Thực vật

Tảo

Tảo bao gồm vài nhóm sinh vật khác biệt, sinh ra nguồn năng lượng thông qua quang hợp. Dễ thấy nhất là các loài tảo biển, là các loại tảo đa bào thông thường rất giống với thực vật trên đất liền, được tìm thấy bao gồm tảo lục, tảo đỏ và tảo nâu. Các nhóm tảo này cùng với các nhóm tảo khác cũng bao gồm các sinh vật đơn bào khác nhau.
Thực vật có phôi đã phát triển và tiến hóa từ tảo lục; cả hai được gọi tổng thể như là thực vật xanh (Viridaeplantae). Giới thực vật (Plantae) hiện nay thông thường được chọn lựa sao cho nó là một nhóm đơn ngành, như chỉ ra trên đây. Với một ít ngoại lệ trong nhóm tảo lục, tất cả các dạng này đều có màng tế bào chứa xenluloza và lạp lục chứa các chất diệp lục a và b, và lưu trữ nguồn thức ăn dưới dạng tinh bột. Chúng trải qua sự phân bào có tơ khép kín mà không có các trung thể, và thông thường có các ti thể với các nếp màng trong thể sợi hạt phẳng.
Các lạp lục của thực vật xanh cũng được 2 màng bao quanh, gợi ý rằng chúng có nguồn gốc trực tiếp từ vi khuẩn lam nội cộng sinh. Điều này cũng đúng với tảo đỏ (xem Archaeplastida), và hai nhóm này nói chung được coi là có nguồn gốc chung. Ngược lại, phần lớn các nhóm tảo khác có các lạp lục với 3 hoặc 4 màng. Về tổng thể chúng là không có quan hệ họ hàng gần gũi với thực vật xanh, có lẽ có được các lạp lục tách rời khỏi các nhóm tảo lục hay tảo đỏ cộng sinh.
Không giống như thực vật có phôi và tảo, nấm không có cơ chế quang hợp, mà là dạng sinh vật hoại sinh: chúng thu được nguồn thức ăn bằng cách phân hủy và hấp thụ các vật chất xung quanh chúng. Phần lớn các loài nấm được tạo thành bởi các ống cực nhỏ, gọi là sợi nấm, chúng có thể hoặc không thể phân chia thành các tế bào nhưng chứa nhân tế bào. Phần giống như quả, trong đó các loài nấm đất là thông thường nhất, trên thực tế chỉ là các cấu trúc sinh sản của nấm. Chúng không có quan hệ tới bất kỳ nhóm thực vật quang hợp nào, mà có quan hệ họ hàng gần gũi với động vật.

Tầm quan trọng

Quang hợp và cố định điôxít cacbon của thực vật có phôi và tảo là nguồn năng lượng cũng như nguồn các chất hữu cơ cơ bản nhất trong gần như mọi môi trường sống trên Trái Đất. Quá trình này cũng làm thay đổi hoàn toàn thành phần của khí quyển Trái Đất, với kết quả là nó có thành phần ôxy cao. Động vật và phần lớn các sinh vật khác là các sinh vật hiếu khí, phụ thuộc vào ôxy; chúng không thể sinh sống được trong các môi trường hiếm khí.
Phần lớn nguồn dinh dưỡng của loài người phụ thuộc vào ngũ cốc. Các loại thực vật khác mà con người cũng dùng bao gồm các loại hoa quả, rau, gia vị và cây thuốc. Một số loài thực vật có mạch, được coi là cây thân gỗ hay cây bụi, sản sinh ra các thân gỗ và là nguồn vật liệu xây dựng quan trọng. Một số các loài cây khác được sử dụng với mục đích làm cảnh hay trang trí, bao gồm nhiều loại cây hoa.
Như vậy, có thể cho rằng thực vật là yếu tố cơ bản của sự sống trên Trái Đất. Không có thực vật thì nhiều sinh vật khác cũng không thể tồn tại, vì các dạng sinh vật cao hơn đều trực tiếp hoặc gián tiếp phụ thuộc vào thực vật và về cơ bản đều sử dụng thực vật như là nguồn thức ăn. Trong khi đó, hầu hết mọi thực vật đều có thể sử dụng ánh sáng Mặt Trời tự tạo thức ăn cho mình.

