Adaptarea plantelor

In natura plantele traiesc pretutindeni, populand toate mediile de viata (terestru, acvatic, aerian). Ele isi desfasoara ciclul de viata sub influenta factorilor de mediu. In decursul dezvoltarii istorice a plantelor (deci intr-un timp indelungat) acestea au fost supuse marilor variatii ale factorilor abiotici. Pentru a supravietui, plantele si-au modificat in timp structurile, forma organelor si infatisarea, aceasta fiind adaptarea plantelor la mediul de viata . Spunem ca ele s-au adaptat la mediul de viata in care traiesc.

Adaptarea organismelor la mediul de viata Organismele reactioneaza atat la schimbari in mediul lor de viata cat si la schimbari din corpul lor.Asemenea schimbari se numesc stimuli si exista sub mai multe formei ca lumina, sunetul, atingerea, caldura si substantele chimice. Raspunsul organismului nu depinde doar de un mecanism care simte schimbarea ci si de capacitatea acestuia de a raspunde la stimul printr-un organ efector. Un exemplu de organ efector sunt muschii pentru ca permit unui animal sa se miste ca raspuns la un stimul. Raspunsul animalelor este de obicei mult mai rapid decat raspunsul plantelor care necesita o schimbare in directia de crestere si nu o miscare brusca.

.In unele cazuri raspunsul unui organism implica urmari mai de lunga durata ca schimbari in felul de crestere si metabolism : aplecarea unei plante catre sursa de lumina , bronzarea pieilii la lumina puternica a soarelui sau cresterea numarului de celule rosii in sangele oamenilor care locuiesc la altitudini mari. In aceste cazuri, datorita perioadei lungi a actiunii stimulilor, raspunsurile organismeor sunt mentinute. Atunci se spune ca organismele s-au aclimatizat mediului de viata.

Cand o schimbare brusca de temperatura omoara cea mai mare parte a unei populatii anumiti indivizi pot supravietui. De exemplu, cand sunt folosite antibiotice pentru a omora bacteriile in cazul unei infectii, unele supravietuiesc pentru ca au gene care le confera rezistenta. Descendentul supravietuitorului mosteneste imunitatea si astfel apare o populatie de bacterii rezistente la antibiotice. In acest exemplu o intreaga populatie evolueaza datorita unui stimul.

Ritmurile biologice permit animalelor sa se adapteze la difeitele schimbari din mediul lor de viata. Durata unui ritm biologic poate dura de la cateva secunde la ani. Acestea pot fi de trei feluri: circadiene (care dureaza o singura zi), lunare si anuale.

In stepe cresc multe varietati de iereburi. Toate plantele sunt nevoite sa supravietuiasca perioadelor secetoase si animalelor care le mananca frunzele.

PLANTELE DE USCAT SI DE APA

Majoritatea plantelor de uscat isi iau apa necesara din sol, prin radacini. Ele au nevoie de apa pentru a-si prepara hrana prin fotosinteza. In frunze, o parte din apa se transforma in vapori, care se pierd in aer. Intodeauna apa din sol urca in plante si ajunge in aer in acest mod. Daca plantele raman fara apa, mai intai se ofilesc, apoi se usuca, iar daca nu primesc apa, ele mor.

SUPRAVIETUIREA IN PERIOADE DE SECETA

Copacii sunt plante mari. Cu cat plantele sunt mai mari, cu atat au nevoie de mai multa apa. Desi au radacini lungi si adanci, majoritatea copacilor nu gasesc in stepa apa pentru a supravietui. Ierburile sunt mai mici decat copacii, dar au si ele radacini lungi cu care absorb putina apa pe care o gasesc in stepa. Ele pot supravietui cu aceasta cantitate de apa, deoarece consuma mai putin decat copacii.

REGENERAREA IERBURILOR DE STEPA

Ierburile au frunze lungi si drepte, care cresc odata cu planta. Cand varfurile frunzelor sunt mancate de animale, ele continua sa creasca de la baza. Deci, ierbivorele flamande nu sunt un pericol real pentru ierburile de stepa.
Copacilor le cresc frunze noi in fiecare an. La inceput, frunele se dezvolta repede, apoi inceteaza sa creasca. Cand sunt mancate, nu se refac decat in anul urmator. Copacii trebuie sa impiedice animalele sa le manance frunzele. Exista copaci care pot supravietui in stepe si savane, unde apa este putina. In tinuturile ierboase din Australia si in savana africana cresc copaci precum acacia, baobabul si eucaliptul, ei au frunze mici si dure, ca cele ale plantelor de desert.
In regiunile foarte uscate, cresc numai ierburi mici. In locurile mai umede, cresc iereburi putin mai inalte. Multi copaci de savana inmagazineaza apa in trunchiurile lor. Trunchiurile baobabilor sunt umflate de apa pe care o absorb. Multe animale se 'adapa' din ei, de pilda, elefantii ii zdrobesc pentru a bea apa. Unele plante, ca paducelul, au spini pe ramuri. Majoritatea animalelor evita sa le mamance. Nu numai ca au spini, dar unii copaci, ca acacia au frunze rele la gust. Erbivorele, de pilda girafele, renunta sa le mai manance si cauta plante mai gustoase.

