植物

植物

植物是生命的主要形態之一,並包含了如樹木、灌木、藤類、青草、蕨類、地衣及綠藻等熟悉的生物。種子植物、苔蘚植物、蕨類植物和擬蕨類等植物,據估計現存大約有350000個物種。直至2004年,其中的287655個物種已被確認,有258650種開花植物和15000種苔蘚植物。綠色植物大部份的能源是經由光合作用從太陽光中得到的。植物有明顯的細胞壁和細胞核,其細胞壁由葡萄糖聚合物——纖維素構成。植物的特點是具有光合作用的能力——就是說它可以藉助光能及動物體內所不具備的葉綠素,利用水、礦物質和二氧化碳生產食物。釋放氧氣後,剩下葡萄糖——含有豐富能量的物質,作為植物細胞的組成部分。

基本信息

名片

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植物是生命的主要形態之一,包含了如樹木灌木藤類青草蕨類、地衣及綠藻等熟悉的生物。種子植物、苔蘚植物、蕨類植物和擬蕨類等植物中,據估計現存大約有350 000個物種。直至2004年,其中的287 655個物種已被確認,有258 650種開花植物15 000種苔蘚植物。綠色植物大部分的能源是經由光合作用從太陽光中得到的。

定義

植物植物
在自然界中,凡是有生命的機體,均屬於生物。生物應分為幾個界,把行固著生活和自養的生物稱為植物界,簡稱植物。

植物有明顯的細胞壁和細胞核,其細胞壁由葡萄糖聚合物——纖維素構成。植物的特點是具有光合作用的能力——就是說它可以藉助光能及動物體內所不具備的葉綠素,利用水、礦物質和二氧化碳生產食物。釋放氧氣後,剩下葡萄糖——含有豐富能量的物質,作為植物細胞的組成部分。亞里斯多德將生物區分成植物(通常是不移動的)和動物(時常會移動去獲取食物)兩種。在林奈系統里,則被分為了植物界和動物界兩界。後來,人們漸漸了解過原本定義的植物界中包含了數個不相關的類群,並將真菌和數種藻類移至新的界去。然而,對於植物仍然有許多種看法,不論是在專業上的,還是在一般大眾的眼中來看。而也確實,若試圖要完美地將“植物”放至單一個分類里是會發生問題的,因為對於大多數的人而言,“植物”這一詞對現今分類學和系統分類學所立基的種系發生學的概念之間的關連性並不是很清楚,繁殖方法主要有壓條、分根、扦插、嫁接、根、葉、種子、孢子等。

特性

植物植物

多樣性。包括物種多樣性、遺傳多樣性、生態多樣性3個層次的意義。

1、種類繁多,50萬種,類群。
2、形態,結構各式各樣,大小懸殊。

3、壽命長短不一 。
4、營養方式和生態習性多種多樣 。
5、分布廣泛。

據估計,現存大約有350000個植物物種,被分類為種子植物、苔蘚植物、蕨類植物和擬蕨類植物。直至2004年,其中的287655個物種已被確認,有258650種開花植物、16000種苔蘚植物、11000種蕨類植物和8000種綠藻。

器官

植物共有六大器官:根、莖、葉、花、果實、種子。莖是植物體中軸部分。直立或匍匐於水中,莖上生有分枝,分枝頂端具有分生細胞,進行頂端生長。莖一般分化成短的節和長的節間兩部分。莖具有輸導營養物質和水分以及支持葉、花和果實在一定空間的作用。有的莖還具有光合作用、貯藏營養物質和繁殖的功能。葉是維管植物營養器官之一。功能為進行光合作用合成有機物,並有蒸騰作用提供根系從外界吸收水和礦質營養的動力。花是具有繁殖功能的變態短枝。果實主要是作為傳播種子的媒介。種子具有繁殖和傳播的作用,種子還有種種適於傳播或抵抗不良條件的結構,為植物的種族延續創造了良好的條件。

根是植物的營養器官,通常位於地表下面,負責吸收土壤裡面的水分及溶解其中的離子,並且具有支持、貯存合成有機物質的作用。根由薄壁組織、維管組織、保護組織、機械組織和分生組織細胞組成。
根可分為四個區,最頂端的是帽狀結構——根冠,以上是分生區和伸長區,再上則是帶根毛的根毛區。
根冠位於根頂端分生組織的外面。外層細胞壁的高度粘液化可以減少根在往下生長過程中與土壤接觸的摩擦力,起到保護作用。同時細胞中的造粉體還可保證根的向地生長,即保證其向地性(Gravitropism)。
分生區是位於根冠內方的頂端分生組織。分生區細胞能不斷分裂,一方面小部分用來形成根冠細胞,而大部分則向後經過細胞的生長、分化,形成根的各種結構;另一方面保持自身原有的體積。
伸長區的細胞由分生區細胞發展而來,分裂能力已減弱,細胞延長軸伸長。伸長活動會導致原生韌皮部和初生木質部損壞,使之出現缺層(Lacuna)。
根毛區細胞已是成熟的細胞。根毛由表皮中的毛細胞(Trichoblast)生成,可有效地增大植物根部的吸收區域。樹木根部的吸收面積可達400M²。