Quan hệ sinh thái

Quang hợp do thực vật đất liền và rong, tảo thực hiện là nguồn năng lượng và vật chất hữu cơ cơ bản trong gần như mọi hệ sinh thái. Quá trình quang hợp đã làm thay đổi căn bản thành phần của khí quyển Trái Đất thời nguyên thủy, với kết quả là 21% ôxy như ngày nay. Động vật và phần lớn các sinh vật khác là các sinh vật hiếu khí, phụ thuộc vào ôxy; những sinh vật không hiếu khí là những loài có môi trường sống bị giam hãm trong các môi trường kỵ khí. Thực vật là các nhà sản xuất chính trong phần lớn các hệ sinh thái mặt đất và tạo thành nền tảng của chuỗi thức ăn trong các hệ sinh thái này. Nhiều động vật dựa vào thực vật như là nơi trú ẩn cũng như nguồn thức ăn và ôxy.
Thực vật đất liền là thành phần quan trọng trong chu trình nước và một vài chu trình hóa địa sinh khác. Một số thực vật cộng sinh cùng với các vi khuẩn cố định đạm, làm cho thực vật trở thành một phần quan trọng trong chu trình nitơ. Các rễ thực vật đóng vai trò thiết yếu trong sự hình thành và phát triển của các loại đất và ngăn cản xói mòn đất. Các quần xã sinh vật trên Trái Đất được gọi tên theo loại thực vật là do thực vật là các sinh vật thống lĩnh trong các quần xã này.
Hàng loạt các động vật đã cùng tiến hóa với thực vật. Nhiều động vật thụ phấn cho hoa để đổi lấy là nguồn thức ăn trong dạng phấn hoa hay mật hoa. Nhiều động vật cũng làm các hạt được phân tán rộng khắp do chúng ăn quả và để lại hạt trong phân của chúng. Cây ổ kiến gai (Myrmecodia armata) là những thực vật đã cùng tiến hoa với kiến. Cây cung cấp nơi cư trú, và đôi khi là thức ăn cho kiến. Để đổi lại, kiến bảo vệ cây tránh khỏi các loài động vật ăn cỏ và đôi khi là các loài cây cạnh tranh khác. Các chất thải của kiến lại cung cấp một lượng phân bón hữu cơ cho cây.
Phần lớn các loài thực vật gắn liền với nhiều loại nấm tại hệ rễ của chúng, trong dạng cộng sinh phụ thuộc, được biết đến như là nấm rễ (mycorrhiza). Nấm giúp cho cây thu được nước và các chất dinh dưỡng từ đất, trong khi cây cung cấp cho nấm các loại cacbohyđrat được sản xuất nhờ quang hợp. Một số thực vật còn là nơi ở cho các loại nấm sống trên cây, chúng bảo vệ cây khỏi các loài ăn cỏ bằng cách tiết ra các chất có độc tính. Một loại nấm như vậy là Neotyphodium coenophialum, có trên những cây cỏ đuôi trâu cao (Festuca arundinacea) đã gây ra nhiều tổn thất kinh tế cho ngành chăn nuôi bò của Hoa Kỳ.
Các dạng khác nhau của sự sống ký sinh cũng khá phổ biến giữa các loài thực vật, từ dạng bán ký sinh như cây tầm gửi (một phần bộ Santalales) chỉ đơn thuần lấy đi một số chất dinh dưỡng từ cây chủ và vẫn có các lá có khả năng quang hợp, tới các loài ký sinh hoàn toàn như các loài cỏ chổi (chi Orobanche) hay các loài cỏ thuộc chi Lathrea lấy tất cả các loại chất dinh dưỡng chúng cần thông qua sự kết nối vào rễ các loài thực vật khác, và không có diệp lục. Một số loài thực vật, được biết đến như là dị dưỡng nấm, chúng ký sinh các loài nấm rễ, và vì thế có cơ chế hoạt động ký sinh ngoài trên các loài thực vật khác.
Nhiều loài thực vật là biểu sinh, nghĩa là chúng sống trên các loài thực vật khác, thường là trên các cây thân gỗ, mà không ký sinh các cây này. Thực vật biểu sinh có thể gián tiếp gây hại cho cây chủ bằng cách ngăn chặn nguồn chất khoáng và ánh sáng mà nếu không có chúng thì cây chủ đã nhận được. Một lượng lớn thực vật biểu sinh có thể làm gãy các cành cây to. Nhiều loài lan, dứa, dương xỉ và rêu thường có kiểu sống này.
Một số ít loài thực vật lại là cây ăn thịt, chẳng hạn như bẫy ruồi Venus (Dionaea muscipula) và các loài gọng vó. Chúng bẫy các loài động vật nhỏ và phân hủy con mồi để hấp thụ các khoáng chất, đặc biệt là nitơ.

