植物茎形态结构与功能的适应--宋姗姗

植物茎的形态结构与功能的适应

姓名：宋姗姗学号：20121070219 学院：生命科学学院专业：园艺

【摘要】：提出植物形态结构与功能相适应的观点，以旱生植物为例，从旱生植物的茎方面的形态结构的变化来解释植物是如何与抗旱的功能相适应的。最后对文章进行一些总结。

现存的每一种植物都具有与环境相适应的形态结构和生理功能特征[1]。植物的根、茎、叶、花、果实和种子等器官，都具有明显的适应性特征。

植物由于外界生态因素的影响，逐渐演化出各种各样的形态和结构来适应所生长的环境。外界的各种生态因素都有可能引起植物的形态发生变化，而其中影响最大的是植物生长周围水分的供应状况。因此，本文主要谈由于水分引起的植物的形态结构与功能的适应关系。依照植物与水分的关系，可以将植物分为陆生植物与水生植物，陆生植物又分为旱生植物、中生植物和湿生植物[2]。具体以旱生植物的适应性特征来解释其形态结构与功能的适应关系。

可适应干旱条件而正常生活的植物称为旱生植物，，一般在严重缺水和强烈光照下生长的植物，植株往往变得粗壮矮化。地上气生部分发育出种种防止过分失水的结构，而地下根系则深入土层，或者形成了储水的地下器官。另一方面，茎干上的叶子变小或丧失以后，幼枝或幼茎就替代了叶子的作用，在它们的皮层细胞或其他组织中可具有丰富的叶绿体，进行光合作用。

旱生植物的形态和结构的变化，可从茎方面表现出来[4]：

茎是地上的重要部分，经受干旱的影响，远比根部显著，也比较容易观察，它们在形态解剖上的变化是：

沙漠里生长的多年生植物的叶子往往非常退化，幼枝代替了叶子的功能，例如各种梭梭(Haloxylon spp. )和沙拐枣(Calligonum spp. )，茎上已不发育出叶片(或有一些非常退化的鳞片叶，)，却在幼小的绿色枝条上进行光合作用，形成所谓同化茎。有的这些枝条以后也可能脱落。有些沙漠植物的枝条，在干旱季节可以及时枯死，以减少水分的蒸发，同时使植物体内需水的程度减到最低限度，但是一到雨季，它们又能够迅速长出新的枝条。

沙生植物，特别是沙生灌木，常可看到的一种特征，就是形成分裂的茎。例如一种蒿(Artemisia herba- alba)，骆驼蓬(Peganum harmala)和一种霸王(Zygophyllum dumosum)的茎部都可以裂开成几部分。分裂形成的几个分开部分，由于所遇到的小生境的条件可能不同，因此，有的干死了，而有的却可能存活下来，继续生长。

旱生植物的皮层和中柱的比率较大，茎中的皮层要比中生植物的宽，而维管束则较紧密，

围绕着窄小的髓。这种构造可能是一种适应机制，特别是在木栓层形成以前，厚的皮层可能与保护维管组织免受干旱有关。旱生植物茎中皮层的厚度增加与根中皮层层数的减少，形成鲜明的对比。有些具节的藜科植物，例如假木贼(Anabasis sp. )和梭梭(Haloxylon sp.)，皮层肉质化，并能进行光合作用。到了夏天十分干旱时，可逐渐剥落，而在韧皮部薄壁细胞中产生出木栓层，保护了内部的维管组织。

有些沙生植物，茎中除了有光合作用的绿色组织以外，还发育出储水的薄壁组织。这种茎通常表现为肉质化，细胞内有胶体物质和结晶(图1)

没有肉质皮层的一些旱生植物，例如一种滨藜(Atriplex halimus) 和一种霸王(Zygophyllum dumosum)，最初形成的周皮，深入内部，是由位于茎部较里面的韧皮部薄壁组织所发育。这可能也是一种旱生的适应机制。

有些沙生灌木，例如蒿(Artemisia spp. )，在每年木质部增生的近末期时(就是每年生长年轮快终了时)，茎中往往发生出一轮“木质部间木栓环”。莫斯(1940)指出，这种特点有非常重要的适应价值，可以减少水分的丧失，并且可以把上升水分限制到有作用的次生木质部的狭窄区域。

大多数在沙漠生长的植物，边材的木纤维和纤维管胞，可含有原生质体和储藏物质，仍保持生活的状态。这二种细胞的作用很像木薄壁组织细胞和射线细胞。据报道，在一种白刺(Nitraria retusa)和一种沙拐枣(Calligonum comosum)，都可看到这类生活的木纤维。中生植物的木纤维和纤维管胞都是已失去原生质体而无生命的细胞，但是在沙生植物中却报道有生活的木纤维的存在，因此，这一直是植物解剖学上的一个争论的问题。

总之，通常生长在干旱的环境，植物可表现出各种旱生的特征。但是对于有些植物就不一定完全适用，例如夹竹桃，平常也可生长在潮湿、水分充足的地区，但是却具有很多旱生的形态和结构特征。当然，大体上说，旱生结构与干旱环境基本上是有相关关系的。

结构决定功能，植物的形态结构与其功能也要相适应，生存的环境决定了植物需要具备怎样的功能才能在此环境中生存，同时需要具备怎样的形态结构才能拥有如此功能又是紧密联系的，植物的形态结构如不能与其所需的功能适应，就无法适应当前环境，物竞天择，适者生存，这种形态结构必然会退化消失。

【参考文献】：

[1] 孔宪武，马成功，李安仁，等，中国植物志（第25卷第2分册）[M]，北京：科学出版社，1979：139- 149.

[2] 王勋陵，1989：植物形态结构与环境，兰州：兰州大学出版社。

[3] 刘家琼，1982：我国荒漠不同生态类型植物的旱生结构，植物生态学与地植物学丛刊

[4] 王勋陵，马骥从旱生植物叶结构探讨其生态适应的多样性[J].生态学报，1999，19（6）