Kasvit

Kasvin osat

Putkilokasveilla on varsi, joka toimii kasvin tukena, rakenteen perustana ja johtojänteiden ensisijaisena paikkana. Jotkut lajit kasvattavat pinnan alla kulkevan maavarren, jota pitkin kasvi voi levitä kasvullisesti. Paksuimmillaan varsi on vanhoilla puilla, joilla sen ympärysmitta saattaa harvoin kasvaa jopa muutamaan kymmeneen metriin. Juuri on kasvin maanalainen osa, joka ankkuroi kasvin paikalleen ja imee maaperästä ravinteita sekä vettä kasvin käyttöön. Epifyyteillä juuret ovat usein paljaat ja niiden avulla päällyskasvi kiinnittyy isäntäkasviinsa. Viherlevillä ja eräillä sammalilla on erikoistuneiden varren, juurten ja lehtien sijaan erikoistumaton sekovarsi.
Lehti on useimmilla kasveilla pääasiallinen yhteyttävä elin. Sen muoto ja ulkonäkö vaihtelee erittäin paljon kasviryhmästä riippuen. Tyypillinen korkean kehitystason kasvin lehti on pitkulainen, teräväkärkinen ja melko pehmeä. Havupuiden neulasiksi kutsutut lehdet ovat usein hyvin kapeita, jäykkiä ja teräviä; kaktusten lehdet taas ovat surkastuneet piikeiksi. Lihansyöjäkasveilla osa lehdistä on erikoistununut esimerkiksi suppiloiksi.
Kukka on koppisiemenisen kasvin lisääntymiselin. Se sisältää emiön ja hetiön, jotka voivat sijaita samassa kukassa, erikseen saman kasvin kukissa tai kokonaan eri kasveissa. Koristeelliset ja värikkäät terälehdet houkuttelevat hyönteisiä ja muita pölyttäjiä vierailemaan kukissa pölytyksen aikaansaamiseksi. Tuulipölytteiset kukat ovat yleensä pieniä ja vaatimattoman näköisiä. Hedelmä on koppisiemenisillä kasveilla hedelmöityksen jälkeen paisuneesta emiöstä muodostunut elin, joka sisältää kasvin siemenet.

Kasvisolukot

Solukot muodostuvat keskenään samaan tehtävään erikoistuneista soluista. Ne ovat syntyneet, kun kehittyneiden monisoluisten eliöiden solujen työnjako on johtanut solujen erilaistumiseen. Lähes kaikilla putkilokasveilla on vähintään kolmenlaisia solukkoja: Pintasolukko on tavallisesti yhden solukerroksen vahvuinen, ja se verhoaa kasvia tiiviisti. Solukon ulkoseinä on yleensä paksu ja kestävä. Sen päällä on vielä ohut vahainen kalvo, kutikula, joka suojaa kasvia liialta haihtumiselta. Perussolukko muodostaa pääosan kasvista. Solut voivat olla pyöreähköjä tai lähes suorakulmaisia, pitkiä ja paksuseinäisiä, jolloin ne ovat tukisoluja. Johtosolukko muodostaa johtojänteet.

Johtojänteet

Putkilokasveille on kehittynyt erityinen johtojänteiden verkosto, joka toimii veden ja ravinteiden tuojana soluille sekä yhteyttämistuotteiden viejänä soluista pois. Jänteet ovat selkeimmin nähtävissä lehtien suonina. Varressa jänteiden sijainti vaihtelee: yksisirkkaisilla kasveilla ne ovat sekaisin. Kaksisirkkaisilla ja havupuilla ne ovat järjestäytyneet renkaaksi poikkileikkauksen tasossa. Ytimenpuoleinen johtojänteen osa on puu ja ulompi osa nila; lisäksi niiden välissä on vielä ohut jälsi.
Ohuet jälsisolut jakaantuvat ja muodostavat uusia soluja lähinnä sisäänpäin, ja myös hieman ulospäin kuoreksi. Tähän perustuu varren paksuuskasvu. Puuosassa sijaitsevat putkilot, jotka ovat syntyneet päällekkäisten kuolleiden solujen seinämistä. Niitä pitkin vesi kulkeutuu juurista aina kasvin kärkiosiin saakka. Havupuilla on putkiloiden sijaan kapeita ja pitkiä soluja. Nilassa sijaitsevat siiviläputket. Ne muodostuvat päällekkäisistä elävistä soluista, joiden väliseinät ovat täynnä reikiä. Siiviläputket kuljettavat yhteyttämistuotteet lehdistä kasvin muihin osiin.
Puuvartisilla kasveilla johtojänteet ovat kasvaneet kiinni toisiinsa ydintä ympäröiväksi putkeksi. Niiden solut ovat paksuseinäisiä ja vahvoja, ja niiden puuosan solujen selluloosaseinissä on kerrostuneena puuainetta. Keväällä syntyvät uudet solut ovat suurikokoisempia kuin myöhemmin kesällä syntyvät, mistä aiheutuu vuosirenkaiden näkyminen puun poikkileikkauksessa.

