Pflanzenanatomie
Pflanzenanatomie ist das Studium der Form, Struktur und Größe von Pflanzen. Als Teil der Botanik (das Studium der Pflanzen) konzentriert sich die Pflanzenanatomie auf die strukturellen oder Körperteile und Systeme, aus denen eine Pflanze besteht. Ein typischer Pflanzenkörper besteht aus drei vegetativen Hauptorganen: der Wurzel, dem Stiel und dem Blatt sowie einer Reihe von Fortpflanzungsteilen, zu denen Blüten, Früchte und Samen gehören.
Als Lebewesen bestehen alle Teile einer Pflanze aus Zellen. Obwohl Pflanzenzellen wie tierische Zellen eine flexible Membran haben, hat eine Pflanzenzelle auch eine starke Wand aus Zellulose, die ihr eine starre Form verleiht. Im Gegensatz zu tierischen Zellen haben Pflanzenzellen auch Chloroplasten, die die Lichtenergie der Sonne einfangen und in Nahrung umwandeln. Wie jedes komplexe Lebewesen organisiert eine Pflanze eine Gruppe spezialisierter Zellen zu sogenannten Geweben, die eine bestimmte Funktion erfüllen. Pflanzen haben daher beispielsweise epidermiales Gewebe, das auf ihrer Oberfläche eine Schutzschicht bildet. Sie haben auch Parenchymgewebe, das normalerweise zur Speicherung von Energie verwendet wird. Die „Venen“ oder Venen einer Pflanze bestehen aus Gefäßgewebe, das Wasser, Mineralien und Nährstoffe in der gesamten Pflanze verteilt. Kombinierte Gewebe bilden Organe, die eine noch komplexere Rolle spielen.
DIE WURZELN
Die Wurzeln einer Pflanze, wie das Fundament eines Wolkenkratzers, helfen ihr, aufrecht zu bleiben. Sie nehmen auch Wasser und gelöste Mineralien aus dem Boden auf und geben der Pflanze das, was sie zur Herstellung ihrer eigenen Nahrung benötigt. Die meisten Wurzeln wachsen unterirdisch und bewegen sich aufgrund des Einflusses der Schwerkraft nach unten, obwohl die Wurzeln einiger Wasserpflanzen schwimmen. Andere Wurzelsysteme, wie das des englischen Efeus, heften sich tatsächlich an eine vertikale Oberfläche und lassen die Pflanze klettern. Es gibt zwei Haupttypen von Wurzelsystemen: Pfahlwurzel und Faser. Pflanzen, die Pfahlwurzeln haben, wachsen eine einzelne, lange Wurzel, die gerade nach unten eindringt und die Pflanze fest verankert. Bäume und Löwenzahn haben Pfahlwurzeln, die diese Funktion erfüllen. Faserige Wurzeln sind kürzer und flacher und bilden ein Verzweigungsnetzwerk. Gras hat ein faseriges Wurzelsystem, das flach und in alle Richtungen wächst. In einer Wurzel befinden sich Rohrleitungen oder Venen, die Wasser und Mineralien zum Rest der Pflanze transportieren. Diese Rohre sind in der Mitte der Wurzel konzentriert, wie die Mine in der Mitte eines Bleistifts. Am Ende jeder Wurzel befindet sich eine Kappe, die sie schützt, wenn sie weiter in den Boden eindringt. Von den Seiten der Wurzel, aber weiter hinten von der Wurzelkappe erstrecken sich Wurzelhaare. Diese Haare sind die wichtigsten wasser- und sauerstoffabsorbierenden Teile einer Pflanze. Materialien betreten und verlassen Wurzeln durch zwei Hauptprozesse: Diffusion und Osmose. Wenn Moleküle ungleich verteilt sind, sucht die Natur immer ein Gleichgewicht und Moleküle bewegen sich von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration. Wenn die Zellen eines Wurzelhaares wenig Sauerstoff haben und der Boden um das Wurzelhaar herum viel hat, bewegt sich Sauerstoff automatisch vom Boden zur Wurzel, ohne dass die Pflanze Energie aufwenden muss. Osmose ist eine ähnliche Situation (von hoher zu niedriger Konzentration), tritt jedoch auf, wenn sich Moleküle wie die von Wasser über eine Membran bewegen, die andere Materialien nicht passieren lässt. Wie bei der Diffusion benötigt die Osmose keine Energie.