莖是植物的營養器官之一。是大多數植物可見的主幹。當然,例如仙人掌的變態莖。莖下接根,通過木質部將根部吸收到的水分和礦物質往上運輸到各營養器官,通過韌皮部將光合作用的產物往下運輸。莖來源於植物胚胎的胚芽。胚軸組成部分的莖,準確地說是子葉下的部分。
最早擁有莖的植物為現已絕種的庫氏裸蕨,現存則是松葉蕨,他們沒有真正的根、葉。因此維管束植物(導管植物)中,最早出現的器官是莖,根葉則是由莖演化而成。

變態莖

有些植物的莖,其功用已經特化不只是支持和運輸的功能,其形態也不只是著生枝葉,我們稱之變態莖。
常見的有仙人掌的塊莖、洋蔥的鱗莖、荸薺的球莖、姜的根莖、草莓的走莖、葡萄的卷鬚(莖卷鬚),還有莖(枝條)特化成葉狀的蘆筍等。

葉是高等植物的營養器官,側邊發育自植物的莖的葉原基。葉內含有葉綠體,是植物進行光合作用的主要場所。同時,植物的蒸散作用是通過葉的氣孔實現的。
葉只出現在真正的莖上,即只有維管植物才有葉。蕨類、裸子植物和被子植物等所有高等植物都有葉。相對地,苔蘚植物、藻類、真菌和地衣則沒有葉。在這些扁平體(Thallus)中只能找到與葉相似的結構,但只能作為類似物(Analoga)。
完全葉包含三部分:葉片,葉柄和托葉。
葉片指的是完全葉上扁平的主體結構。它會儘可能地吸收陽光,並通過氣孔調節植物體內水分和溫度。
葉柄是連線葉片與莖節的部分。
托葉著生於葉柄基部兩側或葉腋處,細小,早落。不同的植物種類,托葉的形態也不同。例如豌豆有著大的葉片狀托葉,而洋槐和酸棗的托葉則是針形,山櫻花的托葉為羽狀。其作用是保護幼葉。

花生於花托上,最外面是花瓣,中間包裹著植物的生殖器官,雄蕊及雌蕊。花鮮艷的顏色及誘人的香氣,都是為了吸引昆蟲前來。在昆蟲的幫助下,完成受粉的過程,達到傳宗接代的目的。多數草類及樹木的花朵顏色暗淡,沒有香氣,不能吸引昆蟲前來授粉,這種植物一般靠風力完成授粉過程。根據植物的不同,多數植物每年會開上百朵花,少數植物,如鬱金香,一年只開一朵花。花期的長短也相差很大。
花萼位於最外層的一輪萼片,通常為綠色,但也有些植物的呈花瓣狀。
花冠位於花萼的內輪,由花瓣組成,較為薄軟,常有顏色以吸引昆蟲幫助授粉。
雄蕊群是一朵花內雄蕊的總稱,花葯著生於花絲頂部,是形成花粉的地方,花粉中含有雄配子。
雌蕊群是一朵花內雌蕊的總稱,可由一個或多個雌蕊組成。組成雌蕊的繁殖器官稱為心皮,包含有子房,而子房室內有胚珠(內含雌配子)。一個雌蕊可能由多個心皮組成,在這種情況下,若每個心皮分離形成離生的單雌蕊,即稱為離心皮雌蕊,反之若心皮合生,則稱為復雌蕊。雌蕊的黏性頂端稱為柱頭,是花粉的受體。花柱連線柱頭和子房,是花粉粒萌發後花粉管進入子房的通道。

果實

果實由花的雌蕊發育而來,多數植物的種子包裹在果實裡面。草莓的“果實”由花托生長而來,是一個例外。一個果實內部的種子數量各不相同,有些只有一籽,有些則很多。果實成熟時,有些富含水分,有些則變乾。含水的果實通常顏色鮮艷,可以吸引動物將其吃掉,而將種子帶到遠方,當種籽排出體外,就會生根發芽。有些豆科植物及其他類植物,在果實成熟後會爆裂開來,將種子射到附近,伺機發芽。有些果實重量很輕,當風吹過,會被風帶到遙遠的地方,完成他們傳宗接代的任務。有些植物的果實,表面帶有毛刺,可以沾到經過的動物身上,由動物帶到遠方。當從動物身上脫落時,種子就地生根發芽。
由受精後雌蕊子房單一發育形成的果實稱為真果,如桃、大豆等;通常把僅由子房稱為真果,如桃、大豆等。
由子房加上花的其它部分(花萼、花被、花軸等)形成的果實稱為假果,如蘋果、梨等。有萼和花萼參與的,如草莓,果實大都是增大而肉質的花托。

種子

種子是種子植物的胚珠經受精後長成的結構,一般有種皮、胚和胚乳等組成。胚是種子中最主要的部分,萌發後長成新的個體。胚乳含有營養物質。
種皮由珠被發育而來,有保護胚與胚乳的功能。裸子植物的種皮由外層、內層(肉質層)、中層(石質層)組成。蘇鐵和銀杏,外層的肉質層肥厚,成熟時具色素;許多松柏類植物的外層不發達。內層一般趨向皺縮,在成熟的種子中呈紙狀薄層,襯貼在中層裡面。
胚由受精卵發育成。由胚芽、胚軸、子葉、胚根組成。裸子植物的胚沿種子的中央縱軸排列,不同種類種子,子葉數不同,為1~18個。常見為兩個,如蘇鐵、銀杏、紅豆杉、香榧、紅杉、買麻藤、麻黃等。
裸子植物胚乳是單倍體的雌配子體,一般比較發達,多儲藏澱粉或脂肪,也有的含糊粉粒。胚乳一般為淡黃色,少數為白色,銀杏成熟的種子中胚乳呈綠色。
被子植物的胚乳在雙受精過程中,一個精子與胚囊中的極核融合發育成多倍體。多數被子植物在種子發育中有胚乳形成,但有的成熟種子中不具、具很少的胚乳,由於它們的胚乳在發育中被胚分解吸收了。一般把成熟的種子分有胚乳種子、無胚乳種子。無胚乳種子中胚很大,胚體各部分,特別在子葉中儲有大量營養物質。