Lisääntyminen

Kasvit voivat lisääntyä suvullisesti siemenien avulla tai suvuttomasti itiöiden avulla tai kasvullisesti. Kasveille on ominaista sukupolvenvuorottelu, jossa vuorottelee suvullinen ja suvuton lisääntyminen.
Kasvien suvullisen lisääntymisen kierrossa kasvin sporofyyttisukupolvi, joka muodostaa siemenkasveilla varsinaisen näkyvän kasvin, kuten puun tai ruohon, lisääntyy suvuttomasti tuottamalla itiöitä, joista kehittyy gametofyyttejä. Gametofyyttisukupolvi, joka koostuu siemenkasveilla käytännössä koiraspuolisista siitepölyhiukkasista ja naaraspuolisista siemenaiheen alkiorakoista, puolestaan tuottaa koiraspuolisia siittiöitä ja naaraspuolisia munasoluja. Varsinainen suvullinen lisääntyminen tapahtuu aina gametofyyttien kesken. Koiras- ja naarasgametofyytit saattavat kehittyä samassa sporofyytin kukassa tai kukinnossa (kaksineuvoisuus) tai erillisissä hede- ja emikukissa tai -kukinnoissa (yksineuvoisuus). Prosessi alkaa pölytyksellä, jossa itiöseinän suojaamista koirasgametofyyteistä koostuva siitepöly kulkeutuu joko saman kasvin (itsepölytys) tai toisen kasvin (ristipölytys) heteen ponnesta emin luotille. Usein yksittäinen kaksineuvoinen kukka saattaa pölyttää itse itsensä. Eläinpölytteiset kasvit houkuttelevat kukkien värin ja tuoksun sekä meden tai siitepölyn avulla eläimiä luokseen, jotka sitten levittävät siitepölyn muiden kukkien emiin. Useimmat eläinpölytteiset kasvit ovat hyönteispölytteisiä, mutta pölyttäjinä voivat toimia muutkin eläimet, kuten linnut tai lepakot. Tuulipölytteiset kasvit, joita ovat monet puut ja heinät, tuottavat suuria määriä siitepölyä tuulen levitettäväksi.
Koppisiemenisillä emin luotille päätynyt siitepölyhiukkanen kasvattaa pitkän siiteputken emin vartalon läpi sikiäimeen, jossa siemenaihe sijaitsee. Samalla putkessa oleva siittävä tuma on jakautunut kahtia. Niistä toinen sulautuu yhteen munasolun ja toinen keskussolun tuman kanssa. Näin hedelmöitys on tapahtunut. Sikiäin muuttuu suuremmaksi hedelmäksi, siemenaihe siemeneksi ja siemenaiheen kalvot siemenkuoriksi. Munasolusta on kehittynyt alkio siemenen sisälle ja keskussolusta yleensä varastoainesolukkoa. Paljassiemenisillä siitepölyhiukkanen kiinnittyy suoraan siemenaiheen pinnalla olevaan nestepisaraan. Jos siitepölyä joutuu toisen lähisukua olevan kasvin emin luotille, saattaa hedelmöitys tapahtua, jolloin siemenistä kasvaa lajien risteymä eli hybridi. (Katso partenokarpia).
Siementen on epäedullista kehittyä emokasvin juurelle, joten kasveille on kehittänyt erilaisia keinoja siementensä levittämiseksi. Monien kasvien siemenissä on lisäke, jonka tuuli helposti tempaa mukaansa (esimerkiksi maitohorsma ja voikukka). Monet hedelmät taas tarjoavat syöjälleen ravintoa vastineeksi sen sisältämien siementen kuljettamisesta. Jotkut siemenet ja hedelmät takertuvat helposti turkkiin tai vaatteisiin koukkumaisten piikkien avulla (takiaiset, rusokit). Osa kasveista osaa itse singota siemenensä kauemmas, esimerkiksi käenkaali ja aho-orvokki. Aho-orvokki saattaa ampua siemeniään jopa viiden metrin päähän.
Siementen koko vaihtelee suuresti. Seychellienpalmun (Lodoicea maldivica) yhden siemenen sisältävä hedelmä painaa jopa 20 kg, kun taas kämmekkäkasvien eli orkideoiden siemeniä voi mahtua yhteen grammaan 992,25 miljoonaa. Ne eivät sisällä lainkaan vararavintoa, vain pelkän alkion, joka tarvitsee sienirihmaston apua itääkseen.
Suvuton lisääntyminen on kasveilla hyvin tavallista. Yksisoluiset levät lisääntyvät jakautumalla. Sanikkaisten ja sammalten itiöt itävät ilman hedelmöitystä. Muillakin kasveilla on runsaasti keinoja suvuttomaan lisääntymiseen, sillä kukkaa lukuun ottamatta lähes mikä tahansa kasvin osa voi kehittyä uudeksi yksilöksi. Tällaisia ovat muun muassa katkenneet oksat ja varrenpätkät (monet pensaat), juuristot (leskenlehti, peltokorte), maavarret (kielo), rönsyt (mansikka, rönsylilja), lehdet (voikukka, paavalinkukat), sipulit ja silmut. Tällä tavalla syntyneet kasvit ovat aina emokasvinsa klooneja, ellei tapahdu mutaatiota.

