Fora dels contextos de formació científica, el terme «plantes» implica una associació d'organismes amb certs trets comuns: són multicel·lulars, contenencel·lulosa, i realitzen lafotosíntesi.[2][3]
Actualment s'anomenenplantes aquells organismes, individus oespècies, que formen part del regnePlantae. La circumscripció actual del regnePlantae, la definició del que ara abasta, és diferent de la seva circumscripció en el passat, i molt diferent de la de l'antic i abandonat regne vegetal, que incloïa les algues i algunscianobacteris (inclosos en el dominiEubacteria).
Inicialment, la diversitat delséssers vius va ser categoritzada de manera que tots els organismes formaven part exclusivament de dos regnes: el dels animals (Animalia) i el de les plantes (Plantae). Fins a finals del segle xix, eren els dos únics regnes en els quals s'agrupaven els éssers vius, i cada grup nou era catalogat bé com un animal, bé com una planta. És per això que van ser classificats com a plantes una diversitat de grups, actualment ubicats en altres regnes, perquè conjuntament tenien l'única característica comuna de no ingerir aliments. Quan es trobava un organisme dubtós, si fagocitava o ingeria aliments l'anomenaven «animal» i, si era un organisme autotròfic o sapròfit, era una planta. Així van ser considerats com a plantes elscianobacteris, elsfongs, tots els tàxons agrupats sota el nom d'algues,[4][5] i les plantes terrestres.
Encara poden observar-se aquests grups ubicats dins del regnePlantae en els antics sistemes de classificació, com el d'Adolf Engler (1892). Si bé avui la classificació dePlantae és més acotada, encara s'estudien tots aquests grups dins el camp de labotànica. Es pot dir que la botànica estudia tot el que tradicionalment ha estat considerat un vegetal. Encara avui és freqüent en la literatura de divulgació, i fins i tot en llibres de text, l'ús deplanta com a sinònim devegetal, la qual cosa dificulta al lector la comprensió de la diversitat tal com actualment laciència la concep.
Al segle xx, havent recopilat noves dades, es començà a postular que ni tots els organismes autotròfics, ni tots els heterotròfics quefagociten o ingereixen aliment tenien un respectiu antecessor comú, perquè aquestes formes de vida s'havien generat moltes vegades entre els éssers vius. L'ús de tècniques més avançades, com el perfeccionament delmicroscopi òptic, el sorgiment de lamicroscòpia electrònica i l'ús de tècniques bioquímiques per a la identificació d'organismes van generar la necessitat de modificar el nombre deregnes, per agrupar organismes que ja no eren tan semblants segons el coneixement del moment. D'aquesta manera va ser acceptada ràpidament l'existència de cinc regnes.[4]
Dels tradicionals regnesAnimalia iPlantae es van anar escindint tres grups més, tres nous regnes:
Protista, que agrupa tots els eucariotes unicel·lulars.
També molts autors coincidien que calia agrupar tots els regnes excepte elMonera, dins el supraregneEukarya, ja que les diferències entre els procariotes i els eucariotes són molt més grans que entre els diferents regnes d'eucariotes.
Per tant, els primers grups a ser desterrats del regnePlantae van ser elscianobacteris i elsfongs, que van ser derivats a altres regnes, i també alguns organismes que eren fotosintètics però unicel·lulars van ser ubicats en el regneProtista. A causa de les dificultats per estudiar els protistes, i la manca d'anàlisis genètiques que donessin idea dels seus possibles parentius,Protista va ser creat principalment com a calaix de sastre, per ubicar en algun lloc els organismes que no se sabia quin parentiu tenien amb la resta, i no tant perquè es cregués que tinguessin un antecessor comú.
Llavors, va quedar com a part del regnePlantae el que comunament coneixem com a plantes terrestres i algues. Definir al regnePlantae per les seves característiques es va tornar més fàcil: pertanyen al regnePlantae tots els organismes eucariotes multicel·lulars que obtenen l'energia per créixer i realitzar les seves activitats de la llum delSol, energia que prenen pel procés defotosíntesi, procés que passa en els seuscloroplasts amb ajuda d'algun tipus declorofil·la. Això no és obstacle perquè algunes d'elles, secundàriament, hagin evolucionat cap a una adaptació alsaprofitisme, a l'hemiparasitisme o alparasitisme (normalment mancades de clorofil·la i fulles).
