一、植物的定义
在自然界中,凡是有生命的机体,均属于生物。生物应分为几个界,把行固着生活和自养的生物称为植物界,简称植物。
植物有明显的细胞壁和细胞核,其细胞壁由葡萄糖聚合物——纤维素构成。植物具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素,利用水、矿物质和二氧化碳生产食物。释放氧气后,剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质,作为植物细胞的组成部分。[1]亚里斯多德将生物区分成植物(通常是不移动的)和动物(时常会移动去获取食物)两种。在林奈系统里,则被分为了植 物界和动物界两界。后来,人们渐渐了解过原本定义的植物界中包含了数个不相关的类群,并将真菌和数种藻类移至新的界去。然而,对于植物仍然有许多种看法,不论是在专业上的,还是在一般大众的眼中来看。而也确实,若试图要完美地将“植物”放至单一个分类里是会发生问题的,因为对于大多数的人而言,“植物”这一词对现今分类学和系统分类学所立基的种系发生学的概念之间的关连性并不是很清楚,繁殖方法主要有压条、分根、扦插、嫁接、根、叶、种子、孢子等。
二、植物的主要作用
植物大多数固态物质是从大气层中取得。经由一个被称为光合作用的过程,植物利用阳光里的能源来将大气层中的二氧化碳转化成简单的糖。这些糖分被用做建材,并构成植物主要结构成份。植物主要依靠土壤做为支撑和取得水份,以及氮、磷等重要基本养分。大部份植物要能成功地成长,也需要大气中的氧气(做为呼吸之用)及根部周围的氧气。不过,一些特殊维管植物如红树林可以让其根部在缺氧环境下成长。
光合作用
植物具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素,利用水、无机盐和二氧化碳进行光合作用,释放氧气,产生葡萄糖——含有丰富能量的物质,供植物体利用。
植物的叶绿素含有镁。
植物细胞有明显的细胞壁和细胞核,其细胞壁由葡萄糖聚合物——纤维素构成。
所有植物的祖先都是单细胞非光合生物,它们吞食了光合细菌,二者形成一种互利关系:光合细菌生存在植物细胞内(即所谓的内共生现象)。最后细菌蜕变成叶绿体,它是一种在所有植物体内都存在却不能独立生存的细胞器。大多数植物都属于被子植物门,是有花植物,其中还包括多种树木。植物呼吸作用主要在细胞的线粒体进行;光合作用在细胞的叶绿体进行。[7]
绿色植物光合作用是地球上最为普遍、规模最大的反应过程,在有机物合成、蓄积太阳能量和净化空气、保持大气中氧气含量和碳循环的稳定等方面起很大作用,是农业生产的基础,在理论和实践上都具有重大意义。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,与此同时,还能向空气中释放出近5亿吨还多的氧,为人和动物提供了充足的食物和氧气。
叶片是进行光合作用的主要器官,叶绿体是光合作用的重要细胞器。高等植物的叶绿体色素包括叶绿素(a和b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),它们分布在光合膜上。叶绿素的吸收光谱和荧光现象,说明它可吸收光能、被光激发。叶绿素的生物合成在光照条件下形成,既受遗传性制约,又受到光照、温度、矿质营养、水和氧气等的影响。
光合作用包括光反应过程、光合碳同化二个相互联系的步骤,光反应过程包括原初反应和电子传递与光合磷酸化两个阶段,其中前者进行光能的吸收、传递和转换,把光能转换成电能,后者则将电能转变为ATP和NADPH2(合称同化力)这两种活跃的化学能。活跃的化学能转变为稳定化学能是通过碳同化过程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三条途径,根据碳同化途径的不同,把植物分为C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途径是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式,其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途径和CAM途径都不过是CO2固定方式不同,最后都要在植物体内再次把CO2释放出来,参与C3途径合成淀粉等。C4途径和CAM途径固定CO2的酶都是PEP羧化酶,其对CO2的亲和力大于RuBP羧化酶,C4途径起着CO2泵的作用;CAM途径的特点是夜间气孔开放,吸收并固定CO2形成苹果酸,昼间气孔关闭,利用夜间形成的苹果酸脱羧所释放的CO2,通过C3途径形成糖。这是在长期进化过程中形成的适应性。
