گیاه

گیاهان (به انگلیسی: Plants) گروه بزرگی از جانداران مانند درختان، علف‌ها، سرخس‌ها خزه‌ها، کاکتوس و ساکولنت‌ها هستند. گیاهان، جاندارانی چندسلولی از یوکاریوت‌ها بوده و عموماً قادر به فتوسنتز هستند. در تعاریف قدیمی، قارچ‌ها و تمامی جلبک‌ها در گروه گیاهان طبقه‌بندی می‌شدند اما بر اساس تعریف جدید، قارچ‌ها، جلبک‌های قرمز، جلبک‌های قهوه‌ای و پروکاریوت‌ها از جمله باکتری‌ها و آرکی‌ها، گیاه نیستند. طبق یک تعریف جدید، گیاهان به‌طور کلی شامل گیاهان گل‌دار، مخروطیان، بازدانگان، سرخس‌ها، شاخ‌واش‌ها، جگرواشان، خزه‌ها و جلبک‌های سبز هستند.

گیاهان سبز، بیشتر انرژی مورد نیاز خود را از طریق انجام فتوسنتز در کلروپلاست خود به‌دست می‌آورند، این گیاهان دارای کلروفیل A و B هستند. این گیاهان، بخش مهمی از اکسیژن مولکولی موجود در اتمسفر را تولید می‌کنند. بعضی گیاهان، نمی‌توانند انرژی مورد نیاز خود را به‌طور کامل، از فتوسنتز به‌دست آورند و نوعی انگل هستند. گیاهان انگل همچنان دارای میوه، دانه و گل هستند اما ریشه‌های آن‌ها تغییر شکل پیدا کرده و روی سایر گیاهان، به‌صورت انگل زندگی می‌کنند. گیاهان، دارای تولیدمثل جنسی و تناوب نسل هستند و تولیدمثل غیرجنسی نیز در آن‌ها معمول است.

تعداد مجموع گونه‌های گیاهی، حدود ۴۲۰۰۰۰ گونه تخمین زده می‌شود که اکثر آن‌ها از پیدازادان هستند و طی چرخه زندگی خود، تولید دانه می‌کنند. گیاهان عموماً فاقد اندام‌های حسی یا حرکت ارادی هستند. گیاهان از مهم‌ترین ارکان حیات روی کره زمین هستند. انسان از بخش‌های مختلف گیاهان جهت تغذیه، تولید داروهای گیاهی و تولید مواد مختلف مانند کاغذ و مصالح ساختمانی استفاده می‌کند. علم مطالعهٔ گیاهان، گیاه‌شناسی نام دارد.

دسته‌بندی

ممکن است گیاهان بر مبنای الگوهای رشد فصلی‌شان مرتب شوند. البته گیاهان ساده مثل جلبک‌ها دوران زندگی کوتاهی دارند و اصطلاحات زیر در مورد آن‌ها به‌کار نمی‌رود اما جمعیت جلبک‌ها عموماً فصلی هستند.

گیاهان یک‌ساله: زندگی و تولید مثل در یک فصل رشد و نمو.

گیاهان دوساله: زندگی در دو فصل رشد و نمو که تولیدمثل معمولاً در سال دوم اتفاق می‌افتد.

گیاهان چندساله: زندگی در سال‌های رشد و نمو طولانی؛ ادامه به تولیدمثل در یک مرحله، گیاهان آوندی یا غیر چوبی هستند یا چوبی. گیاهان چوبی ممکن است درختانی باشند با یک یا چند تنه و شاخه یا درختچه‌هایی باشند بدون تنه، با شاخه‌هایی که نزدیک سطح زمین قرار دارند.

گیاهان دریایی انواعی از گیاهان است که در درون آب رشد کرده است و نیاز به آبیاری ندارند. گیاهان دریایی برای تأمین اکسیژن موجودات دریایی و برای تأمین غذای موجودات دریایی گیاه خوار استفاده می‌شود. همچنین گیاهان دریایی برای پوشش و پنهان کردن حیوانات دریایی کوچک و در امان ماندن از گزند شکارچیان دریایی استفاده می‌شود.

