Definizione del regno
Il regno Plantae comprende organismi di dimensioni variabili da piccoli muschi ad alberi giganti. Nonostante questa enorme variazione, tutte le piante sono multicellulari ed eucariotiche (cioè ogni cellula possiede un nucleo legato alla membrana che contiene i cromosomi). Generalmente possiedono pigmenti (clorofille aeb e carotenoidi), che svolgono un ruolo centrale nel convertire l'energia della luce solare in energia chimica mediante la fotosintesi. La maggior parte delle piante, quindi, è indipendente nei suoi bisogni nutrizionali (autotrofi) e immagazzina il cibo in eccesso sotto forma di macromolecole di amido. Le relativamente poche piante che non sono autotrofe hanno perso i pigmenti e dipendono da altri organismi per i nutrienti. Sebbene le piante siano organismi non mobili, alcune producono cellule mobili (gameti) spinte da flagelli a frusta. Le cellule vegetali sono circondate da una parete cellulare più o meno rigida composta dalla cellulosa di carboidrati e le cellule adiacenti sono collegate tra loro da microscopici filamenti di citoplasma chiamati plasmodesmata, che attraversano le pareti cellulari. Molte piante hanno la capacità di crescita illimitata nelle regioni localizzate della divisione cellulare, chiamate meristemi. Le piante, a differenza degli animali, possono usare forme inorganiche dell'elemento azoto (N), come nitrato e ammoniaca - che sono rese disponibili alle piante attraverso le attività dei microrganismi o attraverso la produzione industriale di fertilizzanti - e l'elemento zolfo (S); quindi, non richiedono una fonte esterna di proteine (in cui l'azoto è un componente principale) per sopravvivere.
Le storie di vita delle piante includono due fasi, o generazioni, una delle quali è diploide (i nuclei delle cellule contengono due serie di cromosomi), mentre l'altra è aploide (con una serie di cromosomi). La generazione diploide è conosciuta come lo sporofita, che significa letteralmente pianta che produce spore. La generazione aploide, chiamata gametofita, produce cellule sessuali o gameti. Il ciclo di vita completo di una pianta comporta quindi un'alternanza di generazioni. Le generazioni di piante sporofite e gametofite sono strutturalmente abbastanza diverse.
Il concetto di ciò che costituisce una pianta ha subito cambiamenti significativi nel tempo. Ad esempio, un tempo gli organismi acquatici fotosintetici comunemente indicati come alghe erano considerati membri del regno vegetale. I vari principali gruppi di alghe, come le alghe verdi, le alghe brune e le alghe rosse, sono ora collocati nel regno Protista perché mancano di una o più delle caratteristiche che sono caratteristiche delle piante. Gli organismi conosciuti come funghi erano anche considerati una volta piante perché si riproducono per spore e possiedono una parete cellulare. I funghi, tuttavia, mancano uniformemente di clorofilla e sono eterotrofi e chimicamente distinti dalle piante; quindi, sono collocati in un regno separato, i funghi.
Nessuna definizione del regno esclude completamente tutti gli organismi non vegetali o include persino tutte le piante. Ci sono piante, ad esempio, che non producono il loro cibo dalla fotosintesi ma piuttosto sono parassite su altre piante viventi. Alcuni animali possiedono caratteristiche simili a piante, come la mancanza di mobilità (ad es. Spugne) o la presenza di una forma di crescita vegetale (ad es. Alcuni coralli e briozoi), ma in generale tali animali mancano delle altre caratteristiche delle piante citate qui.
Nonostante tali differenze, le piante condividono le seguenti caratteristiche comuni a tutti gli esseri viventi. Le loro cellule subiscono complesse reazioni metaboliche che provocano la produzione di energia chimica, sostanze nutritive e nuovi componenti strutturali. Rispondono agli stimoli interni ed esterni in modo autoconservante. Si riproducono passando le loro informazioni genetiche ai discendenti che le assomigliano. Si sono evoluti su scale temporali geologiche (centinaia di milioni di anni) attraverso il processo di selezione naturale in una vasta gamma di forme e strategie di storia della vita.
Le prime piante si sono senza dubbio evolute da un antenato di alghe verdi acquatiche (come evidenziato da somiglianze nella pigmentazione, chimica delle pareti cellulari, biochimica e metodo di divisione cellulare) e diversi gruppi di piante si sono adattati alla vita terrestre a vari livelli. Le piante terrestri affrontano gravi minacce o difficoltà ambientali, come essiccazione, drastici cambiamenti di temperatura, supporto, disponibilità di nutrienti per ciascuna delle cellule della pianta, regolazione dello scambio di gas tra la pianta e l'atmosfera e riproduzione riuscita. Pertanto, molti adattamenti all'esistenza terrestre si sono evoluti nel regno vegetale e si riflettono tra i diversi grandi gruppi vegetali. Un esempio è lo sviluppo di un rivestimento ceroso (la cuticola) che copre il corpo della pianta, prevenendo la perdita eccessiva di acqua. I tessuti e le cellule specializzati (tessuto vascolare) hanno permesso alle prime piante terrestri di assorbire e trasportare acqua e sostanze nutritive in parti distanti del corpo in modo più efficace e, infine, di sviluppare un corpo più complesso composto da organi chiamati steli, foglie e radici. L'evoluzione e l'incorporazione della sostanza lignina nelle pareti cellulari delle piante hanno fornito forza e supporto. I dettagli della storia della vita sono spesso un riflesso dell'adattamento di una pianta a un modo di vivere terrestre e possono caratterizzare un particolare gruppo; ad esempio, le piante più evolute si riproducono per mezzo di semi e, nella più avanzata di tutte le piante (angiosperme), si forma un organo riproduttivo chiamato fiore.
