百科知识植物

百科知识植物
百科知识植物
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。

植物的特点是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。

植物已是距今二十五亿年前(元古代)，地球史上最早出现的植物属于菌类和藻类，其后藻类一度非常繁盛。

直到四亿三千八百万年
前(志留纪)，绿藻摆脱了水域环境的束缚，首次登陆大地，进化为
蕨类植物，为大地首次添上绿装。

三亿六千万年前(石炭纪)，蕨类
植物衰落，代之而起是石松类、楔叶类、真蕨类和种子蕨类，形成
沼泽森林。

古生代盛产的主要植物于二亿四千八百万年前(三叠纪)
几乎全部灭绝，而裸子植物开始兴起，进化出花粉管，并完全摆脱
对水的依赖，形成茂密的森林。

在距今1亿4千万年前白垩纪开始
的时候，更新、更进步的被子植物就已经从某种裸子植物当中分化
出来。

进入新生代以后，由于地球环境由中生代的全球均一性热带、亚热带气候逐渐变成在中、高纬度地区四季分明的多样化气候，蕨
类植物因适应性的欠缺进一步衰落，裸子植物也因适应性的局限而
开始走上了下坡路。

这时，被子植物在遗传、发育的许多过程中以
及茎叶等结构上的进步性、尤其是它们在花这个繁殖器官上所表现
出的巨大进步性发挥了作用，使它们能够通过本身的遗传变异去适
应那些变得严酷的环境条件反而发展得更快，分化出更多类型，到
现代已经有了80多个目、200多个科。