UTILIZAREA IERBURILOR

Multe plante de cultura ca graul, orzul, ovazul, orezul si secara sunt niste specii de ierburi. Stramosii lor, ierburi salbatice de stepa, aveau aspect putin diferit. Primii agricultori au selectat plantele cu semintele cele mai mari. Ei au pastrat semintele pentru a le sadi in anul urmator. Astfel, de-a lungul timpului, din ierburile salbatice s-au dezvoltat plante de cultura cu multe seminte mari.

In locurile cele mai aride nu cresc plante, dar in alte locuri, plantele s-au adaptat perioadelor lungi de seceta.In regiunile aride, plantele sunt foarte importante. Radacinile lor absorb apa de ploaie si fixeaza solul, impiedicand spalarea sau spulberarea lui.Unele plante de desert au radacini lungi, pentru a ajunge la apa din adancime. Tufele mesquito au radacini care cresc pana la 30m adancime pentru a ajunge la apa din subteran. Alte plante profita de scurtele perioade ploioase, facandu-si depozite de apa in corpul lor in momentele cand apa este din belsug in jur. In general, plantele pierd multa apa prin frunze, dar plantele de desert sunt nevoite sa retina apa. Unele au frunze speciale 'acumulatoare de apa'.

Tumboa

Tumboa africana inmagazineaza apa in imensa radacina subterana. Frunzele ei lungi au o cuticula speciala, groasa, pentru a impiedica evaporarea apei.Alte plante isi pierd frunzele in perioadele lipsite de ploaie. Ocotilo nu poate retine apa, dar isi prepara hrana, atat in frunze cat si in tulpinile verzi. De indata ce apa de ploaie se usuca, ii cad frunzele pentru a economisi apa.

Cactusul are o tulpina suculenta, care retine multa apa in urma ploilor. Majoritatea plantelor isi prepara hrana in frunze. Cactusii nu au frunze, in schimb, isi prepara hrana in tulpinile lor verzi. Prin tepii cactusilor nu se pierde apa. Tepii protejeaza planta impotriva animalelor. Roua care se formeaza cateodata pe cactusi se prelinge in pamant si este preluata de radacini.

Celula vegetala

Celula vegetala

Celula vegetala reprezinta unitatea structurala si functionala a tuturor organismelor vii. La plante unicelulare, celula reprezinta organismul si indeplineste toate functiile viitale: miscarea, sensibilitatea, hranirea etc. Forma celulelor este diferita, dar dimensiunile sunt de regula microscopice. O celula vegetala este formata din membrana, citoplasma si nucleu.

Celulele - baza chimica a vietii - sunt 'caramizile' din care este construit organismul pluricelular. Materialele chimice care alcatuiesc celule au drept unitati moleculele. Moleculele sunt grupari de atomi. Atomii sunt legati prin forte chimice. Dintre elementele chimice, carbonul este nelipsit din substantele organice. Compusii carbonului sunt numerosi si cu proprietati chimice foarte variate. Pentru viata sunt importante legaturile C-H ce pot constitui adevarate rezerve de energie. Energia este pusa in libertate prin procese de oxidare si reducere.

Celulele prezinta asemanari in ceea ce priveste compozitia lor chimica. Componentele celului contin un numar imens de molecule. Configuratia spatiala a moleculelor concorda cu functia implinita.

Prin inventarea microscopului (in secolul al XVII-lea) a putut fi descoperita si studiata o intreaga lume invizibila cu ochiul liber din structura organismelor. Cele mai mici organisme studiate de noi sunt bacteriile. Celula bacteriana indeplineste toate functiile vietii: nutritie, crestere, reproducere.

In organizarea celulei, materialul genetic ocupa un loc central, iar 'apararea' lui printr-un invelis nuclear este de importanta majora.

In modul de organizare al unei celule se observa grupuri de structuri care realizeaza functii specializate si care sunt legate printr-o retea complexa de comunicare. Din punct de vedere evolutiv, celulele procariote sunt considerate stramosii celulelor eucariote. Aparitia organitelor celulare este o perfectionare a 'ordinii interne' a celulei si a functiilor ei.

Membranele celulare delimiteaza celulele. Invelisul celular nu separa total mediul intracelular de cel extracelular, fiind posibile schimburi de substante. Membrana celulara poate ingloba particule solide si lichide din mediul extern prin fagocitoza si pinocitoza. 'Concentratia' unei solutii reprezinta numarul de molecule sau de ioni ai unei substante raportat la un anumit volum.

