ปลูก

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดถูกจัดให้เป็นหนึ่งในสองกลุ่มคือพืชและสัตว์ การจำแนกประเภทนี้อาจเกิดขึ้นจากอริสโตเติล (384 ปีก่อนคริสตกาล - 322 ปีก่อนคริสตกาล) ผู้สร้างความแตกต่างระหว่างพืชซึ่งโดยทั่วไปไม่เคลื่อนไหวและสัตว์ซึ่งมักจะเคลื่อนที่ได้เพื่อจับอาหารของพวกมัน ต่อมาเมื่อLinnaeus (1707–1778) สร้างพื้นฐานของระบบการจำแนกทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ทั้งสองกลุ่มนี้กลายเป็นอาณาจักร Vegetabilia (ภายหลัง Metaphyta หรือ Plantae) และAnimalia (เรียกอีกอย่างว่า Metazoa) ตั้งแต่นั้นมาเป็นที่ชัดเจนว่าอาณาจักรพืชตามที่กำหนดไว้เดิมมีกลุ่มที่ไม่เกี่ยวข้องหลายกลุ่มและเชื้อราและสาหร่ายหลายกลุ่มก็ถูกกำจัดไปยังอาณาจักรใหม่ อย่างไรก็ตามสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มักถูกมองว่าเป็นพืชโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทที่เป็นที่นิยม ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

คำว่า "พืช" โดยทั่วไปหมายถึงการครอบครองลักษณะต่างๆดังต่อไปนี้: ความเป็นเซลล์หลายเซลล์การครอบครองผนังเซลล์ที่มีเซลลูโลสและความสามารถในการสังเคราะห์แสงด้วยคลอโรพลาสต์หลัก ^{[7] [8]}

คำจำกัดความปัจจุบันของ Plantae

เมื่อชื่อ Plantae หรือพืชถูกนำไปใช้กับกลุ่มสิ่งมีชีวิตหรืออนุกรมวิธานโดยปกติจะหมายถึงหนึ่งในสี่แนวคิด จากน้อยไปหามากที่สุดการจัดกลุ่มทั้งสี่นี้ ได้แก่ :

อีกวิธีหนึ่งในการดูความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มต่างๆที่ถูกเรียกว่า "พืช" คือการใช้cladogramซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการของพวกมัน เหล่านี้ยังไม่ได้ตัดสินอย่างสมบูรณ์ แต่หนึ่งในความสัมพันธ์ระหว่างได้รับการยอมรับทั้งสามกลุ่มที่อธิบายข้างต้นแสดงอยู่ด้านล่าง^{[ ต้องการชี้แจง} ] ^{[16] [17] [18] [19] [20] [21] [22]}สิ่งที่เรียกว่า "พืช" เป็นตัวหนา

วิธีการรวมกลุ่มของสาหร่ายสีเขียวและตั้งชื่อแตกต่างกันไปมากระหว่างผู้เขียน

สาหร่าย

สาหร่ายสีเขียวจาก เอิร์นส์ Haeckel 's Kunstformen ฟอนเดอร์ Natur 1904

สาหร่ายประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตหลายกลุ่มซึ่งผลิตอาหารโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงดังนั้นจึงถูกรวมอยู่ในอาณาจักรของพืช สาหร่ายช่วงจากสาหร่ายเซลล์ขนาดใหญ่กับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและจะแบ่งออกเป็นสามกลุ่มที่สาหร่ายสีเขียว , สาหร่ายสีแดงและสาหร่ายสีน้ำตาล มีหลักฐานที่ดีว่าสาหร่ายสีน้ำตาลมีวิวัฒนาการอย่างเป็นอิสระจากสิ่งอื่น ๆ จากบรรพบุรุษที่ไม่สังเคราะห์แสงซึ่งสร้างความสัมพันธ์ของเอนโดซิมไบโอติกกับสาหร่ายสีแดงมากกว่าจากไซยาโนแบคทีเรียและพวกมันไม่ได้ถูกจัดประเภทเป็นพืชอีกต่อไปตามที่กำหนดไว้ในที่นี้ ^{[23] [24]}

Viridiplantae พืชสีเขียว - สาหร่ายสีเขียวและพืชที่ดิน - รูปแบบcladeกลุ่มประกอบด้วยทุกลูกหลานของบรรพบุรุษร่วมกัน ด้วยข้อยกเว้นบางประการพืชสีเขียวมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้ที่เหมือนกัน คลอโรพลาสต์หลักที่ได้จากไซยาโนแบคทีเรียที่มีคลอโรฟิลล์ aและbผนังเซลล์ที่มีเซลลูโลสและที่เก็บอาหารในรูปของแป้งที่มีอยู่ภายในพลาสปิด พวกมันได้รับไมโทซิสแบบปิดโดยไม่มีเซนทริโอลและโดยทั่วไปจะมีไมโทคอนเดรียที่มีคริสเตแบน คลอโรพลาของพืชสีเขียวล้อมรอบด้วยสองเยื่อบอกพวกเขามาโดยตรงจาก endosymbiotic ไซยาโนแบคทีเรีย

กลุ่มเพิ่มเติมอีกสองกลุ่ม ได้แก่Rhodophyta (สาหร่ายสีแดง) และGlaucophyta (สาหร่าย glaucophyte) ยังมีคลอโรพลาสต์หลักที่ดูเหมือนจะได้มาโดยตรงจากไซยาโนแบคทีเรียเอนโดซิมไบโอติกแม้ว่าจะแตกต่างจาก Viridiplantae ในเม็ดสีที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงและมีสีแตกต่างกัน . กลุ่มเหล่านี้ยังแตกต่างจากพืชสีเขียวตรงที่โพลีแซคคาไรด์ที่เก็บเป็นแป้งฟลอริเดียนและถูกเก็บไว้ในไซโตพลาสซึมแทนที่จะอยู่ในพลาสปิด พวกเขาดูเหมือนจะมีต้นกำเนิดร่วมกันกับ Viridiplantae และทั้งสามกลุ่มรวมตัวกันเป็น clade Archaeplastidaซึ่งชื่อนี้มีความหมายว่าคลอโรพลาสต์ของพวกมันได้มาจากเหตุการณ์เอนโดซิมไบโอติกโบราณเพียงครั้งเดียว นี่คือคำจำกัดความสมัยใหม่ที่กว้างที่สุดของคำว่า 'พืช'

ในทางตรงกันข้ามสาหร่ายอื่น ๆ ส่วนใหญ่ (เช่นสาหร่ายสีน้ำตาล / ไดอะตอม , haptophytes , dinoflagellatesและeuglenids ) ไม่เพียง แต่มีเม็ดสีที่แตกต่างกัน แต่ยังมีคลอโรพลากับสามหรือสี่เยื่อหุ้มโดยรอบ พวกเขาไม่ได้เป็นญาติสนิทกับ Archaeplastida ซึ่งสันนิษฐานว่าได้รับคลอโรพลาสต์แยกจากสาหร่ายสีเขียวและสีแดงที่กินเข้าไปหรือทางชีวภาพ ดังนั้นจึงไม่รวมอยู่ในคำจำกัดความสมัยใหม่ที่กว้างที่สุดของอาณาจักรพืชแม้ว่าจะเป็นในอดีตก็ตาม

พืชสีเขียวหรือ Viridiplantae ถูกแบ่งออกเป็นสาหร่ายสีเขียว (รวมทั้ง stoneworts) และพืชบก อย่างไรก็ตามปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าพืชบกวิวัฒนาการมาจากภายในกลุ่มสาหร่ายสีเขียวดังนั้นสาหร่ายสีเขียวในตัวเองจึงเป็นกลุ่มparaphyleticกล่าวคือกลุ่มที่ไม่รวมบางส่วนของลูกหลานของบรรพบุรุษร่วมกัน โดยทั่วไปกลุ่ม Paraphyletic จะหลีกเลี่ยงในการจำแนกประเภทที่ทันสมัยดังนั้นในการรักษาล่าสุด Viridiplantae ได้ถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มคือChlorophytaและStreptophyta (รวมทั้งพืชบกและ Charophyta) ^{[25] [26]}

Chlorophyta (ชื่อที่ใช้กับสาหร่ายสีเขียวทั้งหมด ) เป็นกลุ่มน้องสาวของ Charophytes ซึ่งพืชบกมีวิวัฒนาการมา มีประมาณ 4,300 ชนิดเป็น^[27]ส่วนใหญ่เซลล์เดียวหรือหลายเซลล์มีชีวิตทางทะเลเช่นผักกาดหอมทะเลอัลวา

