P L A N T E B I O LO G I
P L A N T E B I O LO G I Plantebiologi giver en bred og omfattende basisviden om biologi i relation til planteavl i jordbrugsbranchen.
Bogen har fokus på planteriget, planters opbygning og funktion samt deres samspil med insekter, mikroorganismer og omgivelser. I alle emner er inddraget eksempler fra jordbrugsbranchens virkelighed. Bogen kommer bl.a. ind på: • Insekters livscyklus • Aktuelle mikroorganismer • Formeringsformer, arvelighedslære og forædling • Plantens vækstfaktorer – herunder jordbundsforhold • Aktuelle stofkredsløb
ISBN 978-87-571-3443-8
9 788757 134438
praxis.dk
Anette Helbo Sørensen
6. udgave
ISBN 978-87-571-3443-8
Plantebiologi er udarbejdet af Anette Helbo Sørensen, der er uddannet gartneritekniker og til daglig er faglærer og læsevejleder ved Jordbrugets UddannelsesCenter Århus.
ANETTE HELBO SØRENSEN
Bogen dækker grundfaget biologi på erhvervsuddannelserne inden for områderne gartneri, landbrug og skovbrug.
Plantebiologi 6. udgave
Praxis – Erhvervsskolernes Forlag
varenr. 204012-1
9 788757 134438 Biologi_forside_200810.indd 1
10-08-2020 11:29:34
Anette Helbo Sørensen
Plantebiologi Praxis – Erhversskolernes Forlag
31088-plantebiologi-6udg.indb 1
21-08-2020 11:43:25
Plantebiologi Af Anette Helbo Sørensen © Forfatteren og Praxis, 2020 6. udgave, 2020, 1. oplag, 2020 Forlagsredaktion: Anne Kosack Laisen og Katrine Mølgaard Andersen, kma@praxis.dk Grafisk tilrettelæggelse: Dorte Møller Omslag: Stinne Larsen Dtp: Stig Bing, Grapida Tegninger: Dorte Møller og Stinne Larsen Omslagsfoto: Shutterstock Sat med: ITC Legacy ISBN-papir 978-87-571-3443-8 ISBN-eBog+ 978-87-571-3697-5 Trykt på: Garda Matt 130 g Omslag: 300 g karton Tryk: GPS Group Printed in Bosnia-Herzegovina 2020
Alle rettigheder ifølge gældende lov om ophavsret forbeholdes. Kopiering fra denne bog må kun finde sted på institutioner, der har en aftale om kopiering med Copydan Tekst & Node, og kun inden for aftalens rammer. Se mere på www.copydan.dk Praxis praxis.dk webshop.praxis.dk
00-forord.indd 2
02-09-2020 14:01:30
Forord
Alle interesserede inden for plantebiologi kan have glæde af bogens emner, idet indholdet giver et bredt og aktuelt indtryk af biologi inden for landbrug, skovbrug, planteskole, væksthus- og anlægsgartneri. Indholdet tager udgangspunkt i livets opståen og videre til planters samspil med insekter, planteriget, plantens opbygning og funktion og plantens vækstbetingelser, for at slutte af med planten i økologisk sammenhæng, herunder mikroorganismer og relevante stofkredsløb. I vid udstrækning er der taget udgangspunkt i situationer, som kan være genkendelige fra elevens praktiske hverdag eller samfundsliv. Bogen dækker udvalgte emner fra kernestof og supplerende stof fra grundfaget Biologi – Bilag 3 i 'Bekendtgørelse om grundfag, erhvervs fag, erhvervsrettet andetsprogsdansk og kombinationsfag i erhvervs uddannelserne og om adgangskurser til erhvervsuddannelserne'. Emnerne fra fagbilag 3 er: • Planters anatomi og fysiologi • Principper for nedarvning • Økologiske sammenhænge – herunder eksempler på stofkredsløb • Insekters livscyklus og kendetegn – herunder også nedbrydere • Udvalgte mikroorganismer med relevans for jordbrug.