Prin experiente simple se poate evidentia comportarea membranelor celulare in functie de concentratia mediului extracelular. Osmoza permite patrunderea apei in celula datorita semipermeabilitatii membranei celulare. Concentratia mai mica a lichidului extracelular decat a lichidului intracelular determina patrunderea apei in celula (celula devine turgescenta). Concentratia mai mare a lichidului extracelular decat a lichidului intracelular determina iesirea apei din celula (celula este plasmolizata).

Citoplasma este situata intre membrana celulara si membrana nucleara. In citoplasma sunt situate toate organitele. La organismele procariote nucleul nu este delimitat de o membrana nucleara. La eucariote nucleul are: un invelis nuclear, nucleoplasma, 1-2 nucleoli. Nucleul contine ADN, ARN, proteine.

Citoplasma este formata dintr-o parte fundamentala si din organite celulare. Din punct de vedere fizico-chimic citoplasma este un coloid. Particulele coloidului absorb apa; coagularea citoplasmei este letala. Citoplasma indeplineste functii vitale. Configuratia moleculara a ADN-ului este de stocare a informatiei ereditare, dar si de transmitere a acesteia in ARN. ADN-ul se gaseste in nucleu, iar ARN-ul in nucleu si citoplasma. ADN-ul detine 'instructiunile' care sunt duse de ARN in citoplasma, unde vor fi executate. Nucleul este centrul coordonator al celulei, dar si sediul ereditatii.

Ribozomii asambleaza aminoacizii in proteine. Proteinele sunt substante organice cu structuri complicate si cu functii multiple. Membranele celulare contin si proteine.

Compartimentele sintezei si secretiei celulare sunt ribozomii (granulele lui Palade) si aparatul Golgi. Ribozomii sintetizeaza proteine (din aminoacizi) pe baza informatiei adusa de ARN de la ADN-ul nuclear. Reticulul endoplasmatic constituie sistemul microcirculator al celulei, dar si un suport mecanic al citoplasmei. Aparatul Golgi asambleaza moleculele, le depoziteaza, le ambaleaza in vezicule si le exporta la o 'adresa' exacta.

Celulele trebuie sa digere si resturi celulare, structuri distruse etc. organitele digestiei celulare sunt lizozomii si vacuolele. Leucocitele apara organismul de microbi, fie prin digerarea acestora, fie producand anticorpi.

Digestia intracelulara este prezenta la protozoare si spongieri; la organismul uman s-a pus in evidenta in leucocite. Animalele se hranesc cu substante organice mari. Digestia alimentelor in organe digestive este extracelulara. Digestia si respiratia celulara sunt procese diferite; primul il pregateste pe cel de-al doilea. Lizozomii sunt mai numerosi in celulele animale. Vacuolele indeplinesc, in lumea vie, functii numeroase si variate. Absorbtia apei prin perisorii sugatori ai radacinilor la plante are ca substrat celular vacuola si sucul vacuolar.

Plastidele sunt organite specifice celulei vegetale. In functie de culoarea pigmentului, plastidele sunt verzi si de alte culori. Cloroplastul transforma energia luminoasa in energie chimica. Culorile florilor si fructelor sunt date de cromoplastele raspandite in citoplasma. Exista plastide fara pigmenti care depoziteaza amidonul (amiloplaste) si plastide ce acumuleaza alte substante organice.

CELULA

Celula este unitatea structurala si functionala a organismelor vii. Mai multe celule care au aceiasi structura si indeplinesc aceiasi functie, alcatuiesc un tesut.
Mai mlte tesuturi formeaza un organ, si mai multe organe formeaza un organism.

ALCATUIREA

embrana celulara- este formata din doua straturi lipidice. Are rol protector si delimiteaza forma celulei.
Citoplasma- este strabatuta de organe citoplasmatice, si are rol in reactiile metabolice

NUCLEUL

este localizat in centrul celulei
Umar-in celule uninucleate (mai multi nuclei)
Alcatuire: neurilena-este o membrana dubla prevazuta cu pori ce delimiteaza forma nucleului

DIVIZIUNEA

asigura inmultirea celulelor. Ea poate fi :
. Directa :
o prin strangulare
o prin inmugurire
. Diviziune undirecta :
o Mitoza
o Meioza

a) Diviziunea prin strangulare : este diviziunea in care citoplasma si nucleul celulei se alungesc pana cand celula se rupe in doua celule fice, identice cu celula mama.

b) Diviziunea prin inmugurire : consta in formarea unui mugur pe celula mama care creste, si se dezvolta desprinzandu-se de ea sau ramanand fixat si formand o colonie. Este caracteristica organismelor unicelulare.

c) Mitoza : este diviziunea celulelor somatice.
Cromozonul - este o formatiune nucleara.