光呼吸是绿色细胞吸收O2放出CO2的过程,其底物是C3途径中间产物RuBP加氧形成的乙醇酸。整个乙醇酸途径是依次在叶绿体、过氧化体和线粒体中进行的。C3植物有明显的光呼吸,C4植物光呼吸不明显。
植物光合速率因植物种类品种、生育期、光合产物积累等的不同而异,也受光照、CO2、温度、水分、矿质元素、O2等环境条件的影响。这些环境因素对光合的影响不是孤立的,而是相互联系、共同作用的。在一定范围内,各种条件越适宜,光合速率就越快。
植物光能利用率还很低。作物现有的产量与理论值相差甚远,所以增产潜力很大。要提高光能利用率,就应减少漏光等造成的光能损失和提高光能转化率,主要通过适当增加光合面积、延长光合时间、提高光合效率、提高经济产量系数和减少光合产物消耗。改善光合性能是提高作物产量的根本途径。
呼吸作用
呼吸作用是高等植物代谢的重要组成部分。与植物的生命活动关系密切。生活细胞通过呼吸作用将物质不断分解,对植物体内的各种生命活动所需能量的提供和合成重要有机物的原料有重要作用。同时还可增强植物的抗病力。呼吸作用是植物体内代谢的枢纽。
呼吸作用根据是否需要氧,分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。在正常情况下,有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式,但在缺氧条件和特殊组织中植物可进行无氧呼吸,以维持代谢的进行。
呼吸代谢可通过多条途径进行,其多样性是植物长期进化中形成的一种对多变环境的适应性表现。EMP-TCA循环是植物体内有机物氧化分解的主要途径,而PPP等途径在呼吸代谢中也占有重要地位。
呼吸底物彻底氧化,最终释放CO2和产生水,同时将底物中的能量转化成ATP形式的活跃活化能。EMP-TCA循环中只有CO2和少量ATP的形成。而绝大部分能量还贮存于NADH和FADH2中。这些物质经过呼吸链上的电子传递和氧化磷酸化作用,将部分能量贮存于ATP中,这是贮存呼吸释放能量的主要形式。
植物呼吸代谢受内外多种因素的影响。呼吸作用影响着植物生命活动的进行,因而与作物栽培、育种和种子、果蔬、块根、块茎的贮藏及切花保鲜有着密切关系。人类可利用呼吸作用的相关知识,调整呼吸速率,使其更好地为生产服务。
植物指与动物相对应的另一生物干系。动物和植物的区别是在长期进化过程中形成的。但是就微小的生物而言,它们之间的区别有时是不明显的。作为植物的进化趋向,由细胞积叠方式所形成的个体发生、细胞壁的形成、靠叶绿素进行光合作用而成为独立的营养系统等独立的物质代谢型的建立是主要的,而在此基础上的非运动性等是次要的特征。据估计现存的植物种类约有30万种左右,而占植物界一半以上的菌类,由于重视其缺乏叶绿素这个重要特点,而把植物分为二大类群,也有的认为整个生物界可分为动物、菌类、植物三大类群。就分类系统而言,以前是以种子植物(显花植物)作为分类重点,其后转移到所谓的隐花植物。现时则把植物界分为10~13门,种子植物仅仅成为其中的一门。但即使在今天,就重要门的位置和其内容而言,学者间的意见分歧可能比动物界的情况还要大。一般来说,20世纪前半期以恩格勒(H.G.A.Engler)的分类系统最为普及,后半期则以帕斯彻(A.Pascher)的分类系统逐渐占优势。
三、植物对人类生活有哪些作用
1、植物给人类提供生存必需的营养物质。
这一点是最重要的。植物以太阳光作为能量来源,将无机物合成为有机物。而有机物是人类及其它动物食物的来源。植物的光合作物是包括人类在内的所有动物生命存在根本。
2、降温增湿效益——调节环境空气的温度和湿度。
在炎热的夏季,绿化状况好的绿地中的气温比没有绿化地区的气温要低 3-5度,如我们测定居住区绿地与非绿地气温差异为4.8度。
绿地能降低环境的温度,是因为绿地中园林植物的树冠可以反射掉部分太阳辐射带来的热能(约20-50%),更主要的是绿地中的园林植物能通过蒸腾作用(植物吸收辐射的35-75%,其余5-40% 透过叶片),吸收环境中的大量热能,降低环境的温度,同时释放大量的水分,增加环境空气的湿度(18-25%),对于夏季高温干燥的北京地区,绿地的这种作用,可以大大增加人们生活的舒适度。
1公顷的绿地,在夏季(典型的天气条件下),可以从环境中吸收81.8兆焦耳的热量,相当于 189台空调机全天工作的制冷效果。
