Plantas são os eucariotos que compõem o reino Plantae; elas são predominantemente fotossintéticas, o que significa que obtêm sua energia da luz solar, utilizando cloroplastos derivados da endossimbiose com cianobactérias para produzir açúcares a partir de dióxido de carbono e água, usando o pigmento verde clorofila. Exceções são as plantas parasitas que perderam os genes para clorofila e fotossíntese e obtêm sua energia de outras plantas ou fungos. A maioria das plantas é multicelular, com exceção de algumas algas verdes.
Historicamente, como na biologia de Aristóteles, o reino vegetal abrangia todos os seres vivos que não eram animais, incluindo algas e fungos. As definições se tornaram mais restritas desde então e excluem fungos e algumas algas. De acordo com a definição usada neste artigo, as plantas formam o clado Viridiplantae (plantas verdes), que consiste nas algas verdes e nas embriófitas ou plantas terrestres (antóceros, hepáticas, musgos, licófitas, samambaias, coníferas e outras gimnospermas, e plantas com flores). Uma definição baseada em genomas inclui as Viridiplantae, juntamente com as algas vermelhas e as glaucófitas, no clado Archaeplastida.
Existem cerca de 380 mil espécies de plantas conhecidas, das quais a maioria, cerca de 260 mil, produz sementes. Elas variam em tamanho, desde células individuais até as árvores mais altas. As plantas verdes fornecem uma proporção substancial do oxigênio molecular do mundo; os açúcares que elas produzem fornecem energia para a maioria dos ecossistemas da Terra, e outros organismos, incluindo animais, se alimentam diretamente de plantas ou dependem de organismos que o fazem.
Grãos, frutas e vegetais são alimentos básicos para o ser humano e foram domesticados há milênios. As pessoas usam plantas para muitos fins, como materiais de construção, ornamentos, materiais de escrita e, em grande variedade, para medicamentos. O estudo científico das plantas é conhecido como botânica, um ramo da biologia.
Definição
História taxonômica
Tradicionalmente, todos os seres vivos eram classificados em dois grupos: plantas e animais. Essa classificação remonta a Aristóteles (384–322), que distinguiu diferentes níveis de seres em sua biologia, com base no fato de os seres vivos possuírem uma "alma sensitiva" ou, como as plantas, apenas uma "alma vegetativa". Teofrasto, aluno de Aristóteles, continuou seu trabalho em taxonomia e classificação vegetal. Muito mais tarde, Linnaeus (1707-1778) criou a base do sistema moderno de classificação científica, mas manteve os reinos animal e vegetal, denominando o reino vegetal de Vegetabilia.
Conceitos alternativos Quando o nome Plantae ou planta é aplicado a um grupo específico de organismos ou táxons, geralmente se refere a um dos quatro conceitos. Do menos abrangente ao mais abrangente, esses quatro agrupamentos são: Nome(s) Escopo Organização Descrição Plantas terrestres, também conhecidas como Embriófitas. Plantae sensu strictissimo Multicelular As plantas no sentido mais estrito incluem hepáticas, antóceros, musgos e plantas vasculares, bem como plantas fósseis semelhantes a estes grupos sobreviventes (por exemplo, Metaphyta Whittaker, 1969, Plantae Margulis, 1971). Plantas verdes, também conhecidas como Viridiplantae, Viridiphyta, Chlorobionta ou Chloroplastida. Plantae sensu stricto Algumas unicelulares, outras multicelulares. As plantas, em sentido estrito, incluem as algas verdes e as plantas terrestres que surgiram a partir delas, incluindo as carófitas . As relações entre os grupos de plantas ainda estão sendo elucidadas, e os nomes que lhes são atribuídos variam consideravelmente. O clado Viridiplantae abrange um grupo de organismos que possuem celulose em suas paredes celulares, clorofilas a e b e plastídios delimitados por apenas duas membranas, capazes de realizar fotossíntese e armazenar amido. Este clado é o principal tema deste artigo (por exemplo, Plantae Copeland, 1956). Archaeplastida, também conhecida como Plastida ou Primoplantae Plantae sensu lato Algumas unicelulares, outras multicelulares. As plantas, em sentido amplo, compreendem as plantas verdes listadas acima, além das algas vermelhas ( Rhodophyta ) e das algas glaucófitas (Glaucophyta) que armazenam amido florídeo fora dos plastídeos, no citoplasma. Este clado inclui todos os organismos que, há eras, adquiriram seus cloroplastos primários diretamente por engolfar cianobactérias (por exemplo, Plantae Cavalier-Smith, 1981). Definições antigas de planta (obsoletas) Plantae sensu amplo Algumas unicelulares, outras multicelulares. As plantas, no sentido mais amplo, incluíam os grupos não relacionados de algas, fungos e bactérias em classificações mais antigas e obsoletas (por exemplo, Plantae ou Vegetabilia Linnaeus 1751, Plantae Haeckel 1866, Metaphyta Haeckel, 1894, Plantae Whittaker, 1969).
