La taxonomie en biologie fait référence à la science de la classification et de l’organisation des organismes vivants en groupes basés sur des caractéristiques communes. Les organismes sont placés dans des taxons qui sont organisés selon le rang taxonomique. Ce schéma organisationnel aboutit à une hiérarchie taxonomique, où les groupements supérieurs se réfèrent à des catégories plus générales d’organismes. Les principaux regroupements taxonomiques sont :
- Domaine
- Royaume
- Embranchement
- Classe
- Commande
- Famille
- Genre
- Espèce
Le domaine est considéré comme le rang taxonomique le plus élevé, et l’espèce est considérée comme le plus bas.
Traditionnellement, il existe 6 règnes taxonomiques: Animalia, Plantae, Fungi, Protista, Archaea et Bacteria. Chaque groupe fait référence à une grande classe d’organismes qui peuvent être regroupés en fonction de points communs.
Plantae est un royaume constitué d’eucaryotes multicellulaires qui effectuent la photosynthèse. Familièrement, le mot « plante » se réfère généralement à des plantes vertes, terrestres, feuillues, comme les arbres, les fleurs, les arbustes, les mauvaises herbes, etc. Ces types de plantes sont appelés embryophytes et sont en fait une sous-classification du règne Plantae. Kingdom Plantae est un groupe plus important et se compose de toutes les plantes vertes, des plantes aquatiques et de certaines espèces d’algues. Le terme « plante » en biologie peut désigner tous ces types d’organismes.
« Je cultive des plantes pour de nombreuses raisons: pour plaire à mon âme, pour défier les éléments ou pour défier ma patience, pour la nouveauté ou pour la nostalgie, mais surtout pour la joie de les voir grandir. » - David Hobson
Historiquement, tous les êtres vivants étaient désignés comme des plantes ou des animaux. En tant que tel, pendant longtemps, Plantae a inclus des organismes qui ne sont pas des plantes, comme les champignons, les protistes et les bactéries. De nos jours, les biologistes ont séparé les vraies plantes des organismes qui n’étaient appelés plantes que par le passé.
La caractéristique la plus caractéristique des plantes est qu’elles peuvent synthétiser leur propre nourriture à partir du dioxyde de carbone atmosphérique en utilisant l’énergie dérivée de la lumière du soleil. De plus, les plantes ont une structure cellulaire unique parmi les eucaryotes et ont des organites spéciaux appelés chloroplastes.
Caractéristiques uniques des plantes
Crédit; GoodFreePhotos CC0 1.0
Vous trouverez ci-dessous une liste de certaines des propriétés uniques possédées par les organismes du royaume Plantae
- Parois cellulaires rigides en pectine et cellulose
- Grande vacuole centrale
- Les cellules contiennent des chloroplastes et de la chlorophylle
- Capable de photosynthèse
- Feuilles vertes
- Contiennent des graines
- Capable de reproduction sexuée
- Deux phases de la vie : gamétophyte et sporophyte
Ces caractéristiques ne sont ni exhaustives ni nécessaires. Certaines plantes ont la majorité de ces propriétés et d’autres pourraient n’en avoir que quelques-unes. Certaines plantes ont des caractéristiques plus couramment observées chez les animaux. Par exemple, certaines espèces d’absinthe sont parasites et ne font pas de photosynthèse. Au lieu de cela, ils aspirent les nutriments d’autres plantes, comme un vampire végétatif. Ce qui fait de quelque chose une plante n’est pas nécessairement les propriétés qu’elle possède, mais sa lignée évolutive.
Les premières preuves de plantes terrestres remontent à 470 millions d’années, bien qu’il soit probable que des plantes ressemblant à des algues dans les océans de la Terre aient émergé il y a plus de 1 milliard d’années. En raison d’une si longue histoire évolutive, les plantes constituent un groupe extrêmement diversifié d’organismes qui ont développé un certain nombre de morphologies et de stratégies de survie différentes. Actuellement, il existe plus de 390 000 espèces de plantes connues, bien qu’il soit probable qu’il y ait beaucoup plus d’espèces non découvertes.
L’une des caractéristiques déterminantes des plantes est la cellule végétale, que nous examinerons ensuite.
