Anlage

Pflanzen sind eukaryotische Organismen, die das Reich der Pflanzen (Plantae) bilden . Sie betreiben überwiegend Photosynthese , das heißt, sie gewinnen ihre Energie aus Sonnenlicht , indem sie mithilfe des grünen Farbstoffs Chlorophyll in ihren Chloroplasten aus Kohlendioxid und Wasser Zucker herstellen . Ausnahmen bilden parasitäre Pflanzen , die die Gene für Chlorophyll und Photosynthese verloren haben und ihre Energie von anderen Pflanzen oder Pilzen beziehen. Die meisten Pflanzen sind vielzellig , mit Ausnahme einiger Grünalgen.

Historisch gesehen umfasste das Pflanzenreich , wie in Aristoteles’ Biologie , alle Lebewesen, die keine Tiere waren , einschließlich Algen und Pilze . Die Definitionen haben sich seither eingegrenzt; aktuelle Definitionen schließen Pilze und einige Algenarten aus. Nach der in diesem Artikel verwendeten Definition bilden Pflanzen die Klade Viridiplantae (Grünpflanzen), die aus den Grünalgen und den Embryophyten oder Landpflanzen ( Hornmoose , Lebermoose , Laubmoose , Bärlappgewächse , Farne , Nadelbäume und andere Nacktsamer sowie Blütenpflanzen ) besteht. Eine auf Genomen basierende Definition ordnet die Viridiplantae zusammen mit den Rotalgen und den Glaukophyten der Klade Archaeplastida zu .

Es gibt etwa 380.000 bekannte Pflanzenarten , von denen die meisten, rund 260.000, Samen produzieren . Ihre Größe reicht von einzelnen Zellen bis hin zu den höchsten Bäumen . Grüne Pflanzen liefern einen erheblichen Anteil des weltweiten molekularen Sauerstoffs; die von ihnen produzierten Zucker stellen die Energie für die meisten Ökosysteme der Erde bereit , und andere Organismen , einschließlich Tiere, ernähren sich entweder direkt von Pflanzen oder sind auf Organismen angewiesen, die Pflanzen fressen.

Getreide , Obst und Gemüse gehören zu den Grundnahrungsmitteln des Menschen und werden seit Jahrtausenden kultiviert . Pflanzen werden vielfältig genutzt , beispielsweise als Baumaterialien , Schmuck, Schreibmaterial und in großer Vielfalt als Heilmittel . Die wissenschaftliche Erforschung der Pflanzen heißt Botanik und ist ein Teilgebiet der Biologie .

Alle Lebewesen wurden traditionell in zwei Gruppen eingeteilt: Pflanzen und Tiere . Diese Klassifizierung geht auf Aristoteles (384–322 v. Chr.) zurück, der in seiner Biologie verschiedene Stufen des Seins unterschied ^{[ 5 ]} , je nachdem, ob Lebewesen eine „fühlende Seele“ oder wie Pflanzen nur eine „vegetative Seele“ besaßen ^{[ 6 ]} . Theophrast , ein Schüler des Aristoteles, setzte dessen Arbeit in der Pflanzentaxonomie und -klassifizierung fort ^{[ 7 ]} . Viel später schuf Linnaeus (1707–1778) die Grundlage des modernen Systems der wissenschaftlichen Klassifizierung , behielt aber die Einteilung in Tier- und Pflanzenreich bei und nannte das Pflanzenreich Vegetabilia ^{[ 7 ] .}

Wenn der Name Plantae oder Pflanze auf eine bestimmte Gruppe von Organismen oder Taxa angewendet wird , bezieht er sich üblicherweise auf eines von vier Konzepten. Von der kleinsten zur größten sind dies die vier Gruppierungen:

Es gibt etwa 382.000 anerkannte Pflanzenarten ^{[ 14 ]} , von denen die große Mehrheit, etwa 283.000, Samen produziert . ^{[ 15 ]} Die folgende Tabelle zeigt einige Schätzungen der Artenzahl verschiedener Abteilungen der Grünalgen (Viridiplantae) . Etwa 85–90 % aller Pflanzenarten sind Blütenpflanzen. Mehrere Projekte bemühen sich derzeit, Daten zu allen Pflanzentaxa in Online-Datenbanken zu sammeln, z. B. in der World Flora Online . ^{[ 14 ] [ 16 ]}