กลุ่มอื่น ๆ ภายใน Viridiplantae เป็นส่วนใหญ่น้ำจืดหรือบก Streptophyta ซึ่งประกอบด้วยพืชบกร่วมกับ Charophyta ตัวเองประกอบด้วยหลายกลุ่มของสาหร่ายสีเขียวเช่นสาหร่ายหลากหลายชนิดและstoneworts สาหร่ายสเตรปโตไฟต์มีทั้งแบบเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์แบบเส้นใยแยกแขนงหรือไม่แตกแขนง ^[26]สกุลSpirogyraเป็นสาหร่ายสเตรปโตไฟต์แบบเส้นใยที่หลายคนคุ้นเคยเนื่องจากมักใช้ในการเรียนการสอนและเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่รับผิดชอบต่อสาหร่ายในบ่อ หินน้ำจืดมีลักษณะคล้ายพืชบกอย่างมากและเชื่อว่าเป็นญาติที่ใกล้ชิดที่สุดของพวกมัน ^{[ ต้องการข้อมูลอ้างอิง ] การ}เจริญเติบโตโดยแช่ในน้ำจืดประกอบด้วยลำต้นกลางที่มีกิ่งก้านสาขา

เชื้อรา

การจำแนกประเภทดั้งเดิมของ Linnaeusวางเชื้อราไว้ใน Plantae เนื่องจากพวกมันไม่ใช่สัตว์หรือแร่ธาตุอย่างแน่นอนและสิ่งเหล่านี้เป็นทางเลือกอื่นเท่านั้น กับการพัฒนาในศตวรรษที่ 19 จุลชีววิทยา , เอิร์นส์ Haeckelแนะนำอาณาจักรใหม่ Protista นอกเหนือไปจากแพลนและเลีย แต่ไม่ว่าเชื้อราถูกวางไว้ที่ดีที่สุดในแพลนหรือควรจะได้รับการปรับฐานะเป็น protists ยังคงขัดแย้ง ในปี 1969 Robert Whittaker ได้เสนอให้มีการสร้างอาณาจักร Fungi ตั้งแต่นั้นมาหลักฐานทางโมเลกุลได้แสดงให้เห็นว่าบรรพบุรุษร่วมกันล่าสุด (concestor) ของ Fungi น่าจะคล้ายกับ Animalia มากกว่า Plantae หรืออาณาจักรอื่น ๆ ^[28]

การจัดประเภทใหม่ของ Whittaker ขึ้นอยู่กับความแตกต่างพื้นฐานทางโภชนาการระหว่าง Fungi และ Plantae แตกต่างจากพืชซึ่งโดยทั่วไปจะได้รับผ่านการสังเคราะห์คาร์บอนและอื่น ๆ จะเรียกว่าautotrophsเชื้อราไม่ได้มีคลอโรพลาและโดยทั่วไปได้รับคาร์บอนโดยทำลายลงและวัสดุดูดซับโดยรอบและอื่น ๆ จะเรียกว่าheterotrophic saprotrophs นอกจากนี้โครงสร้างของเชื้อราเซลล์จะแตกต่างจากที่ของพืช, การใช้รูปแบบของหลายเส้นกล้องจุลทรรศน์หนา ๆ ที่เรียกว่าhyphaeซึ่งอาจจะแบ่งออกเป็นเซลล์หรืออาจก่อให้เกิดsyncytiumมีหลายeukaryotic นิวเคลียส ผลไม้ซึ่งเห็ดเป็นตัวอย่างที่คุ้นเคยมากที่สุดเป็นโครงสร้างการสืบพันธุ์ของเชื้อราและไม่เหมือนกับโครงสร้างใด ๆ ที่เกิดจากพืช ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

ตารางด้านล่างแสดงค่าประมาณจำนวนสปีชีส์ของพืชสีเขียวที่แตกต่างกัน (Viridiplantae) ประมาณ 85–90% ของพืชทั้งหมดเป็นไม้ดอก ปัจจุบันมีหลายโครงการที่พยายามรวบรวมพันธุ์พืชทั้งหมดไว้ในฐานข้อมูลออนไลน์เช่นWorld Flora OnlineและWorld Plants มีรายชื่อประมาณ 350,000 ชนิด ^{[29] [30]}

การตั้งชื่อพืชอยู่ภายใต้ประมวลกฎหมายสากลของการตั้งชื่อสำหรับสาหร่ายเชื้อราและพืชและรหัสสากลของการตั้งชื่อสำหรับพืชที่ปลูก (ดูอนุกรมวิธานพืชที่เพาะปลูก )

วิวัฒนาการ

วิวัฒนาการของพืชมีผลในการเพิ่มระดับของความซับซ้อนจากที่เก่าแก่ที่สุดเสื่อสาหร่ายผ่านbryophytes , lycopods , เฟิร์นซับซ้อนgymnospermsและAngiospermsของวันนี้ พืชในกลุ่มเหล่านี้ยังคงเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่พวกมันมีวิวัฒนาการ

ซากสาหร่ายก่อตัวขึ้นบนแผ่นดินเมื่อ1,200  ล้านปีก่อนแต่ยังไม่ถึงยุคออร์โดวิเชียนราว450  ล้านปีก่อนพืชบกก็ปรากฏขึ้น ^[41]อย่างไรก็ตามหลักฐานใหม่จากการศึกษาอัตราส่วนไอโซโทปของคาร์บอนในหิน Precambrian ได้ชี้ให้เห็นว่าพืชสังเคราะห์แสงที่ซับซ้อนได้พัฒนาขึ้นบนโลกมากกว่า 1,000 ล้านไมอา^{[42] เป็น}เวลานานกว่าศตวรรษที่สันนิษฐานว่าบรรพบุรุษของพืชบกวิวัฒนาการมาใน สภาพแวดล้อมในน้ำและปรับให้เข้ากับชีวิตบนแผ่นดินและความคิดมักจะให้เครดิตกับนักพฤกษศาสตร์เฟรเดอริกออร์เพ นโบเวอร์ ในปี 1908 หนังสือของเขาที่มาของฟลอร่าที่ดิน มุมมองทางเลือกล่าสุดซึ่งได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานทางพันธุกรรมคือวิวัฒนาการมาจากสาหร่ายเซลล์เดียวบนบก^[43]และแม้แต่บรรพบุรุษร่วมกันของสาหร่ายสีแดงและสีเขียวและglaucophytes ของสาหร่ายน้ำจืดที่มีเซลล์เดียวซึ่งมีต้นกำเนิดในสภาพแวดล้อมบนบกในน้ำจืด ฟิล์มชีวภาพหรือเสื่อจุลินทรีย์ ^[44]พืชบกดั้งเดิมเริ่มที่จะกระจายการลงทุนในช่วงปลายSilurian ระยะเวลาประมาณ420  ล้านปีที่ผ่านมาและผลของการกระจายของพวกเขาจะแสดงในรายละเอียดที่โดดเด่นในช่วงต้นดีโวเนียนชุมนุมฟอสซิลจากควอตซ์ Rhynie เชอร์ตนี้เก็บรักษาพืชในยุคแรก ๆ ในรายละเอียดของเซลล์ซึ่งกลายเป็นหินในน้ำพุภูเขาไฟ ในช่วงกลางของยุคดีโวเนียนคุณสมบัติส่วนใหญ่ที่รู้จักในพืชในปัจจุบัน ได้แก่ รากใบและไม้รองและในช่วงปลายยุคดีโวเนียนเมล็ดมีวิวัฒนาการ ^[45]พืชดีโวเนียนตอนปลายจึงมีความซับซ้อนที่ทำให้พวกมันสามารถสร้างป่าที่มีต้นไม้สูงได้ นวัตกรรมวิวัฒนาการยังคงดำเนินต่อไปในยุคคาร์บอนิเฟอรัสและยุคต่อมาทางธรณีวิทยาและยังคงดำเนินอยู่ในปัจจุบัน กลุ่มพืชส่วนใหญ่ไม่ได้รับอันตรายจากเหตุการณ์การสูญพันธุ์ของ Permo-Triassicแม้ว่าโครงสร้างของชุมชนจะเปลี่ยนไป นี่อาจเป็นฉากสำหรับวิวัฒนาการของพืชดอกในยุคไทรแอสซิก (ประมาณ200  ล้านปีก่อน ) ซึ่งระเบิดในยุคครีเทเชียสและเทอร์เชียรี กลุ่มที่สำคัญล่าสุดของพืชที่จะพัฒนาขึ้นเป็นหญ้าซึ่งกลายเป็นเรื่องสำคัญในช่วงกลางตติยจากทั่ว40ล้านปีที่ผ่านมา หญ้าเช่นเดียวกับกลุ่มอื่น ๆ ได้พัฒนากลไกการเผาผลาญใหม่เพื่อให้มีCOต่ำ
2และอบอุ่นสภาพแห้งของเขตร้อนในช่วง10ล้านปี

ต้นไม้วิวัฒนาการของ Plantae ที่เสนอในปี 1997 หลังจาก Kenrick และ Crane ^[46]มีดังต่อไปนี้โดยมีการดัดแปลง Pteridophyta จาก Smith et al ^[47] Prasinophyceaeเป็นparaphyleticการชุมนุมในช่วงต้นแยก lineages สาหร่ายสีเขียว แต่จะถือว่าเป็นกลุ่มนอก Chlorophyta A: ^[48]หลังจากนั้นผู้เขียนยังไม่ได้ตามคำแนะนำนี้