Kasvu ja elämä

Useimmilla siemenkasveilla siemenen sisällä oleva alkio on kuivahorroksessa siihen asti, kunnes se pääsee kosketuksiin veden, lämmön ja hapen kanssa. Solut alkavat imeä vettä, jolloin ne turpoavat ja siemenkuori halkeaa. Sirkkajuuri kasvaa pääjuureksi (kaksisirkkaiset) tai surkastuu ja sen tyvestä kasvaa hajajuuria (yksisirkkaiset). Sirkkalehdet (tai sirkkalehti yksisirkkaisilla) ja sirkkavarsi alkavat kasvaa. Lehdet alkavat yhteyttää saatuaan valoa. Sirkkavarren kärjessä on silmu, josta kehittyvät kasvin muut osat. Kasvin pituuskasvu tapahtuu kasvuvyöhykkeissä, jotka ovat juurien kärjissä 5–10 mm:n pituisena alueena sekä heti verson kärjen alapuolella. Heinäkasveilla kasvuvyöhykkeitä on useita pitkin vartta. Aluksi kasvuvyöhykkeen solut jakaantuvat voimakkaasti, jonka jälkeen ne suurentuvat, kehittyvät ja erilaistuvat tehtäviinsä. Puuvartisten kasvien rungot ja juuret kasvavat myös paksuutta.
Elinkaarensa perusteella kasvit jaetaan yksivuotisiin, kaksivuotisiin ja monivuotisiin kasveihin. Yksivuotiset (monet heinä- ja viljelykasvit) kasvavat keväällä, lisääntyvät kesällä ja kuolevat talven tuloon mennessä. Kaksivuotiset (monet kaalit ja malvakasvit) kasvavat ensimmäisenä vuonna ja kukkivat sekä lisääntyvät vasta seuraavana. Monivuotiset kasvit saattavat olla lisääntymiskykyisiä vasta monien vuosien kuluttua itämisestään (esimerkiksi puut), jonka jälkeen ne tuottavat siemeniä tai itiöitä vuosittain kuolemaansa asti, mikäli olosuhteet niin sallivat. Lauhkean ja sitä kylmempien vyöhykkeiden kasvit menettävät usein lehtensä tai koko maanpäällisen osansa talveksi, poikkeuksena havupuut, jotka pitävät lehtensä ympäri vuoden. Ne ovat siten ikivihreitä. Lämpimällä vyöhykkeellä jotkut kasvit menettävät lehtensä kuivan kauden ajaksi.
Yksittäisten kasviyksilöiden elinikä vaihtelee yhdestä kasvukaudesta satoihin vuosiin. Kaikkein pisimpään elävät eräät havupuut, jotka karuilla seuduilla (kuten vuoristoissa ja levinneisyysalueensa pohjoisrajalla) ovat erittäin hidaskasvuisia. Amerikkalaiset okakäpymännyt (Pinus longaeva) ovat eläneet jopa noin 5 000-vuotiaiksi.