Pflanzen reichen in ihrer Größe von einzelligen Organismen wie Desmidiaceen (von10  Mikrometer  (μm) Durchmesser) und Picozoen (weniger als3 μm Durchmesser), ^{[ 17 ] [ 18 ]} bis hin zu den größten Bäumen ( Megaflora ) wie dem Nadelbaum Sequoia sempervirens (bis zu 120 Meter hoch) und dem Blütenbaum Eucalyptus regnans (bis zu 100 Meter hoch). ^{[ 19 ]}

Die Benennung von Pflanzen wird durch den Internationalen Code der Nomenklatur für Algen, Pilze und Pflanzen ^{[ 31 ]} und den Internationalen Code der Nomenklatur für Kulturpflanzen ^{[ 32 ]} geregelt .

Die Vorfahren der Landpflanzen entwickelten sich im Wasser. Vor 1,2  Milliarden Jahren bildete sich an Land ein Algenteppich , doch erst im Ordovizium , vor etwa 450  Millionen Jahren , erschienen die ersten Landpflanzen mit einem Organisationsgrad ähnlich dem der Moose. ^{[ 33 ] [ 34 ]} Fossilien von Organismen mit abgeflachtem Thallus in präkambrischen Gesteinen deuten jedoch darauf hin, dass bereits vor über 1 Milliarde Jahren vielzellige Süßwasser-Eukaryoten existierten. ^{[ 35 ]}

Die Diversifizierung primitiver Landpflanzen begann im späten Silur vor etwa 420  Millionen Jahren . Moose, Bärlappgewächse und Farne tauchen dann im Fossilienbestand auf. ^{[ 36 ]} Die frühe Pflanzenanatomie ist in einer frühdevonischen Fossilienansammlung aus dem Rhynie-Chert bis ins kleinste Detail erhalten . Diese frühen Pflanzen wurden durch Versteinerung in Chert konserviert , der sich in kieselsäurereichen vulkanischen Thermalquellen gebildet hatte. ^{[ 37 ]}

Am Ende des Devons waren die meisten grundlegenden Merkmale heutiger Pflanzen bereits vorhanden, darunter Wurzeln, Blätter und Sekundärholz bei Bäumen wie Archaeopteris . ^{[ 38 ] [ 39 ]} Im Karbon entwickelten sich in sumpfigen Gebieten Wälder, die von Bärlappgewächsen und Schachtelhalmen dominiert wurden, darunter auch einige von ihnen, die die Größe von Bäumen erreichten. Gleichzeitig traten frühe Nacktsamer , die ersten Samenpflanzen , auf . ^{[ 40 ]} Das Massenaussterben an der Perm-Trias-Grenze veränderte die Struktur der Lebensgemeinschaften radikal. ^{[ 41 ]} Dies könnte die Grundlage für die Evolution der Blütenpflanzen in der Trias (vor etwa 200  Millionen Jahren ) geschaffen haben, mit einer adaptiven Radiation in der Kreidezeit , die so rasant verlief, dass Darwin sie als „ abscheuliches Rätsel “ bezeichnete. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]} Ab der späten Trias diversifizierten sich die Nadelbäume und wurden im Jura zu einem dominanten Bestandteil der Flora . ^{[ 45 ] [ 46 ]}

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  Querschnitt eines Stängels von Rhynia , einer frühen Landpflanze, erhalten im Rhynie-Chert aus dem frühen Devon
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  Im Devon hatten sich die Pflanzen mit Wurzeln und verholzten Stängeln an das Land angepasst.
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  Im Karbon gediehen Schachtelhalme wie Asterophyllites in sumpfigen Wäldern in großer Zahl.
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  Im Jura wurden Nadelbäume vielfältig und oft dominant . Zapfen der Araukarie (Araucaria mirabilis ).
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  Durch adaptive Radiation in der Kreidezeit entstanden viele Blütenpflanzen , wie zum Beispiel Sagaria aus der Familie der Hahnenfußgewächse (Ranunculaceae ).