การจำแนกประเภทที่ใหม่กว่าเสนอตาม Leliaert et al 2011 ^[49]และแก้ไขด้วย Silar 2016 ^{[20] [21] [50] [51]}สำหรับ clades สาหร่ายสีเขียวและNovíkov & Barabaš-Krasni 2015 ^[52]สำหรับพืชบก สังเกตว่า Prasinophyceae อยู่ใน Chlorophyta

ต่อมามีการเสนอวิวัฒนาการทางพันธุกรรมจากจีโนมและทรานสคริปโซมจากพืช 1,153 ชนิด ^[53]การจัดวางกลุ่มสาหร่ายได้รับการสนับสนุนจากสายพันธุ์ที่อาศัยจีโนมจาก Mesostigmatophyceae และ Chlorokybophyceae ที่ได้รับการจัดลำดับ ^{[54] [55]}การจำแนกประเภทของ Bryophyta ได้รับการสนับสนุนทั้งโดย Puttick et al 2018, ^[56]และจากการวิวัฒนาการที่เกี่ยวข้องกับจีโนมฮอร์นเวิร์ตซึ่งได้รับการจัดลำดับด้วยเช่นกัน ^{[57] [58]}

ตัวอ่อน

ดิคโซเนียแอนตาร์กติกาซึ่งเป็นเฟิร์นต้นไม้ชนิด หนึ่ง

พืชที่น่าจะคุ้นเคยกับเรามากที่สุดคือพืชบกหลายเซลล์ที่เรียกว่าเอ็มบริโอไฟต์ เอ็มบริโอรวมถึงพืชที่มีเส้นเลือดเช่นเฟิร์นต้นสนและพืชดอก พวกเขายังรวมถึงไบรโอไฟต์ซึ่งมอสและตับเป็ดเป็นส่วนใหญ่

พืชเหล่านี้ทั้งหมดมีเซลล์ยูคาริโอตที่มีผนังเซลล์ประกอบด้วยเซลลูโลสและส่วนใหญ่ได้รับพลังงานจากการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยใช้แสงน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในการสังเคราะห์อาหาร พืชประมาณสามร้อยชนิดไม่สังเคราะห์แสง แต่เป็นปรสิตในพืชสังเคราะห์แสงชนิดอื่น ๆ เอ็มบริโอมีความแตกต่างจากสาหร่ายสีเขียวซึ่งแสดงถึงรูปแบบของชีวิตสังเคราะห์แสงที่คล้ายคลึงกับพืชสมัยใหม่ที่เชื่อกันว่ามีวิวัฒนาการมาจากการมีอวัยวะสืบพันธุ์เฉพาะที่ได้รับการปกป้องโดยเนื้อเยื่อที่ไม่สืบพันธุ์

bryophytes ปรากฏตัวครั้งแรกในช่วงต้นPaleozoic พวกมันส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยซึ่งมีความชื้นเป็นช่วงเวลาสำคัญแม้ว่าบางชนิดเช่นทาร์จิโอเนียจะทนต่อการผึ่งให้แห้งได้ ไบรโอไฟต์ส่วนใหญ่ยังคงมีขนาดเล็กตลอดวงจรชีวิต นี้เกี่ยวข้องกับการสลับระหว่างสองรุ่นคือเดี่ยวเวทีเรียกว่าไฟท์และซ้ำขั้นตอนที่เรียกว่าsporophyte ในไบรโอไฟต์สปอโรไฟต์จะไม่แตกแขนงเสมอและยังคงมีคุณค่าทางโภชนาการขึ้นอยู่กับเซลล์สืบพันธุ์ของแม่ ตัวอ่อนมีความสามารถในการหลั่งหนังกำพร้าบนผิวด้านนอกซึ่งเป็นชั้นขี้ผึ้งที่ทนต่อการผึ่งให้แห้ง ในมอสและฮอร์นเวิร์ตหนังกำพร้ามักจะผลิตบนสปอโรไฟต์เท่านั้น Stomataไม่อยู่ในตับ แต่เกิดขึ้นที่ sporangia ของมอสและฮอร์นเวิร์ตทำให้สามารถแลกเปลี่ยนก๊าซได้

พืชในหลอดเลือดปรากฏตัวครั้งแรกในช่วงSilurianและโดยDevonianได้กระจายพันธุ์และแพร่กระจายไปในสภาพแวดล้อมบนบกที่แตกต่างกันมากมาย พวกเขาได้พัฒนาวิธีการดัดแปลงหลายอย่างที่อนุญาตให้แพร่กระจายไปยังสถานที่ที่แห้งแล้งมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งxylemและphloemเนื้อเยื่อของหลอดเลือดซึ่งขนส่งน้ำและอาหารไปทั่วสิ่งมีชีวิต ระบบรากที่สามารถรับน้ำในดินและสารอาหารก็มีการพัฒนาในช่วง Devonian ในพืชที่มีหลอดเลือดสมัยใหม่สปอโรไฟต์มักมีขนาดใหญ่แตกแขนงเป็นอิสระทางโภชนาการและมีอายุยืนยาว แต่มีหลักฐานเพิ่มขึ้นว่าเซลล์สืบพันธุ์แบบ Paleozoic มีความซับซ้อนเช่นเดียวกับสปอโรไฟต์ gametophytes ของกลุ่มพืชหลอดเลือดทั้งหมดมีวิวัฒนาการจนมีขนาดลดลงและมีความโดดเด่นในวงจรชีวิต

ในพืชเมล็ดmicrogametophyteจะลดลงจากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ไม่มีเซลล์เป็นเซลล์เพียงไม่กี่เซลล์ในเมล็ดเรณูและmegagametophyteขนาดจิ๋วจะยังคงอยู่ภายใน megasporangium ซึ่งติดอยู่กับและขึ้นอยู่กับพืชแม่ megasporangium ปิดล้อมอยู่ในชั้นป้องกันผิวหนังที่เรียกว่าเป็นที่รู้จักกันในฐานะที่เป็นไข่ หลังจากการปฏิสนธิด้วยสเปิร์มที่ผลิตโดยละอองเรณูสปอโรไฟต์ของตัวอ่อนจะพัฒนาขึ้นภายในรังไข่ ผิวหนังชั้นนอกกลายเป็นเยื่อหุ้มเมล็ดและไข่จะพัฒนาเป็นเมล็ด พืชเมล็ดสามารถอยู่รอดและแพร่พันธุ์ได้ในสภาพที่แห้งแล้งมากเพราะพวกมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับน้ำอิสระสำหรับการเคลื่อนที่ของอสุจิหรือการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ที่มีชีวิตอิสระ

พืชที่มีเมล็ดชนิดแรกคือpteridosperms (เมล็ดเฟิร์น) ซึ่งปัจจุบันสูญพันธุ์ไปแล้วปรากฏใน Devonian และแพร่กระจายไปตามคาร์บอนิเฟอรัส พวกเขาเป็นบรรพบุรุษของยิมโนสเปิร์มสมัยใหม่ซึ่งกลุ่มที่รอดชีวิตสี่กลุ่มแพร่หลายในปัจจุบันโดยเฉพาะต้นสนซึ่งเป็นต้นไม้ที่โดดเด่นในไบโอมหลายชนิด ชื่อ gymnosperm มาจากภาษากรีก γυμνόσπερμοςซึ่งเป็นส่วนประกอบของγυμνός ( gymnos lit.  'naked') และσπέρμα ( sperma lit  'seed') เนื่องจาก ovules และเมล็ดที่ตามมาไม่ได้อยู่ในโครงสร้างป้องกัน (คาร์เปลหรือผลไม้) แต่จะเปลือยเปล่าโดยทั่วไปจะอยู่บนเกล็ดรูปกรวย

ฟอสซิล

ท่อนซุงที่กลายเป็นหินใน อุทยานแห่งชาติ Petrified Forestรัฐแอริโซนา

พืชฟอสซิลได้แก่ รากไม้ใบ, เมล็ดผลไม้, เกสร , สปอร์ , phytolithsและสีเหลืองอำพัน (เรซินฟอสซิลที่ผลิตโดยพืชบางชนิด) ซากดึกดำบรรพ์บนบกจะถูกบันทึกไว้ในตะกอนทะเลบนบกแลคสทรีนของเหลวในทะเลและใกล้ชายฝั่ง เกสร , สปอร์และสาหร่าย ( dinoflagellatesและacritarchs ) จะใช้สำหรับการย้อนลำดับหินตะกอน ซากฟอสซิลของพืชนั้นไม่ได้มีอยู่ทั่วไปเช่นเดียวกับซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์แม้ว่าซากดึกดำบรรพ์ของพืชจะมีอยู่มากมายในท้องถิ่นในหลายภูมิภาคทั่วโลก