Forord
Plantebiologi er udarbejdet til grundfaget biologi, niveau F og E, på erhvervs uddannelsernes indgang Fødevarer, jordbrug og oplevelser. Desuden kan bogens indhold anvendes som grundlag for uddybning på niveau D og C. Bogen giver desuden godt grundlag for emner i uddannelsesspecifikke fag, som fx omhandler jordbundsforhold, vandkvalitet, planteernæring eller forædling.
Bagerst i bogen er et stikordsregister. Stikordene findes i overskrifter eller som fed kursiv i teksten. I såvel den sproglige opbygning som layout er der taget hensyn til læsbarhed. På uvm.dk/erhvervsuddannelser/undervisning-og-laeringsmiljoe/ grundfag/fagbilag-og-vejledninger/ findes fagbilag samt vejledning til grundfaget biologi, der kan anvendes som inspiration til undervisningen. Rigtig god fornøjelse! Anette Helbo Sørensen August 2020
31088-plantebiologi-6udg.indb 3
21-08-2020 11:43:26
31088-plantebiologi-6udg.indb 4
21-08-2020 11:43:26
INDHOLD
5
Indhold Kapitel 1 Livets opståen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Kapitel 2 Insekter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Insekters livscyklus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Kapitel 3 Planter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Planternes levesteder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Planteriget . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 De ældste planter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Frøplanter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Kapitel 4 Frø. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Frøspredning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Spirehvile og spiredvale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Behandling og opbevaring af frø. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Frøets bestanddele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Spiringsbetingelser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Spiringsprocessen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Spiringsevne og spiringshastighed. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Plantebevægelser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Kapitel 5 Plantevækst. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Hormoner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Kapitel 6 Plantens grundorganer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Roden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Stænglen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Bladet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Blomsten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Blomstringsforhold. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Bestøvning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Befrugtning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Kapitel 7 Planteceller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Enzymer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Kapitel 8 Formeringsformer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Generativ formering (kønnet formering). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Vegetativ formering (ukønnet formering) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Kapitel 9 Arvelighedslære . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Gener. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Almindelige celledeling (ukønnet formering). . . . . . . . . . . . . . . . 52 Kønscelledeling (kønnet formering) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Nedarvning af egenskaber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Mutationer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Kapitel 10 Planteforædling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Mutationsforædling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Resistensforædling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Gensplejsning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Kortlægning af menneskets gener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Kapitel 11 Plantens vækstfaktorer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Vækstfaktorerne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Vækstfaktorer i praksis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
31088-plantebiologi-6udg.indb 5
21-08-2020 11:43:26
INDHOLD
6
Kapitel 12 Jordbundsforhold. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 En jordprofil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Jordens organiske dele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Jordens mineralske dele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Jordens tekstur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Jordens struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Vand i jorden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Dyrkningsmedier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Kapitel 13 Vandets kredsløb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Fordampning og nedbør. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Vandbalance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Grundvandet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Vandets vej gennem planten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Menneskets indflydelse på vandets kredsløb. . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Kapitel 14 Næringsstoffer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Makronæringsstoffer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Mikronæringsstoffer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Nyttige grundstoffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Ledningsværdi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 pH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Næringsoptagelse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Kapitel 15 Stråling fra solen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Lys. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Kapitel 16 Fotosyntese og respiration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Fotosyntese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Forhold, der påvirker fotosyntesen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Fotosyntesens produkter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Respiration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Forhold, der påvirker respirationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Respirationens produkter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Forholdet mellem fotosyntese og respiration . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Kapitel 17 Naturens sammenhæng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Økologiske afgrænsninger. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Organismers samspil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Mikroorganismer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Fødekæder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Ophobning af giftstoffer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Organismers tilpasning til miljøet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Menneskers indgreb i økosystemer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Kapitel 18 Kulstoffets kredsløb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Drivhuseffekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Nedbrydning af ozonlaget. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Kapitel 19 Kvælstoffets kredsløb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Kvælstofbinding − nitrogenfiksering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Denitrifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Nitrifikation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Kompostering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Dannelse af NOX-er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Nitratforurening. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Stikord. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
31088-plantebiologi-6udg.indb 6
21-08-2020 11:43:26
L I V E T S O P S TÅ E N
7
1
Livets opståen Forskere mener, at livet begyndte i havet for 3.500 millioner år siden, hvor de første planter blev dannet. Det var encellede organismer, der kunne forsyne sig selv med næring. Da planeten Jorden blev skabt, var der ingen fri ilt i atmosfæren. Atmosfæren bestod af gasarter fra jordklodens indre, som blev udsendt gennem sprækker og huller som fx vulkaner og gejsere. Den fri ilt blev dannet ved fotosyntesen, da de første planter opstod i havene. Det var solens lys, vand og luftens kuldioxid, der tilsammen skabte en energi-rig forbindelse, nemlig sukker. Ved denne proces blev den ilt, der var tilovers, udskilt som et affaldsprodukt. Det er den ilt, vi er omgivet af i dag. Noget af ilten skulle organismerne selv bruge, nemlig til respirationen, hvor ilten er en nødvendig bestanddel. Respiration producerer kuldioxid, som kunne genbruges af organismerne. På grund af planternes udbredelse i havene og senere også på landjorden blev der produceret meget mere ilt end kuldioxid. På et tidspunkt opstod en balance, så der var et konstant indhold af ilt og kuldioxid. Atmosfæren består i dag af:
• 78 % kvælstof (N2) • 21 % ilt (O2) • 0,9 % argon (ædelgas) • 0,0415 % kuldioxid (CO2) • Ædelgasser som helium, neon, krypton og xenon.
Desuden findes en varierende mængde vanddamp, methangas, kvælstofoxider med flere.
31088-plantebiologi-6udg.indb 7
21-08-2020 11:43:26
L I V E T S O P S TÅ E N
8
For ca. 400 millioner år siden opstod de første planter, der kunne klare sig på landjorden. De voksede i fugtige områder og bestod kun af stængler uden blade. Senere dannede planterne rødder og blade. Planterne havde ingen blomst. Kønscellerne blev ført sammen ved hjælp af vand, som det stadig sker ved alger, bregner og mosser. Efterhånden tørrede vådområderne ud, og nogle af planterne udviklede en blomst. Vinden kunne nu transportere hancellerne til huncellerne. I takt med insekternes udvikling dannede planterne blomster med farver og former, der kunne tiltrække insekterne. Derved fik insekter en vigtig opgave med pollenspredning og bestøvning. Fra det første tegn på liv på landjorden til blomsterplanternes opståen gik der 300 millioner år. Blomsterplanterne udgør i dag størstedelen af plantelivet på jorden, og udviklingen fortsætter. Nogle plantearter forsvinder med tiden, mens nye opstår. Inden for dyreriget er der også sket en udvikling. De første dyr var vanddyr. De udviklede sig sandsynligvis fra encellede planter, og ligesom planter indeholdt de grønt farvestof. Forskellen var, at dyrene var i stand til at bevæge sig, og at de kunne indtage og fordøje føde. Overgangen mellem plante- og dyrerige er således ikke helt skarp. Landdyrene opstod mange millioner år senere – ca. på samme tidspunkt, som planter begyndte at vokse på land. Landdyrene stammede fra fisk, der var de første dyr med indvendigt skelet (hvirveldyr). I dag lever der mere end 1,5 millioner dyrearter i hele verden, og heraf findes ca. 25.000 i Danmark.
Amøbe
Fisk Hvidt blodlegeme
Fugl
Menneske
DNA
Figur 1.1 Fællestræk mellem nulevende organismer tyder på, at alle levende individer kommer fra en fælles stamform. Fx har vidt forskellige dyr ligheder i fosterstadiet, og alle levende organismer har den samme DNA-struktur.