همچنین ممکن است گیاهان بر اساس کاربردشان برای انسان طبقه‌بندی شوند. گیاهان غذایی شامل میوه‌ها، سبزیجات، گیاهان دارویی و ادویه‌ها هستند.

فیزیولوژی

سلول گیاهی

ساختار سلول گیاهی

سلول‌های گیاهی دارای ویژگی‌های متمایزی هستند که سایر سلول‌های یوکاریوتی (مانند سلول‌های جانوران) فاقد آن هستند. این ویژگی‌ها شامل واکوئل مرکزی بزرگ، کلروپلاست‌ها و دیوارهٔ سلولی انعطاف‌پذیر قوی است که بیرون از غشای سلولی قرار دارد. کلروپلاست‌ها حاصل همزیست‌زایی یک سلول غیر فتوسنتزی و سیانوباکتری‌های فتوسنتزی هستند. دیوارهٔ سلولی که بیشتر از سلولز ساخته شده است به سلول‌های گیاه اجازه می‌دهد تا بدون ترکیدن با آب متورم شوند. واکوئل اجازه می‌دهد تا اندازهٔ سلول تغییر کند، درحالی‌که مقدار سیتوپلاسم ثابت می‌ماند.

ساختار

بیشتر گیاهان چندسلولی هستند. سلول‌های گیاهی به انواع سلول‌های متعدد تمایز می‌یابند و بافت‌هایی مانند بافت آوندی با آوند چوبی و آبکش مخصوص رگبرگ‌ها و ساقه‌های برگ و اندام‌هایی با عملکردهای مختلف فیزیولوژیکی مانند ریشه برای جذب آب و مواد معدنی، ساقه برای حمایت و انتقال آب و مولکول‌های سنتزشده تشکیل می‌دهند. برگ‌ها برای فتوسنتز و گل‌ها برای تولیدمثل تمایز یافته‌اند.

فتوسنتز

گیاهان فتوسنتز می‌کنند و مولکول‌های غذا (قند) را با استفاده از انرژی به‌دست آمده از نور تولید می‌کنند. سلول‌های گیاهی حاوی رنگدانه‌های سبز رنگی به‌نام کلروفیل در کلروپلاست‌های خود هستند که برای جذب انرژی نور استفاده می‌شوند. معادلهٔ شیمیایی انتها به انتها برای فتوسنتز عبارت‌است از:

$6\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{\text{light}}{\to }\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_{12}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6+6\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

فتوسنتز باعث می‌شود که گیاهان اکسیژن را در جو آزاد کنند. گیاهان سبز بخش قابل توجهی از اکسیژن مولکولی جهان را در کنار جلبک‌های فتوسنتزی و سیانوباکتری‌ها فراهم می‌کنند.

برخی گیاهان، سبک زندگی انگلی را اتخاذ کرده‌اند که ممکن است ژن‌های دخیل در فتوسنتز و تولید کلروفیل را از دست داده باشند.

رشد و ترمیم

رشد با تعامل ژنوم گیاه با محیط فیزیکی و زیستی آن تعیین می‌شود. عوامل محیطی فیزیکی یا غیرزیستی شامل دما، آب، نور، کربن دی‌اکسید و مواد مغذی موجود در خاک است. برخی عوامل زیستی که بر رشد گیاه تأثیر می‌گذارند عبارت‌اند از تراکم گیاهان، چرا، باکتری‌ها و قارچ‌های همزیست مفید و هجوم آفاتی مانند حشرات یا بیماری‌های گیاهی.

یخ‌زدگی و کم‌آبی می‌تواند به گیاهان آسیب برساند یا آن‌ها را از بین ببرد. برخی از گیاهان دارای پروتئین‌های ضدیخ‌زدگی، پروتئین‌های شوک حرارتی و قند در سیتوپلاسم خود هستند که آن‌ها را قادر می‌سازد تا در برابر این تنش‌ها مقاومت کنند. گیاهان به‌طور مداوم در معرض طیف وسیعی از تنش‌های فیزیکی و زیستی هستند که باعث آسیب دی‌ان‌ای می‌شود، اما آن‌ها می‌توانند بسیاری از این آسیب‌ها را تحمل کرده و ترمیم کنند.