ฟอสซิลเก่าแก่ที่สุดอย่างชัดเจนที่จะมอบหมายราชอาณาจักรแพลนมีสาหร่ายสีเขียวแกมฟอสซิลจากแคมเบรียน ฟอสซิลเหล่านี้มีลักษณะcalcified เซลล์สมาชิกของDasycladales ก่อนหน้านี้เป็นที่ทราบกันดีว่าฟอสซิลPrecambrianมีลักษณะคล้ายสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียว แต่เอกลักษณ์ที่ชัดเจนของสาหร่ายกลุ่มนั้นไม่แน่นอน

ซากดึกดำบรรพ์ที่เก่าแก่ที่สุดเกิดจากสาหร่ายสีเขียวในช่วงPrecambrian (ประมาณ 1,200 ล้านปี) ^{[59] [60]}ผนังด้านนอกที่ต้านทานของซีสต์พราซิโนไฟต์ (เรียกว่าไฟโคมาตา) ได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดีในซากดึกดำบรรพ์ของพาลีโอโซอิก (ประมาณ 250–540 ล้านปี) ฟอสซิลใย ( Proterocladus ) จากเงินฝาก Neoproterozoic กลาง (แคลิฟอร์เนีย 750 ม) ได้รับมาประกอบกับCladophoralesในขณะที่บันทึกความน่าเชื่อถือที่เก่าแก่ที่สุดของBryopsidales , Dasycladales ) และstonewortsมาจากPaleozoic ^{[48] [61]}

ซากดึกดำบรรพ์ของเอ็มบริโอที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยออร์โดวิเชียนแม้ว่าฟอสซิลดังกล่าวจะไม่เป็นชิ้นเป็นอัน โดยSilurianซากดึกดำบรรพ์ของพืชทั้งหมดจะถูกเก็บรักษาไว้รวมถึงCooksoniaซึ่งเป็นพืชที่มีเส้นเลือดเรียบง่ายในช่วงกลางไซลูเรียนและไลโคไฟต์ Baragwanathia longifolia ที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนกว่าในไซลูเรียนตอนปลาย จากต้นดีโวเนียนRhynie แข็งฟอสซิลรายละเอียดของ lycophytes และrhyniophytesได้รับพบว่าแสดงรายละเอียดของแต่ละเซลล์ในอวัยวะพืชและสมาคมทางชีวภาพของพืชเหล่านี้มีเชื้อราของการสั่งซื้อGlomales ดีโวเนียนประจำเดือนยังเห็นวิวัฒนาการของใบและรากและต้นครั้งแรกที่ทันสมัย, Archaeopteris ต้นไม้ต้นนี้กับเฟิร์นเหมือนใบและลำต้นมีต้นสนเหมือนไม้เป็นheterosporousสปอร์การผลิตของทั้งสองขนาดแตกต่างกันเป็นขั้นตอนต้นในการวิวัฒนาการของเมล็ด ^[62]

มาตรการถ่านหินเป็นแหล่งสำคัญของPaleozoicฟอสซิลพืชที่มีหลายกลุ่มของพืชในการดำรงอยู่ในเวลานี้ กองเหมืองถ่านหินที่เน่าเสียเป็นสถานที่ที่ดีที่สุดในการรวบรวม ถ่านหินเป็นซากฟอสซิลของพืชแม้ว่ารายละเอียดโครงสร้างของซากดึกดำบรรพ์ของพืชจะแทบไม่ปรากฏในถ่านหิน ในFossil Groveที่Victoria Parkในกลาสโกว์ประเทศสก็อตแลนด์พบตอของต้นLepidodendronในตำแหน่งการเจริญเติบโตเดิม

ฟอสซิลซากของต้นสนและพืชชั้นสูง ราก , ลำต้นและกิ่งไม้อาจจะมีความอุดมสมบูรณ์ในประเทศในทะเลสาบและฝั่งหินตะกอนจากหินและCenozoicยุค Sequoiaและพันธมิตรแมกโนเลีย , โอ๊คและฝ่ามือมักจะพบ

ไม้กลายเป็นหินมีอยู่ทั่วไปในบางส่วนของโลกและมักพบมากที่สุดในพื้นที่แห้งแล้งหรือทะเลทรายซึ่งมีการสึกกร่อนได้ง่ายกว่า ไม้กลายเป็นหินมักถูกทำให้เป็นซิลิโคนอย่างมาก( วัสดุอินทรีย์ถูกแทนที่ด้วยซิลิกอนไดออกไซด์ ) และเนื้อเยื่อที่ชุบมักจะถูกเก็บรักษาไว้อย่างละเอียด ชิ้นงานดังกล่าวอาจถูกตัดและขัดโดยใช้อุปกรณ์เจียระไน พบฟอสซิลป่าไม้กลายเป็นหินในทุกทวีป

ซากดึกดำบรรพ์ของเมล็ดเฟิร์นเช่นGlossopterisกระจายอยู่ทั่วไปในหลายทวีปของซีกโลกใต้ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ให้การสนับสนุนแนวคิดแรกเริ่มของAlfred Wegenerเกี่ยวกับทฤษฎีการลอยตัวของทวีป

ใบมักจะเป็นเว็บไซต์หลักของ การสังเคราะห์แสงในพืช

วัสดุที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่ในพืชนำมาจากชั้นบรรยากาศ ผ่านกระบวนการของการสังเคราะห์แสงของพืชส่วนใหญ่ใช้พลังงานในแสงแดดการแปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศบวกน้ำเข้าไปง่ายๆน้ำตาล จากนั้นน้ำตาลเหล่านี้จะถูกใช้เป็นส่วนประกอบหลักและเป็นส่วนประกอบโครงสร้างหลักของพืช คลอโรฟิล , สีเขียวสีแมกนีเซียม -containing เม็ดสีเป็นสิ่งจำเป็นต่อกระบวนการนี้; โดยทั่วไปจะมีอยู่ในใบพืชและมักอยู่ในส่วนของพืชอื่น ๆ ด้วย ในทางกลับกันพืชกาฝากใช้ทรัพยากรของพืชเพื่อจัดหาวัสดุที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญและการเจริญเติบโต

พืชมักจะอาศัยอยู่บนพื้นดินเป็นหลักสำหรับการสนับสนุนและน้ำ (ในแง่ปริมาณ) แต่พวกเขายังได้รับสารประกอบของไนโตรเจน , ฟอสฟอรัส , โพแทสเซียมแมกนีเซียมและธาตุอื่น ๆสารอาหารจากดิน พืชEpiphyticและlithophyticขึ้นอยู่กับอากาศและเศษซากในบริเวณใกล้เคียงสำหรับธาตุอาหารและพืชที่กินเนื้อเป็นอาหารเสริมความต้องการสารอาหารโดยเฉพาะไนโตรเจนและฟอสฟอรัสโดยมีแมลงที่จับเหยื่อ สำหรับส่วนใหญ่ของพืชที่จะเติบโตประสบความสำเร็จที่พวกเขายังต้องใช้ออกซิเจนในชั้นบรรยากาศและรอบ ๆ รากของพวกเขา ( ก๊าซดิน ) สำหรับการหายใจ พืชใช้ออกซิเจนและกลูโคส (ซึ่งอาจผลิตจากแป้งที่เก็บไว้) เพื่อให้พลังงาน ^[63]พืชบางชนิดเติบโตในรูปของสัตว์น้ำที่จมอยู่ใต้น้ำโดยใช้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำโดยรอบและพืชที่มีเส้นเลือดเฉพาะบางชนิดเช่นโกงกางและกก ( Phragmites australis ) ^[64]สามารถเติบโตได้โดยมีรากของมันในสภาวะที่ไม่เป็นพิษ

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโต

จีโนมของพืชควบคุมการเจริญเติบโต ตัวอย่างเช่นพันธุ์ที่เลือกหรือจีโนไทป์ของข้าวสาลีจะเติบโตอย่างรวดเร็วโดยสุกภายใน 110 วันในขณะที่พันธุ์อื่น ๆ ในสภาพแวดล้อมเดียวกันจะเติบโตช้ากว่าและโตเต็มที่ภายใน 155 วัน ^[65]

การเจริญเติบโตยังถูกกำหนดโดยปัจจัยสิ่งแวดล้อมเช่นอุณหภูมิที่มีอยู่ในน้ำที่มีอยู่แสง , ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และสามารถใช้ได้สารอาหารในดิน การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในความพร้อมใช้งานของเงื่อนไขภายนอกเหล่านี้จะสะท้อนให้เห็นในการเติบโตของพืชและระยะเวลาในการพัฒนา ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