值得注意的是,在严寒的冬季,绿地对环境温度的调节结果与炎热的夏季正相反,即在冬季绿地的温度要比没有绿化地面高出 1℃左右。这是由于绿地中的树冠反射了部分地面辐射,减少了绿地内部热量的散失,而绿地又可以降低风速,进一步减少热量散失的缘故。
3、吸收二氧化碳、释放氧气的效益--调节环境空气的碳氧平衡
城市绿地中的园林植物通过光合作用,吸收环境空气中的二氧化碳,在合成自身需要的有机营养的同时,向环境中释放氧气,维持城市空气的碳氧平衡。对于维持清新的空气起到了重要的不可替代的作用。一个成年人,每天呼吸要吸进750克的氧气,呼出1000克的二氧化碳,而一棵胸径20公分的绒毛白蜡,每天可以吸收4.8千克的二氧化碳,释放3.5千克的氧气,可以满足大约5个成年人全天呼吸的需要。
早晨随着太阳的出升,绿地中园林植物开始进行光合作用,吸收二氧化碳释放氧气,于是环境空气中的二氧化碳含量逐渐降低,到中午左右二氧化碳含量降到最低点,夜晚,植物光合作用停止并且也开始进行呼吸作用,而由于城市人的活动、车辆等的运转,都向空气中释放二氧化碳,空气中二氧化碳开始升高。所以在绿地中锻炼,从环境空气的清新程度上来说,是在上午10点至下午2点最好,而在清晨并不是最好的时间。
4、滞尘效益--大自然的滤尘器
空气中的粉尘不仅本身就是一种重要的污染物,而且粉尘颗粒中还粘附有有毒物质、至病菌等,对人的健康有严重的危害。绿地中的园林植物,具有粗糙的叶片和小枝,这些叶片和小枝具有巨大的表面积,一般要比植物的占地面积大二三十倍,许多植物的也表面还有绒毛或黏液,能吸附和滞留大量的粉尘颗粒,降低空气的含尘量。当遇到降雨的时候,吸附在叶片上的粉尘被雨水冲刷掉,从而是植物重新恢复滞尘能力。
绿地滞尘的另外一个重要方面,是绿地充分覆盖地面,有效地杜绝二次扬尘。据测定,5、吸收有毒气体的效益
园林植物可以吸收空气中的二氧化硫、氯气等有毒气体,并且做到彻底的无害处理。1 公顷绿地,每年吸收二氧化硫171千克,吸收氯气 34千克。对于维持洁净的生存环境具有重要的作用。
5、园林绿地的减菌效益
许多园林植物可以释放出具有杀菌作用的物质,如丁香酚、松脂、核桃醌等,所以绿地空气中的细菌含量明显低于非绿地。因此绿地的这种减菌效益,对于维持洁净卫生的城市空气,具有积极的意义。
四、植物对人类的好处
(一)美化环境
植物界中许多植物具有较高的观赏价值,特别是园林植物。园林植物以其优美的姿、丰富的色彩增添了城市的景色,具有良好的美化环境的作用。
(二)保护和改善环境
植物的叶片能进行光合作用,吸收空气中的二氧化碳、放出氧气,使空气清新。高大的植物树冠可有效的阻挡空气中的粉尘,多毛的叶片表面可吸附粉尘和吸收空气中的有害物质,如二氧化硫、氟化氢、氯气等。有些植物还可以分泌大量的杀菌素(如松柏类植物),有效的杀死空气中的有害菌。植物还可以有效的阻挡噪音。植物的根系可有效的固定土壤,防止水土流失。
(三)调节改善环境小气候
高大的植物具有良好的遮荫作用,植物叶片的蒸腾作用可增加空气中的湿度,并通过吸热降低空气温度,有效的调节和改善环境小气候。
(四)经济用途
园林植物也有很多的经济用途,如药用、木材、果树等。
主要价值
成千上万的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。
人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽,室外则会设置草坪、荫树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草植物的意象通常被使用于美术、建筑、性情、语言、照相、纺织、钱币、邮票、旗帜和臂章上头。
活植物的艺术类型包括绿雕、盆景、插花和树墙等。观赏植物有时会影响到历史,如郁金香狂热。植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本,包括到植物园、历史公园、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。
1、食用价值
实际上,所有人类的养分来源大多都直接或间接地依靠着陆生植物。绝大多数的人类的养分依靠谷物,尤其是玉米、小麦和稻米,或者是其他主食如马铃薯、木薯和荚果等。其他被食用的植物部分还包括水果、蔬菜、坚果、香草、香料和食用花卉等。
由植物制成的饮料包括咖啡、茶、葡萄酒、啤酒等。糖主要是由甘蔗和甜菜中得到的。食用油和植物牛油来自玉米、大豆、芥花籽油、红花、向日葵、橄榄等等。食品添加剂包括阿拉伯树胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、淀粉和果胶等。?
