Florile sunt frunze modificate sau sporofile, organizate în jurul unei tulpini centrale. Deși variază foarte mult ca aspect, toate florile conțin aceleași structuri: sepale, petale, carpeluri și stamine. Pedunculul atașează floarea la plantă. Un vârtej de sepale (denumit în mod colectiv caliciu) este situat la baza pedunculului și cuprinde mugurul floral nedeschis. Sepalele sunt de obicei organe fotosintetice, deși există unele excepții. De exemplu, corola din crini și lalele este formată din trei sepale și trei petale care arată practic identice. Petale, colectiv corolă, sunt situate în interiorul vârtejului de sepale și adesea prezintă culori vii pentru a atrage polenizatori. Florile polenizate de vânt sunt de obicei mici, cu pene și vizual vizibile. Sepalele și petalele formează împreună periant. Organele sexuale (carpele și stamine) sunt situate în centrul florii.
Așa cum este ilustrat în Figura 2, stilurile, stigmatele și ovulele constituie organul feminin: gineciu sau carpelă. Structura florilor este foarte diversă, iar carpelele pot fi singulare, multiple sau topite. Carpelele fuzionate multiple au comprimat a pistil. Megasporii și gametofitele feminine sunt produse și protejate de țesuturile groase ale carpelului. O structură lungă și subțire numită a stil duce de la lipicios stigmatizare, unde este depus polen, la ovar, închis în carpel. Ovarul găzduiește unul sau mai multe ovule, fiecare dintre ele devenind o sămânță la fertilizare. Organele reproductive masculine, stamine (denumit colectiv androecium), înconjoară carpelul central. Staminele sunt compuse dintr-o tulpină subțire numită a filament și o structură asemănătoare unui sac numită anteră. Filamentul suportă anteră, unde microsporii sunt produși prin meioză și se dezvoltă în boabe de polen.
Figura 2. Această imagine descrie structura unei flori perfecte. Florile perfecte produc atât organe florale masculine, cât și feminine. Floarea prezentată are un singur carpel, dar unele flori au un grup de carpeluri. Împreună, toate carpelele alcătuiesc gineciul. (credit: modificare a lucrării de Mariana Ruiz Villareal)
Pe măsură ce sămânța se dezvoltă, pereții ovarului se îngroașă și formează fructul. Sămânța se formează într-un ovar, care se mărește, de asemenea, pe măsură ce semințele cresc. În botanică, un ovar fertilizat și complet crescut, coapte, este un fruct. Multe alimente denumite în mod obișnuit legume sunt de fapt fructe. Vinetele, dovleceii, fasolea și ardeii grași sunt toate fructe din punct de vedere tehnic, deoarece conțin semințe și sunt derivate din țesutul ovar gros. Ghindele sunt nuci, iar vârtejurile de arțar aripat (al căror nume botanic este samara) sunt, de asemenea, fructe. Botanicii clasifică fructele în mai mult de două duzini de categorii diferite, dintre care doar câteva sunt de fapt cărnoase și dulci.
Fructele mature pot fi cărnoase sau uscate. Fructele cărnoase includ fructe de padure familiare, piersici, mere, struguri și roșii. Orezul, grâul și nucile sunt exemple de fructe uscate. O altă distincție este că nu toate fructele sunt derivate din ovar. De exemplu, căpșunile sunt derivate din recipient și merele din pericarp sau hipantiu. Unele fructe sunt derivate din ovare separate într-o singură floare, cum ar fi zmeura. Alte fructe, cum ar fi ananasul, se formează din ciorchini de flori. În plus, unele fructe, cum ar fi pepene verde și portocală, au coajă. Indiferent de modul în care sunt formate, fructele sunt un agent de dispersare a semințelor. Varietatea formelor și caracteristicilor reflectă modul de dispersare. Vântul transportă fructele ușoare și uscate ale copacilor și păpădiei. Apa transportă nuci de cocos plutitoare. Unele fructe atrag erbivorele prin culoare sau parfum, sau ca hrană. Odată consumate, semințele dure și nedigerate sunt dispersate prin fecalele erbivorului. Alte fructe au frunze și cârlige pentru a se agăța de blănuri și de plimbări pe animale.
Faza adultă sau sporofită este faza principală a ciclului de viață al angiospermei (Figura 3). La fel ca gimnospermele, angiospermele sunt heterospore. Prin urmare, generează microspori, care vor genera boabe de polen ca gametofiți masculi, și megaspori, care vor forma un ovul care conține gametofiți feminini. În interiorul microsporangiei anterelor, gametofiții masculi se divid prin meioză pentru a genera microspori haploizi, care, la rândul lor, suferă mitoză și dau naștere la boabe de polen. Fiecare bob de polen conține două celule: o celulă generativă care se va împărți în două spermatozoizi și o a doua celulă care va deveni celula tubului de polen.
