Funcțiile fundamentale ale plantelor: funcția de reproducere

        Cea de-a treia funcție a unui organism viu este funcția de reproducere (asigură perpetuarea speciei).

Reproducerea la plante poate fi:

• Asexuată, ce se realizează fără fecundaţie, prin spori sau organe vegetative. Sporii se formează la ferigi.

Reproducerea asexuată este formarea unui nou individ din celulele ce aparţin organismului-părinte,excluzând procesele de meioză, formare a gameţilor, sau fertilizare. Sunt mai multe tipuri de reproducere asexuată. Divizarea este cea mai simplă formă de reproducere asexuată, aceasta presupune divizarea unui organism în aşa fel încât să formeze două organisme noi, identice, între ele şi organismul-părinte.

Unele plante terestre se înmulțesc prin spori . Ei sunt germeni asexuați unicelulari specializați care se formează în organe numite sporogon (la mușchi) sau sporange (la ferigi). Formarea lor este precedată de o diviziune reducțională (meioza), de aceea ei sunt haploizi.

- La mușchi: după fecundație ia naștere zigotul. Din acesta se dezvoltă sporogonul în care se formează sporii haploizi. Prin germinare, din spor ia naștere un tal filamentos –  protonema, pe care se formează noi tulpinițe de mușchi ce vor purta organele sexuale.

- La ferigi : după fecundație, din zigot (care nu se desprinde de portal) se dezvoltă o plantulă, un sporofit tânăr, pe care se formează la maturitate, pe fața inferioară a frunzei, sporangi grupați in sori. În sporangi, în urma meiozei, se formează sporii. La maturitate sporangii se deschid și eliberează acești spori. Prin germinare, sporul dă naștere unei plantule haploide - protalul, pe care se formează organele producătoare de gamete.

 - Înmulțirea prin organe vegetative:

Reproducerea vegetativă la plante este de tip asexuat, în care descendentul este generat de un singur părinte. Noul individ rezultă dintr-un fragment al corpului parental. Astfel, la unii mușchi , pe frunzișoare se formează propagule pluricelulare, care prin diviziune generează un gametofit nou.

La unele plante acvatice toamna se formează muguri de iarnă, care se desprind de planta mamă și iernează în nămol.La majoritatea plantelor, reproducerea vegetativă se realizează prin organe vegetative: tulpini, rădăcini, frunze. Celulele redevin “meristematice” (se întorc la stadiul embrionar) și se divid intens, mitotic; dau astfel naștere la o nouă plantă.

Înmulțirea vegetativă se poate realiza prin: muguri adventivi de pe rădăcini (drajoni), tulpini târâtoare (stoloni), tulpini subterane (bulbi, rizomi, tuberculi), fragmente de tulpini sau frunze (butași).

- Înmulțirea sexuată, ce se face prin unirea gameților în procesul de fecundație.

Are drept caracteristică esențială unirea (fecundația) a două celule de sex contrar (gametul ♂ și gametul ♀), cu formarea unui zigot, proces prin care se încheie ciclul de dezvoltare parental și începe cel filial. La dezvoltarea din zigot, noul organism repetă (reproduce) toate fazele de dezvoltare individuală prin care au trecut si părinții săi, de aceea înmulțirea sexuată se mai numește reproducere.

Gameții sunt celule haploide de sex contrar, care iau naștere în gametangi și pot fi identici morfologic, izogameți, ori diferențiați morfologic (cei masculi de obicei comparativ mai mici și mobili), heterogameți.

La plantele cu înmulțire sexuată, în ciclul lor de viață, se disting două faze (generatii), sporofitul diploid (din celule cu garnitură cromozomială 2n), producător (după meioză) de spori și gametofitul haploid (n), sexuat, producător de gameți. La diferite grupuri sistematice de plante, aceste două generații, ce se succed cu regularitate, au durată și organizare diverse. În evoluție, gametofitul plantelor de uscat s-a restrâns progresiv. Așa cum se va vedea, la gimnosperme și angiosperme participarea gametofitului este foarte redusă.

Funcțiile florii:

- formarea gameților: 

a) formarea grăuncioarelor de polen în anteră începe prin diviziunea meiotică;

b) formarea sacului embrionar are loc în interiorul ovulului.

- polenizarea (transportul polenului de la anteră pe stigmat).

- fecundația (se produce în sacul embrionar, când un gametul mascul din grăunciorul de polen se uneşte cu oosfera,iar celalalt cu nucleul secundar al sacului embrionar).

- formarea fructelor și a semințelor (  După fecundaţie din ovul se formează sămânţa care protejează embrionul. Sămânţa este protejată la rândul ei de fruct care ia naştere din ovar).