Vesi

Kuten muillekin eliöille, myös kasveille vesi on välttämätön aine. Ne tarvitsevat sitä ravintoaineiden kuljetukseen juurista lehtiin sekä lehtien valmistamien aineiden kuljetukseen niistä pois. Vettä tarvitaan myös yhteyttämisessä sokerin muodostamiseen. Solut taas imevät itseensä vettä siinä määrin, että syntyy painetta soluseinämiä vasten (nestejännitys). Sen avulla myös pehmeävartiset kasvit pysyvät jäykkinä. Solujen elintoiminnot tapahtuvat solulimassa, joka on suurimmaksi osaksi vettä. Kasvit saavat vettä juurien avulla.
Kasvin imemässä vedessä on vain noin yksi promille erilaisia suoloja. Kasvi tarvitsee suuria määriä vettä saadakseen tarvittavan määrän aineita, ja niiden päästyä lehtiin vesi käy tarpeettomaksi. Niinpä kasvi haihduttaa veden erityisten ilmarakojen kautta (putkilokasvit), ja myös suoraan lehtien pinnan kautta nuorilla ja ohuilla lehdillä. Sitä haihdunnan osuutta, joka kulkee kasvien läpi osana niiden elintoimintoja, kutsutaan transpiraatioksi. Jos vettä ei ole saatavilla tarpeeksi, kasvi sulkee ilmarakonsa. Niin se tekee myös yöllä, kun yhteyttäminen lakkaa. Kuivilla seuduilla kasvit saattavat turvautua liiallista haihtumista vastaan esimerkiksi paksuilla pyöreähköillä lehdillä, jotka varastoivat vettä hyvin ja niiden haihtumispinta-ala on pieni. Lehtien pinnalla saattaa lisäksi olla paksu karva- tai vahapeite. Erittäin kuivien olojen kasveilla kuten kaktuksilla on erityinen aineenvaihduntajärjestelmä, CAM-yhteyttäminen, jonka turvin ne voivat pitää ilmarakonsa auki öisin ja kiinni päivisin, ja näin minimoida haihtumisen. Ne varastoivat yöllä hiilidioksidia, jolloin niiden yhteyttävät solut muuttuvat happamiksi. Päivällä ne yhteyttävät tämän varastoituneen hiilidioksidin turvin.

Hengitys

Kasvit tuottavat happea, mutta myös tarvitsevat sitä omaan hengitykseensä. Prosessi on jotakuinkin vastakkainen yhteyttämiselle: kasvi hapettaa eli polttaa sokeria, josta se saa energiaa. Samalla vapautuu vettä ja hiilidioksidia. Palaminen on yhteyttämiseen nähden pientä, ja niinpä kasvit ovat siitä huolimatta hapen tuottajia. Koska kasveilta puuttuu hengitys- ja verenkiertoelimistö, huolehtii jokainen kasvin osa omasta hapensaannistaan. Happea kulkeutuu lähinnä ilmarakojen ja kuoren huokosten kautta kasvin sisään, jossa se kulkeutuu edelleen soluväleissä. Myös juuret ottavat happea maasta, jossa sitä yleensä on tarpeeksi. Vesikasvit sen sijaan saavat happea vain lehdillään; lehtiruotiin onkin usein kehittynyt erityinen ilmakäytävä, jota pitkin happi kulkeutuu aina juuriin asti.