31088-plantebiologi-6udg.indb 8
21-08-2020 11:43:27
INSEKTER
9
2
Insekter Insekterne udgør den største gruppe individer af landdyr inden for dyreriget. Indtil videre har man fundet over 1 million forskellige insektarter. Alene i Danmark finder man omkring 20.000 arter. Men ikke kun artsantallet er stort. Også antallet af individer er enormt. Eksempelvis vil de øverste 20 cm af 1 ha engjord indeholde en masse levende organismer, heraf 575 millioner insekter (figur 17.19). Insekter er udbredt overalt på jordkloden, kun havene er ikke blevet invaderet. Insekterne ødelægger op mod 15 % af klodens fødevareproduktion hvert år. Jordbrugserhvervet bruger mange penge på at bekæmpe insekter. Alligevel er det kun en lille del, der overhovedet volder skade. Mange insekter er nemlig uundværlige i den store sammenhæng. Tænk blot på bierne, der sørger for bestøvning, eller insekterne, der sønderdeler og nedbryder døde plante og dyrerester. Insekternes store evne til at overleve skyldes bl.a.: • Evne til at tilpasse sig • Forskellige livsstadier • Ringe størrelse • Flyveevne • Tæt hudskelet, der styrker kroppen og hæmmer udtørring • Mange generationer på kort tid.
♀ ♀ Forår
Æg
Vinter
♀ Sommer
♀ Efterår
♀
♂ ♀
♀
Figur 2.1. Eksempel på bladlusens overlevelsesevne. Kun bladlusens æg kan overvintre. Æggene klækker i foråret. Der dannes mange generationer gennem sæsonen. Hver lus på illustrationen viser en ny generation. Hvis der er mangel på føde, dannes vingede generationer. Inden vinter dannes også hanner, som sammen med hunnerne danner æg, som sikrer en ny generation til den kommende sæson.
31088-plantebiologi-6udg.indb 9
21-08-2020 11:43:27
INSEKTER
10
Insekters livscyklus Et insekt er kendetegnet ved tre par ben og tredelt krop, et udvendigt hud skelet og ofte to antenner. De fleste insekter lægger æg, som er udstyret med en sej skal, der giver en meget effektiv beskyttelse mod udtørring. Derfor kan insektæg overleve dårlige og ugunstige perioder og bliver først udklækket, når den rigtige temperatur og andre gode forhold er til stede. Hos de fleste insekter afgør temperaturen, hvor længe insektet lever. I en varm periode er der flere generationer af insekter end i en kold periode. Insekterne har to typer livscyklus. Æg
Fuldstændig forvandling
Imago
Larve
Puppe
Figur 2.2. En sommerfugls livscyklus med udvikling gennem larve- og puppestadier, altså en fuldstændig forvandling.
Sommerfugle, biller, hvepse og mange flere hører til den type insekter, der udvikler sig gennem larve- og puppestadier (figur 2.2). Disse insekter gennemgår en fuldstændig forvandling. Larver er ofte meget grådige og spiser blade, blomster eller rødder. De kan være flotte og farvestrålende eller som fluens larver, maddikerne (blege, blinde, benløse og bløde). For at udvikle sig til et voksent individ (imago) må larven gennemgå et hvilestadium i form af en puppe. Puppen tager ikke føde til sig. Efter en tid er det voksne insekt klar til at komme ud af puppen og starte en ny generation.
Ufuldstændig forvandling
Når et insekt ikke forandrer sig særligt meget gennem sin livscyklus, gennemgår det en ufuldstændig forvandling (figur 2.3). Det kan blive født som æg eller levende unge og derefter gennemgå flere nymfestadier inden imago. De levende unger bliver født uden forudgående befrugtning (ukønnet formering) og er altså helt identiske med moderinsektet; der er dannet en klon. Fænomenet kaldes jomfrufødsel (parthenogenese).
Figur 2.3. Eksempel på ufuldstændig forvandling. Her en rovtæges livscyklus med æg, fem nymfe-stadier og imago.
Et eksempel kan være honningbier. Hunnerne lægger æg. Æggene udvikler sig til hunner, arbejdere, hvis de er blevet befrugtet (kønnet formering). Hvis de ikke befrugtes, er det en ukønnet formering, og de bliver til hanner, droner.
31088-plantebiologi-6udg.indb 10
21-08-2020 11:43:27
PLANTER
11
3
Planter Når vi i jordbruget arbejder med planter, er det en forudsætning at kende til den enkelte plantes livsvilkår, livscyklus og livsvarighed. Mange af de planter, vi bruger i dag, er dog ofte forandret ved forædling, så de er bedre tilpasset de dyrkningsforhold, vi har i Danmark.