Evolució dels sistemes de classificació i dels regnes
Filogènesi proposada per a les plantes[6] que segueix l'esquema amb modificacions delspteridòfits de Smithet al.[7] Lesprasinofícies podrien ser un grup basal parafilètic de totes les plantes verdes.
Des de temps deCarl von Linné fins ara que el termePlantae s'ha aplicat a moltsclades al llarg de la història, incloent-hi elsembriòfits (més restrictiu), elsarqueplàstids (més inclusiu) i altres sense valor filogenètic que incloïen tot tipus d'algues i fins i totfongs ibacterisfotosintètics. Per especificar aquest clade es va crear els noms deviridiplantes (Viridiplantae) iclorobionts (Chlorobionta), però no ha quallat i la tendència és d'anomenarplantes a aquest clade i posar altres noms als altres grups, o bé directament desestimar-los perparafilètics.
Per la seva similar morfologia, molt aviat els botànics agruparen les "plantes terrestres" en elclade delsembriòfits (el nom significa ‘plantes ambembrió’).
Entre les algues, només es podien establir grups per característiques distintives més o menys evidents, entre les quals el color va prendre importància: les algues de color verd eren lesalgues verdes, les de color vermell eren lesalgues vermelles, les de color bru eren lesalgues brunes. Agrupar les algues pel color no és tan arbitrari com sembla, ja que el color d'una planta és el resultat de la presència o absència de diferents compostos químics en ella, que molt probablement van ser heretats d'un avantpassat comú. Altres grups anomenats "algues" amb característiques més o menys evidents eren lesdiatomees i elsdinoflagelats. Però les "algues" tenen una quantitat de formes de vida d'allò més diverses, com també adaptacions i característiques fisiològiques molt diferents, per la qual cosa les seves relacions de parentiu amb elsembriòfits (plantes terrestres) i entre si encara es mantenen en la foscor.
Amb les millores en elmicroscopi òptic, i més tard l'adveniment delmicroscopi electrònic de rastreig, es va obrir un món nou davant els ulls dels botànics, que mai havia estat vist abans. Quan aquestes eines van ser utilitzades per a conèixer les característiques de les cèl·lules de les plantes, se'n van descobrir noves relacions de parentiu. A les característiques cel·lulars se les anomena "ultraestructura", i en general involucren les característiques delcloroplast, de la divisió cel·lular, i dels gàmetes mòbils oespermatozous.
Una anàlisi detallada de la ultraestructura de les cèl·lules durant la divisió cel·lular i dels espermatozous de les plantes va revelar, ja al llarg de ladècada del 1960, que el grup d'algues conegut com a "algues verdes" estava més emparentat amb les "plantes terrestres" que amb la resta de les "algues". Llavors va anar naixent la idea entre els botànics que les "algues verdes" i les "plantes terrestres" compartien un antecessor comú. A aquest grup avui se l'anomenaViridiplantae, o grup de les "plantes verdes". Els dos grups d'algues verdes són els parents més propers de les plantes terrestres (embriòfits). El primer d'aquests grups són elscaròfits, a partir dels quals es van desenvolupar els embriòfits.[8][9][10]
Les plantes varen ser dels primers éssers vius que aparegueren a la Terra. Descendeixen dels eucariotes autotròfics apareguts en l'eonotema (eó) delProterozoic. Els seus primers representants no van ser vasculars. Per contra, tenien estructures poc diferenciades i depenien de l'aigua completament per a la seva vida. L'evolució de les algues les porta a desenvolupar les primeres fulles. Immediatament, en el períodesilurià començaren a desenvolupar-se les primeres plantes terrestres independents de les ja evolucionades algues dels nostres dies.
Les plantes terrestres es van desenvolupar a l'aire lliure per primera vegada encara des del seu antic ordre. Cobrien roques properes a llacs i rius. A mesura que necessitaven menys aigua per a la seva subsistència van començar a créixer i a prendre forma. Per primera vegada van tenir espores diferenciades i arrels fixes que donaven nutrients a la planta.