Im Jahr 2019 wurde eine Phylogenie auf Basis von Genomen und Transkriptomen von 1153 Pflanzenarten vorgeschlagen. ^{[ 47 ]} Die Einordnung der Algengruppen wird durch Phylogenien gestützt, die auf den seither sequenzierten Genomen der Mesostigmatophyceae und Chlorokybophyceae basieren . Sowohl die „Chlorophyten“ als auch die „Streptophyten“ werden in dieser Analyse als paraphyletisch behandelt (vertikale Balken neben dem phylogenetischen Baumdiagramm), da die Landpflanzen aus diesen Gruppen hervorgegangen sind. ^{[ 48 ] [ 49 ]} Die Klassifizierung der Bryophyten wird sowohl durch Puttick et al. 2018 ^{[ 50 ]} als auch durch Phylogenien gestützt, die die seither ebenfalls sequenzierten Hornmoosgenome einbeziehen. ^{[ 51 ] [ 52 ]}

Pflanzenzellen weisen besondere Merkmale auf, die anderen eukaryotischen Zellen (wie beispielsweise Tierzellen) fehlen. Dazu gehören die große, wassergefüllte zentrale Vakuole , die Chloroplasten und die stabile, flexible Zellwand , die sich außerhalb der Zellmembran befindet . Chloroplasten stammen aus einer einstigen Symbiose zwischen einer nicht-photosynthetischen Zelle und photosynthetischen Cyanobakterien . Die Zellwand, die hauptsächlich aus Cellulose besteht , ermöglicht es Pflanzenzellen, sich mit Wasser zu füllen, ohne zu platzen. Die Vakuole erlaubt es der Zelle, ihre Größe zu verändern, während die Menge an Zytoplasma gleich bleibt. ^{[ 53 ]}

Die meisten Pflanzen sind vielzellig . Pflanzenzellen differenzieren sich in verschiedene Zelltypen und bilden Gewebe wie das Leitgewebe mit spezialisiertem Xylem und Phloem in Blattadern und Stängeln sowie Organe mit unterschiedlichen physiologischen Funktionen, wie z. B. Wurzeln zur Aufnahme von Wasser und Mineralien, Stängel zur Stützung und zum Transport von Wasser und synthetisierten Molekülen, Blätter zur Photosynthese und Blüten zur Fortpflanzung. ^{[ 54 ]}

Pflanzen betreiben Photosynthese und stellen mithilfe von Lichtenergie Nahrungsmoleküle ( Zucker ) her . Pflanzenzellen enthalten in ihren Chloroplasten Chlorophylle , grüne Farbstoffe, die Lichtenergie absorbieren. Die vollständige chemische Gleichung der Photosynthese lautet: ^{[ 55 ]}

${\displaystyle {\ce {6CO2{}+6H2O{}->[{\text{Licht}}]C6H12O6{}+6O2{}}}}$

Dies führt dazu, dass Pflanzen Sauerstoff in die Atmosphäre freisetzen . Grüne Pflanzen liefern einen erheblichen Anteil des weltweiten molekularen Sauerstoffs, neben den Beiträgen von photosynthetischen Algen und Cyanobakterien. ^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}

Pflanzen, die sekundär eine parasitäre Lebensweise angenommen haben, können die Gene verlieren, die an der Photosynthese und der Chlorophyllproduktion beteiligt sind. ^{[ 59 ]}

Das Wachstum wird durch die Wechselwirkung des Pflanzengenoms mit seiner physikalischen und biotischen Umwelt bestimmt . [ ^{60 ] Zu} den physikalischen oder abiotischen Umweltfaktoren zählen Temperatur , Wasser , Licht, Kohlendioxid und Nährstoffe im Boden. ^{[ 61 ]} Biotische Faktoren, die das Pflanzenwachstum beeinflussen, sind unter anderem Konkurrenzdruck, Beweidung, nützliche symbiotische Bakterien und Pilze sowie der Befall durch Insekten oder Pflanzenkrankheiten . ^{[ 62 ]}

Frost und Austrocknung können Pflanzen schädigen oder abtöten. Einige Pflanzen besitzen Frostschutzproteine , Hitzeschockproteine ​​und Zucker in ihrem Zytoplasma, die es ihnen ermöglichen, diese Belastungen zu tolerieren . ^{[ 63 ]} Pflanzen sind ständig einer Reihe physikalischer und biotischer Stressfaktoren ausgesetzt, die DNA-Schäden verursachen , aber sie können einen Großteil dieser Schäden tolerieren und reparieren. ^{[ 64 ]}

Pflanzen vermehren sich, um Nachkommen zu erzeugen, entweder sexuell unter Beteiligung von Gameten oder asexuell durch normales Wachstum. Viele Pflanzen nutzen beide Mechanismen. ^{[ 65 ]}