Art Connection
Figura 3. Ciclul de viață al unei angiosperme este prezentat. Anterele și carpelele sunt structuri care adăpostesc gametofitele reale: bobul de polen și sacul embrionar. Fecundarea dublă este un proces unic pentru angiosperme. (credit: modificare a lucrării de Mariana Ruiz Villareal)
Dacă unei flori i-ar lipsi un megasporangiu, ce tip de gamet nu s-ar forma? Dacă florii nu ar avea un microsporangiu, ce tip de gamet nu s-ar forma? Fără un megasporangiu, un ou nu s-ar forma; fără un microsporangiu, polenul nu s-ar forma.
Ovulul, adăpostit în ovarul carpelului, conține megasporangiul protejat de două straturi de tegumente și peretele ovarului. În cadrul fiecărui megasporangiu, un megasporocit suferă meioză, generând patru megaspori - trei mici și unul mare. Numai marele megaspor supraviețuiește; produce gametofitul feminin, denumit sacul embrionar. Megasporul se împarte de trei ori pentru a forma un stadiu cu opt celule. Patru dintre aceste celule migrează către fiecare pol al sacului embrionar; doi vin la ecuator și se vor topi în cele din urmă pentru a forma un nucleu polar de 2 n; cele trei celule depărtate de ou formează antipodale, iar cele două celule cele mai apropiate de ou devin sinergice.
Sacul embrionar matur conține o celulă de ou, două sinergide sau celule „ajutătoare”, trei celule antipodale și doi nuclei polari într-o celulă centrală. Când un bob de polen ajunge la stigmat, un tub de polen se extinde din bob, crește în stil și intră prin micropilă: o deschidere în tegumentele ovulului. Cele două spermatozoizi sunt depuse în sacul embrionar.
Apare apoi un dublu eveniment de fertilizare. Un spermă și ou se combină, formând un zigot diploid - viitorul embrion. Celălalt spermă fuzionează cu cei 2 n nuclei polari, formând o celulă triploidă care se va dezvolta în endosperm, care este un țesut care servește drept rezervă alimentară. Zigotul se dezvoltă într-un embrion cu radiculă sau rădăcină mică și unul (monocot) sau două (dicot) organe asemănătoare frunzelor cotiledonate. Această diferență în numărul de frunze embrionare stă la baza celor două grupuri majore de angiosperme: monocotioane și eudicoturi. Rezervele alimentare din semințe sunt depozitate în afara embrionului, sub formă de carbohidrați, lipide sau proteine complexe. Cotiledoanele servesc drept conducte pentru a transmite rezervele de alimente defalcate de la locul lor de depozitare în interiorul semințelor către embrionul în curs de dezvoltare. Sămânța constă dintr-un strat întărit de tegumente care formează stratul, endospermul cu rezerve de hrană și în centru embrionul bine protejat.
Majoritatea florilor sunt monoice sau bisexuale, ceea ce înseamnă că poartă atât stamine, cât și carpeluri; doar câteva specii se autopolenizează. Florile monoice sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de flori „perfecte”, deoarece conțin ambele tipuri de organe sexuale (Figura 2). Ambele bariere anatomice și de mediu promovează polenizarea încrucișată mediată de un agent fizic (vânt sau apă) sau de un animal, cum ar fi o insectă sau o pasăre. Polenizarea încrucișată crește diversitatea genetică a unei specii.
Angiospermele sunt clasificate într-un singur filum: Anthophyta. Angiospermele moderne par a fi un grup monofiletic, ceea ce înseamnă că provin dintr-un singur strămoș. Plantele cu flori sunt împărțite în două grupe majore, în funcție de structura cotiledonelor, boabelor de polen și alte structuri. Monocotioane includ ierburi și crini, și eudicots sau dicotice formează o grupare polifiletică. Angiospermele bazale sunt un grup de plante despre care se crede că s-au ramificat înainte de separare în monocotioane și eudicoturi deoarece prezintă trăsături de la ambele grupuri. Acestea sunt clasificate separat în multe scheme de clasificare. Magnoliidae (copaci de magnolie, lauri și nuferi) și Piperaceae (ardei) aparțin grupului angiospermelor bazale.