DIE STÄNGEL
Pflanzenstängel erfüllen zwei Funktionen. Sie stützen die oberirdischen Pflanzenteile (normalerweise die Knospen, Blätter und Blüten) und transportieren Wasser und Nahrung von Ort zu Ort in der Pflanze. Ein Stamm besteht aus einer äußeren Schicht, der Epidermis; eine innere Schicht, der Kortex; und eine zentrale Zone namens Mark. Der Stamm einer grünen Pflanze hält sich aufrecht, indem Tausende von Zellen nebeneinander und übereinander angeordnet sind. Wenn die Zellen Wasser aufnehmen, dehnen sie sich wie ein voller Ballon aus, und da ihre Wände elastisch sind, dehnen sie sich sehr eng aneinander und an der Stammwand aus. Es ist ihr Druck, der den Stiel hochhält. Eine Pflanze sinkt, wenn ihre Zellen kein Wasser mehr haben und zu schrumpfen beginnen. Holzige Pflanzen, wie Bäume, enthalten auch ein Material namens Lignin, das die Zellwände stärkt und sie steifer macht. Der Stamm einer Pflanze fungiert auch als Kreislaufsystem und verwendet das sogenannte Gefäßgewebe, um lange Röhren zu bilden, durch die sich Materialien von den Wurzeln zu den Blättern und von den Blättern zu den Wurzeln bewegen.
DIE BLÄTTER
Das Blatt einer grünen Pflanze produziert Nahrung für das Pflanzenwachstum und die Reparatur. Ein Blatt ist ein hochspezialisierter Teil einer Pflanze, da es der Ort ist
STEPHEN HALES
Der englische Botaniker (eine Person, die Pflanzen studiert) und Physiologe (eine Person, die untersucht, wie die vielen verschiedenen Prozesse in einem Lebewesen tatsächlich funktionieren) Stephen Hales (1677-1761) gilt als Begründer der Pflanzenphysiologie. Als Pionier in der Erforschung der Blutzirkulation und der Blutdruckmessung wandte Hales die Physik seiner Zeit auf die Probleme der Biologie an. In all seinen Experimenten an Pflanzen und Tieren betonte er regelmäßig die Notwendigkeit einer sorgfältigen Messung der Daten.Hales wurde in Kent, England geboren, und wenig ist über sein Leben bekannt, bevor er 1696 in die Universität Cambridge eintrat. Dort studierte er Naturwissenschaften und Religion und wurde 1703 in der Kirche zum Diakon geweiht (ein Geistlicher knapp unter einem Priester). Im Jahr 1709 wurde er Geistlicher in Teddington, wo er für den Rest seines Lebens bleiben würde. Zu dieser Zeit war es nicht ungewöhnlich, dass ein Geistlicher auch ein Mann der Wissenschaft war, und Hales konnte beides gut machen. In Teddington begann Hales, einen Teil der breiten wissenschaftlichen Ausbildung zu nutzen, die er erhalten hatte, und versuchte im Geiste des englischen Physikers und Mathematikers Isaac Newton (1642-1727), das, was er über Physik wusste (das Studium von Materie und Energie), auf die Biologie anzuwenden.
So begann Hales 1719 mit seinen ersten Experimenten an Pflanzen. Zuvor hatte er einige Experimente an Tieren durchgeführt und die ersten Blutdruckmessungen mit einem selbst konstruierten Glasröhrengerät durchgeführt. Er untersuchte auch die Reflexaktionen bei einem Frosch, dessen Kopf er abgeschnitten hatte, aber nach einer Weile wurde Hales nach seinen eigenen Worten „entmutigt von der Unannehmlichkeit anatomischer Dissektionen.“ Er wechselte daher zu Pflanzen und übertrug seine blutbezogenen Experimente an Tieren auf die Untersuchung der Saftbewegung in Pflanzen. Bald konnte er die Kraft des Saftflusses einer Pflanze messen, so wie er den Blutdruck bei Tieren gemessen hatte. In seinem 1727 veröffentlichten Buch Vegetable Staticks beschrieb Hales viele seiner Entdeckungen zur Pflanzenphysiologie. Hales beschrieb detailliert, was er über die Pflanzenanatomie gelernt hatte und was eine Pflanze tut, um zu überleben und zu wachsen. Er erklärte, dass Pflanzen einen Teil der Luft aufnehmen und als Nahrung verwenden, dass sie Licht für das Wachstum benötigen und dass sie Wasser hauptsächlich durch ihre Blätter verlieren. Er zeigte, dass Saft unter erheblichem Druck steht und dass Wasser in einer Pflanze nur in eine Richtung fließt. Er berechnete sogar die tatsächliche Geschwindigkeit (seine Geschwindigkeit) des Saftes und stellte fest, dass sie sich je nach Pflanzentyp unterscheidet. Wie in seinen Tierversuchen untersuchte er die Rolle von Wasser und Luft in einem Organismus und untersuchte alle Aspekte seines Wachstums.