Bei der sexuellen Fortpflanzung durchlaufen Pflanzen komplexe Lebenszyklen mit Generationswechsel . Aus der ersten Generation, dem diploiden Sporophyten (mit zwei Chromosomensätzen ) , entwickelt sich der haploide Gametophyt (mit einem Chromosomensatz). Einige Pflanzen vermehren sich auch ungeschlechtlich über Sporen . Bei manchen nichtblühenden Pflanzen wie Moosen bildet der sexuelle Gametophyt den größten Teil der sichtbaren Pflanze. ^{[ 66 ]} Bei Samenpflanzen (Nacktsamern und Blütenpflanzen) bildet der Sporophyt den größten Teil der sichtbaren Pflanze, während der Gametophyt sehr klein ist. Blütenpflanzen vermehren sich geschlechtlich über Blüten, die männliche und weibliche Geschlechtsorgane enthalten: Diese können sich in derselben Blüte ( zwitterhaft ), an verschiedenen Blüten derselben Pflanze oder an verschiedenen Pflanzen befinden . Die Staubblätter produzieren Pollen , aus dem männliche Gameten entstehen, die in die Samenanlage eindringen und die Eizelle des weiblichen Gametophyten befruchten. Die Befruchtung findet in den Fruchtblättern oder Fruchtknoten statt , aus denen sich Früchte mit Samen entwickeln . Die Früchte können als Ganzes verbreitet werden oder sich öffnen und die Samen einzeln freisetzen. ^{[ 67 ]}

Pflanzen vermehren sich ungeschlechtlich, indem sie verschiedenste Strukturen ausbilden, aus denen neue Pflanzen wachsen können. Im einfachsten Fall können Pflanzen wie Moose oder Lebermoose in Stücke geteilt werden, von denen jedes zu einer vollständigen Pflanze heranwachsen kann. Die Vermehrung von Blütenpflanzen durch Stecklinge ist ein ähnlicher Prozess. Strukturen wie Ausläufer ermöglichen es Pflanzen, sich flächendeckend auszubreiten und so einen Klon zu bilden . Viele Pflanzen bilden Speicherorgane wie Knollen oder Zwiebeln aus , aus denen jeweils eine neue Pflanze entstehen kann. ^{[ 68 ]}

Einige nichtblühende Pflanzen, wie beispielsweise viele Lebermoose, Laubmoose und einige Bärlappgewächse, sowie einige Blütenpflanzen, bilden kleine Zellhaufen, sogenannte Gemmae , die sich ablösen und weiterwachsen können. ^{[ 69 ] [ 70 ]}

Pflanzen nutzen Mustererkennungsrezeptoren, um Krankheitserreger wie Bakterien, die Pflanzenkrankheiten verursachen, zu erkennen. Diese Erkennung löst eine Schutzreaktion aus. Die ersten derartigen Pflanzenrezeptoren wurden in Reis ^{[ 71 ]} und in Arabidopsis thaliana ^{[ 72 ]} identifiziert .

Pflanzen besitzen einige der größten Genome aller Organismen. ^{[ 73 ]} Das größte Pflanzengenom (bezogen auf die Anzahl der Gene) ist das des Weizens ( Triticum aestivum ), das schätzungsweise ≈94.000 Gene kodiert ^{[ 74 ]} und damit fast fünfmal so viele wie das menschliche Genom . Das erste sequenzierte Pflanzengenom war das von Arabidopsis thaliana , das etwa 25.500 Gene kodiert. ^{[ 75 ]} Gemessen an der reinen DNA-Sequenz ist das kleinste veröffentlichte Genom das des fleischfressenden Wasserschlauchs ( Utricularia gibba) mit 82 Mb (obwohl es immer noch 28.500 Gene kodiert) ^{[ 76 ]} , während das größte, das der Fichte ( Picea abies ), sich über 19,6 Gb erstreckt (und etwa 28.300 Gene kodiert). ^{[ 77 ]}

Pflanzen sind nahezu weltweit verbreitet. Sie besiedeln zahlreiche Biome , die in eine Vielzahl von Ökoregionen unterteilt werden können , ^{[ 78 ]} haben sich jedoch nur die robusten Pflanzen der Antarktisflora , bestehend aus Algen, Moosen, Lebermoosen, Flechten und lediglich zwei Blütenpflanzen, an die vorherrschenden Bedingungen auf diesem südlichen Kontinent angepasst. ^{[ 79 ]}

Pflanzen sind oft der dominierende physikalische und strukturelle Bestandteil der Lebensräume, in denen sie vorkommen. Viele Biome der Erde sind nach der Vegetationsart benannt, da Pflanzen in diesen Biomen die dominanten Organismen sind, wie beispielsweise Grasland , Savanne und tropischer Regenwald . ^{[ 80 ]}