Planternes levesteder Der er planter stort set overalt på jordkloden. Klima- og jordbundsforhold bestemmer den naturlige plantevækst. Det kan dog være svært at finde den “naturlige plantevækst”, fordi mennesket mange steder har forandret naturen. I Danmark burde der vokse løvskov næsten overalt. Kun 12 % er i dag skov, mens knapt 60 % af arealet er agerland. Skovene består for en stor del af gran- og fyrreplantager. Målet er, at Danmark i år 2100 har over 20 % skov, fortrinsvis som løvskov. Jordkloden inddeles i 4 klimazoner (figur 3.1): • Polar klimazone • Tempereret klimazone • Subtropisk klimazone • Tropisk klimazone. Nordlige polare klimazone Nordlige tempererede klimazone Nordlige subtropiske klimazone Tropiske klimazone
Ækvator Sydlige subtropiske klimazone
Sydlige tempererede klimazone Sydlige polare klimazone
Tempereret Polar
Figur 3.1. Jordens klimazoner.
31088-plantebiologi-6udg.indb 11
21-08-2020 11:43:27
PLANTER
12
Inden for hver klimazone findes flere plantebælter. Danmark ligger i “det tempererede løvskovsbælte”. Lidt længere nordpå findes “det tempererede nåleskovsbælte”. Nåletræerne, der er mere hårdføre over for kulde, har her overtaget væksten. Inden for planteavlen “flytter” man rundt med planterne. En planteart, der oprindeligt kommer fra én verdensdel, viser sig at kunne vokse et andet sted og blive en “naturlig” del af planteriget det pågældende sted. Mange af landbrugets afgrøder er indført fra Amerika og Sydeuropa, og mange af vore haver er fyldt med plantearter fra hele jordkloden. I væksthuse dyrker vi planter, der sjældent ville kunne klare sig ude hele året i Danmark. For at kunne give den enkelte plante de rigtige vækstbetingelser må man altså først og fremmest vide, hvorfra på landkortet den stammer.
Planteriget Gennem tiden har mange botanikere forsøgt at klarlægge de indbyrdes familieforhold og inddele planterne i forskellige grupper. Svenskeren Carl von Linné blev berømt i midten af 1700-tallet for sit store arbejde med at gruppere og navngive planter. Vi bruger stadig en del af hans system. Planteriget inddeles efter samme principper som dyreriget. Det vil sige i grupper, der hedder klasse, række, orden, familie, slægt, art og, særligt for planter, sorter. Planteriget (figur 3.2), der omfatter mere end 1/2 mio. forskellige arter, er inddelt i to store hovedgrupper: Løvplanter og stængelplanter. Løvplanterne omfatter cyanobakterier og alger. Stængelplanterne er grupperet i mosser, bregner, padderokker, ulvefødder og frøplanter. Planteriget
Stængelplanter
Løvplanter
Mosser
Bregner
Padderokker
Ulvefødder
Dækfrøede Cyanobakterier
Frøplanter
Nøgenfrøede
Alger
Enkimbladede
Tokimbladede
Figur 3.2. Planterigets inddeling
31088-plantebiologi-6udg.indb 12
21-08-2020 11:43:28
PLANTER
13
De ældste planter Cyanobakterier, alger, mosser, ulvefødder og bregner formerer sig alle ved hjælp af sporer. De har ikke blomster, og ofte er kønsdelene så små, at de kun kan ses med lup eller i mikroskop.De tilhører alle den mere primitive, laverestående (ældre) form for planter og er derfor ofte meget afhængige af vand for at kunne gennemføre en kønnet formering. Mange af planterne har gennem tiden tilpasset sig sådan, at vand ikke er en nødvendighed for at få spredt sporerne.