2、原料价值
木材被用在建筑、家具、纸张、乐器和运动用具上头。布料通常是由棉花、亚麻或其原料为纤维素的合成纤维,如嫘萦和醋酸根。来自植物的可再生燃料包括柴、泥炭和其他生质燃料。炭和石油是来自植物的化石燃料。
来自植物的药物包括阿司匹灵、紫杉醇、吗啡、奎宁、利血平、秋水仙素、毛地黄和长春新碱等。植物中存在于上百种药草如银杏、紫锥花、解热菊和贯叶连翘等。来自植物的农药包括尼古丁、鱼藤酮、番木鳖碱和除虫菊精等。来自植物的毒品包括鸦片、古柯碱和大麻等。来自植物的毒药包括蓖麻毒素、毒参和箭毒等。
植物是许多天然产品如纤维、香精油、染料、颜料、蜡、丹宁、乳胶、树脂、松香、生物碱、琥珀和软木的原料。源自于植物的产品包括肥皂、油漆、洗发精、香油、化妆品、松节油、橡胶、亮光漆、润滑油、亚麻油地毡、塑胶、墨水、口香糖和麻绳等。
植物亦为大量有机化合物的工业合成中,基本化合物的主要来源。
3、美观用途
成千的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。
人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽,室外则会设置草坪、荫树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草植物的意像通常被使用于美术、建筑、性情、语言、照像、纺织、钱币、邮票、旗帜和臂章上头。
活植物的艺术类型包括绿雕、盆景、插花和树墙等。观赏植物有时会影响到历史,如郁金香狂热。植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本,包括到植物园、历史园林、国家公园、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。
4、文化价值
植物也为人类的精神生活提供基础需要。每天使用的纸就是用植物制作的。一些具有芬芳物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。
许多乐器也是由植物制作而成。而花卉等植物更是成为装点人类生活空间的观赏植物。
植物生态
植物和植被的研究因其形式而复杂。首先,大多数植物都扎根于土壤中,这使得难以观察和测量养分吸收和物种之间的相互作用。其次,植物往往?重现无性,那就是无性繁殖的方式,使得它难以分辨单个植物。
因此,植物生态学和动物生态学对问题涉及问题的处理方式不同,这些问题涉及繁殖,传播和互惠等过程。一些植物生态学家非常重视尝试将植物种群当作动物种群对待,着重于种群生态学。
许多其他生态学家认为,利用种群生态学来解决某些科学问题是有用的,而植物则要求生态学家从多角度开展工作,以适应问题,规模和情况。
植物分布受历史因素,生态生理学和生物相互作用的综合影响。特定地点可能存在的物种种类受到历史偶然性的限制。为了显示出来,物种必须在某个区域内进化或散布在该区域内(自然地或通过人类活动),并且一定不能在局部灭绝。
局部存在的物种种类进一步限于那些具有生理适应能力以在存在的环境条件下生存的物种。通过与其他物种的相互作用,进一步塑造了这一群体。
植物群落根据优势植物物种的形式广泛地分布到生物群落中。例如,草原以草为主,而森林以树木为主。生物群落是由区域气候决定的,主要是温度和降水,并遵循总体纬度趋势。
在生物群落内,可能有许多生态群落,不仅受到气候和各种较小尺度特征的影响,包括土壤,水文和扰动制度。生物群落也随海拔变化而变化,高海拔通常类似于高纬度地区的海拔。
以上内容参考?-植物
(1)调节气候,净化空气。