Amb 5 cm, segons s'estima, van començar a tenir la seva evolució i a tenir parts especialitzades en la fotosíntesi: les fulles. Mentre algunes van quedar sent algues de les roques, altres van viure a terra ferma en llocs humits. Per a la seva supervivència va ser necessari que reduïssin la mida, se les va anomenarbriòfits omolses. Un altre grup es va desenvolupar, al contrari, amb gran mida i van definir una reproducció, hàbitat d'ombra i participació en l'ecosistema. El paper de les falgueres n'és potser el més important, són les desafiadores de les regles i adaptacions del món vegetal. Durant el carbonífer van aparèixer derivades d'un altre grup de grans plantes les gimnospermes. Des de llavors l'evolució de les plantes es veu marcada fonamentalment en la reproducció.
Les coníferes, per una reproducció més sofisticada i sense necessitat de gens d'humitat, es van convertir en el juràssic, al costat de les falgueres, en les plantes dominants. Encara que les angiospermes ja havien aparegut, el seu desenvolupament es trobava incomplet. Uns 70 milions d'anys després es van adaptar amb la reproducció sexual més sofisticada dins de les plantes: la flor. Atraient insectes, són pol·linitzades per on els gàmetes masculins caiguts dels peduncles de l'estam passen pel tub fins a l'ovari, on fecunda l'òvul. La flor es transforma i arriba a ser un fruit. Per la seva suculència és consumit per herbívors, i les llavors preparades per germinar cauen a terra. Després de l'eocè, les plantes amb flors van colonitzar el planeta.
El tipus dereproducció i desenvolupament és asexual, sexual (amb gàmetes i zigot) i amb espores haploides (haplodiploides).
Són multicel·lulars i poden tenir o no una organització en teixits.
Són immòbils, és a dir, no tenen capacitat de desplaçament.
Tenen una estructura i funcions amb plasmodesms, amb teixits cel·lulars variats. Laparet cel·lular és decel·lulosa. Presenten moviment intracel·lular.
Les plantes són eucariotes que es van desenvolupar a partir d'algues verdes del grupChlorophyta durant elpaleozoic; aquestes algues van colonitzar les zones emergides, gràcies a una sèrie d'adaptacions a la xerofíl·lia que va originar el grup delsembriòfits. Els embriòfits presenten alternança de generacions heterofàsica i heteromorfa, són plantes adaptades a la vida terrestre amb òrgans apendiculars, també anomenatscormobionts.
Protocormòfits o briòfits (divisióBryophyta), molses, licopodis i hepàtiques
Elsbriòfits són petites plantes confinades a ambients humits, a més necessiten aigua líquida per a la fecundació. En el període silur van aparèixer noves formes d'embriòfits, amb millors adaptacions a la xericitat, cosa que els va permetre la conquesta d'amplis espais; es considera que les primeres plantes que van abandonar l'ambient líquid i conquerir la superfície terrestre van ser molses semblants alPhyscomitrella patens faca. 450 milions d'anys. Aquesta millora va permetre una radiació massiva al devon, cosa que els va fer dominar el paisatge. Aquest grup presenta, típicament, cutícules resistents a la dessecació i teixits vasculars, que transporten l'aigua per l'organisme, la qual cosa dona origen al terme "plantes vasculars". L'esporòfit funciona com un individu separat.
Cormòfits o plantes vasculars
Pteridòfits (divisióPteridophyta).
Les plantes vasculars inclouen, com a subgrup, els espermatòfits o plantes amb llavors, que es va diversificar al final delpaleozoic. En aquests organismes elgametòfit està completament reduït i l'esporòfit comença la seva vida confinat en una estructura especial: lallavor.
Aquests grups també es denominengimnospermes, excepte lesplantes amb flors, que s'anomenen angiospermes. Aquest és el grup més nombrós de plantes, va aparèixer durant elJuràssic i ha arribat a ser-ne el dominant.
Els mitocondris i els cloroplasts (orgànuls ambmembrana inclosos alcitoplasma) es repliquen de forma independent del nucli cel·lular. Quan la cèl·lula es divideix, durant lacariocinesi, alguns van a un dels descendents i els altres a l'altre, de manera que mai quedi una cèl·lula sense mitocondris o cloroplasts.