Bregner
Der findes ca. 10.000 arter af bregner, heraf omkring 30 arter i Danmark. Generelt er de kendetegnet ved, at de kræver ret høj fugtighed både i jord og luft, og mange arter foretrækker skygge. Almindeligvis er bregner uskadelige, men nogle få arter har stor skadevirkning. I Danmark vokser ørnebregnen, som indeholder stoffer, der er giftige for bl.a. kvæg. Bregners livscyklus Midt på sommeren kan vi på undersiden af de store bregneblade finde en mængde brune “skæl”. Det er sporehuse. I hvert sporehus findes der mange sporer. Sporerne spirer til en hjerteformet forkim. Øverst på forkimen findes æggemmer og nederst sædgemmer. Under fugtige forhold vil sædgemmet åbne sig og sædcellerne vandre i en vandhinde til æggemmet. Her vil befrugtningen foregå. Der skal altså være vand til stede for, at befrugtningen kan ske. Herefter udvikler den befrugtede ægcelle sig til en ny bregneplante (figur 3.3). Sporehuse på underside af blad
Forkim Blad af bregne
Forkim med spirende bregneplante
Figur 3.3. Livscyklus hos en bregne.
31088-plantebiologi-6udg.indb 13
21-08-2020 11:43:28
PLANTER
14
Frøplanter Frøplanterne er opdelt i nøgenfrøede og dækfrøede (figur 3.2 og figur 3.4). Forskellen er, om frøanlæggene er beskyttet (dækket) af frugtblade (i et frøgemme) eller ligger frit (nøgent) imellem nogle skæl. Gran, fyr og Thuja er eksempler på nøgenfrøede planter. De dækfrøede planter, der udgør de fleste planter, er opdelt i enkimbladede (græsser, løg, knolde) og tokimbladede planter. Kimblade
Rod
Stængel
Blade
Blomst/Frøstand
Enkimbladede (dækfrøet) Trævlerod
Ledningsstrenge ligger spredt
Lige- eller buenervede blade
3-tallig
Både trævlerod og pælerod
Ledningsstrenge ligger i ring
Bladnerver går også på tværs
Ofte 4-tallig, 5-tallig eller andet
Tokimbladede (dækfrøet)
Flerkimbladede (nøgenfrøet) Træagtige Ledningsstrenge trævleligger i ring eller pælerødder
Nåle- eller skælformede blade, oftest stedsegrønne
Oftest kogler
Figur 3.4. Væsentlige kendetegn på 1-, 2- og flerkimbladede planter.
Frøplanters livscyklus
En plante har forskellige livsstadier i sin livscyklus (figur 3.5). Det starter med, at et frø spirer – spiringsstadiet. Spiren bliver til en kimplante – kimstadiet. Planten vokser til, og så længe planten vokser uden at danne knopper og blomst, er den i det vegetative stadie – det “grønne” stadie. Når forskellige forhold har påvirket planten, eller den har nået en vis alder, vil den danne blomster for at sikre, at plantearten overlever. Planten er nu i det generative stadie – blomstringsstadiet. Afhængig af plantens livsvarighed vil den, efter frø- og frugtsætning, henfalde, visne og dø. Inden da har planten formentlig lavet nye frø, som skal spredes og sikre nye generationer.
31088-plantebiologi-6udg.indb 14
21-08-2020 11:43:28
PLANTER
15
Figur 3.5. Livscyklus for en enårig urteagtig plante.
Planternes livsvarighed
De mange plantearter har hver især forsøgt at specialisere sig i overlevelse under forskellige vilkår. Planterne kan inddeles efter, hvor længe de lever. Alderen er arveligt betinget. Det er altså en medfødt egenskab, om planten lever i et år eller mange år. Specielt i forbindelse med blomstring og henfald er det væsentligt at kende til planternes livsvarighed, som kan inddeles i: • Enårige planter • Toårige planter • Mangeårige planter • Flerårige planter. Enårige planter Nogle planter lever kun et år. De spirer om foråret, blomstrer i løbet af sommeren, danner frø og dør derefter. Det er sommerenårige. Vårraps, havre, sommerblomster og mange flere hører til denne type planter. Mange ukrudtsarter lever på samme måde. De er i stand til at lave en stor mængde frø af få planter (figur 3.6. A). En anden type planter er vinterenårige planter. De spirer i det tidlige efterår, overvintrer og blomstrer først på sommeren. Hertil hører fx rug, vinterbyg, vinterraps og stedmoder. Mange enårige lever kun få uger.
31088-plantebiologi-6udg.indb 15
Figur 3.6. A. Enårig plante, fuglegræs.