在绿色的叶片上,不时排出像雾一样的水气。这种气态水分蒸发到大气中的现象,叫做叶的蒸腾作用。植物形成1千克干物质,大约需要蒸腾300-400千克的水分。植物叶子的蒸腾作用,增加了空气中的湿度,造成多云、多雾,增加了降雨量,改变了环境小气候,防止旱灾发生。绿色植物的蒸腾作用能够吐雾播雨降伏旱魔。
科学家发现许多植物的叶子能分泌杀菌素,其中有松树、柏树、栎树、桉树、杉树等。据测定,1公顷松林,每昼夜能向空气中分泌出大约5千克的挥发性杀菌素。柏树的分泌作用更强达30千克,它们可以杀死像白喉菌、肺结喉菌、痢疾菌等多种病菌。因此,在针叶林里的空气特别清洁、新鲜。
随着工农业的发展,在生产过程中排出大量的有害气体,如二氧化硫、氟化氢等。这些有害气体,有些植物的叶子能够吸收。如夹竹桃的叶子,在污染区,每天能吸收0.069克的硫。泡桐、梧桐、黄杨树等吸收氟化氢的能力很强,还可吸收氯。这些植物的叶子是大自然空气的净化器。
(2)防治噪音,也得请绿叶来帮忙。据测定,一条40米宽的林带,可以把噪音减低10-15分贝,30米宽的林带可以减低6-8分贝,城市公园里的成片树木作用更大,可减少26-43分贝。绿化的街道,枝叶繁茂,可以减少噪音8-10分贝。
(3)可做饮料,可做饲料,可加工成药材。
(4)检验大气污染:大气污染一般可分成3大类:物理性污染物、生物性污染物和化学性污染物,因而,相应地有物理性大气污染、生物性大气污染和化学性大气污染。
粉尘是主要的物理性大气污染物。绿色植物都带有滞尘的作用,但其滞尘量的大小与树种、林带宽度、种植状况和气象条件有关。
植物可以减轻生物性大气污染。大气环境中的毒害化学物质是化学性大气污染。植物除了可以监测大气的化学污染外,更重要的是植物可以吸收大气中的化合物或毒害性化学物质。植物可以通过多种途径净化化学性大气污染物,植物净化化学性大气污染的主要过程是持留和去除。持留过程涉及植物截获、吸附、滞留等,去除过程包括植物吸收、降解、转化、同化等。有的植物有超同化的功能,有的植物具有多过程的作用机制。植物对污染物的吸附与吸收主要发生在地上部分的表面及叶片的气孔。在很大程度上,吸附是一种物理性过程,其与植物表面的结构。如叶片形态、粗糙程度、叶片着生角度和表面的分泌物有关。已有实验证明植物表面可以吸附亲脂性的有机污染物,其中包括多氯联苯(PCBs)和多环芳烃(PAHs),其吸附效率取决与污染物的辛醇-水分配系数。植物可以吸附大气中的多种化学物质,包括CO2、SO2、CL2、HF、重金属(PB)等。植物吸收大气中污染物主要是通过气孔,并经由植物维管系统进行运输和分布。对于可溶性的污染物包括SO2、CL2和HF等,随这污染物在水中溶解性增加,植物对其吸收的速率也会相应增加。湿润的植物表面可以显著增加对水溶解性污染物的吸收。光照条件由于可以显著地影响植物生理活动,尤其是控制叶片气孔的开闭,因而对植物吸收污染物有较大的影响。对于发挥或半发挥的有机污染物,污染物本身的物理化学性质包括相对分子质量、溶解性、蒸汽压和辛醇-水分配系数等都直接地影响到植物的吸收。气候条件也是影响植物吸收污染物的关键因素,植物在春季和秋季吸收能力较强,不同植物对不同污染物吸收能力有较大的差异。
(5)建筑学上的仿生利用。
(6)预报气象,预报地震:滴水观音花在下雨之前会滴水。这就是预报气象。地震,树叶会不寻常地掉落,这就是预报地震。
(7)作为书写纸张,作为工艺材料。
(8)为人类提供食物和能源。
1、植物给人类和动物直接或间接提供生存必需的食物,是人和动物生命存在的根本.
2、吸收二氧化碳、释放氧气,为人类和动物提供维持生命的氧气.
3、美化环境、净化空气、调节空气的温湿度,给人类和动物提供适宜的生存空间.
植物对人类和动物好处还很多,以上是最重要的.
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