Evolução
Diversidade
miniaturadaimagem|A desmídia Cosmarium botrytis é unicelular. miniaturadaimagem|A sequoia costeira Sequoia sempervirens pode atingir até de altura.
Existem cerca de 382 mil espécies de plantas reconhecidas, das quais a grande maioria, cerca de 283 mil, produz sementes. A tabela abaixo mostra algumas estimativas de contagem de espécies de diferentes divisões de plantas verdes (Viridiplantae). Vários projetos estão atualmente tentando coletar registros de todos os táxons de plantas em bancos de dados online, por exemplo, a World Flora Online.
As plantas variam em escala, desde organismos unicelulares como as desmídias (a partir de de diâmetro) e picozoários (menos de de diâmetro), até as maiores árvores (megaflora) como a conífera Sequoia sempervirens (até 120 metros de altura) e a angiosperma Eucalyptus regnans (até 99 metros de altura).
+Diversidade das divisões das plantas verdes vivas (Viridiplantae) por número de espécies Grupo informal Nome da divisão Nome comum Número de espécies vivas Algas verdes Clorófitas Algas verdes (clorófitas) 3800–4300 Charophyta Algas verdes (ex: desmídias e carófitas ) 2800–6000 Briófitas Marchantiophyta Hepáticas 6000–8000 Anthocerotophyta Antóceros 100–200 Briófitas Musgos 12000 Pteridófitas Licopodiophyta Licopódios 1200 Polipodiophyta Samambaias, samambaias-de-chicote e cavalinhas 11000 Espermatófitos (plantas com sementes) Cicádofitas Cicadáceas 160 Ginkgophyta Ginkgo 1 Pinófita Coníferas 630 Gnetophyta Gnetófitas 70 Angiospermas Plantas com flores 258650International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, 2006. IUCN Red List of Threatened Species:Summary Statistics
A nomenclatura das plantas é regida pelo Código Internacional de Nomenclatura para Algas, Fungos e Plantas e pelo Código Internacional de Nomenclatura para Plantas Cultivadas.
História evolutiva
Os ancestrais das plantas terrestres evoluíram na água. Uma camada de algas se formou na terra 1,2 bilhão de anos atrás, mas foi somente no Ordoviciano, por volta de , que as primeiras plantas terrestres apareceram, com um nível de organização semelhante ao das briófitas. No entanto, fósseis de organismos com talo achatado em rochas pré-cambrianas sugerem que eucariotos multicelulares de água doce existiram há mais de 1 bilhão de anos.
As plantas terrestres primitivas começaram a se diversificar no final do Siluriano, por volta de . Briófitas, licopódios e samambaias aparecem então no registro fóssil. A anatomia das plantas primitivas é preservada em detalhes celulares em um conjunto de fósseis do Devoniano Inferior do Cherte de Rhynie. Essas plantas primitivas foram preservadas por serem petrificadas em sílex formado em fontes termais vulcânicas ricas em sílica.