ปัจจัยทางชีวภาพยังส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืช พืชสามารถแออัดเพื่อไม่ให้บุคคลเพียงคนเดียวก่อให้เจริญเติบโตตามปกติทำให้etiolationและchlorosis การเจริญเติบโตของพืชที่เหมาะสมสามารถขัดขวางได้โดยสัตว์ที่กินหญ้าองค์ประกอบของดินที่ไม่เหมาะสมการขาดเชื้อราไมคอร์ไรซาและการโจมตีของแมลงหรือโรคพืชรวมถึงแบคทีเรียเชื้อราไวรัสและไส้เดือนฝอย ^[65]

ไม่มีการสังเคราะห์แสงในการผลัดใบในฤดูใบไม้ร่วง

พืชที่เรียบง่ายเช่นสาหร่ายอาจมีช่วงชีวิตสั้น ๆ เหมือนกัน แต่โดยทั่วไปแล้วประชากรของพวกมันมักจะเป็นไปตามฤดูกาล พืชประจำปีเติบโตและสืบพันธุ์ภายในหนึ่งฤดูปลูก , พืชล้มลุกเติบโตสองฤดูกาลที่กำลังเติบโตและมักจะทำซ้ำในปีที่สองและพืชยืนต้นอยู่เพื่อการเจริญเติบโตฤดูกาลจำนวนมากและเมื่อเป็นผู้ใหญ่มักจะทำซ้ำเป็นประจำทุกปี การกำหนดเหล่านี้มักขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและปัจจัยแวดล้อมอื่น ๆ พืชที่มีประจำปีในเทือกเขาแอลป์หรือหนาวภูมิภาคสามารถล้มลุกหรือยืนต้นในสภาพอากาศที่อบอุ่น ท่ามกลางต้นไม้เขียวไม้ยืนต้นรวมทั้งเทศกาลที่ทำให้ใบของพวกเขาตลอดทั้งปีและผลัดใบพืชที่สูญเสียใบของพวกเขาสำหรับส่วนหนึ่งของมันบาง ในสภาพอากาศหนาวเย็นและเหนือมักจะสูญเสียใบในช่วงฤดูหนาว หลายเขตร้อนพืชสูญเสียใบของพวกเขาในช่วงฤดูแล้ง ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

อัตราการเจริญเติบโตของพืชมีความแปรปรวนอย่างมาก มอสบางชนิดเติบโตน้อยกว่า 0.001 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง (มม. / ชม.) ในขณะที่ต้นไม้ส่วนใหญ่โต 0.025–0.250 มม. / ชม. สัตว์ปีนเขาบางชนิดเช่นคุดซุซึ่งไม่จำเป็นต้องสร้างเนื้อเยื่อพยุงหนาอาจเติบโตได้ถึง 12.5 มม. / ชม. ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

พืชป้องกันตัวเองจากน้ำค้างแข็งและการคายน้ำความเครียดกับโปรตีนแข็งตัว , โปรตีนร้อนช็อตและน้ำตาล ( น้ำตาลซูโครสเป็นเรื่องธรรมดา) หน่วยงาน LEA ( ปลาย embryogenesis มากมาย ) การแสดงออกของโปรตีนจะเกิดจากความเครียดและปกป้องโปรตีนชนิดอื่น ๆ จากการรวมตัวเป็นผลมาจากการผึ่งให้แห้งและแช่แข็ง ^[66]

ผลกระทบจากการแช่แข็ง

เมื่อน้ำค้างในพืชผลที่ตามมาของพืชขึ้นอยู่กับว่าการแช่แข็งเกิดขึ้นภายในเซลล์ (ภายในเซลล์) หรือนอกเซลล์ในช่องว่างระหว่างเซลล์ ^{[67] การ}แช่แข็งภายในเซลล์ซึ่งมักจะฆ่าเซลล์^[68]โดยไม่คำนึงถึงความแข็งแกร่งของพืชและเนื้อเยื่อของมันแทบจะไม่เกิดขึ้นในธรรมชาติเนื่องจากอัตราการทำความเย็นไม่ค่อยสูงพอที่จะรองรับได้ โดยทั่วไปต้องใช้อัตราการทำให้เย็นลงหลายองศาเซลเซียสต่อนาทีเพื่อทำให้เกิดการก่อตัวของน้ำแข็งภายในเซลล์ ^[69]ที่อัตราความเย็นไม่กี่องศาเซลเซียสต่อชั่วโมงการแยกตัวของน้ำแข็งจะเกิดขึ้นในช่องว่างระหว่างเซลล์ ^[70]สิ่งนี้อาจถึงแก่ชีวิตหรือไม่ก็ได้ขึ้นอยู่กับความแข็งของเนื้อเยื่อ ที่อุณหภูมิเยือกแข็งน้ำในช่องว่างระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อพืชจะแข็งตัวก่อนแม้ว่าน้ำจะยังคงไม่แข็งตัวจนกว่าอุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่า −7 ° C (19 ° F) ^[67]หลังจากการก่อตัวครั้งแรกของน้ำแข็งระหว่างเซลล์เซลล์จะหดตัวเมื่อน้ำสูญเสียไปกับน้ำแข็งที่แยกออกจากกันและเซลล์จะผ่านการทำให้แห้งแบบเยือกแข็ง การขาดน้ำนี้ถือเป็นสาเหตุพื้นฐานของการบาดเจ็บจากการแช่แข็ง

ความเสียหายและการซ่อมแซมดีเอ็นเอ

พืชต้องเผชิญกับความเครียดทางชีวภาพและทางชีวภาพอย่างต่อเนื่อง ความเครียดเหล่านี้มักจะก่อให้เกิดความเสียหายของดีเอ็นเอโดยตรงหรือโดยอ้อมผ่านทางรุ่นของออกซิเจน ^[71]พืชสามารถตอบสนองความเสียหายของดีเอ็นเอซึ่งเป็นกลไกสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของจีโนม ^[72]การตอบสนองเสียหายของดีเอ็นเอเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่เมล็ด งอกตั้งแต่คุณภาพของเมล็ดพันธุ์มีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพตามอายุในการเชื่อมโยงกับการสะสมเสียหายของดีเอ็นเอ ^[73]ในระหว่างกระบวนการซ่อมแซมการงอกจะเปิดใช้งานเพื่อจัดการกับความเสียหายของดีเอ็นเอที่สะสมอยู่นี้ ^[74]โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแบ่งสายเดี่ยวและสองเส้นในดีเอ็นเอสามารถซ่อมแซมได้ ^[75]ตู้เอทีเอ็มไคเนสด่านตรวจดีเอ็นเอมีบทบาทสำคัญในการบูรณาการความก้าวหน้าผ่านการงอกเข้ากับการซ่อมแซมการตอบสนองต่อความเสียหายของดีเอ็นเอที่สะสมโดยเมล็ดที่มีอายุ ^[76]

เซลล์พืช

โครงสร้างเซลล์พืช

เซลล์พืชมีความโดดเด่นเต็มไปด้วยน้ำขนาดใหญ่กลางมักจะvacuole , คลอโรพลาและแข็งผนังเซลล์ที่ทำขึ้นจากเซลลูโลส , เฮมิเซลลูโลสและเพคติน การแบ่งเซลล์ยังมีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยการพัฒนาของphragmoplastสำหรับการก่อสร้างที่แผ่นเซลล์ในช่วงปลายของcytokinesis เช่นเดียวกับในสัตว์เซลล์พืชจะแยกความแตกต่างและพัฒนาเป็นเซลล์หลายชนิด totipotent เจริญเซลล์สามารถแยกความแตกต่างเข้าไปในหลอดเลือด , การจัดเก็บป้องกัน (เช่นผิวหนังชั้น ) หรือการสืบพันธุ์เนื้อเยื่อกับพืชดั้งเดิมขาดเนื้อเยื่อชนิดบาง ^[77]

การสังเคราะห์ด้วยแสง

พืชสังเคราะห์แสงซึ่งหมายความว่าพวกเขาผลิตโมเลกุลของอาหารของพวกเขาเองโดยใช้พลังงานที่ได้รับจากแสง พืชกลไกหลักมีการจับพลังงานแสงเป็นสี คลอโรฟิล พืชสีเขียวทั้งหมดมีสองรูปแบบของคลอโรฟิล, คลอโรฟิลและคลอโรฟิลข ส่วนหลังของรงควัตถุเหล่านี้ไม่พบในสาหร่ายสีแดงหรือสีน้ำตาล สมการง่ายๆของการสังเคราะห์ด้วยแสงมีดังนี้:

${\ displaystyle {\ ce {6CO2 {} + 6H2O {} -> [{\ text {light}}] C6H12O6 {} + 6O2 {}}}}$