مقاومت در برابر بیماری‌ها

گیاهان از گیرنده‌های تشخیص الگو برای شناسایی پاتوژن‌هایی مانند باکتری‌هایی که باعث بیماری‌های گیاهی می‌شوند استفاده می‌کنند. این تشخیص باعث ایجاد یک واکنش محافظتی می‌شود. چنین گیرنده‌هایی نخستین بار در برنج و در رشادی گوش‌موشی شناسایی شد.

تولیدمثل

گیاهان برای تولید نسل، به‌صورت جنسی، از طریق گامت‌ها، یا به‌طور غیرجنسی، که شامل رشد معمولی است، تولیدمثل می‌کنند. بسیاری از گیاهان از هر دو مکانیسم استفاده می‌کنند.

جنسی

تناوب نسل‌ها بین گامتوفیت هاپلوئید (n) (بالا) و دیپلوئید (2n) اسپوروفیت (پایین)، در همهٔ انواع گیاهان

هنگام تولیدمثل جنسی، گیاهان دارای چرخهٔ زندگی پیچیده‌ای هستند که شامل تناوب نسل است. یک نسل، اسپوروفیت، که دیپلوئید است (با ۲ مجموعه کروموزوم)، نسل بعدی، گامتوفیت را که هاپلوئید است (با یک مجموعه کروموزوم) ایجاد می‌کند. برخی از گیاهان نیز از طریق هاگ به‌صورت غیرجنسی تولیدمثل می‌کنند. در برخی از گیاهان غیر گل‌دار مانند خزه‌ها، گامتوفیت جنسی بیشتر گیاه مرئی را تشکیل می‌دهد. در گیاهان دانه‌ای (بازدانگان و گیاهان گل‌دار)، اسپوروفیت بیشتر گیاه مرئی را تشکیل می‌دهد و گامتوفیت بسیار کوچک است. گیاهان گل‌دار با استفاده از گل‌هایی که شامل قسمت‌های نر و ماده هستند تولیدمثل می‌کنند: این گل‌ها ممکن است در یک گل (هرمافرودیت)، روی گل‌های مختلف یک گیاه یا روی گیاهان مختلف باشند. گرده گامت‌های نر تولید می‌کند که وارد تخمک می‌شوند تا سلول تخم گامتوفیت ماده را بارور کنند. لقاح در مادگی یا تخمدان‌ها صورت می‌گیرد که به میوه‌هایی تبدیل می‌شوند که حاوی دانه هستند. میوه‌ها ممکن است به‌طور کامل پراکنده شوند یا ممکن است شکافته شوند و دانه‌ها به‌صورت جداگانه پراکنده شوند.

غیرجنسی

پخش شدن گیاه Ficinia spiralis به‌طور غیرجنسی با دستک‌ها در شن.

گیاهان به‌صورت غیرجنسی با رشد طیف گسترده‌ای از ساختارها که می‌توانند به گیاهانی جدید تبدیل شوند، تولیدمثل می‌کنند. در ساده‌ترین حالت، گیاهانی مانند خزه یا جگرواشان را می‌توان به تکه‌هایی تقسیم کرد که هر کدام دوباره به گیاهان کامل تبدیل می‌شوند. تکثیر گیاهان گل‌دار با قلمه نیز فرآیندی مشابه است. ساختارهایی مانند دستک‌ها (ساقه‌های رونده) گیاهان را قادر می‌سازند تا برای پوشش یک منطقه رشد کنند و یک کلونی را تشکیل دهند. بسیاری از گیاهان ساختارهای ذخیره‌سازی غذا مانند تنجه‌ها یا پیازها را رشد می‌دهند که هر کدام ممکن است به گیاهی تازه تبدیل شوند.

برخی از گیاهان غیر گل‌دار، مانند بسیاری از جگرواش‌ها، خزه‌ها و برخی از پنجه‌گرگ‌ویسان، همراه با چند گیاه گل‌دار، توده‌های کوچکی از سلول‌ها به‌نام ژما را رشد می‌دهند که می‌توانند جدا شوند و رشد کنند.