Die Photosynthese von Landpflanzen und Algen ist die wichtigste Energie- und organische Substanzquelle in nahezu allen Ökosystemen. Zunächst durch Cyanobakterien und später durch photosynthetische Eukaryoten, veränderte die Photosynthese die Zusammensetzung der frühen, sauerstoffarmen Erdatmosphäre grundlegend. Diese besteht heute zu 21 % aus Sauerstoff . Tiere und die meisten anderen Organismen sind aerob und benötigen Sauerstoff; diejenigen, die keinen Sauerstoff benötigen, leben in relativ seltenen anaeroben Umgebungen . Pflanzen sind die Primärproduzenten in den meisten terrestrischen Ökosystemen und bilden die Grundlage des Nahrungsnetzes . ^{[ 81 ]} Pflanzen machen etwa 80 % der weltweiten Biomasse aus , was etwa 450 Gigatonnen (4,4 × 10^¹¹ britische Tonnen; 5,0 × 10 ^¹¹ US-Tonnen) Kohlenstoff entspricht. ^{[ 82 ]}

Zahlreiche Tiere haben sich gemeinsam mit Pflanzen entwickelt; Blütenpflanzen haben Bestäubungssyndrome entwickelt , also Kombinationen von Blütenmerkmalen, die ihre Fortpflanzung begünstigen . Viele, darunter Insekten und Vögel , sind Bestäuber , die Blüten besuchen und dabei unbeabsichtigt Pollen im Austausch für Nahrung in Form von Pollen oder Nektar übertragen . ^{[ 83 ]}

Viele Tiere verbreiten Samen , die speziell für diese Verbreitung angepasst sind. Verschiedene Verbreitungsmechanismen haben sich entwickelt. Manche Früchte bieten nahrhafte Außenschichten, die Tiere anlocken, während die Samen so angepasst sind, dass sie die Passage durch den Verdauungstrakt des Tieres überstehen; andere besitzen Haken, mit denen sie sich im Fell von Säugetieren verankern können. ^{[ 84 ]} Myrmekophyten sind Pflanzen, die sich gemeinsam mit Ameisen entwickelt haben . Die Pflanze bietet den Ameisen ein Zuhause und manchmal auch Nahrung. Im Gegenzug verteidigen die Ameisen die Pflanze vor Pflanzenfressern und mitunter auch vor konkurrierenden Pflanzen. Ameisenkot dient als organischer Dünger . ^{[ 85 ]}

Die meisten Pflanzenarten leben mit Pilzen in einer mutualistischen Symbiose , der sogenannten Mykorrhiza , in ihren Wurzelsystemen . Die Pilze helfen den Pflanzen, Wasser und Mineralstoffe aus dem Boden aufzunehmen, während die Pflanze den Pilzen Kohlenhydrate liefert, die sie durch Photosynthese produziert. ^{[ 86 ]} Einige Pflanzen dienen endophytischen Pilzen als Wirt , die die Pflanze durch die Produktion von Toxinen vor Pflanzenfressern schützen. Der Pilz-Endophyt Neotyphodium coenophialum im Wiesenschwingel gilt in der amerikanischen Rinderzucht als Schädling. ^{[ 87 ]}

Viele Hülsenfrüchte beherbergen in Wurzelknöllchen Rhizobium -Bakterien, die Stickstoff aus der Luft binden und der Pflanze zur Verfügung stellen. Im Gegenzug erhalten die Bakterien von den Pflanzen Zucker. ^{[ 88 ]} Der so gebundene Stickstoff steht anderen Pflanzen zur Verfügung und ist in der Landwirtschaft von Bedeutung. Landwirte können beispielsweise im Rahmen einer Fruchtfolge Hülsenfrüchte wie Bohnen und anschließend Getreide wie Weizen anbauen, um den Anbau von Marktfrüchten mit reduziertem Stickstoffdüngereinsatz zu ermöglichen . ^{[ 89 ]}

Etwa 1 % der Pflanzenarten sind parasitär . Das Spektrum reicht von der halbparasitären Mistel , die ihrem Wirt lediglich einige Nährstoffe entzieht, aber dennoch photosynthetisch aktive Blätter besitzt, bis hin zu den vollparasitären Sommerwurz und Zahnwurz , die alle ihre Nährstoffe über Verbindungen zu den Wurzeln anderer Pflanzen aufnehmen und daher kein Chlorophyll besitzen. Vollparasiten können ihren Wirtspflanzen extrem schaden. ^{[ 90 ]}