Celulele sunt de doua feluri : eucariote si procariote.

Celulele procariote se divid de cateva ori pe ora in timp ce eucariotele, cu crestere foarte rapida, se divid doar de doua ori pe zi.

Celulele procariote nu au un nucleu adevarat, materialul genetic este constituit dintr-o singura molecula de ADN, aceasta molecula reprezinta cromozomul sau genomul bacterian, cunoscut sub denumirea de nucleoid.

Noutati:

In ciuda relativei lor simplitati, potentialele metabolice ale celulelor procariote actuale sunt comparabile cu cela ale celulelor eucariote. Mai mult decat atat, metabolistul bacterian este de sute si mii de ori mai intens decat cel al celulelor eucariote. Aceasta capacitate metabolica este determinata de valoarea inalta a raportului suprafata/volum, ceea ce faciliteaza schimburile celulei cu mediul ambiant. Remarcabil este si faptul ca natura substantelor pe care le catabolizeaza este foarte mare; pot metaboliza si substante toxice precum: cauciuc, asfalt, petrol, detergenti etc. Unele etape ala ciclului azotului si sulfului sunt realizate in exclusivitate de celulele procariote (bacteriile fixatoare de azot). O alta carectesistica a metabolismului bacterian este plasticitatea: bacteriile pot trece cu usurinta de la aerobioza la anaerobioza, de la autotrofie la heterotrofie, ceea ce la confera o mare capacitate adaptativa.

La bacteriile fotosintetizante se observa la microscop mici vezicule inconjurate de membrane, la nivelul lor se gasesc pigmenti asimilatori, aceste vezicule sunt denumite cromatofori.

Celulele meristematice sunt mici, rotunjite, cu pereti subtiri, fara spatii libere intre ele. Sintetizeaza intens substante organice. Meristemele sunt singurele tesuturi in care pot fi observate celule aflate in diferite faze ale mitozei.

Embrionul este format la inceput numai din meristem primordial. Pe masura ce plantuta se dezvolta, majoritatea celulelor se specializeaza si nu se mai divid. Raman cateva celule meristematice primordiale in varfurile radacinilor si tulpinilor. Din ele deriva meristeme primare, cu un inceput de diferentiere, care asigura cresterea in lungime. Denumirea de meristeme apicale indica pozitia lor in varfurile de crestere. La unele familii (graminee) exista meristeme primare intercalare, deasupra nodurilor tulpinii. In unele cazuri, celulele tesuturilor definitive redobandesc capacitatea de diviziune si astfel apar maristeme secundare.

Acestea sunt situte in afara axului organelor (de aceea sunt meristeme laterale), pe doua cercuri concentrice si asigura ingrosarea secundara a radacinii si tulpinii.

Tesuturile definitive contin celule specializate care nu se mai divid. Ele pot fi:

1. Tesuturi de aparare formate din unul sau mai multe straturi de celule care acopera organele. Organele tinere sunt acoperite cu epiderma, formata de regula dintr-un singur strat de celule.

2. Tesuturile fundamentale produc sau depoziteaza substante. Observati la microscop o sectiune intr-o frunza. Vati observa ca intre epiderma superioara si cea inferioara se afla mai ales celule cu cloroplaste. Deci, ele produc prin fotosinteza substante organice. Observati in sectiune in tuberculul de cartof tesutul fundamental de depozitare. Unele tesuturi fundamentale depoziteaza apa - tesuturi acvifere (la plante din zone secetoase) sau aer - tesuturi aerifere (la plante acvatice).

3. Tesuturile conducatoare transporta seva. Tesutul conducator contine celule alungite care formeaza doua feluri de vase:

a. Vasele lemnoase ale angiospermelor se numesc trahee. Prin ele circula seva bruta. Celulele cilindrice, dispuse cap la cap, isi pierd citoplasma si raman peretii celulari formand tuburi. Elementele in forma de inele, spirale sau retea nu sunt ornamente, ci ingrosari ale peretelui celular menite sa-i dea rezistenta;

b. Vasele liberiene sunt formate din celule vii. Prin ele circula seva elaborata.

Vasele se grupeaza, formand fascicule, si sunt insotite de celule cu rol de hranire si de sustinere. La plantele cu cresteri anuale apare un meristem secundar numit cambiu libero-lemnos. El produce tesut liberian spre exterior si lemnos spre interior,

determinand ingrosarea radacinii si tulpinii. El functioneaza diferit primavara si toamna, rezultand de aici cunoscutele inele anuale de crestere.

La organismele unicelulare,celula indeplineste toate celulele necesare vietii: hranire, respiratie, reproducere; La organismele pluricelulare, celulele se specializeaza, fiecare pentru o anumita functie, fiecare celula avand forma si structura corespunzatoare acelei functii.Astfel apar tesuturile.Stiinta care studiaza tesuturile se numeste histologie.