正是被子植物的花开花落，
才把四季分明的新生代地球装点得分外美丽。

据估计，现存大约有350000个植物物种，被分类为种子植物、
苔藓植物、蕨类植物和拟蕨类植物。

直至2004年，其中的287655
个物种已被确认，有258650种开花植物、16000种苔藓植物、
11000种蕨类植物和8000种绿藻。

植物共有六大器官：根、茎、叶、花、果实、种子。

茎是植物体中轴部分。

直立或匍匐于水中，茎上生有分枝，分枝顶端具有分生
细胞，进行顶端生长。

茎一般分化成短的节和长的节间两部分。

茎
具有输导营养物质和水分以及支持叶、花和果实在一定空间的作用。

有的茎还具有光合作用、贮藏营养物质和繁殖的功能。

叶是维管植
物营养器官之一。

功能为进行光合作用合成有机物，并有蒸腾作用
提供根系从外界吸收水和矿质营养的动力。

花是具有繁殖功能的变
态短枝。

果实主要是作为传播种子的媒介。

种子具有繁殖和传播的
作用，种子还有种种适于传播或抵抗不良条件的结构，为植物的种
族延续创造了良好的条件。

根
植物根根是植物的营养器官，通常位于地表下面，负责吸收土壤里面的水分及溶解其中的离子，并且具有支持、贮存合成有机物质
的作用。

根由薄壁组织、维管组织、保护组织、机械组织和分生组
织细胞组成。

根可分为四个区，最顶端的是帽状结构——根冠，以上是分生区和伸长区，再上则是带根毛的根毛区。

根冠位于根顶端分生组织的外面。

外层细胞壁的高度粘液化可以减少根在往下生长过程中与土壤接触的摩擦力，起到保护作用。

同
时细胞中的造粉体还可保证根的向地生长，即保证其向地性(Gravitropism)。

分生区是位于根冠内方的顶端分生组织。

分生区细胞能不断分裂，一方面小部分用来形成根冠细胞，而大部分则向后经过细胞的生长、分化，形成根的各种结构;另一方面保持自身原有的体积。

伸长区的细胞由分生区细胞发展而来，分裂能力已减弱，细胞延长轴伸长。

伸长活动会导致原生韧皮部和初生木质部损坏，使之出
现缺层(Lacuna)。

根毛区细胞已是成熟的细胞。

根毛由表皮中的毛细胞(Trichoblast)生成，可有效地增大植物根部的吸收区域。

树木根部
的吸收面积可达400M²。

茎
植物茎茎是植物的营养器官之一。

是大多数植物可见的主干。

当然，例如仙人掌的变态茎。

茎下接根，通过木质部将根部吸收到的
水分和矿物质往上运输到各营养器官，通过韧皮部将光合作用的产
物往下运输。

茎来源于植物胚胎的胚芽。

胚轴组成部分的茎，准确
地说是子叶下的部分。

最早拥有茎的植物为现已绝种的库氏裸蕨，现存则是松叶蕨，他们没有真正的根、叶。

因此维管束植物(导管植物)中，最早出现的
器官是茎，根叶则是由茎演化而成。

变态茎
有些植物的茎，其功用已经特化不只是支持和运输的功能，其形态也不只是着生枝叶，我们称之变态茎。

常见的有仙人掌的块茎、洋葱的鳞茎、荸荠的球茎、姜的根茎、草莓的走茎、葡萄的卷须(茎卷须)，还有茎(枝条)特化成叶状的芦
笋等。

叶
植物叶叶是高等植物的营养器官，侧边发育自植物的茎的叶原基。

叶内含有叶绿素，是植物进行光合作用的主要场所。

同时，植物的
蒸散作用是通过叶的气孔实现的。

叶只出现在真正的茎上，即只有维管植物才有叶。

蕨类、裸子植物和被子植物等所有高等植物都有叶。

相对地，苔藓植物、藻类、
真菌和地衣则没有叶。

在这些扁平体(Thallus)中只能找到与叶相似
的结构，但只能作为类似物(Analoga)。

完全叶包含三部分：叶片，叶柄和托叶。

叶片指的是完全叶上扁平的主体结构。

它会尽可能地吸收阳光，并通过气孔调节植物体内水分和温度。

叶柄是连接叶片与茎节的部分。

托叶着生于叶柄基部两侧或叶腋处，细小，早落。

不同的植物种类，托叶的形态也不同。

例如豌豆有着大的叶片状托叶，而洋槐和酸枣的托叶则是针形，山樱花的托叶为羽状。

其作用是保护幼叶。

花
花生于花托上，最外面是花瓣，中间包裹着植物的生殖器官，雄蕊及雌蕊。

花鲜艳的颜色及诱人的香气，都是为了吸引昆虫前来。

在昆虫的帮助下，完成受粉的过程，达到传宗接代的目的。

多数草类及树木的花朵颜色暗淡，没有香气，不能吸引昆虫前来授粉，这种植物一般靠风力完成授粉过程。

根据植物的不同，多数植物每年会开上百朵花，少数植物，如郁金香，一年只开一朵花。

花期的长短也相差很大。

花萼位于最外层的一轮萼片，通常为绿色，但也有些植物的呈花瓣状。

花冠位于花萼的内轮，由花瓣组成，较为薄软，常有颜色以吸引昆虫帮助授粉。

雄蕊群是一朵花内雄蕊的总称，花药着生于花丝顶部，是形成花粉的地方，花粉中含有雄配子。

雌蕊群是一朵花内雌蕊的总称，可由一个或多个雌蕊组成。

组成雌蕊的繁殖器官称为心皮，包含有子房，而子房室内有胚珠(内含雌配子)。

一个雌蕊可能由多个心皮组成，在这种情况下，若每个心皮分离形成离生的单雌蕊，即称为离心皮雌蕊，反之若心皮合生，则称为复雌蕊。

雌蕊的黏性顶端称为柱头，是花粉的受体。

花柱连接柱头和子房，是花粉粒萌发后花粉管进入子房的通道
果实
由受精后雌蕊子房单一发育形成的果实称为真果，如桃、大豆等;通常把仅由子房称为真果，如桃、大豆等。

由子房加上花的其它部分(花萼、花被、花轴等)形成的果实称为假果，如苹果、梨等。

有萼和花萼参与的，如草莓，果实大都是增
大而肉质的花托。

种子