        

Tipuri de fructe

Fructele cărnoase conţin ţesuturi moi,bogate în substanţe minerale şi vitamine.

Există şi unele fructe la a căror formare nu participă doar ovarul ci şi alte părţi ale florii, de aceea ele sunt numite ,,fructe false”. Astfel de fructe sunt: mărul, căpşuna, măceaşa.

Fructe uscate al căror înveliş se poate deschide sau nu. Astfel de fructe sunt: nuca, păstaia, capsula etc.

Funcțiile fundamentale ale plantelor: funcția de relație

            A doua funcție a organismului viu este funcția de funcția de relație (asigură interacțiunea dintre organism și mediul înconjurător).

Prin funcția de relație se realizează legătura dintre organism și mediul înconjurător. Prin această funcție organismul uman ia cunoștință despre realitatea înconjurătoare și acționează în consecință la diferiți stimuli din mediul înconjurător.

Orice ființă sau obiect are însușiri variate, care constituie o complexitate de stimuli pentru simturi (de ex un fruct are dimensiuni, culoare, formă, parfum, gust, etc.).

Datorită corelațiilor existente între formă, dimensiune, greutate, culoare, miros, gust, organismul primește toate informațiile în același timp. Această compensație reciprocă are o deosebită importanță în cazul tulburărilor funcționale ale unui simț. Informațiile necesare organismului despre lumea înconjurătoare sunt primite prin simțuri, în procente diferite.

La nivelul creierului se asociază toate elementele obținute prin analiza și reconstituirea unei ființe, a obiectului sau fenomenului care a fost analizat.

SENSIBILITATEA ŞI MIŞCAREA LA PLANTE

Sensibilitatea este proprietatea organismelor de a reacţiona la informaţiile primite din mediu. Ea apare atat la plante cat si la animale. Plantele răspund la stimuli prin mai multe tipuri de mişcări: pasive, cele de plutire, de răspândire a fructelor sporilor etc; active inițiate de plante, cu consum de energie proprie, induse de diverși factori.

1. Tactismele sunt mişcări active a plantelor libere, ale celulelor mobile. De exem­plu, gameţii bărbăteşti se deplasează spre cei femeieşti, atraşi fiind de substanţele produse de aceştia (chimiotactism pozitiv).
2. Nutațiile  sunt mișcări active autonome ale plantelor fixate. Nutațiile sunt efemere, se manifestă o singură dată în viață; nutații periodice  prezente la plante cu tulpina lungă și subțire, incapabilă să susțină planta fără un suport. ex: fasolea, haneiul.
3. Tropismele sunt mişcări active induse ale organelor vegetale, orientate în funcţie de direcţia sursei de stimuli. 

• Rădăcinile au un fototropism negativ. Tulpina pozitiv

• Geotropismul este reacţia plantelor faţă de forţa gravitaţiei. El este pozitiv la rădăcini şi negativ la tulpini.

• Chemiotropismul este proprietatea rădăcinilor de a se orienta către regiunile din sol mai bogate în substanțe minerale.
• Hidrotropismul constă în orientarea rădăcinilor către sursa de apă.

3. Nastiile sunt mişcări neorientate. Ele nu depind de direcţia unui stimul ci de intensitatea lui:

Nastiile se realizează prin modificarea turgescenței celulelor pe doua fețe opuse. Ele pot fi:
- epinastii, când turgescența crește pe fața superioară, de exemplu la petale sau tepale, determinând deschiderea florilor;

- hiponastii, când turgescența crește pe fața inferioară, de exemplu la petale sau tepale determinând închiderea florilor.

După natura factorului de mediu care acționează, nastiile pot fi: termonastii, fotonastii, nictinastii, tigmonastii si seismonastii.

Fig. 189  – Floare de Crocus luteus (termonastie) 

a – la temperatură joasă în stare închisă;

b – la temperatură ridicată, în stare deschisă

Funcțiile fundamentale ale plantelor: funcția de nutriție

           Orice organism viu are 3 funcții, prima fiind funcția de nutriție (asigură energia necesară a funcționării organismului).

NUTRIŢIA este procesul prin care organismele se construiesc pe sine pornind de la o sursă de carbon. Aportul de substanțe organice se realizează prin procesul de nutriţie. După sursa de carbon poate fi:

• NUTRIŢIA AUTOTROFĂ constă în sinteza substanţelor organice din substanţe anorganice (CO2) cu aport energetic. După natura sursei de energie folosită în sinteza substanţelor organice nutriţia autotrofă poate fi:

                     - A. Fotoautotrofă (Fotosinteza)
                     - B. Chimoautotrofă (Chimiosinteza)

EXEMPLE: Fotosinteza - sursa de energie folosită în sinteza substanţelor organice o reprezintă energia luminoasă.