Pflanzen, die auf anderen Pflanzen, meist Bäumen, wachsen, ohne diese zu parasitieren, werden Epiphyten genannt . Sie können vielfältige Baumökosysteme bilden. Manche schädigen ihre Wirtspflanze indirekt, beispielsweise durch Lichtentzug. Hemiepiphyten wie die Würgefeige beginnen als Epiphyten, bilden aber schließlich eigene Wurzeln und verdrängen und töten ihren Wirt. Viele Orchideen , Bromelien , Farne und Moose wachsen als Epiphyten. ^{[ 91 ]} Unter den Epiphyten speichern die Bromelien Wasser in ihren Blattachseln; diese wassergefüllten Hohlräume können komplexe aquatische Nahrungsnetze beherbergen. ^{[ 92 ]}

Rund 630 Pflanzenarten sind fleischfressend , wie beispielsweise die Venusfliegenfalle ( Dionaea muscipula ) und der Sonnentau ( Drosera -Arten). Sie fangen kleine Tiere und verdauen diese, um mineralische Nährstoffe, insbesondere Stickstoff und Phosphor, zu gewinnen . ^{[ 93 ]}

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  Biene sammelt Pollen (orangefarbener Pollenkörbchen am Bein)
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  Kolibri besucht eine Blüte, um Nektar zu sammeln
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  Samenverbreitung durch Tiere: Viele hakenförmige Früchte der Geum urbanum blieben im Fell eines Hundes haften.
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  Hülsenfrüchte besitzen Wurzelknöllchen, die symbiotische, stickstofffixierende Rhizobium- Bakterien enthalten .
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  Ein Sonnentaublatt mit klebrigen Haaren, die sich einrollen, um eine Fliege zu fangen und zu verdauen

Konkurrenz um gemeinsame Ressourcen hemmt das Pflanzenwachstum. ^{[ 94 ] [ 95 ]} Zu diesen gemeinsamen Ressourcen zählen Sonnenlicht, Wasser und Nährstoffe. Licht ist eine entscheidende Ressource, da es für die Photosynthese unerlässlich ist. ^{[ 94 ]} Pflanzen nutzen ihre Blätter, um andere Pflanzen vor Sonnenlicht zu schützen und wachsen schnell, um ihre eigene Sonneneinstrahlung zu maximieren. ^{[ 94 ]} Auch Wasser ist für die Photosynthese essenziell; Wurzeln konkurrieren um die maximale Wasseraufnahme aus dem Boden. ^{[ 96 ]} Manche Pflanzen besitzen tiefe Wurzeln, die tief im Boden gespeichertes Wasser erreichen können, während andere flachere Wurzeln haben, die sich über größere Entfernungen erstrecken, um frisches Regenwasser aufzunehmen. ^{[ 96 ]} Mineralstoffe sind wichtig für Wachstum und Entwicklung von Pflanzen. ^{[ 97 ]} Zu den Nährstoffen, um die Pflanzen konkurrieren, gehören Stickstoff, Phosphor und Kalium. ^{[ 98 ]}

Der Anbau von Pflanzen durch den Menschen bildet den Kern der Landwirtschaft , die wiederum eine Schlüsselrolle in der Geschichte der Weltzivilisationen gespielt hat . ^{[ 99 ]} Der Mensch ist für seine Ernährung auf Blütenpflanzen angewiesen , entweder direkt oder als Futtermittel in der Tierhaltung . Die Landwirtschaft im weiteren Sinne umfasst den Ackerbau für Nutzpflanzen, den Gartenbau für Gemüse und Obst sowie die Forstwirtschaft , die sowohl Blütenpflanzen als auch Nadelbäume zur Holzgewinnung einschließt. ^{[ 100 ] [ 101 ]} Etwa 7.000 Pflanzenarten wurden als Nahrungsmittel genutzt, wobei der Großteil der heutigen Nahrungsmittel jedoch nur von 30 Arten stammt. Zu den wichtigsten Grundnahrungsmitteln zählen Getreide wie Reis und Weizen , stärkehaltige Wurzeln und Knollen wie Maniok und Kartoffeln sowie Hülsenfrüchte wie Erbsen und Bohnen . Pflanzenöle wie Olivenöl und Palmöl liefern Fette , während Obst und Gemüse Vitamine und Mineralstoffe zur Ernährung beitragen . ^{[ 102 ]} Kaffee , Tee und Schokolade sind wichtige Nutzpflanzen, deren koffeinhaltige Produkte als milde Stimulanzien dienen. ^{[ 103 ]} Die Erforschung der Nutzung von Pflanzen durch den Menschen wird als Wirtschaftsbotanik oder Ethnobotanik bezeichnet . ^{[ 104 ]}