Structure des cellules végétales
Crédit : WikiCommons CC0 1.0
Les plantes ont une structure cellulaire unique chez les eucaryotes. De toute évidence, les plantes ont d’épaisses parois cellulaires rigides faites de cellulose, d’hémicellulose et de pectine. Ceci est contrasté avec les champignons qui ont des parois cellulaires faites de chitine, et les bactéries qui ont des parois cellulaires faites de peptidoglycane.
Les parois cellulaires végétales ont trois parties: la paroi cellulaire primaire, la paroi cellulaire secondaire et la lamelle moyenne. La paroi cellulaire primaire est la plus intérieure et est mince et flexible pour accueillir la croissance de la cellule. La paroi cellulaire secondaire est une couche épaisse composée de fibres imbriquées de cellulose, de lignine, de pectine et de glycoprotéines. La paroi cellulaire secondaire confère à la cellule végétale la majeure partie de sa résistance mécanique et de sa durabilité. La lamellaire moyenne est une fine couche extérieure de pectine qui sert à relier les cellules végétales voisines.
Une autre caractéristique unique des plantes est que leurs cellules contiennent des structures appelées chloroplastes. Les chloroplastes sont des organites qui sont le site de la photosynthèse dans les cellules végétales. Les chloroplastes contiennent un pigment vert appelé chlorophylle qui permet aux plantes d’absorber la lumière du soleil entrante et d’utiliser cette énergie pour faire fonctionner leur métabolisme. Le processus par lequel les plantes utilisent l’énergie de la lumière du soleil pour fixer le carbone est appelé photosynthèse. Les chloroplastes jouent un rôle analogue aux mitochondries dans les cellules animales car ils sont le principal site de production d’énergie dans les cellules végétales.
Les cellules végétales ont également tendance à avoir de grandes vacuoles centrales. Une vacuole est un espace membranaire à l’intérieur d’une cellule qui contient du liquide. Dans le cas des plantes, la grande vacuole centrale est remplie d’eau. La pression de turgescence exercée par l’eau remplissant la vacuole centrale pousse sur les parois cellulaires, ce qui fait que la plante se tient debout et lui donne sa rigidité. C’est pourquoi les plantes non arrosées flétrissent – la perte d’eau dégonfle la vacuole centrale, ce qui entraîne la perte de forme de la cellule.
Enfin, les cellules végétales ont un mécanisme unique de division cellulaire que l’on ne voit pas chez les autres eucaryotes. Au cours de la mitose des cellules végétales, la cellule formera une structure appelée phragmoplaste. Le phragmoplast sert d’échafaudage physique pour la construction d’une nouvelle paroi cellulaire. Les phragmoplastes ne sont pas vus dans les cellules animales, car ils manquent de parois cellulaires.
Photosynthèse végétale
Les plantes sont des autotrophes, ce qui signifie qu’elles peuvent créer leur propre approvisionnement alimentaire à partir de carbone inorganique. Les autotrophes sont mis en contraste avec les hétérotrophes, comme les humains, qui doivent obtenir leur nourriture d’autres sources. Les plantes sont un type particulier d’autotrophe qui utilise l’énergie de la lumière du soleil pour faire fonctionner leur métabolisme. En tant que telles, les plantes sont des photoautotrophes, c’est-à-dire qu’elles fabriquent leur propre nourriture en utilisant l’énergie de la lumière.
« Les plantes nous donnent de l’oxygène pour les poumons et pour l’âme. » - Linda Solegato
Les plantes synthétisent les glucides par photosynthèse. Pendant la photosynthèse, le dioxyde de carbone et l’eau sont convertis en sucres et en oxygène moléculaire. L’équation chimique de base pour la photosynthèse est:
6H2O + 6CO2 → C6H12O6 + 6O2
Crédit : Wattcle via WikiCommons CC BY-SA 4.0
La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes des cellules végétales. Les chloroplastes contiennent de petites structures à l’intérieur appelées thylakoïdes. Les thylakoïdes sont empilés ensemble dans des structures plus grandes appelées grana. Chaque thylakoïde est recouvert de molécules de chlorophylle. La chlorophylle absorbe toute la lumière visible sauf le vert et est la raison pour laquelle la plupart des plantes ont une couleur verte. Les photons de la lumière pénètrent dans les chloroplastes et frappent les molécules de chlorophylle, les dépouillant d’électrons. Ces électrons sont transmis dans une chaîne de pigments via une série de réactions redox, libérant de l’énergie. L’énergie générée par le transport des électrons est utilisée pour briser les liaisons du dioxyde de carbone et de l’eau et synthétiser un glucide complexe, laissant l’oxygène moléculaire comme sous-produit. L’énergie du processus est également utilisée pour régénérer les électrons sur les molécules de chlorophylle afin qu’ils puissent capturer à nouveau la lumière.