分類

植物蔦蘿

現在採用的植物分類單位在全世界範圍內是一致的,按等級高低順序,生物分類單位依次是界(kingdom)、(phylum)、(class)、(order)、科(family)、屬(genus)、(species)。每個單位還可以分出亞級或一些輔助等級。

很久以來生物被分成動物和植物兩界。動物能移動,以動、植物為食物,器官有限生長,而植物與其正好相反。植物界曾劃分成菌藻植物、苔蘚植物、蕨類植物和種子植物四門,其中菌藻類稱為低等植物,另外三類因有胚形成,稱為高等植物(有胚植物)。後來將低等植物分成細菌、粘菌、真菌、藻類和地衣五門,也有人又將藻類細分為藍藻綠藻、硅藻、黃藻、甲藻、金藻、眼蟲藻、褐藻、紅藻九門。種子植物被劃分為裸子植物、被子植物兩門。種子植物以外統稱孢子植物。

當使用植物界此一特定的分類時,通常會是指三種概念的其中一種。由小至大,這三個類群為:
有胚植物,做為最狹義的植物範疇。綠色植物,由有胚植物、輪藻門(如車軸藻)和綠藻門(如石蓴)所組成。此一分支是本條目的主要所指。泛植物,由上述的綠色植物、紅藻和灰色藻所組成。做為最廣義的植物分支,其包含了大多數在遠古時直接吞噬了藍菌而得到葉綠體的真核生物。一般在非學術的場合里,其他可以行光合作用的生物也會被稱做植物,但它們無法組成一種分類,並且有些物種和真正的植物之間並無很近的關連性。大約有375000種植物,且每年都會有更多的物種在科學界裡被發現到且描述。

藻類

藻類是由數種可以經由光合作用產生能量的不同類群生物所組成的,但大多數的藻類並不被歸類在植物界裡,而是被歸類在原生生物界裡。大多數可見的藻類都是海苔,一種類似陸生植物的多細胞藻類,一般屬於綠藻、紅藻或灰色藻等藻類。這些藻類和其他的藻類類群也都包含了許多種單細胞生物。

有胚植物是由綠藻(綠藻門)演化而來的;這兩個類群被合稱為綠色植物,植物界通常是指此一單系群。除了有部份的綠藻例外之外,其細胞壁都含有纖維素和有著葉綠素a和葉綠素b的葉綠體,並且以澱粉的方式來儲存食物。以沒有中心粒的方式行有絲分裂,且一般具有平滑的嵴的粒線體。
綠色植物的葉綠體被圍繞在兩個細胞膜裡面,一般據此猜測葉綠體是由被吞噬的藍菌在細胞內共生而來的。紅藻內的葉綠體也是一樣的,且一般相信這兩個類群有著共同的祖先(見泛植物)。相對的,大多數其他藻類的葉綠體則有被圍繞在三個或四個細胞膜裡面的,它們和綠色植物之間的關係並不相近,據推測,可能是由吸收或吞噬共生掉綠藻和紅藻而得來的。

分類方法

人為分類方法

是人們按照自己的方便或按植物的用途,選擇植物一個或幾個特徵作為標準進行分類,然後按照人為標準順序排成分類系統。

自然分類方法

以植物的親疏程度作為分類的標準。按照生物進化的觀點,植物由於來自共同祖先而具有相似的遺傳性,表現出形態、結構、習性等方面的相似。因此,根據植物相同點的多少就可判斷它們之間親緣上親疏程度。這種根據親緣關係進行分類的方法是自然分類方法。

被子植物的分類主要依據各種器官的形態特徵,尤其是生殖器官的形態特徵,因為花果的形態比較穩定,不易因環境的改變而產生變異。

分類單位

依範圍大小和等級高低,植物分類的各級單位依次是界、門、綱、目、科、屬、種。每個等級內如果種繁多還可細分一個或二個次等級,如亞門、亞綱、亞目、亞科等。種以下可有亞種、變種和變型。

種是分類學上的基本單位,同種植物的個體起源於共同的祖先,具有相似的形態特徵,能自然交配產生遺傳性相似的後代,要求相同的生態環境條件,有一定的自然分布區。品種不是分類單位,不存在於野生植物中,是栽培學上的用法,相當於變種或變型。

在分類上,親緣相近的種歸類為屬。相近的屬歸類為科,相近的科歸類為目,以此上推直至把所有植物歸類為植物界。

光合作用圖解

光合作用光合作用
植物具有光合作用的能力——就是說它可以藉助光能及動物體內所不具備的葉綠素,利用水、礦物質和二氧化碳進行光合作用,釋放氧氣,產生葡萄糖——含有豐富能量的物質,供植物體利用。

科類特徵

木蘭科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:單葉、互生,有環狀托葉痕。花單生、雌、雄蕊均為多數,離生,螺鏇排列於伸長的花脫上,聚合骨突果。

毛茛科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草本,葉分裂或複葉,兩性花,輻射對稱,五基數,花萼、花冠均離生,雄蕊、雌蕊多數,離生,螺鏇排列。聚合瘦果。