ระบบภูมิคุ้มกัน

ด้วยวิธีการของเซลล์ที่มีพฤติกรรมเหมือนเส้นประสาทพืชจะรับและแจกจ่ายข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มและคุณภาพของแสงที่ตกกระทบภายในระบบ แสงที่ตกกระทบที่ช่วยกระตุ้นปฏิกิริยาทางเคมีในหนึ่งใบจะทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ของสัญญาณไปทั้งโรงงานผ่านชนิดของเซลล์ที่เรียกว่าเซลล์ปลอกมัด นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตแห่งวอร์ซอในโปแลนด์พบว่าพืชมีหน่วยความจำเฉพาะสำหรับสภาพแสงที่แตกต่างกันซึ่งเตรียมระบบภูมิคุ้มกันของพวกมันจากเชื้อโรคตามฤดูกาล ^[78]พืชใช้ตัวรับการจดจำรูปแบบเพื่อจดจำลายเซ็นจุลินทรีย์ที่อนุรักษ์ไว้ การรับรู้นี้ก่อให้เกิดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน ตัวรับพืชชนิดแรกของลายเซ็นจุลินทรีย์ที่อนุรักษ์ไว้ถูกระบุในข้าว (XA21, 1995) ^[79]และในArabidopsis thaliana (FLS2, 2000) ^[80]พืชยังมีตัวรับภูมิคุ้มกันที่รับรู้ถึงเอฟเฟกต์ของเชื้อโรคที่มีความแปรปรวนสูง ซึ่งรวมถึงโปรตีนระดับ NBS-LRR

การกระจายภายใน

พืชหลอดเลือดแตกต่างจากพืชอื่น ๆ ในสารอาหารที่จะเคลื่อนย้ายระหว่างส่วนที่แตกต่างกันของพวกเขาผ่านโครงสร้างพิเศษที่เรียกว่าxylemและphloem พวกมันยังมีรากสำหรับดูดน้ำและแร่ธาตุ ไซเลมจะเคลื่อนย้ายน้ำและแร่ธาตุจากรากไปยังส่วนที่เหลือของพืชและต้นฟลอกจะให้น้ำตาลและสารอาหารอื่น ๆ ที่เกิดจากใบแก่ราก ^[77]

พืชมีจีโนมที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ^[81]จีโนมพืชที่ใหญ่ที่สุด (ในแง่ของจำนวนยีน) เป็นที่ของข้าวสาลี ( Triticum asestivum ) คาดว่าจะเข้ารหัส≈94,000ยีน^[82]และทำให้เกือบ 5 เท่าในขณะที่จีโนมมนุษย์ ลำดับจีโนมของพืชชนิดแรกคือของArabidopsis thalianaซึ่งเข้ารหัสยีนประมาณ 25,500 ยีน ^[83]ในแง่ของลำดับดีเอ็นเอที่ชัดเจนจีโนมที่เผยแพร่ที่เล็กที่สุดคือของกระเพาะปัสสาวะที่กินเนื้อเป็นอาหาร( Utricularia gibba)ที่ 82 Mb (แม้ว่าจะยังเข้ารหัสยีน 28,500 ยีน) ^[84]ในขณะที่ใหญ่ที่สุดจากนอร์เวย์ Spruce ( Picea abies ) ขยายได้มากกว่า 19,600 Mb (เข้ารหัสประมาณ 28,300 ยีน) ^[85]

การสังเคราะห์แสงโดยพืชบกและสาหร่ายเป็นแหล่งพลังงานและสารอินทรีย์ที่ดีที่สุดในระบบนิเวศเกือบทั้งหมด สังเคราะห์แสงในตอนแรกโดยไซยาโนแบคทีเรียและต่อมายูคาริโอสังเคราะห์, การเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงองค์ประกอบของบรรยากาศซิกต้นของโลกซึ่งเป็นผลให้ในขณะนี้คือ 21% ออกซิเจน สัตว์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ส่วนใหญ่เป็นแบบแอโรบิคโดยอาศัยออกซิเจน ผู้ที่ไม่ได้ถูกกักบริเวณให้อยู่ค่อนข้างหายากในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจน พืชเป็นผู้ผลิตขั้นต้นในระบบนิเวศบกส่วนใหญ่และเป็นพื้นฐานของใยอาหารในระบบนิเวศเหล่านั้น สัตว์หลายชนิดอาศัยพืชเป็นที่พักพิงเช่นเดียวกับออกซิเจนและอาหาร ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}พืชก่อตัวประมาณ 80% ของมวลชีวภาพโลกที่ประมาณ 450 กิกะตัน (ยาว 4.4 × 10 ¹¹ตัน; คาร์บอนสั้น5.0 × 10 ¹¹ตัน) ^[86]

พืชบกเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของวัฏจักรของน้ำและอื่น ๆ อีกหลายวัฏจักร พืชบางชนิดได้coevolvedกับตรึงไนโตรเจนแบคทีเรียที่ทำให้พืชเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรไนโตรเจน รากพืชที่มีบทบาทสำคัญในดินพัฒนาและป้องกันการชะล้างพังทลายของดิน ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

การกระจาย

พืชมีการกระจายพันธุ์เกือบทั่วโลก ขณะที่พวกเขาอาศัยอยู่ในความหลากหลายของbiomesและecoregionsไม่กี่สามารถพบได้เกินTundrasในภูมิภาคเหนือสุดของทวีปชั้น ในดินแดนทางตอนใต้สุดขั้วพืชในทวีปแอนตาร์กติกได้ปรับตัวให้เข้ากับสภาพที่เกิดขึ้นได้อย่างเหนียวแน่น ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

พืชมักเป็นองค์ประกอบทางกายภาพและโครงสร้างที่โดดเด่นของแหล่งที่อยู่อาศัยที่เกิดขึ้น หลายแห่งของโลกbiomesมีชื่อสำหรับประเภทของพืชเพราะพืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่โดดเด่นใน biomes เหล่านั้นเช่นทุ่งหญ้า , ไทและป่าฝนเขตร้อน ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

ความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ

flytrap Venus , สายพันธุ์ของ พืชที่กินเนื้อ

สัตว์หลายชนิดมีความสัมพันธ์กับพืช มีสัตว์หลายชนิดผสมเกสร ดอกไม้ในการแลกเปลี่ยนสำหรับอาหารในรูปแบบของละอองเกสรดอกไม้หรือน้ำหวาน มีสัตว์หลายชนิดกระจายเมล็ดมักจะโดยการรับประทานผลไม้และผ่านเมล็ดในของพวกเขาอุจจาระ Myrmecophytesเป็นพืชที่มี coevolved กับมด พืชเป็นที่อยู่อาศัยและบางครั้งก็เป็นอาหารสำหรับมด ในการแลกเปลี่ยนมดปกป้องพืชจากสัตว์กินพืชและบางครั้งก็เป็นพืชที่แข่งขันกัน เสียมดให้อินทรีย์ปุ๋ย

ส่วนใหญ่ของพืชชนิดนี้มีหลายชนิดของเชื้อราที่เกี่ยวข้องกับระบบรากของพวกเขาในชนิดของmutualistic symbiosisที่รู้จักในฐานะmycorrhiza เชื้อราช่วยให้พืชได้รับน้ำและแร่ธาตุอาหารจากดินในขณะที่พืชให้คาร์โบไฮเดรตของเชื้อราที่เกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชบางชนิดทำหน้าที่เป็นที่อยู่อาศัยของเชื้อราเอนโดไฟต์ที่ปกป้องพืชจากสัตว์กินพืชโดยการผลิตสารพิษ เอนโดไฟต์ของเชื้อราNeotyphodium coenophialumในfescue สูง ( Festuca arundinacea ) สร้างความเสียหายทางเศรษฐกิจอย่างมากต่ออุตสาหกรรมโคในสหรัฐอเมริกาพืชตระกูลถั่วหลายชนิดมีแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนในสกุลRhizobiumซึ่งพบในก้อนของรากซึ่งตรึงไนโตรเจนจากอากาศ สำหรับพืชที่จะใช้ ในการแลกเปลี่ยนพืชจัดหาน้ำตาลให้กับแบคทีเรีย ^[87]

รูปแบบต่างๆของการเป็นปรสิตนั้นพบได้บ่อยในพืชเช่นมิสเซิลโทกึ่งกาฝากที่ใช้สารอาหารบางส่วนจากโฮสต์ของมันเท่านั้น แต่ยังมีใบสังเคราะห์แสงไปจนถึงไม้กวาดปรสิตและฟันวอร์ตที่ได้รับสารอาหารทั้งหมดผ่านการเชื่อมต่อกับรากของ พืชอื่น ๆ และอื่น ๆ ไม่มีคลอโรฟิล พืชบางชนิดที่เรียกว่าไมโค - เฮเทอโรโทรฟทำหน้าที่เป็นปรสิตของเชื้อราไมคอร์ไรซาและด้วยเหตุนี้จึงทำหน้าที่เป็นepiparasitesบนพืชอื่น ๆ