             Fotosinteza reprezintă procesul prin care se sintetizează substanţe organice cu ajutorul energiei luminoase absorbite de pigmenţii clorofilieni şi carotenoizi. Primele organisme fotosintetizante au fost bacteriile, care utilizau energie solară pentru descompunerea hidrogenului sulfurat sau a apei, reacţii din care rezultă sulful, respectiv oxigenul. Producerea oxigenului a dus la modificarea atmosferei Pământului, care a devenit astfel propice evoluţiei celorlalte organisme. Primele organisme fotosintetizante au fost bacteriile, care utilizau energie solară pentru descompunerea hidrogenului sulfurat sau a apei, reacţii din care rezultă sulful, respectiv oxigenul. Producerea oxigenului a dus la modificarea atmosferei Pământului, care a devenit astfel propice evoluţiei celorlalte organisme.

             Procesul de fotosinteză are loc în:

1. celulele vegetale, care prezintă cloroplaste;

2. celula algelor albastre-verzi şi bacteriilor purpurii care nu prezintă cloroplaste, dar au pigmenţi fotosintetizanţi.

Ecuația fotosintezei

Din ecuaţia fotosintezei se deduce că frunza trebuie să se aprovizioneze cu CO2 şi H2O, să conţină clorofilă, să capteze lumina şi să elibereze O2. 

                                                        CO 2 + H2O → (CH2O)n + O2

Substanţele organice sintetizate sunt conduse spre alte organe ale plantei.

• NUTRIŢIA HETEROTROFĂ atunci cand organismele se construiesc pe sine pornind de la o sursă de carbon organică ( își i-au hrana gata preparată din mediul înconjurător). Se împarte în:

1.  Nutriţia saprofită;

2. Nutriţia parazită;

3. Nutriţia mixotrofă;

4. Nutriţia simbiontă;

Nutriţia organismelor saprofite

Organismele saprofite îşi extrag substanţele hrănitoare din organismele decedate. Intr-un ecosistem organismele saprofite sunt extrem de importante ele fiind descompunători şi sunt astfel extrem de importante pentru circuitul materiei în natură. Organismele saprofite sunt bacteriile şi ciupercile.

Bacterii saprofite:

·         Cele din lapte, prin fermentaţie, il transformă în iaurt;

·         acresc murăturile;

·         transformă vinul in oţet prin fermentaţie;

·         alterează alimentele;

Ciuperci saprofite:

·         drojdia de bere, prin fermentaţie alcoolică transforma apa si zahărul în alcool si CO2;

·         mucegaiurile se formează pe alimente în condiţii de umiditate, lipsa aerului si a luminii, alterează alimente si secretă toxine care afectează sistemul  respirator;

·         Din mucegaiul verde-albastrui se extrage penicilina;

·         ciuperci cu pălarie;

Nutritia heterotrofă parazită

Organismele parazite sunt organismele care trăiesc pe seama altor organisme vii numite gazed. Parazitul îsi estrage substanţele hrănitoare din organismele gazdă şi provoacă îmbolnavirea sau chiar decesul gazdei.

Paraziţi pot fi:

·        -  bacteriile care provoaca o boala numită bacterioză;

·        -  ciupercile provoaca niste boli numite micoze;

·        -  plantele parazite nu au clorofila,ele trimit în corpul plantei gazdă,niste haustori,care ajung până la nivelul ţesutului conducător liberian,de unde îşi extrag seva elaborată.

Exemple: Cuscuta (Tortelul),Orobanche(Lupoaia)si Lathraea(Muma padurii);

-animale: tenia,limbricul,râia,oxiurul,păduchii,pureci,căpuşele,lipitoriel etc.

Nutritia mixotrofă la plante

Este o modalitate de nutriţie intermediară între nutriţia autotrofă şi cea heterotrofă. Plante semiparazite extrag apa si săruri minerale din alte plante cu ajutorul unor haustori. O asemenea planta este vâscul care trăieşte pe ramurile unor arbori. Plantele carnivore trăiesc în medii sărace în substanţe minerale.Ele îsi procură substanţele minerale într-un mod neobişnuit :capturând si digerând animale mici.Fiecare specie are frunzele transformate în adevărate capcane:peri lipicioşi şi urne etc. Frunzele produc şi enzime digestive.