桑科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:木本,常有乳汁,單葉互生,花小,單性,集成各種花序,單被花,常4基數。堅果、核果集合為各種具花果。

殼斗科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:1.單葉互生。單性花,雌雄同株,單被花。雄花成柔荑花序。雌花2—3朵生於總苞中,子房下位。堅果,外具殼斗。

樺木科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:1.落葉木本。單葉互生,羽狀脈。雌雄同株,具柔荑花絮。單被花或無花被。

石竹科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草本,單葉對生,花5或4基數,特立中央胎座,蒴果。

藜科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草本,具泡狀毛。花小、單被,雄蕊對萼,雌蕊2—3心皮合生,子房1室,基生胎座。胞果,胚彎曲。

蓼科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草本,莖節膨大。單葉,互生,全緣,托葉鞘包莖。花兩性,單被,萼片段預告瓣狀。

山茶科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:常綠木本。單葉互生。花兩性,輻射對稱,5基數,雄蕊多數。多輪排列,常集為數束,著生於花瓣上,子房上位,中軸胎座。常為蒴果。

錦葵科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:纖維發達,兩性花,輻射對稱,5基數。有副萼,單體雄蕊,花葯1室,花粉粒大,具刺。蒴果或分果。

葫蘆科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草質藤本,具卷鬚,單性花,雄蕊常結合,子房下位,側膜胎座,瓠果。

楊柳科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:木本。單葉互生。花單性,雌雄異株,雌雄花皆成柔荑花序,無花被,有花盤或蜜腺,側膜胎座。蒴果,種子微小,基部有多數絲狀長毛。

十字花科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草本,常有辛辣汁液。花兩性,輻射對稱,萼片4,十字形花冠,四強雄蕊,子房1室,有2個側膜胎座,具假隔膜,角果。

薔薇科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:葉互生。具托葉。花5數,通常具杯狀、盤狀、或壇狀花筒,形成子房上位周位花;雄蕊多數,輪生。種子無胚如乳。

蝶形花科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:複葉,具托葉。蝶形花冠,二體雄蕊。莢果。

大戟科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:具乳汁。單性花。子房上位,3室,中軸胎座。蒴果。

芸香科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:葉通常為羽狀複葉或單身複葉,葉常具透明腺點。花盤發達,位於雄蕊內側。雄蕊常具兩輪,外輪對瓣;子房常4—5室;花柱單一。

無患子科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:通常羽狀複葉;花常雜性,花瓣內側基部常有腺體或鱗片,花盤發達,位於雄蕊外方,心皮3。種子常具假種皮,無胚乳。

傘形科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:芳香草本。葉具葉鞘。復傘形花序,子房下位,具上位花盤。雙懸果。

五加科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:多木本。單傘形花序,5基數,下位子房,每室具1胚珠。漿果

茄科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:葉互生。花輻射對稱,雄蕊5,子房2室,偏斜,多胚珠。雙韌維管束

鏇花科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草質藤本,常具乳汁,雙韌維管束。花冠鏇轉摺扇狀排列。中軸胎座。種子子葉摺疊。

唇形科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草本,含揮發性芳香油。莖四棱。葉對生。輪傘花序 ,唇形花冠,二強雄蕊,子房4深裂。花柱基生。4個小堅果。

菊科

對本科特徵應著重掌握以下幾點: 常多草本。葉多互生。頭狀花序,有總苞;花冠合生,具藥雄蕊,子房下位,1室,1胚珠。瘦果,頂端常有冠毛或鱗片。

澤瀉科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:水生或沼生草本。葉基生。花在花軸上輪狀排列;花 3基數;萼片、花瓣區別明顯;雌蕊心皮離生。瘦果。

天南星科

對本科特徵應著重掌握以下幾點:草本 。葉具網狀脈。肉穗花序,通常具彩色佛焰包

莎草科

對本科特徵應著重掌握以下幾點: 草本。桿三楞柱形,實心,無節,有封閉的葉鞘,葉三列,小堅果

禾本科

對本科應著重掌握以下幾點:草本。莖桿圓筒形,節間中空,葉二列互生,葉由葉片、葉鞘和葉舌三部分組成。葉片帶形,葉鞘開口。小穗是構成花序的基本單位,每個小穗由小穗軸、穎片和小花組成,每個小花由外稃、內稃和花組成。穎果。其中以第3點最為重要。

姜科

對本科應著重掌握以下幾點:草本。常有香氣。葉鞘頂端有明顯的也舌。萼片、花瓣區別明顯,能育雄蕊1,具花瓣狀退化雄蕊。

百合科

對本科應著重掌握以下幾點:多草本。常具各式地下莖;具典型的5輪三數,子房上位,中軸胎座。

蘭科

對本科應著重掌握以下幾點:草本。花兩側對稱。形成唇瓣,雄蕊與雌蕊結合為合蕊柱,雄蕊1或2、花粉粒通常粘合成花粉塊,子房下位。種子微小。

種系發生

由 Kenrick 和 Crane 所提出的種系發生如下,其中的蕨類植物門經過 Smith et al. 的修正。綠色鞭毛藻綱是所有綠色植物的外類群。

有胚植物

一般人所熟悉的多細胞陸生植物為有胚植物。其中包括擁有完整根莖葉系統的維管植物以及部份近親,一般稱之為苔蘚植物,以苔蘚植物門和地錢門的植物最為常見。
這類植物都有著以纖維素組成的細胞壁所包圍的真核細胞,且大部份經由光合作用(利用光和二氧化碳合成食物)來取得能量。約有三百種左右的植物物種不行光合作用,而是寄生在其他行光合作用的植物物種上。有胚植物和綠藻不同,有著被非生殖組織保護著的特化生殖器官。