พืชหลายชนิดเป็นepiphytesหมายถึงพวกเขาเติบโตในพืชอื่น ๆ มักจะต้นไม้โดยไม่ต้อง parasitizing พวกเขา Epiphytes อาจทำอันตรายทางอ้อมกับพืชที่เป็นโฮสต์โดยการสกัดกั้นสารอาหารแร่ธาตุและแสงที่โฮสต์จะได้รับ น้ำหนักของเอพิไฟต์จำนวนมากอาจทำให้กิ่งก้านของต้นไม้หักได้ Hemiepiphytesเช่นเดียวกับรูปคนแปลกหน้าเริ่มต้นด้วย epiphytes แต่ในที่สุดก็ตั้งรากของตัวเองและเอาชนะและฆ่าโฮสต์ของพวกมัน หลายกล้วยไม้ , bromeliads , เฟิร์นและมอสมักจะเติบโตเป็น epiphytes Bromeliad epiphytes สะสมน้ำในซอกใบเพื่อสร้างphytotelmataที่อาจมีใยอาหารสัตว์น้ำที่ซับซ้อน ^[88]

พืชประมาณ 630 ชนิดเป็นสัตว์กินเนื้อเช่นกาบหอยแครง ( Dionaea muscipula ) และหยาดน้ำค้าง ( Drosera species) พวกเขาดักสัตว์ขนาดเล็กและย่อยพวกเขาที่จะได้รับสารอาหารแร่ธาตุโดยเฉพาะอย่างยิ่งไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ^[89]

การแข่งขัน

การแข่งขันเกิดขึ้นเมื่อสมาชิกของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันหรือหลายสายพันธุ์แข่งขันกันเพื่อแย่งชิงทรัพยากรร่วมกันในถิ่นที่อยู่ที่กำหนด ตามหลักการกีดกันทางการแข่งขันเมื่อทรัพยากรสิ่งแวดล้อมมี จำกัด สิ่งมีชีวิตไม่สามารถครอบครองหรือได้รับการสนับสนุนจากช่องที่เหมือนกัน ^[90]ในที่สุดสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งจะแข่งขันกับอีกสายพันธุ์หนึ่งซึ่งจะผลักดันให้สิ่งมีชีวิตที่ด้อยโอกาสสูญพันธุ์ไป ^[90]

ในเรื่องพืชนั้นการแข่งขันมีแนวโน้มที่จะส่งผลเสียต่อการเติบโตของมันเมื่อแย่งชิงทรัพยากรร่วมกัน ^[91]ทรัพยากรที่ใช้ร่วมกันเหล่านี้โดยทั่วไป ได้แก่ พื้นที่สำหรับการเจริญเติบโตแสงแดดน้ำและสารอาหาร แสงเป็นทรัพยากรที่สำคัญเนื่องจากจำเป็นต่อการสังเคราะห์แสง ^[91]พืชใช้ใบเพื่อบังแสงแดดให้พืชอื่น ๆ และเติบโตอย่างรวดเร็วเพื่อให้พืชได้รับแสงมากที่สุด ^[91]น้ำมีความสำคัญต่อการสังเคราะห์แสงเช่นกันและพืชมีระบบรากที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มการดูดซึมน้ำจากดินให้ได้มากที่สุด ^[92]พืชบางชนิดมีรากที่หยั่งลึกซึ่งสามารถหาแหล่งน้ำที่กักเก็บอยู่ใต้ดินได้ลึกและบางชนิดมีรากที่ตื้นกว่าซึ่งสามารถขยายระยะทางไกลเพื่อเก็บน้ำฝนที่ผ่านมา ^[92]

แร่ธาตุยังมีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชซึ่งอาจเกิดข้อบกพร่องได้หากไม่ได้รับสารอาหารตามความต้องการ ^[93]สารอาหารทั่วไปที่แข่งขันกันระหว่างพืช ได้แก่ ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส พื้นที่ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับพืชที่กำลังเติบโตและกำลังพัฒนา ^[94]การมีพื้นที่ว่างที่เหมาะสมทำให้มีโอกาสมากขึ้นที่ใบไม้จะได้รับแสงแดดในปริมาณที่เพียงพอและไม่หนาแน่นจนเกินไปเพื่อให้เกิดการสังเคราะห์แสง ^[94]ในกรณีที่ต้นไม้เก่าตายการแข่งขันจะเกิดขึ้นท่ามกลางต้นไม้จำนวนมากเพื่อทดแทนมัน ^[91]ผู้ที่เป็นคู่แข่งที่มีประสิทธิภาพน้อยมีโอกาสน้อยที่จะสนับสนุนลูกหลานรุ่นต่อไป ^[91]

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่ว่าพืชมีการแข่งขันกันอยู่เสมองานวิจัยใหม่พบว่าในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงพืชที่โตเต็มที่ที่กำบังต้นกล้าช่วยให้พืชที่มีขนาดเล็กอยู่รอดได้ ^[95]

การเพาะปลูก

การศึกษาการใช้ประโยชน์พืชโดยคนที่ถูกเรียกว่าพฤกษศาสตร์ทางเศรษฐกิจหรือพฤกษศาสตร์พื้นบ้าน ^[96]การเพาะปลูกพืชของมนุษย์เป็นส่วนหนึ่งของเกษตรกรรมซึ่งเป็นพื้นฐานของอารยธรรมมนุษย์ ^[97]พืชการเกษตรแบ่งเป็นพืชไร่ , พืชสวนและป่าไม้ ^[98]

อาหาร

การเก็บเกี่ยวข้าวโอ๊ตเชิงกล

มนุษย์ขึ้นอยู่กับพืชสำหรับอาหารโดยตรงหรือเป็นอาหารสำหรับสัตว์เลี้ยง เกษตรที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพืชอาหารและได้มีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์ของอารยธรรมโลก การเกษตรรวมถึงพืชไร่สำหรับพืชที่สามารถเพาะปลูกได้พืชสวนสำหรับผักและผลไม้และป่าไม้สำหรับไม้ ^[99]พืชประมาณ 7,000 ชนิดถูกนำมาใช้เป็นอาหารแม้ว่าอาหารส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะมาจากเพียง 30 ชนิดเท่านั้น สำคัญลวดเย็บกระดาษรวมถึงธัญพืชเช่นข้าวและข้าวสาลี , รากแป้งหัวเช่นมันสำปะหลังและมันฝรั่งและพืชตระกูลถั่วเช่นถั่วและถั่ว น้ำมันพืชเช่นน้ำมันมะกอกให้ไขมันในขณะที่ผักและผลไม้มีส่วนให้วิตามินและแร่ธาตุในอาหาร ^[100]

ยา

พืชสมุนไพรเป็นแหล่งที่มาหลักของสารประกอบอินทรีย์ทั้งสำหรับผลทางยาและทางสรีรวิทยาและสำหรับการสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมของสารเคมีอินทรีย์จำนวนมาก ^[101]ยาหลายร้อยชนิดได้มาจากพืชทั้งยาแผนโบราณที่ใช้ในสมุนไพร^{[102] [103]}และสารเคมีที่ทำให้บริสุทธิ์จากพืชหรือพบครั้งแรกในบางครั้งโดยการค้นหาทางชาติพันธุ์วิทยาแล้วสังเคราะห์เพื่อใช้ในการแพทย์แผนปัจจุบัน ยาโมเดิร์นที่ได้จากพืช ได้แก่ยาแอสไพริน , Taxol , มอร์ฟีน , ควินิน , reserpine , colchicine , digitalisและvincristine พืชสมุนไพรที่ใช้ในการรวมแปะก๊วย , Echinacea , feverfewและสาโทเซนต์จอห์น ตำรับยาของDioscorides , De Materia Medicaอธิบาย 600 พืชสมุนไพรถูกเขียนขึ้นระหว่าง 50 และ 70 AD และยังคงอยู่ในการใช้งานในยุโรปและตะวันออกกลางจนรอบ 1600 AD; มันเป็นสารตั้งต้นของเภสัชตำรับสมัยใหม่ทั้งหมด ^{[104] [105] [106]}

ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่อาหาร

ไม้ในการจัดเก็บเพื่อการแปรรูปในภายหลังที่ โรงเลื่อย

พืชที่ปลูกเป็นพืชอุตสาหกรรมเป็นแหล่งที่มาของผลิตภัณฑ์หลากหลายประเภทที่ใช้ในการผลิตบางครั้งก็เข้มข้นมากจนเสี่ยงต่อการเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ^[107]ผลิตภัณฑ์ nonfood ได้แก่น้ำมันหอมระเหย , ย้อมสีธรรมชาติ , สีแว็กซ์, เรซิ่น , แทนนิน , ลคาลอยด์, สีเหลืองและไม้ก๊อก ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากพืช ได้แก่ สบู่, แชมพู, น้ำหอม, เครื่องสำอาง, สี, วานิช, น้ำมันสนยางน้ำยาง , สารหล่อลื่น, เสื่อน้ำมัน, พลาสติก, หมึกพิมพ์และเหงือก เชื้อเพลิงทดแทนจากพืช ได้แก่ฟืน , พีทและอื่น ๆเชื้อเพลิงชีวภาพ ^{[108] [109]}เชื้อเพลิงฟอสซิล ถ่านหิน , น้ำมันปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติจะได้มาจากซากของสิ่งมีชีวิตรวมทั้งแพลงก์ตอนพืชในเวลาทางธรณีวิทยา ^[110]