Une poignée de plantes complètent leur énergie à partir d’autres sources, et certaines ne font même pas de photosynthèse du tout. Les plantes carnivores comme le piège à mouches de Vénus complètent leur activité photosynthétique en mangeant des insectes arthropodes et, dans certains cas, de petits mammifères et oiseaux. D’autres types de plantes ont évolué pour parasiter d’autres plantes et ont ainsi perdu leurs chloroplastes et leur chlorophylle.
Cuscata est un genre de plantes parasites qui se nourrissent d’autres plantes. Crédit : Bogdon via WikiCommons CC BY-SA 3.0
Rôle écologique des plantes
Les plantes existent sur tous les continents et jouent un certain nombre de rôles écologiques importants. Les plantes sont la source de la majorité de l’oxygène que les autres organismes respirent. La photosynthèse végétale crée de l’oxygène comme sous-produit qui est expulsé dans l’air. L’activité photosynthétique des plantes terrestres (et des algues marines) est cruciale pour maintenir les niveaux d’oxygène atmosphérique. La plante d’intérieur moyenne peut produire environ 5 à 7 mL d’oxygène par heure. La photosynthèse des plantes a pour effet supplémentaire de contrôler les niveaux de dioxyde de carbone dans l’air. Les plantes éliminent le dioxyde de carbone de l’atmosphère et constituent un mécanisme majeur de régulation du dioxyde de carbone.
« Les arbres et les plantes ressemblent toujours aux gens avec qui ils vivent, d’une manière ou d’une autre. » - Zora Neale Hurston
Les plantes et autres photoautotrophes servent également de base à chaque chaîne alimentaire de chaque écosystème. Les plantes fixent le carbone organique à partir du carbone inorganique et sont la source de toute la nourriture et de l’énergie trouvées dans un écosystème. Tous les autres organismes hétérotrophes ne peuvent pas créer leur propre nourriture et dépendent donc de l’activité des plantes et autres photosynthates pour créer des matières organiques. Même les animaux carnivores ont besoin de l’activité des plantes pour leur nourriture, car les proies qu’ils mangent peuvent retracer leur énergie jusqu’aux plantes.
Les plantes jouent également un rôle dans plusieurs cycles écologiques. L’activité des plantes est une composante majeure du cycle de l’azote, car les plantes régénèrent l’azote dans le sol et le dispersent dans l’écosystème. Les plantes jouent également un rôle dans le cycle du soufre.
En ce qui concerne les humains, les plantes sont utilisées de plusieurs façons. Les plantes sont une source primaire de nourriture pour les humains. La culture de matériel végétal pour la consommation s’appelle l’agriculture. Les principaux types de plantes cultivées pour manger comprennent le riz, le blé, les légumes, les fruits et les amidons comme les pommes de terre. Les plantes sont également cultivées à des fins industrielles et sont utilisées pour fabriquer des huiles, des pigments, du papier, des cires, des plastiques, des savons et des textiles. De nombreuses plantes ont également des propriétés médicinales et sont cultivées à des fins médicales. Les médicaments modernes comme l’aspirine, la morphine et la quinine étaient à l’origine dérivés de plantes.
Pour résumer, Plantae est l’un des 6 règnes taxonomiques et se compose d’eucaryotes multicellulaires qui effectuent la photosynthèse. Les cellules végétales ont des parois cellulaires rigides épaisses et contiennent des organites spécialisés appelés chloroplastes qui sont le site de la photosynthèse. Dans la photosynthèse, le dioxyde de carbone et l’eau sont convertis en sucres et en oxygène. Presque toutes les plantes photosynthétisent, mais une poignée d’espèces ont évolué pour trouver leur nourriture à partir d’autres sources.
Les plantes produisent la majorité de l’oxygène dans l’atmosphère et régulent la quantité de dioxyde de carbone. Ils forment le bas de la chaîne alimentaire dans pratiquement tous les écosystèmes et leur activité écologique est nécessaire pour plusieurs cycles chimiques sur Terre.
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