化石

植物的化石包括根、木、葉、種子、果實、花粉、孢子、植石和琥珀。化石陸上植物在陸地上、湖泊中、河流里以及近海內的地層都有被發現到。花粉、孢子和藻類(溝鞭藻門和疑源類)被用來界分地層岩石的順序。殘留的植物化石並不如動物化石那么普遍,然而植物化石在世界上許多地區之內,都可以有大量的發現。原作

生命過程

成長

植物的大多數固態物質是從大氣層中取得的。經由一個被稱之為光合作用的過程,植物利用陽光里的能源來將大氣層中的二氧化碳轉化成簡單的糖。這些糖分被用做建材並構成植物的主要結構成份。植物主要依靠土壤做為支撐和取得水份,以及氮、磷等重要的基本養分。大部份的植物要能成功地成長,也需要大氣中的氧氣(做為呼吸之用)及根部周圍的氧氣。不過,一些特殊的維管植物如紅樹林可以讓其根部在缺氧的環境下成長。

運輸

植物體無機鹽運送途徑指的是維管束植物體內水及無機鹽的運送方法,包括由根吸收到木質部,以及由木質部運送到全身兩個部份。

影響成長的因素

植物的基因會影響其成長,如大麥的一些選種可以快速地成長,在110天內成熟,而其他的在相同的環境下,則成長地較慢且會在155天內成熟。成長亦由環境因子所決定,如溫度、水、光和土壤中的養分等。這些外部環境的任何改變都會影響到植物的成長。其他的生物亦會影響植物的成長。

植物會和其他植物競爭空間、水份、光線和養分。植物可以擁擠到沒有單一個體能有正常的成長。許多植物依靠鳥類和昆蟲來受粉。草食動物可能會影響植被。土壤的肥沃度會被細菌及真菌的活動影響。一些細菌、真菌、病毒、線蟲和昆蟲會寄生在植物上。一些植物根部需要和真菌相關連以維持正常的成長。簡單的植物如藻類的個體的生命很短,但其群體一般會是季節性的。原作

特性

植物生長靠太陽

太陽每時每刻都在向地球傳送著光和熱,有了太陽光,地球上的植物才能進行光合作用。植物的葉子大多數是綠色的,因為它們含有葉綠素。葉綠素只有利用太陽光的能量,才能合成種種物質,這個過程就叫光合作用。據計算,整個世界的綠色植物每天可以產生約4億噸的蛋白質、碳水化合物和脂肪,與此同時,還能向空氣中釋放出近5億噸還多的氧,為人和動物提供了充足的食物和氧氣。

植物的光合作用

綠色植物光合作用是地球上最為普遍、規模最大的反應過程,在有機物合成、蓄積太陽能量和淨化空氣,保持大氣中氧氣含量和碳循環的穩定等方面起很大作用,是農業生產的基礎,在理論和實踐上都具有重大意義。

葉片是進行光合作用的主要器官,葉綠體是光合作用的重要細胞器。高等植物的葉綠體色素包括葉綠素(a和b)和類胡蘿蔔素(胡蘿蔔素和葉黃素),它們分布在光合膜上。葉綠素的吸收光譜和螢光現象,說明它可吸收光能、被光激發。葉綠素的生物合成在光照條件下形成,既受遺傳性制約,又受到光照、溫度、礦質營養、水和氧氣等的影響。

植物的呼吸作用

呼吸作用是高等植物代謝的重要組成部分。與植物的生命活動關係密切。生活細胞通過呼吸作用將物質不斷分解,為植物體內的各種生命活動提供所需能量和合成重要有機物的原料,同時還可增強植物的抗病力。呼吸作用是植物體內代謝的樞紐。

呼吸作用根據是否需氧,分為有氧呼吸無氧呼吸兩種類型。在正常情況下,有氧呼吸是高等植物進行呼吸的主要形式,但在缺氧條件和特殊組織中植物可進行無氧呼吸,以維持代謝的進行。

植物也有“脈搏”

每逢晴天麗日,太陽剛從東方升起時,植物的樹幹就開始收縮,一直延續到夕陽西下。到了夜間,樹幹停止收縮,開始膨脹,並且會一直延續到第二天早晨。植物這種日細夜粗的搏動,每天周而復始,但每一次搏動,膨脹總略大於收縮。於是,樹幹就這樣逐漸增粗長大了。

可是,遇到下雨天,樹幹“脈搏”幾乎完全停止。降雨期間,樹幹總是不分晝夜地持續增粗,直到雨後轉晴,樹幹才又重新開始收縮,這算得上是植物“脈搏”的一個“病態”特徵。

如此奇怪的脈搏現象,是植物體內水份運動引起的。經過精確的測量,科學家發現,當植物根部吸收水份與葉面蒸騰的水份一樣多時,樹幹基本上不會發生粗細變化。但如果吸收的水份超過蒸騰水份時,樹幹就要增粗,相反,在缺水時樹幹就會收縮。 原作