ทรัพยากรโครงสร้างและเส้นใยจากพืชใช้ในการสร้างที่อยู่อาศัยและผลิตเสื้อผ้า ไม้ไม่เพียง แต่ใช้สำหรับอาคารเรือและเฟอร์นิเจอร์เท่านั้น แต่ยังใช้กับของชิ้นเล็ก ๆ เช่นเครื่องดนตรีและอุปกรณ์กีฬาอีกด้วย ไม้เป็นเยื่อกระดาษเพื่อทำกระดาษและกระดาษแข็ง ^[111]ผ้ามักจะทำจากผ้าฝ้าย , ผ้าลินิน , ผ้าป่าหรือเส้นใยสังเคราะห์เช่นเรยอนและAcetateมาจากพืชเซลลูโลส ด้ายที่ใช้เย็บผ้าส่วนใหญ่มาจากผ้าฝ้าย ^[112]

การใช้ความงาม

กุหลาบ espalierที่ Niedernhall ในเยอรมนี

พืชหลายพันชนิดได้รับการเพาะปลูกเพื่อจุดประสงค์ด้านความสวยงามรวมทั้งเพื่อให้ร่มเงาปรับเปลี่ยนอุณหภูมิลดลมลดเสียงให้ความเป็นส่วนตัวและป้องกันการพังทลายของดิน พืชเป็นพื้นฐานของหลายพันล้านดอลลาร์ต่อปีอุตสาหกรรมการท่องเที่ยวซึ่งรวมถึงการเดินทางไปยังสวนประวัติศาสตร์ , สวนสาธารณะแห่งชาติ , ป่าฝน , ป่าไม้ที่มีใบในฤดูใบไม้ร่วงที่มีสีสันและเทศกาลต่าง ๆ เช่นของญี่ปุ่น^[113]และอเมริกาเทศกาลดอกเชอร์รี่ ^[114]

เมืองหลวงของอียิปต์โบราณคอลัมน์ตกแต่งให้มีลักษณะคล้ายกับ ต้นกกพืช (ที่ลักซอร์อียิปต์)

ในขณะที่สวนบางแห่งปลูกด้วยพืชอาหาร แต่หลายสวนก็ปลูกเพื่อความสวยงามประดับหรืออนุรักษ์ สวนรุกขชาติและสวนพฤกษศาสตร์เป็นแหล่งรวบรวมพันธุ์ไม้ที่มีชีวิต ในสวนกลางแจ้งส่วนตัวจะใช้หญ้าสนามหญ้าต้นไม้ในร่มไม้ประดับพุ่มไม้เถาไม้ยืนต้นและไม้ยืนต้น สวนอาจเพาะปลูกพืชในสภาพธรรมชาติหรือประติมากรรมอาจเจริญเติบโตของพวกเขาเช่นเดียวกับถนนหนทางหรือespalier การทำสวนเป็นกิจกรรมยามว่างที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในสหรัฐอเมริกาและการทำงานกับพืชหรือพืชสวนบำบัดจะเป็นประโยชน์ต่อการฟื้นฟูสมรรถภาพคนพิการ ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

พืชนอกจากนี้ยังอาจจะปลูกหรือเก็บไว้ในบ้านเป็นhouseplantsหรือในอาคารเฉพาะเช่นเรือนกระจกที่ถูกออกแบบมาสำหรับการดูแลและการเพาะปลูกของพืชที่อาศัยอยู่ Venus Flytrap , พืชที่มีความสำคัญและพืชฟื้นคืนชีพเป็นตัวอย่างของพืชขายเป็น novelties นอกจากนี้ยังมีรูปแบบศิลปะที่มีความเชี่ยวชาญในการจัดเรียงของการตัดหรือการดำรงชีวิตของพืชเช่นบอนไซ , ikebanaและการจัดการของการตัดหรือดอกไม้แห้ง ไม้ประดับบางครั้งมีการเปลี่ยนแปลงหลักสูตรของประวัติศาสตร์ในขณะที่ความคลั่งทิวลิป ^[115]

การออกแบบสถาปัตยกรรมคล้ายพืชปรากฏในเมืองหลวงของอียิปต์โบราณคอลัมน์ซึ่งถูกแกะสลักคล้ายทั้งดอกบัวสีขาวอียิปต์หรือกก ^[116]ภาพของพืชมักใช้ในการวาดภาพและการถ่ายภาพเช่นเดียวกับสิ่งทอเงินแสตมป์ธงและเสื้อคลุมแขน ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

การใช้ประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรม

Barbara McClintock (1902–1992) เป็นนักพันธุศาสตร์รุ่นบุกเบิก ที่ใช้ ข้าวโพด (ข้าวโพด) เพื่อศึกษากลไกการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม

การวิจัยทางชีววิทยาขั้นพื้นฐานมักจะทำกับพืช ในทางพันธุศาสตร์การปรับปรุงพันธุ์ของต้นถั่วทำให้Gregor Mendel ได้รับกฎพื้นฐานที่ควบคุมการถ่ายทอดทางพันธุกรรม^[117]และการตรวจโครโมโซมในข้าวโพดทำให้Barbara McClintockแสดงให้เห็นถึงความเชื่อมโยงกับลักษณะที่สืบทอดมา ^[118]พืชArabidopsis thalianaถูกใช้ในห้องปฏิบัติการเป็นสิ่งมีชีวิตแบบจำลองเพื่อทำความเข้าใจว่ายีนควบคุมการเจริญเติบโตและการพัฒนาโครงสร้างของพืชอย่างไร ^[119] นาซาคาดการณ์ว่าสถานีอวกาศหรืออาณานิคมพื้นที่วันหนึ่งจะต้องพึ่งพาพืชสำหรับการช่วยชีวิต ^[120]

ต้นไม้โบราณเป็นที่เคารพนับถือและมีชื่อเสียงมากมาย แหวนต้นไม้เป็นวิธีการที่สำคัญในการออกเดททางโบราณคดีและใช้เป็นบันทึกสภาพอากาศในอดีต ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

พืชคิดอย่างเด่นชัดในตำนานศาสนาและวรรณคดี ^{[121] [122] [123]}พวกเขาจะใช้เป็นชาติรัฐและสัญลักษณ์รวมทั้งต้นไม้รัฐและรัฐดอกไม้ พืชมักถูกใช้เป็นที่ระลึกของขวัญและเพื่อเป็นเครื่องหมายในโอกาสพิเศษเช่นการเกิดการเสียชีวิตงานแต่งงานและวันหยุด การจัดดอกไม้อาจจะใช้ในการส่งซ่อนข้อความ ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

ผลกระทบเชิงลบ

วัชพืชเป็นพืชที่ไม่พึงประสงค์ในการเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีการจัดการเช่นฟาร์ม , พื้นที่เขตเมือง , สวน , สนามหญ้าและสวนสาธารณะ ผู้คนแพร่กระจายพันธุ์ไม้ไปไกลกว่าช่วงพื้นเมืองของพวกเขาและพืชที่ได้รับการแนะนำเหล่านี้บางชนิดกลายเป็นการรุกรานทำลายระบบนิเวศที่มีอยู่โดยการแทนที่พันธุ์พื้นเมืองและบางครั้งก็กลายเป็นวัชพืชในการเพาะปลูก ^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

พืชอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสัตว์รวมทั้งคน พืชที่ผลิตเกสรลมพัดวิงวอนให้เกิดอาการแพ้ในผู้ที่ทุกข์ทรมานจากไข้ละอองฟาง ความหลากหลายของพืชที่มีพิษ Toxalbuminsมีพิษร้ายแรงพืชเลี้ยงลูกด้วยนมมากที่สุดและทำหน้าที่เป็นอุปสรรคอย่างร้ายแรงต่อการบริโภค พืชหลายสาเหตุระคายเคืองผิวเมื่อสัมผัสเช่นไม้เลื้อยพิษ พืชบางชนิดมีจิตประสาท สารเคมีซึ่งมีการสกัดและการกลืนกินหรือรมควันรวมทั้งนิโคตินจากยาสูบ , cannabinoidsจากกัญชง , โคเคนจากErythroxylon โคคาและฝิ่นจากฝิ่น การสูบบุหรี่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสุขภาพหรือถึงขั้นเสียชีวิตในขณะที่ยาบางชนิดอาจเป็นอันตรายหรือถึงแก่ชีวิตได้ ^{[124] [125]}ทั้งยาผิดกฎหมายและยาที่ได้มาจากพืชอาจมีผลเสียต่อเศรษฐกิจ ^{[126] [127]}