Symbioosi

Monet kasvit elävät symbioosissa toisen kasvin tai muuhun eliöryhmään kuuluvan lajin kanssa. Ehkä pitkälle viedyin symbioosi on jäkälä, jossa levä ja sieni muodostavat ikään kuin kaksoiseliön. Sieni imee vettä, jota rihmastojen välissä olevat levät käyttävät ja muodostavat yhteyttämällä sienen tarvitsemia aineita.
Eräs tärkeä symbioosi on palkokasvien ja typpibakteerien välillä. Typpibakteerit tunkeutuvat mullasta kasvin juuriin muodostaen niihin nystyröitä. Ne alkavat muodostaa ilman typestä typpiyhdisteitä, joita syntyy yli kasvin oman tarpeen ja jotka leviävät multaan lannoitteeksi myös muiden kasvien käytettäväksi. Palkokasvi taas tuottaa bakteereille hiilihydraatteja. Myös harmaalepällä on samankaltainen symbioosi. Kanervat ja kämmekkäkasvit ovat hyvin riippuvaisia niiden kanssa yhteiselämää viettävistä sienirihmastoista. Myös muilla kasveilla sienirihmasto saattaa yhteistyötarkoituksessa ympäröidä kasvin juuren muodostaen ns. sienijuuren.

Lihansyöjäkasvit

Usein vähäravinteisilla soilla elävät lihansyöjäkasvit ovat kehittäneet omalaatuisen tavan typen hankkimiseen: ne pyydystävät pieniä hyönteisiä houkuttelemalla ne esimerkiksi tahmeille lehdilleen (kihokit) tai erityisille suppilonmuotoisiksi erikoistuneille lehdille (kannukasvi), jonne hyönteinen putoaa. Äärimmillään kasvit saattavat pyydystää hyönteisiä aktiivisesti, kuten kärpäsloukku (Dionaea muscipula). Lihansyöjäkasvien tapauksessa ei voida enää puhua symbioosista.

Kasvit ja ihminen

Ihminen on käyttänyt kasveja ravinnokseen koko olemassaolonsa ajan. Ajalta noin 8500 eaa. ovat peräisin ensimmäiset todisteet maanviljelykulttuurin synnystä, jolloin viljeltiin aluksi lähinnä villivehnää ja pian myös ohraa, hernettä, linssejä ja pellavaa. Maanviljelyn avulla ihmisten lukumäärä alkoi kasvaa nopeasti ja he saattoivat jäädä aloilleen tietylle seudulle. Jalostuksen myötä ihminen on muokannut viljelykasveista tuottavampia ja kestävämpiä. Ihmisten ravinnoksi sopivat erityisesti helposti sulavat kasvinosat, kuten hedelmät ja juurekset.
Puusta ihminen on saanut materiaalia muun muassa asumusten ja veneiden rakentamiseen sekä paperin valmistukseen. Puuvillasta ja pellavasta hän on valmistanut kankaita, hampusta ja sisalista köysiä. Kasveista jalostetaan myös monia kemian teollisuuden tuotteita kuten tärpättiä ja muita pesuaineita, aromaattisia öljyjä, hiusvärejä ja muuta kosmetiikkaa. 
Esteettisen mielihyvän tuottamiseen ihminen kasvattaa koristekasveja puutarhoissa ja huonekasveja sisätiloissa. Kasveilla on symbolista merkitystä kansalliskukkana ja kansallispuuna, joissakin kulttuureissa puilla on maagisia ominaisuuksia.
Lääkekasveja on käytetty vuosituhansien ajan erilaisten vaivojen hoitamiseen, ja myös modernissa lääketieteessä niiden parantaviin ainesosiin on kiinnitetty yhä enemmän huomiota. Kasveista saadaan myös päihteitä kuten tupakkaa, marihuanaa ja oopiumia.
Jotkut kasvit ovat myrkyllisiä syötyinä tai kosketuksen kautta, joidenkin siitepöly aiheuttaa allergiaa. Rikkaruohoiksi kutsutaan kasveja paikoissa joissa niistä on haittaa, vieraslajit eli tulokaslajit voivat olla uhka alkuperäiselle kasvistolle.