embryo die uitgroeit tot een nieuwe diploïde plant. Gametofyten groeien meestal dicht bij elkaar, waardoor kruisbestuiving mogelijk is.

Reproductieve celdeling vindt plaats door meiosis in een sporofyt, wat resulteert in haploïde sporen die de helft minder genetisch materiaal bevatten bij de ouderplant. De sporen delen door mitose en rijpen tot gametofyten, dit zijn kleine planten die haploïde eieren en sperma produceren door mitose. Wanneer gameten zich verenigen, vormen ze diploïde zygoten die via tot sporofyten uitgroeien mitose.

Bijvoorbeeld de dominante levensfase van de tropische varen - die grote, mooie plant die gedijt op warme, natte plaatsen - is de diploïde sporofyt. Varens planten zich voort door eencellige haploïde sporen te vormen via meiose aan de onderkant van bladeren. De wind verspreidt de lichtgewicht sporen wijd.

Sporen delen zich door mitose en vormen afzonderlijke levende planten, gametofyten genaamd, die mannelijke en vrouwelijke gameten die samensmelten en kleine diploïde zygoten worden die kunnen uitgroeien tot enorme varens door mitose.

Zaadproducerende vaatplanten, een categorie die omvat: 80 procent van alle planten op aarde, produceren bloemen en zaden met een beschermend omhulsel. Er zijn veel seksuele en aseksuele reproductieve strategieën mogelijk. Bestuivers kunnen wind, insecten, vogels en vleermuizen zijn die stuifmeelkorrels overbrengen van de helmknop (de mannelijke structuur) van een bloem naar een stigma (de vrouwelijke structuur).

In bloeiende planten is de generatie van gametofyten een kortstondige fase die plaatsvindt in de bloemen van de plant. Planten kunnen zichzelf bestuiven of kruisbestuiven met andere planten. Kruisbestuiving vergroot de variatie in de plantenpopulatie. Stuifmeelkorrels bewegen door de stuifmeelbuis naar de eierstok waar bevruchting plaatsvindt, en een zaadje ontwikkelt zich dat kan worden ingekapseld in een vrucht.

Orchideeën, madeliefjes en bonen zijn bijvoorbeeld de grootste families van angiospermen. De zaden van veel angiospermen groeien in een beschermende, voedende vrucht of vruchtvlees. Pompoenen zijn eetbare vruchten met bijvoorbeeld heerlijk vruchtvlees en zaden.

Tracheofyten (vaatplanten) zijn zeer geschikt voor de terrestrische omgeving, in tegenstelling tot hun voorouderlijke mariene neven die niet buiten water konden leven. Vasculaire plantenweefsels aangeboden evolutionaire voordelen over niet-vasculaire landplanten.

Een vasculair systeem leidde tot rijke soortendiversificatie omdat vaatplanten zich konden aanpassen aan veranderende omgevingscondities. In feite zijn er ongeveer 352.000 soorten van angiospermen van verschillende vormen en maten die de aarde bedekken.

Niet-vasculaire planten groeien meestal dicht bij de grond om toegang te krijgen tot voedingsstoffen. Vasculariteit zorgt ervoor dat planten en bomen veel groter kunnen worden omdat het vasculaire systeem zorgt voor een transportmechanisme: voor het actief verdelen van voedsel, water en mineralen door het plantenlichaam. Vaatweefsel en een wortelstelsel zorgen voor stabiliteit en een versterkte structuur die een ongeëvenaarde hoogte ondersteunt onder optimale groeiomstandigheden.

Cactussen hebben adaptieve vasculaire systemen om water efficiënt vast te houden en levende cellen van de plant te hydrateren. Enorme bomen in het regenwoud worden gestut door steunbeer wortels aan de basis van hun stam die tot 15 voet kan groeien. Naast het bieden van structurele ondersteuning, vergroten steunwortels het oppervlak voor het opnemen van voedingsstoffen.

Vaatplanten spelen een cruciale rol bij het handhaven van het ecologische evenwicht. Het leven op aarde is afhankelijk van planten voor voedsel en leefgebied. Planten ondersteunen het leven door te fungeren als koolstofdioxide-putten en door zuurstof af te geven aan het water en de lucht. Omgekeerd beïnvloeden ontbossing en toenemende vervuiling het mondiale klimaat, wat leidt tot verlies van leefgebied en het uitsterven van soorten.

Fossiele gegevens suggereren dat sequoia's - afstammelingen van coniferen - als soort hebben bestaan ​​sinds dinosaurussen de aarde regeerden tijdens de Jura-periode. De New York Postgemeld in januari 2019 dat, om de effecten van broeikasgassen te verzachten, een milieugroep in San Francisco plantte sequoia-boompjes gekloond van oude sequoia-stronken die in Amerika werden gevonden en die tot 400 voet groeiden hoog. Volgens de Post, zouden deze volwassen sequoia's meer dan 250 ton koolstofdioxide kunnen verwijderen.