Hales hatte auch eine sehr praktische und sogar humanitäre Seite und war ein Pionier auf dem Gebiet der öffentlichen Gesundheit. Er nutzte sein Wissen über Luft und Atmung, um Beatmungsgeräte zu entwickeln, um „verbrauchte“ oder schlechte Luft (wahrscheinlich Kohlendioxid) aus geschlossenen Räumen in Krankenhäusern, Gefängnissen und Handelsschiffen zu entfernen. Er arbeitete an Möglichkeiten, Süßwasser aus Meerwasser zu destillieren, und arbeitete an der Wasserreinigung und Lebensmittelkonservierung. Er adaptierte sogar ein Messgerät aus seinen Pflanzenexperimenten, um die Meerestiefen zu messen. Neben all dem spezifischen botanischen Wissen und Verständnis, das er in seinem Buch über Pflanzenphysiologie anbot, bot Hales ‚Anwendung der Physik auf die Biologie und seine Betonung quantitativer (messbarer) Experimente ein wichtiges Modell für diejenigen, die folgen sollten.
wo die Photosynthese stattfindet. Bei der Photosynthese absorbiert das Chlorophyll (grünes Pigment) im Blatt Energie von der Sonne, kombiniert sie mit Wasser und Mineralien aus dem Boden und Kohlendioxid aus der Luft und produziert die Nahrung der Pflanze. Alles an einem Blatt dient dazu, Sonnenlicht abzufangen oder einzufangen. Zum Beispiel ist ein Blatt eine flache Struktur mit einer großen Oberfläche und besteht aus einer dünnen, flachen Klinge, die Lamina genannt wird. Die Lamina ist an einem Stiel befestigt, der Blattstiel genannt wird. Der Blattstiel ist die Hauptstützrippe des Blattes und verzweigt sich oft in ein Netzwerk von Venen. Blätter mit nur einer Klinge werden einfach genannt, und solche mit zwei oder mehr Klingen werden Verbindung genannt. Zusammengesetzte Blätter sehen oft aus wie mehrere kleine Blätter, die am selben Stiel befestigt sind. Blätter wachsen auch in Mustern, um sicherzustellen, dass sie sich nicht gegenseitig beschatten, und einige Pflanzen haben alternative Blätter, während andere Blätter einander gegenüber haben. Blätter können die Wassermenge kontrollieren, die sie verlieren, indem sie winzige Schlitze öffnen oder schließen, die als Stomata (Singular, Stoma) bezeichnet werden.
BLÜTEN UND SAMEN
Der reproduktive Teil einer samenproduzierenden Pflanze wird Blume genannt. Blumen haben männliche und weibliche Zellen, die einen Samen produzieren, wenn sie sich vereinen. Das Staubblatt ist das männliche Fortpflanzungsorgan in einer Blume und enthält die männlichen Zellen (Pollen) in seiner Anthere, die an der Spitze ihres langen, schmalen Stiels wächst. Der Stempel ist das weibliche Fortpflanzungsorgan und sieht aus wie eine Langhalsflasche. Es hat eine runde Basis, die den Eierstock enthält, eine schlanke Röhre oder einen langen Hals, der als Stil bezeichnet wird, und eine abgeflachte, klebrige Oberseite, die als Stigma bezeichnet wird. Sobald sich eine Blume öffnet, schützen ihre Blütenblätter (eine Art Blatt) die Geschlechtsorgane und helfen bei der Bestäubung (der Übertragung von Pollen auf die weiblichen Teile), indem sie Tiere wie Bienen und Vögel anziehen. Wenn dies geschieht, erfolgt die Befruchtung und die Eierstöcke werden zu Samen.
Samen haben drei Hauptteile: das Fell, den Embryo und das Nahrungsgewebe. Das Fell schützt den Embryo, der der Anfang einer Pflanze ist und durch die Verwendung von im Samen gelagerten Nahrungsmitteln wächst. Die meisten Samen sind in Früchten eingeschlossen, die trocken wie eine reife Bohnenschote oder fleischig wie ein Apfel oder ein Pfirsich sein können. Andere Pflanzen, wie Tannen, haben nackte oder unbedeckte Samen, die sich auf der Oberseite der Schuppen bilden, aus denen ein Tannenzapfen besteht. Alle sind so konzipiert, dass sie so weit wie möglich von der Mutterpflanze entfernt sind, um das weitere Überleben der Art zu gewährleisten.