Hóa thạch

Các hóa thạch thực vật, bao gồm rễ, gỗ, lá, hạt, quả, phấn hoa, bào tử và hổ phách (nhựa hóa thạch do một số loài thực vật sinh ra). Hóa thạch của thực vật sống trên đất liền được ghi nhận lại trong các trầm tích đất liền, sông, hồ và ven biển. Các phấn hoa, bào tử và tảo (Dinoflagellata và Acritarch) được sử dụng để xác định niên đại các tầng đá trầm tích. Các phần còn lại của thực vật hóa thạch là không phổ biến như của động vật, mặc dù các hóa thạch thực vật là khá phổ biến mang tính cục bộ trong nhiều khu vực trên thế giới.
Các thực vật hóa thạch sớm nhất được biết đến từ kỷ Devon, bao gồm đá phiến silic Rhynie tại Aberdeenshire, Scotland. Các mẫu được bảo quản tốt nhất, mà từ đó kết cấu tế bào của chúng đã được miêu tả, được tìm thấy trong khu vực này. Sự bảo quản hoàn hảo đến mức các phần của các thực vật cổ này chỉ rõ từng tế bào riêng biệt trong mô thực vật. Kỷ Devon cũng cho thấy sự tiến hóa của những thực vật mà nhiều người tin là của loại cây thân gỗ hiện đại đầu tiên, Archaeopteris. Cây này giống như dương xỉ và có thân gỗ và lá lược của dương xỉ, không sinh ra hạt.
Các đơn vị than đá là nguồn chính của hóa thạch thực vật thuộc đại Cổ Sinh, với nhiều nhóm thực vật đã tồn tại vào thời kỳ này. Các đống đổ nát trong các mỏ than là các khu vực tốt nhất để thu thập; than tự bản thân nó là các phần còn lại của thực vật hóa thạch, mặc dù các chi tiết cấu trúc của các hóa thạch thực vật là ít rõ ràng trong than. Trong rừng hóa thạch tại công viên Victoria ở Glasgow, Scotland, các gốc cây của nhóm thực vật Lepidodendron được tìm thấy ở các vị trí phát triển nguyên thủy của chúng.
Các phần hóa thạch của thực vật quả nón và thực vật hạt kín như rễ, thân và cành có thể khá phổ biến trong các lớp đá trầm tích trong các hồ và ven bờ từ đại Trung Sinh và đại Tân Sinh. Tùng đỏ duyên hải (chi Sequoia) và các liên minh của nó như mộc lan, sồi và các loài cọ cũng thường được tìm thấy.
Gỗ hóa đá cũng khá phổ biến ở một số nơi trên thế giới, chủ yếu tìm thấy trong các khu vực khô cằn và sa mạc, những nơi chúng hay bị lộ thiên sớm do xói mòn. Gỗ hóa đá thường chứa nhiều silic (các chất hữu cơ bị thay thế bằng điôxít silic), và các mô thụ phấn thường được bảo quản khá chi tiết. Các mẫu vật như thế có thể cắt và đánh bóng bằng các dụng cụ chạm trổ đá. Các rừng hóa thạch chứa gỗ hóa đá đã được tìm thấy ở mọi châu lục.
Các hóa thạch của dương xỉ có hạt như Glossopteris được phân bổ khá rộng rãi ở vài châu lục thuộc Nam bán cầu, một thực tế hỗ trợ ý tưởng ban đầu của Alfred Wegener về thuyết trôi dạt lục địa.