生態

陸生植物和藻類所行使的光合作用幾乎是所有的生態系中能源及有機物質的最初來源。光合作用根本地改變了早期地球大氣的組成,使得現在有百分之21的氧氣。動物和大多數其他生物是好氧的,依靠氧氣生存。植物在大多數的陸地生態系中屬於生產者,形成食物鏈的基本。許多動物依靠著植物做為其居所、以及氧氣和食物的提供者。

陸生植物是水循環和數種其他物質循環的關鍵。一些植物和固定細菌共演化,使得植物成為氮循環重要的一部份。植物根部在土壤發育和防止水土流失上也扮演著很重要的角色。

生態關係
許多動物和植物共演化,例如:許多動物會幫助花授粉以交換其花蜜;許多動物會在吃掉果實且排泄出種子時幫到植物散播其種子。適蟻植物是一種和螞蟻共演化的植物。此類植物會提供螞蟻居所,有時還有食物。做為交換,螞蟻則會幫助植物防衛草食性動物,且有時還會幫助其和其他植物競爭。螞蟻的廢物還可以提供給植物做有機肥料。原作

分布

植物分布在全世界,隨著不同氣候區而有不同的數量,其中有一些甚至生長在大陸棚極北端的凍土層上。在極南端的南極上,植物亦頑強地對抗其凜冽的環境。

植物通常是它們棲所上主要的物理及結構組成。許多地球上的生態圈即以植被的類型的命名,因為植物是此些生態圈中的主要生物,如草原和森林等。原作

保護

由於人類的大規模活動,造成了許多全球性的環境問題,例如溫室效應、全球變暖等,使許多植物面臨絕滅的危險。國際植物遺傳資源委員會(IBPGB)為此建立了國際基因庫聯網中心,貯存更多的植物基因。原作

價值

植物水生植物花葉蘆竹

研究植物對人類的用途的學科被稱之為經濟植物學或民族植物學。這兩個詞通常被當做同義詞,但有些人認為經濟植物學主要專注於對現今作用的用途,而民族植物學主要則是在研究當地住民對其本土植物的套用。人類對植物的栽種是農業的一部份,其為人類文明的基礎。植物農業可分成農學園藝學林業

食物

實際上,所有人類的養分來源都直接或間接地依靠著陸生植物。絕大多數的人類的養分依靠穀物,尤其是玉米小麥和稻米,或者是其他主食如馬鈴薯、木薯和莢果等。其他被食用的植物部份還包括水果、蔬菜、堅果、香草、香料和食用花卉等。由植物製成的飲料包括咖啡、茶、葡萄酒、啤酒等。糖主要是由甘蔗和甜菜中得到的。食用油和植物牛油來自玉米、大豆芥花籽油、紅花、向日葵橄欖等等。食品添加劑包括阿拉伯樹膠、瓜爾膠、刺槐豆膠、澱粉和果膠等。

非食用性產品

木材被用在建築、家具、紙張、樂器和運動用具上頭。布料通常是由棉花、亞麻或其原料為纖維素的合成纖維,如嫘縈和醋酸根。來自植物的可再生燃料包括柴、泥炭和其他生質燃料。炭和石油是來自於植物的化石燃料。來自於植物的藥物包括阿司匹靈、紫杉醇、嗎啡、奎寧、利血平、秋水仙素、毛地黃和長春新鹼等。植物中存在於上百種藥草如銀杏紫錐花解熱菊貫葉連翹等。來自於植物的農藥抱括尼古丁魚藤酮番木鱉鹼和除蟲菊精等。來自於植物的毒品包括鴉片、古柯鹼和大麻等。來自於植物的毒藥包括蓖麻毒素、毒參和箭毒等。植物是許多天然產品如纖維、香精油、染料、顏料、蠟、丹寧、乳膠、樹脂、松香、生物鹼、琥珀和軟木的源料。源自於植物的產品包括肥皂、油漆、洗髮精、香油、化妝品、松節油、橡膠、亮光漆、潤滑油、亞麻油地氈、塑膠、墨水、口香糖和麻繩等。植物亦為大量有機化合物的工業合成中,基本化合物的主要來源。

美觀用途

成千的植物物種被種植用來美化環境、提供綠蔭、調整溫度、降低風速、減少噪音、提供隱私和防止水土流失。人們會在室內放置切花、乾燥花和室內盆栽,室外則會設定草坪、蔭樹、觀景樹、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花壇花草植物的意像通常被使用於美術、建築、性情、語言、照像、紡織、錢幣、郵票、旗幟和臂章上頭。活植物的藝術類型包括綠雕、盆景、插花和樹牆等。觀賞植物有時會影響到歷史,如鬱金香狂熱。植物是每年有數十億美元的旅遊產業的基本,包括到植物園、歷史園林、國家公國、鬱金香花田、雨林以及有多彩秋葉的森林等地的旅行。

文化

植物也為人類的精神生活提供基礎需要。每天使用的紙就是用植物製作的。一些具有芬芳物質的植物則被人類製作成香水、香精等各種化妝品。
許多樂器也是由植物製作而成。而花卉等植物更是成為裝點人類生活空間的觀賞植物。

植物之最

陸地上最長的植物

植物陸地上最長的植物

在非洲的熱帶森林裡,生長著參天巨樹和奇花異草,也有絆你跌跤的“鬼索”,這就是在大樹周圍纏繞成無數圈圈的白藤。

最高的樹
如果舉辦世界樹木界高度競賽的話,那只有澳洲的杏仁桉樹,才有資格得冠軍。杏仁桉樹一般都高達100米,其中有一株,高達156米,樹幹直插雲霄,有五十層樓那樣高。在人類已測量過的樹木中,它是最高的一株。鳥在樹頂上歌唱,在樹下聽起來,就象蚊子的嗡嗡聲一樣。