Nutriţia simbiontă

Este o relaţie reciproc avantajoasă între 2 specii:

·         LICHENI —> organisme realizate din simbioza dintre o algă unicelulară verde şi o ciuperca.Ciuperca furnizeaza algei apa şi sărurile minerale iar alga furnizează ciupercii substanțele organice produse prin fotosinteză;

·         MICORIZA —> este simbioza dintre rădăcinile unor plante şi unele ciperci.Ciuperca ajută planta în absorbţia apei şi sărurilor minerale primind în schimb substanţe organice.

Simbioza dintre plantele superioare si bacteriile fixatoare de azot se întâlneşte la nivelul rădăcinilor.

-pe nodozităţi se găsesc un fel de mici tumori;

-în celulele lor trăiesc bacteriile  care se hrănesc cu substanţele organice produse de plantă;

-bacteriile transformă azotul molecular ,inutilizabil,în combinaţii ale azotului pe care le poate utiliza şi planta gazdă;

-datorită nodozităţilor plantelor leguminoase au un conţinut bogat în proteine;

-după moartea plantelor ,resturile acestora îmbogăţesc solul în azot.

• 
  

Tesuturile vegetale

         Unitatea de bază, funcțională și structurală a tuturor organismelor vii este celula.

         Mai multe celule cu aceeași structură și funcție formează un țesut.

celule - țesuturi - organe - sisteme de organe - organism

         Procesul de formare a țesuturilor se numește histogeneză.

celula ou (zigot) - diviziuni mitotice - embrion (țesuturi embrionare) - planta (țesuturi definitive).

         În ciclul de dezvoltare a unei plante superioare se succed două etape:

1) Etapa de la celula ou la embrion: caracterizată prin prezența țesuturilor embrionare (meristematice) formate din celule asemănătoare strâns lipite cu pereții subțiri și cu mare proprietate de a se devide. 

2) Etapa de la embrion la plantă: caracterizată prin prezența țesuturilor definitive care se diferențiază de cele embrionare.

        Clasificarea țesuturilor:

1. După forma celulelor:

- Țesuturi parenchimatice formate din celule izodiametrice (L=l=I);

- Țesuturi prozenchimatice formate din celule heterodiametrice (L4>l,I)

2. După gradul de diferențiere a celulelor și după funcții:

- Țesuturi meristematice (embrionare);

    a. După origine se subîmpart în:

    - Meristeme primare;

    - Meristeme secundare

Caracterizează toate tipurile de plante determinând creșterea în lungime a organelor vegetative în primul an.

    b. După poziția în corpul plantei:

    - Meristeme apicale - se găsesc în vârful rădăcinii și tulpinii.

    - Meristeme laterale dispuse paralel cu axul organelor.

    - Meristeme intercalare - tulpini articulate.

Le întîlnim la plantele bienale dar mai ales perene determinând creșterea în grosime:

        - în scoarța rădăcinii și tulpinii se găsește meristemul secundar numit felogen care produce spre exterior suberul iar spre interior feloderm.

        - în cilindrul central meristemul secundar numit cambiu care produce spre exterior inel liber iar spre interior inel de creștere. 

- Țesuturi definitive

    a. Țesuturi de apărare se găsesc la exteriorul organelor vegetative și au rol de protecție:

        -primare: epiderma (tulpina+frunza), rizoderma, exoderma, endoderma (rădăcina)

        -secundare: suber, feloderm.

    b. Țesuturi fundamentale, care sunt cele mai răspîndite din corpul plantei, îndeplinind roluri ca:

        -în depozitarea substanțelor de rezervă - parenchimatice de depozitare;

        -în deozitarea aerului - parenchim aerifer;

        -în depozitarea apei - parenchim acvifer;

        -în asimilarea carbonului - parenchim asimilator;

    c. Țesuturi conducătoare - sunt alcătuite din celule prozenchimatice numite vase care se împart în două categorii:

        -vase lemnoase - formate din celule puse cap la cap între care nu există pereți despărțitori

                 *imperfecte: traheide întilnite la ferigi;

                 *perfecte: trahee (gimnosperme și angiosperme), mai multe vase grupate în fascicule și conduc seva brută.

        -vase liberiene - alcătuite din celule puse cap la cap între care există pereți despărțitori ciuruiți și sunt grupate în fascicule, conducând seva elaborate.

   d. Țesuturi mecanice - au rol de susținere și rezistență și sunt alcătuite din celule parenchimatice cu pereții ingroșați:

                 * neuniform: colenchim

                 * uniform: sclerenchim

   e. Țesuturi secretorii - sunt alcătuite din celule care au proprietatea de a elabora diferiți produși de secreție: nectar, uleiuri eterice, latex, rășini, gume, cleiuri, alcaloizi; fie cu efect curativ, fie cu efect toxic.