Heilpflanzen sind eine wichtige Quelle organischer Verbindungen , sowohl aufgrund ihrer medizinischen und physiologischen Wirkungen als auch für die industrielle Synthese einer Vielzahl organischer Chemikalien. ^{[ 105 ]} Hunderte von Arzneimitteln, darunter auch Narkotika , werden aus Pflanzen gewonnen. Dazu gehören traditionelle Heilmittel der Phytotherapie ^{[ 106 ] [ 107 ]} sowie chemische Substanzen, die aus Pflanzen isoliert oder erstmals in ihnen identifiziert wurden, mitunter durch ethnobotanische Forschung, und anschließend für die moderne Medizin synthetisiert werden. Zu den modernen, pflanzenbasierten Arzneimitteln zählen Aspirin , Taxol , Morphin , Chinin , Reserpin , Colchicin , Digitalis und Vincristin . In der Phytotherapie verwendete Pflanzen sind beispielsweise Ginkgo , Echinacea , Mutterkraut und Johanniskraut . Die Pharmakopöe des Dioskurides , De materia medica , in der etwa 600 Heilpflanzen beschrieben werden, entstand zwischen 50 und 70 n. Chr. und blieb in Europa und dem Nahen Osten bis etwa 1600 n. Chr. in Gebrauch; sie gilt als Vorläufer aller modernen Pharmakopöen. ^{[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]}

Pflanzen, die als Industriepflanzen angebaut werden, liefern eine breite Palette an Produkten für die industrielle Fertigung. ^{[ 111 ]} Zu den Non-Food-Produkten zählen ätherische Öle , Naturfarbstoffe , Pigmente, Wachse , Harze , Tannine , Alkaloide, Bernstein und Kork . Pflanzliche Produkte umfassen Seifen, Shampoos, Parfums, Kosmetika , Farben , Lacke , Terpentin , Gummi , Latex , Schmierstoffe, Linoleum, Kunststoffe, Tinten und Harze . Zu den erneuerbaren Brennstoffen pflanzlichen Ursprungs gehören Brennholz , Torf und andere Biokraftstoffe . ^{[ 112 ] [ 113 ]} Die fossilen Brennstoffe Kohle , Erdöl und Erdgas stammen aus den Überresten von Wasserorganismen, darunter Phytoplankton , aus geologischen Zeiträumen . [ ^{114 ] Viele} Kohlefelder datieren aus dem Karbon . Landpflanzen bilden außerdem Kerogen Typ III , eine Erdgasquelle. ^{[ 115 ] [ 116 ]}

Pflanzliche Rohstoffe und Fasern dienen dem Bau von Wohnungen und der Herstellung von Kleidung. Holz wird für Gebäude, Boote und Möbel sowie für kleinere Gegenstände wie Musikinstrumente und Sportgeräte verwendet. Aus Holz wird Zellstoff für Papier und Pappe gewonnen . ^{[ 117 ]} Stoffe werden häufig aus Baumwolle , Flachs , Ramie oder synthetischen Fasern wie Viskose , die aus pflanzlicher Zellulose hergestellt werden, gefertigt. Auch das Nähgarn besteht größtenteils aus Baumwolle. ^{[ 118 ]}

Tausende von Pflanzenarten werden wegen ihrer Schönheit und ihrer schattenspendenden, temperaturregulierenden, winddämpfenden, lärmmindernden, blickdichten und erosionsbeständigen Eigenschaften kultiviert. Pflanzen bilden die Grundlage einer milliardenschweren Tourismusindustrie, die Reisen zu historischen Gärten , Nationalparks , Regenwäldern , Wäldern mit farbenprächtigem Herbstlaub und Festen wie den Kirschblütenfesten in Japan ^{[ 119 ]} und Amerika ^{[ 120 ]} umfasst .