Ao final do Devoniano, a maioria das características básicas das plantas atuais já estava presente, incluindo raízes, folhas e xilema em árvores como Archaeopteris. O período Carbonífero testemunhou o desenvolvimento de florestas em ambientes pantanosos dominados por licopódios e cavalinhas, incluindo algumas tão grandes quanto árvores, e o surgimento das primeiras gimnospermas, as primeiras plantas com sementes. O evento de extinção Permo-Triássico alterou radicalmente as estruturas das comunidades. Isso pode ter preparado o terreno para a evolução das plantas com flores no Triássico (~), com uma radiação adaptativa no Cretáceo tão rápida que Darwin a chamou de "mistério abominável". As coníferas se diversificaram a partir do Triássico Superior e se tornaram uma parte dominante das floras no Jurássico.
Filogenia
Em 2019, foi proposta uma filogenia baseada em genomas e transcriptomas de 1.153 espécies de plantas. A classificação dos grupos de algas é apoiada por filogenias baseadas em genomas de Mesostigmatophyceae e Chlorokybophyceae que foram sequenciados posteriormente. Tanto as "algas clorófitas" quanto as "algas estreptófitas" são tratadas como parafiléticas (barras verticais ao lado do diagrama da árvore filogenética) nesta análise, visto que as plantas terrestres surgiram dentro desses grupos. A classificação de Bryophyta é apoiada tanto por Puttick et al. 2018, quanto por filogenias envolvendo os genomas de antóceros que também foram sequenciados posteriormente.
Fisiologia
Células vegetais
miniaturadaimagem|Estrutura da célula vegetal
As células vegetais possuem características distintivas que outras células eucarióticas (como as dos animais) não têm. Estas incluem o grande vacúolo central cheio de água, os cloroplastos e a parede celular forte e flexível, que fica externamente à membrana celular. Os cloroplastos derivam do que antes era uma simbiose entre uma célula não fotossintética e cianobactérias fotossintéticas. A parede celular, composta principalmente de celulose, permite que as células vegetais se encham de água sem se romperem. O vacúolo permite que a célula mude de tamanho enquanto a quantidade de citoplasma permanece a mesma.
Estrutura da planta
miniaturadaimagem|Anatomia de uma planta com sementes. 1- Sistema caulinar. 2- Sistema radicular. 3 - Hipocótilo. 4- Gema terminal. 5- Lâmina foliar. 6- Entrenó. 7- Gema axilar. 8- Pecíolo. 9- Caule. 10- Nó. 11- Raiz primária. 12- Pelos radiculares. 13- Ápice radicular. 14- Coifa.
A maioria das plantas é multicelular. As células vegetais diferenciam-se em múltiplos tipos de células, formando tecidos como o tecido vascular com xilema e floema especializados nas nervuras das folhas e caules, e órgãos com diferentes funções fisiológicas, como raízes para absorver água e minerais, caules para sustentação e transporte de água e moléculas sintetizadas, folhas para fotossíntese e flores para reprodução.
Fotossíntese
As plantas realizam a fotossíntese, produzindo moléculas de alimento (açúcares) usando a energia obtida da luz. As células vegetais contêm clorofilas dentro de seus cloroplastos, que são pigmentos verdes usados para capturar a energia luminosa. A equação química completa da fotossíntese é:
6CO2{} + 6H2O{} ->[\text{luz}] C6H12O6{} + 6O2{}
Isso faz com que as plantas liberem oxigênio na atmosfera. As plantas verdes fornecem uma proporção substancial do oxigênio molecular do mundo, juntamente com as contribuições das algas fotossintéticas e das cianobactérias.
Plantas que adotaram secundariamente um estilo de vida parasitário podem perder os genes envolvidos na fotossíntese e na produção de clorofila.
Crescimento e reparação O crescimento é determinado pela interação do genoma de uma planta com seu ambiente físico e biótico. Os fatores do ambiente físico ou abiótico incluem temperatura, água, luz, dióxido de carbono e nutrientes no solo. Os fatores bióticos que afetam o crescimento das plantas incluem aglomeração, pastejo, bactérias e fungos simbióticos benéficos e ataques de insetos ou doenças de plantas.