21-08-2020 11:43:29
PLANTER
16
Fælles for de enårige planter er, at det er urteagtige planter (figur 3.6. A). Det vil sige, at stænglen er grøn og nem at knække. De formerer sig ved frø – også kaldet generativ formering.
Figur 3.6. B. Toårig plante, gulerod.
Figur 3.6. C. Mangeårig plante, bambus.
Figur 3.6. D. Staude, lav ranunkel.
Toårige planter Toårige planter vokser i den første vækstsæson uden at blomstre, de vokser vegetativt. De samler næring til overvintring (figur 3.6. B), og når de gror videre andet år, går de i blomst, sætter frø og dør derefter. Fra urtehaven kender vi persille, gulerødder og porrer, hvor man nyder godt af den vegetative vækst, inden urterne blomstrer. Når fx persillen blomstrer, er det slut med at producere flere blade, som man kan høste. Gulerodens rod bliver indsunken og tør, og porrens stængel forandres, når blomstringen indtræder. Mangeårige planter Agave, haveyucca og bambus (figur 3.6. C) vokser vegetativt i mange år, blomstrer en gang og dør derefter. Flerårige planter Flerårige planter lever flere år og kan blomstre flere gange. Der findes fire grupper, nemlig stauder, halvbuske, buske og træer. Stauder er urteagtige, hvor de overjordiske dele oftest visner bort om vinteren. De underjordiske dele overvintrer, og herfra vokser planten på ny. Eksempler er mange græsarter, jordbær, sankthansurt og høstasters. Stauder formerer sig både ved frø og vegetativt. Det vil sige, at planten formerer sig ved at sprede plantedele på forskellige måder med fx udløbere eller knolde. Stauder (figur 3.6. D) er ikke kun planter, som man selv har valgt at indføre i haven. Skvalderkål, tidsler og alm. kvik er eksempler på mere upopulære stauder. De er meget hårdføre, fordi man sjældent kan få hver eneste plantedel med, når man prøver at fjerne disse planter fra et område. Halvbuske er en type af planter, hvor den yngste del af planten er urteagtig. Om vinteren vil de urteagtige plantedele som regel fryse ned. Tilbage står de træagtige stængler, hvorfra der vil dannes nye skud. Roser, lavendler og Fuchsia hører til denne type planter (figur 3.6. E).
Figur 3.6. E. Halvbusk, Fuchsia.
Buske og træer (figur 3.6. F) indeholder ved og kork. Det vil sige, at stammer, stængler og grene er afstivede og til dels beskyttede mod frost, udtørring og skadevoldere. Nogle træer og buske er indrettet således, at bladene er meget hårdføre over for det klima, de bydes. De kaldes stedsegrønne (evigt grønne planter) – typisk gran og fyr.
Figur 3.6. F. Træagtig plante, løvtræ (pil).
31088-plantebiologi-6udg.indb 16
21-08-2020 11:43:29
P L A N T E B I O LO G I
P L A N T E B I O LO G I Plantebiologi giver en bred og omfattende basisviden om biologi i relation til planteavl i jordbrugsbranchen.
Bogen har fokus på planteriget, planters opbygning og funktion samt deres samspil med insekter, mikroorganismer og omgivelser. I alle emner er inddraget eksempler fra jordbrugsbranchens virkelighed. Bogen kommer bl.a. ind på: • Insekters livscyklus • Aktuelle mikroorganismer • Formeringsformer, arvelighedslære og forædling • Plantens vækstfaktorer – herunder jordbundsforhold • Aktuelle stofkredsløb
ISBN 978-87-571-3443-8
9 788757 134438
praxis.dk
Anette Helbo Sørensen
6. udgave
ISBN 978-87-571-3443-8
Plantebiologi er udarbejdet af Anette Helbo Sørensen, der er uddannet gartneritekniker og til daglig er faglærer og læsevejleder ved Jordbrugets UddannelsesCenter Århus.
ANETTE HELBO SØRENSEN
Bogen dækker grundfaget biologi på erhvervsuddannelserne inden for områderne gartneri, landbrug og skovbrug.
Plantebiologi 6. udgave
Praxis – Erhvervsskolernes Forlag
varenr. 204012-1
9 788757 134438 Biologi_forside_200810.indd 1
10-08-2020 11:29:34