中國最高大的闊葉喬木──望天樹和擎天樹
中國著名的雲南西雙版納熱帶密林中,在70年代發現了一種擎天巨樹,它那秀美的姿態,高聳挺拔的樹幹,昂首挺立於萬木之上,使人無法仰望見它的樹頂,甚至靈敏的測高器在這裡也無濟於事。因此,人們稱它為望天樹。當地傣族人民稱它為“傘樹”。

植物水生植物荷花

最漂亮的草
一般的樹木能長到20-30米高。在溫帶的樹林下,生長一種小灌木,叫紫金牛,綠葉紅果,人們都很喜愛它,常常把它作為盆景。它長得最高也不過30厘米,因此,大家給它起一個綽號,叫它“老勿大”。

最漂亮的樹
在歐洲有這樣一個有趣的傳說:古代阿拉伯國王和王后,一次帶領百騎人馬,到地中海西西里島埃特納山遊覽,忽然天下大雨,百騎人馬連忙躲避到一顆大栗樹下,樹蔭正好給他們遮住雨。因此,國王把這顆大栗樹命名為“百騎大栗樹”。

體積最大的樹
地球上的植物,有的個體非常微小,有的個體卻很龐大。象美國加利福尼亞的巨杉,長得又高又胖,是樹木中的“巨人”,所以又名世界爺。

樹冠最大的樹
俗話說,“大樹底下好乘涼”。你知道什麼樹可供乘涼的人數最多?這要數孟加拉的一種榕樹,它的樹冠可以覆蓋十五畝左右的土地,有一個半足球場那么大。

植物水生植物蓮花

最高的樹籬
在英國蘇格蘭,用山毛櫸樹作為樹籬,這種樹修剪以後,仍有25米高,有的高達30米。這是世界上最高的樹籬。

木材最輕的樹
生長在美洲熱帶森林裡的輕木,也叫巴沙木,是生長最快的樹木之一,也是世界上最輕的木材。這種樹四季常青,樹幹高大。葉子象梧桐,五片黃白色的花瓣象芙蓉花,果實裂開象棉花。中國台灣南部早就引種。1960年起,在廣東福建等地也都廣泛栽培,並且長得很好。

比鋼鐵還要硬的樹
你也許沒有想到會有一種比鋼鐵還硬的樹吧?這種樹叫鐵樺樹。子彈打在這種木頭上,就象打在厚鋼板上一樣,紋絲不動。

最不怕火燒的樹木
當你走向大森林時,遠遠便可看到“禁止煙火”的木牌子。因為樹木容易著火,星星之火,可以燒毀大片森林。但是,在中國南海一帶,生長著一種叫海松的樹,用它的木材做成菸斗,即使是成年累月的煙燻火燒,也燒不壞。當你用一根頭髮繞在菸斗柄上,用火柴去燒時,頭髮居然燒不斷。因為海松的散熱能力特彆強,加上它木質堅硬,特別耐高溫,所以不怕火燒。原作

“流血”的樹

植物水生植物

中國廣東台灣一帶,生長著一種多年生藤本植物,叫做麒麟血藤。它通常像蛇一樣纏繞在其它樹木上。它的莖可以長達10餘米。如果把它砍斷或切開一個口子,就會有像“血”一樣的樹脂流出來,乾後凝結成血塊狀的東西。這是很珍貴的中藥,稱之為“血竭”或“麒麟竭”。

樹木中的老壽星
世界上最長壽的樹,要算非洲西部加那利島上的一棵龍血樹。五百多年前,西班牙人測定它大約有八千至一萬歲。這才是世界樹木中的老壽星。可惜在1868年的一次風災中毀掉了。

植物水生植物蓮花

最短命的種子植物
有一種叫羅合帶的植物,生長在嚴寒的帕米爾高原。那裡的夏天很短,到六月間剛剛有點暖意,羅合帶就匆匆發芽生長。過了一個月,它才長出兩三根枝蔓,就趕忙開花結果,在嚴霜到來之前就完成了生命過程。它的生命如此短促,但是尚能以月計算。
壽命最短的要算生長在沙漠中的短命菊,它只能活幾星期。沙漠中長期乾旱,短命菊的種子,在稍有雨水的時候,就趕緊萌芽生長,開花結果,趕在大旱來到之前,匆忙地完成它的生命周期,不然它就要“斷宗絕代”。

向高處生長最快的植物
生長在中國雲南廣西東南亞一帶的團花樹,一年能長高3.5米。在第七屆世界林業會議上,被稱為“奇蹟樹”。生長在中南美的輕木,要比團花樹長得更快,它一年能長高5米。但是,木本植物生長速度的絕對冠軍要算是毛竹。它從出筍到竹子長成,只要兩個月的時間,就高達20米,大約有六七層樓房那么高。生長高峰的時候,一晝夜能升高1米。因此,有“雨後春筍”的說法。

生長最慢的樹
自然界樹木生長的速度,真是千差萬別,有的快得驚人,有的慢得出奇。例如在蘇聯喀拉哈里沙漠中,有一種名叫爾威茲加樹,個子很矮,整個樹冠是圓形的,要是從正面看上去,就象是沙地上的小圓桌。它的升高速度慢極了,100年才長高30厘米。要是和毛竹的生長速度相比,真象老牛追汽車。爾威茲加樹要長333年,才能達到毛竹一天生長的高度。爾威茲加樹生長為什麼如此慢呢?除了它的本性以外,沙漠中雨水稀少,天氣乾旱,風又大,這也是重要原因。