Angiospermele bazale
Figura 4. Spicebushul comun (a) aparține Laurales, aceeași familie cu scorțișoară și dafin. Fructul (b) Piper nigrumplant este ardeiul negru, principalul produs care a fost comercializat de-a lungul căilor de condimente. Observați florile mici, discrete, grupate. (c) Florile de lotus, Nelumbo nucifera, au fost cultivate din cele mai vechi timpuri pentru valoarea lor ornamentală; rădăcina florii de lotus se mănâncă ca legumă. Semințele roșii ale (d) unui copac de magnolie, caracteristice etapei finale, abia încep să apară. (credit a: modificare a lucrării de Cory Zanker; credit b: modificare a lucrării de Franz Eugen Köhler; credit c: modificare a lucrării de „berduchwal”/Flickr; credit d: modificare a lucrării de „Coastside2 ″/Wikimedia Commons).
Magnoliidele sunt reprezentate de magnolii: copaci înalți care poartă flori mari, parfumate, care au multe părți și sunt considerați arhaici (Figura 4d). Laurii produc frunze parfumate și flori mici, puțin vizibile. Lauralele cresc mai ales în climă mai caldă și sunt copaci și arbuști mici. Plantele familiare din acest grup includ laurul, scorțișoara, tufișul de condimente (Figura 4a) și copacul de avocado. Nymphaealele sunt alcătuite din nuferi, lotus (Figura 4c) și plante similare; toate speciile prosperă în biomi de apă dulce și au frunze care plutesc pe suprafața apei sau cresc sub apă. Nuferii sunt deosebit de apreciați de grădinari și au amenajat iazuri și bazine de mii de ani. Piperalele sunt un grup de ierburi, arbuști și copaci mici care cresc în climatul tropical. Au flori mici, fără petale, care sunt strâns aranjate în vârfuri lungi. Multe specii sunt sursa parfumurilor sau condimentelor prețuite, de exemplu fructele de padure de Piper nigrum (Figura 4b) sunt boabele de piper negru familiare care sunt folosite pentru a aromă multe feluri de mâncare.
Monocotioane
Plantele din grupul monocotieră sunt identificate în primul rând ca atare prin prezența unui singur cotiledon în răsad. Alte caracteristici anatomice împărtășite de monocotioane includ venele care se desfășoară paralel cu lungimea frunzelor și părțile florilor care sunt dispuse într-o simetrie de trei sau șase ori. Adevăratul țesut lemnos se găsește rar la monocotioane. La palmieri, țesuturile vasculare și parenchimul produse de meristemele de îngroșare primară și secundară formează trunchiul. Polenul din primele angiosperme a fost monosulcat, conținând o singură brazdă sau por prin stratul exterior. Această caracteristică este încă văzută în monocotile moderne. Țesutul vascular al tulpinii nu este aranjat în niciun tipar particular. Sistemul rădăcină este în mare parte accidental și poziționat neobișnuit, fără nici o rădăcină de atingere majoră. Monocotioanele includ plante familiare, cum ar fi crinii adevărați (care sunt la originea numelui lor alternativ de Liliopsida), orhidee, ierburi și palmieri. Multe culturi importante sunt monocotioane, cum ar fi orezul și alte cereale, porumb, trestie de zahăr și fructe tropicale, cum ar fi banane și ananas (Figura 5).
Figura 5. Culturile majore ale lumii sunt plantele cu flori. (a) Orezul, (b) grâul și (c) bananele sunt monocotioane, în timp ce (d) varza, (e) fasolea și (f) piersicile sunt dicotioane. (credit a: modificare lucrare de David Nance, USDA ARS; credit b, c: modificare lucrare de Rosendahl; credit d: modificare lucrare de Bill Tarpenning, USDA; credit e: modificare lucrare de Scott Bauer, USDA ARS; credit f: modificare a lucrării de Keith Weller, USDA)
Eudicots
Eudicotele sau adevăratele dicoturi se caracterizează prin prezența a două cotiledonate în lăstarul în curs de dezvoltare. Venele formează o rețea în frunze, iar părțile florilor vin în patru, cinci sau multe vârtejuri. Țesutul vascular formează un inel în tulpină; la monocotioane, țesutul vascular este împrăștiat în tulpină. Eudicotii pot fi ierbos (cum ar fi ierburile) sau produc țesuturi lemnoase. Majoritatea eudicoturilor produc polen care este trisulcat sau triporat, cu trei brazde sau pori. Sistemul radicular este de obicei ancorat de o rădăcină principală dezvoltată din radicula embrionară. Eudicotii cuprind două treimi din toate plantele cu flori. Diferențele majore dintre monocotioane și eudicoturi sunt rezumate în Tabelul 1. Multe specii prezintă caracteristici care aparțin oricărui grup; ca atare, clasificarea unei plante ca monocotă sau eudicotă nu este întotdeauna evidentă.