El nucli de les cèl·lules de les plantes conté genoma de tipuseucariota: igual que en els animals, l'ADN està ordenat encromosomes i cada cromosoma és una sola molècula d'ADN lineal. En canvi, els mitocondris i els cloroplasts tenen genoma de tipusbacterià: tenen una molècula d'ADN circular perplastidis, igual que els seus ancestres, que eren bacteris. La mida de l'ADN és molt més gran en el nucli que en elsorgànuls: en el nucli és tan gran que es mesura en megabases; en els mitocondris, en canvi, és d'unes 200 a 2.500 kilobases, en els cloroplasts és d'unes 130 a 160 kilobases.[11]
La forma d'heretar l'ADN també difereix entre el que succeeix al nucli i als orgànuls: mentre que l'ADN del nucli s'hereta de manera biparental (com l'ADN del nucli dels animals), l'ADN dels mitocondris i el dels cloroplasts s'hereta per part d'un sol dels pares, en general per part de la mare, igual que els mitocondris dels animals. Això és degut al fet que en general els orgànuls que seran transmesos a la generació següent són els que estan ubicats a l'òvul.
Les plantes no creixen de manera contínua al llarg de tot el dia, sinó que concentren el creixement preferentment al final de la nit i al principi del dia, i després dediquen la resta del temps a realitzarfotosíntesi i redistribuir els recursos energètics que generen.
El patró rítmic de creixement diari depèn del funcionament d'un rellotge intern del qual disposen totes les cèl·lules vegetals, i ja era conegut que unes hormones, lesgiberel·lines, són indispensables perquè les cèl·lules vegetals s'expandeixin. Tanmateix, fins a la investigació de l'IBMCP no se sabia com s'acoblaven el rellotge i lesgiberel·lines per generar un fort patró de creixement.
Ocorre que el rellotge dins les cèl·lules determina que la presència dels receptors de giberel·lines intracel·lular oscil·li rítmicament, amb mínims durant el dia, i màxims de nit. D'aquesta manera les plantes són més sensibles a les giberel·lines al final de la nit, s'activa la ruta de senyalament just aleshores, i és en aquest moment quan creixen les plantes.
Si es treballa amb plantes mutants en les quals la ruta de senyalament de giberel·lines roman activa de manera permanent, aquests mutants creixen contínuament durant tot el dia, i la mida final de les plantes també és més gran. Això es podria aplicar en la pràctica per tenir un control sobre el creixement de les plantes sobretot enagricultura ijardineria.
L'acoblament entre el rellotge inatracel·lular i la sensibilitat a les giberel·lines no sols determina el creixement sinó també altres processos de resposta de la planta a estímuls ambientals, incloent l'estrès abiòtic.
Una classificació relacionada n'és la de lesformes vitals de Raunkjaer, que classifica les plantes segons com se situen lesgemmes persistents durant l'època de l'any més desfavorable i com es protegeixen.
També se sol classificar el creixement vegetal, segons la pervivència del peu, en:
Les plantes més simples, com lesalgues unicel·lulars, tenen vides individuals curtes (dies o setmanes) i la mida de les seves poblacions varia estacionalment. Tanmateix les algues que creixen fixades alsubstrat solen tenir una pervivència anual.
Les plantes estan integrades dintre de comunitats complexes, a les quals els permet poder comunicar-se entre elles per així aconseguir defensar-se, sobreviure o assegurar un nombre de mitjans pel seu creixement. Per poder compensar el que estan fixades alsòl i la manca d'òrgans especialitzats, les plantes han obtingut per selecció natural sistemes de comunicació basats en fenòmensal·lelopàtics positius, és a dir, han creat mecanismes amb els quals poden produir compostos bioquímics que poden tenir un gran pes en la supervivència, creixement i reproducció d'altres éssers vius veïns, permetent-los sobreviure de les adversitats que pateixen.
Mitjançantcomponents orgànics volàtils (COV), quan la planta és agredida, aquests components seran deslliurats a l'aire, mètode de transport per poder arribar a les plantes del voltant i avisar-les, creant una comunicació entre elles. Les molècules utilitzades sónmetabòlits secundaris que sintetitza la planta per al seu funcionament fisiològic i que es troben guardades en reservoris cel·lulars.
Aquests COV poden ser de diferents maneres, i es diferencien per la seva composició i la seva estructura. La diversitat dels COV és deguda a que per cada tipus d'atac, hi ha un tipus concret de COV. També hi ha uns concrets que només poden alliberar certes espècies de plantes, fent que les altres del voltant, si no són de la mateixa família, no tindran els receptors adequats per poder aconseguir i entendre aquests.