開花最晚的植物
世界上開花最晚的植物是拉蒙弟鳳梨,它的出產地是南美洲國家玻利維亞,它要生長150年後才開出花序,花序呈圓錐狀。拉蒙弟鳳梨一生只開一次花,開花後意味著它將枯萎,死去。

奇異的植物

植物 植物
植物 植物

起源中心理論

19世紀以來,許多植物學家開展了廣泛的植物調查,並進行了植物地理學、古生物學、生態學、考古學、語言學和歷史學等多學科的綜合研究,先後總結提出了世界栽培植物的起源中心理論。

1.德坎道爾栽培植物起源中心論
通常認為,德坎道爾是最早研究世界栽培植物起源的學者。他通過植物學、歷史學及語言學等方面研究栽培植物的地理起源,出版了《世界植物地理》(1855)、《栽培植物的起源》(1882)這兩部著作。他在《栽培植物起源》(1882)一書中考證了247種栽培植物,其中起源於舊大陸的199種,占總數的88%以上。他指出這些作物最早被馴化的地方可能是中國、西南亞和埃及、熱帶亞洲。

2.瓦維洛夫栽培植物起源中心學說
世界上研究栽培植物起源最著名的學者是瓦維洛夫(Н.И.Вавилов),他綜合前人的學說和方法來研究栽培植物的起源問題。1923 - 1931年,他組織了植物考察隊,在世界上60個國家進行了大規模的考察,蒐集了25萬份栽培植物材料,對這些材料進行了綜合分析,並做了一系列科學實驗,出版了《栽培植物的起源中心》一書,發表了“育種的植物地理基礎”的論文,提出了世界栽培植物起源中心學說,把世界分為八個栽培植物起源中心,論述了主要栽培植物,包括蔬菜、果樹、農作物和其它近緣植物600多個物種的起源地。

3.勃基爾的栽培植物起源觀
勃基爾(I. H. Burkill)在《人的習慣與栽培植物的起源》(1951)中系統地考證了植物隨人類氏族的活動、習慣和遷徙而馴化的過程,論證了東半球多種栽培植物的起源,認為瓦維洛夫方法學上主要缺點是“全部證據都取自植物而不問栽培植物的人。”他提出影響馴化和栽培植物起源的一些重要觀點,如“馴化由自然產地與新產地之間的差別而引起。”對馴化來說“隔離的價值是絕對重要的。”

4.達林頓的栽培植物的起源中心
達林頓(C. D. Darlington)利用細胞學方法從染色體分析栽培植物的起源,並根據許多人的意見,將世界栽培植物的起源中心劃為9個大區和4個亞區,即(1)西南亞洲;(2)地中海,附歐洲亞區;(3)衣索比亞,附中非亞區;(4)中亞;(5)印度 - 緬甸;(6)東南亞;(7)中國;(8)墨西哥,附北美(在瓦維洛夫基礎上增加的一個中心)及中美亞區;(9)秘魯,附智利及巴西 - 巴拉圭亞區。他的劃分除了增加歐洲亞區以外,基本上與瓦維洛夫的劃分相近。

5.茹科夫斯基的栽培植物大基因中心
茹考夫斯基(Л. М. Жуковский)1970年提出不同作物物種的地理基因小中心達100餘處之多,他認為這種小中心的變異種類對作物育種有重要的利用價值。他還將瓦維洛夫確定的8個栽培植物起源中心所包括的地區範圍加以擴大,並增加了4個起源中心,使之能包括所有已發現的栽培植物種類。他稱這12個起源中心為大基因中心。這12 個大基因中心(圖1-2)。大基因中心或多樣化變異區域都包括作物的原生起源地和次生起源地。1979年荷蘭育種學家澤文(A. C. Zeven)在與茹考夫斯基合編的《栽培植物及其近緣植物中心辭典》中,按12個多樣性中心列入167科2 297種栽培植物及其近緣植物。書中認為在此12個起源中心中,以東亞(中國 - 緬甸)、近東和中美三區是農業的搖籃,對栽培植物的起源貢獻最大。然而,由於12個“中心”覆蓋的範圍過於廣泛,幾乎包括地球上除兩極以外的全部陸地。

6.哈蘭的栽培植物起源分類
哈蘭(J. R. Harlan,1971)認為,在世界上某些地區(如中東、中國北部和中美地區)發生的馴化與瓦維洛夫起源中心模式相符,而在另一些地區(如非洲、東南亞和南美—東印度群島)發生的馴化則與起源中心模式不符。他根據作物馴化中擴散的特點,把栽培植物分為5類。

植物的特點是具有光合作用的能力——就是說它可以藉助光能及動物體內所不具備的葉綠素,利用水、礦物質和二氧化碳生產食物。釋放氧氣後,剩下葡萄糖——含有豐富能量的物質,作為植物細胞的組成部分。

據信,所有植物的祖先都是單細胞非光合生物,它們吞食了光合細菌,二者形成一種互利關係:光合細菌生存在植物細胞內(即所謂的內共生現象)。最後細菌蛻變成葉綠體,它是一種植物通常是不運動的,因為它們不需要尋找食物。

自然的組成元素

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