ژنومیک

گیاهان دارای برخی از بزرگ‌ترین ژنوم‌ها در میان همهٔ جانداران هستند. بزرگ‌ترین ژنوم گیاهی (از نظر تعداد ژن) ژنوم گندم (Triticum aestivum) است که پیش‌بینی می‌شود ۹۴۰۰۰ ژن و در نتیجه تقریباً ۵ برابر ژنوم انسان را رمزگذاری کند. نخستین ژنوم گیاهی که توالی‌یابی شد، ژنوم رشادی گوش‌موشی بود که حدود ۲۵۵۰۰ ژن را رمزگذاری می‌کند. از نظر توالی DNA محض، کوچک‌ترین ژنوم منتشر شده مربوط به یک گیاه گوشت‌خوار (Utricularia gibba) با ۸۲ میلیون باز است (۲۸۵۰۰ ژن را رمزگذاری می‌کند) و بزرگ‌ترین توالی مربوط به صنوبر نروژی (Picea abies)، با ۱۹٫۶ گیگاباز است. (حدود ۲۸۳۰۰ ژن را رمزگذاری می‌کند).

پیدایش و پیشینه

الگو:نوشتار اصلی تاریخ گیاهان زمین مشابه مهره‌داران آن است، با مجموعه‌ای از انقراض‌ها و جانشینی‌ها و پیدایش تصادفی اشکال تازه برای سازگاری با محیط. در دورهٔ دِوُنیَن، زمانی که جنگل‌های اولیه پدید آمدند، ابتدا مجموعهٔ گیاهان دم‌اسبی، پنجه‌گرگی‌ها و سرخس‌ها گسترش یافتند و گیاگان (فلورای) غالب زمین را به‌وجود آوردند. این گیاهان به‌وسیلهٔ هاگ تولیدمثل می‌کردند و آب و هوای مرطوب را ترجیح می‌دادند.

انرژی لازم برای نگهداری جانوران دریایی اولیه باید نخست توسط زیستمندان فتوسنتزکننده تأمین شده باشد، و هنوز هم عمدتاً توسط این زیستمندان تأمین می‌گردد، ولی زمانی در اواخر دوران پرکامبرین جلبک‌های دریایی پرسلولی فرگشت یافتند. در مورد گوناگونی یا فراوانی این گیاهان اطلاعات چندانی در دست نیست؛ آن‌ها قاعدتاً به اجتماعات بی‌مهرگان تنها زیستمندان کوچکی اضافه کرده‌اند و ممکن است مستقیماً توسط زیستمندان دیگر خورده شده باشند.

باکتری‌های خاک، قارچ‌ها و اشکال گیاهی پست احتمالاً در دروهٔ کامبرین روی زمین سکنی گزیده‌اند و شاید حاشیهٔ مرداب‌ها و خلیج‌ها به انواع گیاهان پرطاقت و نیمه‌آبزی کمک کرده باشد؛ ولی، نخستین راسته‌های گیاهان غیر آبزی که نوادگان آن‌ها عناصر اصلی گیاهی خشکی را تشکیل می‌دهند، در دورهٔ سیلورین پدید آمده‌اند. گیاهان اولیه از مرداب‌ها و باتلاق‌ها به مناطق خشک واقع در زمین‌های کوهپایه‌ای گسترش یافتند. با گسترش کمربند سبز زمین، جانوران در حاشیه، آن را تعقیب کردند: بندپایان و احتمالاً کرم‌ها، که از خرده‌های گیاهان و سرانجام از خود گیاهان تغذیه می‌کردند، از این جانوران بودند. بدین‌ترتیب برای نگهداری از جمعیت‌های چهارپایان بزرگ که در طی دورهٔ پیدایش یافتند، روی خشکی انواع شکار وجود داشت.

گیاهانی که دارای دانه و گرده هستند، در دورهٔ دوونین فرگشت یافتند. آن‌ها طی دورهٔ کربنیفر شاخه-شاخه شدند؛ در دورهٔ پرمین دودمانی به‌نام مخروطیان (کاج‌ها) آغاز به گسترش کرد که در دوران میانه‌زیستی گیاگان غالب خشکی شد. چیرگی مخروطیان با پیدایش اقلیم خشک همراه بود.