Aquest mètode té lloc a larizosfera, és a dir, la zona on les arrels fan la seva funció. Per a aquesta comunicació, és necessari l'ús dels mediadors biològics, elsfongs.
Les plantes i els fongs creen una cooperació subterrània que es diu xarxa de micorrices, permetent que mitjançant aquesta, totes les plantes d'un mateix bosc puguin comunicar-se entre elles, podent cobrir distàncies de quilòmetres quadrats. Aleshores, utilitzant aquest fenomen les plantes poden reconèixer i percebre’s entre si fent ús del desplaçament de senyals i compostos entre les hifes i les arrels. Així, els compostos fan la funció deneurotransmissors que es mouen a través de la “sinapsis” entre les parets cel·lulars de les arrels i les hifes dels fongs.
Quan les plantes estan en una situació de sequera o se'ls tallen les tiges, sorgeix un so, produït per les cavitacions quan petites bombolles d'aire són creades i creen una explosió en elxilema.[14]
Les plantes solen comunicar-se quan estan en perill, i per això, la informació que més es transmet són les relacionades amb malalties o insectes que les poden estar atacant, ja que solen ser les amenaces més comuns per a elles.
Quan les plantes reben aquesta informació, una de les seves tàctiques és alliberar més COV per avisar a les altres plantes, fent que un nombre més gran d'elles estigui preparat per al perill. També poden alliberar un altre tipus de COV que atrau a depredadorscarnívors iparàsits, els quals faran de defensa de les plantes davant delsherbívors que les amenaçaven.
Quan una planta és atacada i allibera els COV, en veritat no està avisant a les altres, sinó a les parts del seu cos que no han estat afectades perquè es preparin, i aleshores, les altres s'assabenten per casualitat.
També s'utilitzen aquests mitjans de comunicació per lluitar pel terreny del subsòl. Les arrels de les plantes sintetitzen el COV i el deixen anar a la rizosfera, els quals tenen la missió d'explorar la zona per a detectar la presència de les plantes del voltant, amb l'objectiu d'atacar-les o evitar-les.[15]
Davant la necessitat de donar un nom clar a cada espècie vegetal no és factible l'ús dels noms vulgars o vernaculars, la qual cosa no significa que aquests hagin de ser oblidats. Els noms vulgars tenen l'inconvenient de variar considerablement d'una regió a una altra o que espècies botàniques diferents tinguin la mateixa designació. D'altra banda, hi ha multitud d'espècies que no es coneixen per cap nom vulgar.
Per això, a l'hora d'anomenar les plantes s'han de seguir una sèrie de regles acordades per la comunitat científica en elCodi Internacional de Nomenclatura per a algues, fongs i plantes,[16] que regula també la nomenclatura d'altres éssers vius considerats anteriorment plantes, comalgues ifongs. A continuació se n'indiquen les regles principals:
No són vàlids els noms anteriors a 1753, any a partir del qual el botànic Carl Linné va començar la nomenclatura científica de les plantes. En alguns grups específics, aquesta data d'inici és diferent.
Es consideren vàlids aquells noms donats per primera vegada després de ser correctament registrats i publicats. No seran vàlids els noms posteriors del mateix tàxon, ja que són considerats sinònims.
Els noms han d'estar llatinitzats, ja que el llatí és l'idioma més habitual en la nomenclatura científica.
El nom científic d'una planta és binominal, és a dir, conté dues paraules (noms) (ex.Cupressus sempervirens):
El nom, en majúscula, del gènere al qual pertany la planta, va davant del nom específic i es pot abreujar quan es repeteix, si no hi ha ambigüitat, p. ex.,C. sempervirens.
El nom específic donat a l'espècie, en minúscula, serà generalment unepítet específic que caracteritzi l'espècie en qüestió (p. ex.Sibbaldia procumbens, per ser una planta postrada). Pot també dedicar-se a una persona (p. ex.Rubus castroviejoi, que està dedicat al botànic espanyolSantiago Castroviejo Bolíbar) o a un punt geogràfic (p. ex.Crataegus granatensis, granadí, deGranada), o traslladar un nom vernacle, com en el cas dePrunus mahaleb (de l'àrab). A continuació del nom científic s'ha d'escriure la inicial, inicials o cognom complet de l'autor o autors que per primera vegada van descriure la planta (ex.Thymus vulgaris L.). Aquesta llista és oficial i no es poden utilitzar altres abreviatures. S'hi poden afegir les dates en cas de considerar-ho oportú, si bé no hi ha tradició de fer-ho.