种子是种子植物的胚珠经受精后长成的结构，一般有种皮、胚和胚乳等组成。

胚是种子中最主要的部分，萌发后长成新的个体。

胚
乳含有营养物质。

种皮由珠被发育而来，有保护胚与胚乳的功能。

裸子植物的种皮由外层、内层(肉质层)、中层(石质层)组成。

苏铁和银杏，外层的
肉质层肥厚，成熟时具色素;许多松柏类植物的外层不发达。

内层一
般趋向皱缩，在成熟的种子中呈纸状薄层，衬贴在中层里面。

胚由受精卵发育成。

由胚芽、胚轴、子叶、胚根组成。

裸子植物的胚沿种子的中央纵轴排列，不同种类种子，子叶数不同，为1～
18个。

常见为两个，如苏铁、银杏、红豆杉、香榧、红杉、买麻藤、麻黄等。

裸子植物胚乳是单倍体的雌配子体，一般比较发达，多储藏淀粉或脂肪，也有的含糊粉粒。

胚乳一般为淡黄色，少数为白色，银杏
成熟的种子中胚乳呈绿色。

被子植物的胚乳在双受精过程中，一个精子与胚囊中的极核融合发育成多倍体。

多数被子植物在种子发育中有胚乳形成，但有的成
熟种子中不具、具很少的胚乳，由于它们的胚乳在发育中被胚分解
吸收了。

一般把成熟的种子分有胚乳种子、无胚乳种子。

无胚乳种
子中胚很大，胚体各部分，特别在子叶中储有大量营养物质。

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。

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。

食用植物
实际上，所有人类的养分来源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份还包
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。

粮食作物
粮食指植物可供人类食用的部分。

狭义的粮食单指谷物(cereal)，即禾本科作物的种子(以及例外情形的非禾本科的荞麦种子)。

广义
的粮食还要包括豆科植物的种子，以及马铃薯等植物可供食用的根
或茎部。

粮食所含营养物质主要为糖类(淀粉为主)，其次是蛋白质。

联合国粮食及农业组织对粮食的定义包括三大类谷物，包括麦类、
稻谷、粗粮(又称杂粮，即经常被用作动物饲料的粮食，包括大麦、
玉米、黑麦、燕麦、黑小麦、高粱)。

中国在先秦即有五谷之说，指稻、黍、稷、麦、菽物种作物，其种子称作稻米、黍米、粟米、麦粒、菽豆。

蔬菜
蔬菜，是指可以做菜、烹饪成为食品的，除了谷物以外的其他植物(多属于草本)。

生活中所指的的蔬菜，常和“水果”分开讨论。

不过也常和水果合称为“蔬果”。

另外，和“野菜”不同的地方，
在于蔬菜经过人类长时间的育种，提高了口感、营养价值，甚至抗
病力等特征，和原本的野生种已有明显差异，人类食用的频率也高
得多;而野菜则多半未经过人类驯化，几乎均为野生种，人类也较不
常食用。

水果
水果是指可以生食，多汁液，有酸味或甜味的果实，像苹果、橙、葡萄、草莓、香蕉及柠檬、蓝莓等。

但在植物学的定义上，也有一
些不视是水果的果实，例如豆子、玉米粒、小麦的麦穗及番茄。

香料
香料，又名辛香料或香辛料，是一些干的植物的种子、果实、根、树皮做成的调味料的总称，例如胡椒、丁香、肉桂等。

它们主要是
被用于为食物增加香味，而不是提供营养。

用于香料的植物有的还可用于医药、宗教、化妆、香氛、或食用。

香料很少单独使用，大部分以数种数十种成份调和构成。

有时，香
料也指制造香味用的材料。

油料作物
人们做饭时使用的烹调油是从一些油脂含量很高的油料作物的果实或种子中提炼出来的。

常见的油料作物主要有油棕、花生、大豆、芝麻、油菜、向日葵等。

花生豆类以及一些干果的仁都是很好的油料。

我国种植较广泛的油料作物有花生、大豆、油菜等。

糖料作物
用于制糖的作物称为糖料作物。

糖料作物主要有两种：一是甘蔗，它是一种高高的绿色的茎;一是甜菜，它是一种长在地下的膨大的根。

人们榨取他们的汁液，把汁液收集起来转化为糖的结晶。

在我国，
北方一般以甜菜为原料制糖，南方则常以甘蔗为原料制糖。

原料植物
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
来自于植物的化石燃料。

来自于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。

来自于植
物的农药包括尼古丁、鱼藤酮、番木鳖碱和除虫菊精等。

来自于植
物的毒品包括鸦片、古柯碱和大麻等。

来自于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、琥珀和软木的源料。

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。

观赏植物
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
植物可用于绿雕、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、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地
的旅行。

植物文化
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。