تحول دیگری که در اواخر دورهٔ کرتاسه روی داد، گسترش ناگهانی گیاهان گُل‌دار برای غلبه بر قلمرو خشکی بود. (امروزه حدود ۰۰۰، ۲۵۰ گونه گیاه گل‌دار وجود دارد) به‌نظر می‌رسد نخستین گیاهان گل‌دار گونه‌های خودرو و فرصت‌طلبی بوده‌اند که برای تولیدمثل سریع سازگاری یافتند. تخصص‌یابی‌های تولیدمثلی، شامل تکوین گل‌ها و پیدایش دستگاه‌های گرده‌افشانی حشره‌ای، به گیاهان گل‌دار امتیازی عمومی در مقابل مخروطیان بخشید.

جزئیات گوناگونی و وفور گونه‌های گیاهی طی دوران‌های دیرینه‌زیستی و میانه‌زیستی تا اندازهٔ زیادی ناشناخته مانده است. دگرگونی عمده‌ای که در عناصر غالب گیاگان زمین روی می‌داد، همانند همان چیزی بود که در مورد جانوران هم اتفاق می‌افتاد، ولی از قرار معلوم این تغییرات مربوط به رخدادهایی نبودند که جانوران را مورد تأثیر قرار می‌دادند؛ مثلاً، گیاهان گل‌دار مدت‌ها پیش از این‌که دایناسورها منقرض شوند، به‌خوبی تثبیت شده بودند. افزون بر این، چند موج انقراض چهارپایان که در دوران میانه‌زیستی روی داد، در تاریخ گیاهان تا جایی که امروزه می‌دانیم منعکس نشده است.

در ایران

۱۸۰۰ گونه گیاهی اختصاصی ایران شناسایی شده است که سرمایه‌های ملی به شمار میروند که دوای درد و مایه حیات هستند. روز ۱۶ آذر را به عنوان «روز ملی گونه‌های بومی» نامگذاری کردند؛ روزی که با اشاره به آن همیشه تصویری از گونه‌های جانوری و حیوانات در خطر انقراضی همچون یوزپلنگ در خیالمان نقش می‌بندد و به ارزش گونه‌های گیاهی که زیست انسان و حیوان به آن وابسته است کمتر توجه می‌کنیم این در حالیست که به گفته رئیس گروه گیاهی سازمان حفاظت محیط زیست اگر گیاهان نباشند به دنبال آن هیچ زیستگاهی برای زندگی نیز وجود ندارد. به جز گیاهان بومی برخی گونه‌های دیگر نیز در کشور وجود دارد که به عنوان گونه‌های اندمیک و انحصاری شناخته می‌شوند و نسبت به گونه‌های بومی بسیار محدودتر هستند. این گونه‌ها فقط در یک محدوده جغرافیایی خاصی یافت می‌شوند. گونه‌های بومی کشور ما ممکن است با کشورهای همسایه اشتراک گذاری شده و در آن کشورها نیز وجود داشته باشد اما گونه‌های انحصاری تنها در کشور ما وجود دارند. بدین ترتیب از ۸۰۰۰ گونه بومی، ۱۸۰۰ گونه ندمیک یا انحصاری است. از سوی دیگر بسیاری از گیاهان موجود در کشور ما ارزش دارویی، اقتصادی و زینتی دارند. در ایران پنج منطقه رویشی متفاوت وجود دارد که گونه‌های گیاهی متفاوتی در این مناطق پراکنده هستند که از جمله این مناطق می‌توان به ارسباران، هیرکانی یا خزری، ایران- تورانی، خلیج فارس- عمانی و اکولوژیک زاگرس اشاره کرد. در این مناطق نیز گونه‌هایی همچون راش، شمشاد هیرکانی، درخت بلوط سیاه یا ممرز، افرا، گیاهان دارویی همچون اشنان، خارشتر، بلوط ایرانی، بادام کوهی، درخت کنار، کهور ایرانی و درخت حرا که نمادی از گونه‌های بومی هستند وجود دارد.

نگارخانه

الگو:وسط>

پرونده:درختی که به دیوار چسبیده و پیچ خورده است.jpg

A tree that clings to a wall and is twisted

جستارهای وابسته

• گیاه‌شناسی