De vegades, després del nom científic, apareixen les partícules "ex" o "in" entre l'abreviatura de dos autors (ex.Rosa micrantha ex Sm.). En el primer cas, vol dir que el segon autor concedeix l'autoria del nom al primer, però que la veritable autoria botànica correspon al segon, és a dir, el primer va suggerir el nom i el segon el va publicar vàlidament. En el segon cas, el veritable autor és el primer, però ho fa en una obra o article de revista que correspon al segon, per la qual cosa és convenient que en quedi citat a tall de recordatori.
Quan cal traslladar una espècie d'un gènere a un altre, se citarà el nom del primer autor entre parèntesis abans de l'autor que ha traslladat l'espècie. Així, per exemple, l'espècieValeriana rubra descrita perLinneu (=L.) va ser traslladada al gènereCentranthus perAgustin Pyramus de Candolle (=DC.), per la qual cosa el seu nom va quedar comCentranthus ruber (L.) DC.
També és freqüent utilitzar en els noms una sèrie de signes i abreviatures, entre les quals cal destacar els següents:
Fl.: Delllatífloruit ('florir'), es posa al costat de l'abreviatura d'autor, seguit d'un o diversos anys, i indica que només se li coneix aquesta època activa com a botànic (ex. Andrews fl. 1975).
Aff.: Abreviatura d'affinis, 'semblant', i s'utilitza per a indicar en un treball que els exemplars estudiats tenen la majoria dels caràcters d'untàxon, però en difereixen en altres (ex.Sempervivum aff. Tectorum).
Per alscultivars s'utilitza l'abreviatura "cv." o les cometes simples (ex.Citrullus lanatus cv. Crimson Sweet oCitrullus lanatus' Crimson Sweet ').
L'etnobotànica estudia l'aprofitament humà de les plantes. Constitueixen la base de l'alimentació directament per alsvegetarians i indirectament per a la resta, ja que molts animals sónherbívors. Les verdures, fruites,llegums i hortalisses sónaliments d'origen vegetal, és a dir, son la principal font deproteïna vegetal de la dieta humana. Elsucre i l'oli, elements bàsics de la cuina, són productes d'origen vegetal. Lafusta d'arbres i arbusts s'usa per a construir cases,mobles i estris diversos. Lesflors tenen una finalitat decorativa en la majoria de cultures. Les plantes remeieres, d'altra banda, són els medicaments més utilitzats arreu del món i gran part de la medicina i la farmàcia empren principis vegetals.
↑4,04,1Margulis, L. «Five-kingdom classification and the origin and evolution of cells». Evolutionary Biology, 7, 1974, pàg. 45-78.
↑Raven, Peter H.; Ray F. Evert; Susan E. Eichhorn (2005).Biology of Plants, 7a edició. Nova York: W. H. Freeman and Company.ISBN 0-7167-1007-2
↑Kenrick, Paul i Peter R. Crane. 1997.The Origin and Early Diversification of Land Plants: A Cladistic Study. (Washington, D.C.: Smithsonian Institution Press).ISBN 1-56098-730-8
↑Smith, Alan R., Kathleen M. Pryer, E. Schuettpelz, P. Korall, H. Schneider, i Paul G. Wolf. (2006). "A classification for extant ferns".Taxon 55(3): 705-731.
↑Mishler, Brent D.; S. P. Churchill «Transition to a land flora: phylogenetic relationships of the green algae and bryophytes». Cladistics, 1, 1985, pàg. 305–328.DOI:10.1111/j.1096-0031.1985.tb00431.x.
↑Mishler, Brent D.; Louise A. Lewis; Mark A. Buchheim; Karen S. Renzaglia; D. J. Garbary; Carl F. Delwiche; F. W. Zechman; T. S. Kantz; i Ron L. Chapman «Phylogenetic relationships of the "green algae" and "bryophytes"». Annals of the Missouri Botanical Garden, 81, 1994, pàg. 451–483.DOI:10.2307/2399900.
↑Una kilobase és igual a mil bases, o mil "esglaons de l'escala".