Pflanzen können als Zimmerpflanzen oder in speziellen Gebäuden wie Gewächshäusern kultiviert werden . Pflanzen wie die Venusfliegenfalle, die Mimose und die Auferstehungspflanze werden als Kuriositäten verkauft. Zu den Kunstformen, die sich auf das Arrangieren von Schnitt- oder lebenden Pflanzen spezialisieren, gehören Bonsai , Ikebana und das Arrangieren von Schnitt- oder Trockenblumen. Zierpflanzen haben mitunter den Lauf der Geschichte beeinflusst, wie beispielsweise die Tulpenmanie . ^{[ 121 ]}

Die traditionelle Pflanzenkunde ist die Botanik . [ ^{122 ] In} der biologischen Grundlagenforschung dienen Pflanzen häufig als Modellorganismen . In der Genetik ermöglichte die Züchtung von Erbsen Gregor Mendel, die grundlegenden Vererbungsgesetze abzuleiten , ^{[ 123 ]} und die Untersuchung von Chromosomen im Mais erlaubte Barbara McClintock, deren Zusammenhang mit vererbten Merkmalen nachzuweisen. ^{[ 124 ]} Die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) wird in Laboren als Modellorganismus verwendet, um zu verstehen, wie Gene das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzenstrukturen steuern. ^{[ 125 ]} Baumringe dienen in der Archäologie als Datierungsmethode und liefern Informationen über vergangene Klimata . ^{[ 126 ]} Die Untersuchung von Pflanzenfossilien, die Paläobotanik , liefert Informationen über die Evolution der Pflanzen, paläogeografische Rekonstruktionen und vergangene Klimaveränderungen. Pflanzenfossilien können auch zur Altersbestimmung von Gesteinen beitragen. ^{[ 127 ]}

Pflanzen, darunter Bäume , spielen in Mythologie, Religion und Literatur eine Rolle . ^{[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]} In verschiedenen indogermanischen , sibirischen und indigenen Religionen Nordamerikas wird der Weltenbaum als kolossaler Baum dargestellt, der auf der Erde wächst, den Himmel trägt und dessen Wurzeln bis in die Unterwelt reichen . Er kann auch als kosmischer Baum oder als Adler- und Schlangenbaum erscheinen. ^{[ 131 ] [ 132 ]} Zu den Formen des Weltenbaums gehört der archetypische Lebensbaum , der wiederum mit dem eurasischen Konzept des heiligen Baumes verbunden ist . ^{[ 133 ]} Ein weiteres weit verbreitetes antikes Motiv, das beispielsweise im Iran zu finden ist, zeigt einen Lebensbaum, der von zwei einander zugewandten Tieren flankiert wird . ^{[ 134 ]}

Blumen werden oft als Erinnerungsstücke, Geschenke und zur Feier besonderer Anlässe wie Geburten, Todesfälle, Hochzeiten und Feiertage verwendet. Blumenarrangements können auch dazu dienen, versteckte Botschaften zu übermitteln . ^{[ 135 ]} Pflanzen und insbesondere Blumen sind ein häufiges Motiv in Gemälden. ^{[ 136 ] [ 137 ]}

Unkräuter sind wirtschaftlich oder ästhetisch unerwünschte Pflanzen, die in gestalteten Umgebungen wie Landwirtschaft und Gärten wachsen. ^{[ 138 ]} Viele Pflanzen wurden vom Menschen über ihr natürliches Verbreitungsgebiet hinaus verbreitet; einige dieser Pflanzen sind invasiv geworden und schädigen bestehende Ökosysteme, indem sie einheimische Arten verdrängen und sich mitunter zu ernsthaften Ackerunkräutern entwickeln. ^{[ 139 ]}

Einige Pflanzen, die durch Wind verwehte Pollen produzieren , darunter Gräser, lösen bei Heuschnupfenpatienten allergische Reaktionen aus . ^{[ 140 ]} Viele Pflanzen produzieren Toxine , um sich vor Pflanzenfressern zu schützen . Zu den wichtigsten Klassen pflanzlicher Toxine zählen Alkaloide , Terpenoide und Phenole . ^{[ 141 ]} Diese können für Menschen und Nutztiere durch Verschlucken ^{[ 142 ] [ 143 ]} oder, wie im Fall von Giftefeu , durch Hautkontakt schädlich sein. ^{[ 144 ]} Manche Pflanzen haben negative Auswirkungen auf andere Pflanzen, indem sie durch die Freisetzung allopathischer Substanzen das Wachstum von Sämlingen oder benachbarten Pflanzen hemmen . ^{[ 145 ]}

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