关于植物形态和结构多样性的论文

为什么自然界会有那么多五颜六色、千姿百态的植物？因为每一种植物都只能在它所处的环境条件下生长发育，但环境条件是千变万化、不断变化的，植物必须不断变异更新才能适应。有些新的性状可以遗传给后代，新的后代可能产生新的变异。植物既有自我复制的遗传性，又有不断变异的特殊性。因为变异，植物界可以从最简单的原始单细胞植物逐渐发展到平行的合成群体，再从群体进化到多细胞植物。这一系列由简单到复杂，由低级到高级的进化过程，都与外界环境条件的变化密切相关。这里有一些生活在不同环境中的植物。水生植物现存的水生开花植物是陆生植物再次回归水中的一种次生现象。整株植物的一部分沉入水中；有些植物的叶子漂浮在水面上，或者只有一部分植物露出水面。例如金鱼藻和狐尾藻是沉水植物；它的表皮细胞壁变得很薄，没有角质层、蜡质层和木栓层；植物的各个部分都可以直接从水中吸收水分和无机盐，因此根系往往退化或仅用于固定；运输系统也减弱了，但是水中的空气很稀薄，所以体内有很多大的气室，可以储存大量的空气，一方面有助于光合作用和呼吸作用时的气体交换；同时，这种植物可以漂浮在上层水面上而不下沉。它的叶子细分成细丝，这是适应水中弱光的特性。细分的叶片可以增加与光的接触面，茎、叶和表皮细胞中的叶绿体可以增强利用光能的能力。其他植物，如凤眼莲，在叶柄中间有一个类似葫芦巴的气球。水鳖气室位于每个叶片的背面。水龙骨科在植物上产生许多杆状的白色呼吸根，根内充满空气。这些都是特殊的漂浮装置，可以让植物漂浮在水面上，获得足够的阳光和空气。这些植物被称为漂浮植物。还有香蒲、荸荠等水生植物；植物大多挺立在水面之外，对阳光和空气的需求可以得到满足；但下部浸没在水中，气体交换仍然困难，所以体内的通气组织也很发达。干旱荒漠植物气候非常干旱，年降雨量少(只有几十毫米甚至几毫米)，60% ~ 80%集中在夏季，其他时间更干燥。由于土壤严重缺水，经常发生盐碱化。有机物极其稀少。为了在这样的环境中生存，植物必须具备抵御极端干旱的能力；增强吸水性，减少水分流失，储存大量水分。但是不同的物种有不同的抗旱方式；例如，有些种类的仙人掌(图1)和大戟能生活在沙漠地区，是因为它们的茎变得肥胖多肉，叶子退化，体内的薄壁细胞能储存大量水分；储存的水有时可以达到其自身重量的95%。同时身体表层角质化，气孔深深凹陷。细胞内有丰富的粘液，可以使水分蒸发极其缓慢。在长期缺水的情况下仍能维持生命。有人做过这样一个实验:把1颗重37.8斤的仙人掌搬到室内，6年没有供水。六年后，这株仙人掌只蒸发了11斤水。简而言之，旱生植物的整体代谢极其缓慢。这是它们在生存斗争中的适应性。盐生植物存在于盐土中，无论是海岸、内陆干旱湖泊还是盐湖附近。土壤中除了食盐，还有石膏、钙盐、镁盐。盐渍土中的交换性钠可以加水生成氢氧化钠，然后与土壤中的二氧化碳结合生成碳酸钠，成为碱土。这种高盐生活环境下的植物无法生长，但有一些植物喜欢高盐，有特殊的适应性，可以在这里世代生存。比如:滨藜、赛达、格劳克斯等。它们对不同的温度和海拔有很强的适应性。只要是咸土，不管是青藏高原还是东南沿海，都可以看到它们。它们的外部形态、内部结构和旱生植物有许多相似的特征；因为盐渍土造成生理干旱，植物变得肉质化，体内含水量高，可达体重的90%以上。并且积累了大量的盐分，可以达到4%左右，所以细胞液渗透压很高，可以达到40-100大气压，根系也很发达，保证了植物可以从高盐土壤中吸收足够的水分。体内多余的盐分可以通过茎叶的分泌腺排出体外，称为盐分泌。另一种盐生植物生长在中国南方的海滩上，形成了一种海滩森林──红树林，由红树植物红树(图2)、海百合海百合、李树等组成。全厂涨潮时被海水淹没，退潮时暴露在沙滩上。它们不仅要适应海水和沼泽淤泥中的盐分，还要抵抗潮汐和海浪的冲击。它们除了具有一般盐生植物的特性外，还在树干下部产生许多柱子，向下弯曲成拱形，深入土壤，使植物牢牢地固定在泥滩上。这种根还有呼吸的功能。由于沼泽土中空气少，体内的通气组织相当发达，凹陷的毛孔和皮孔有助于体内外的气体交换。有的还能产生一种呼吸根，露出地面，进行气体交换。由于长期生长在潮汐涨落和海水冲击的环境中，种子很难得到稳定的萌发环境，繁殖方式也发生了变化。种子成熟后，不离开母体，而是发育成幼胚，下胚轴粗呈杆状。它们可以从母体中吸收大量的营养，储存在幼小的胚胎中，生长到一定程度，凭借自身的重量落入沼泽土壤中。几个小时后，下胚轴会长出侧根。一些幼小的胚胎可能被海水冲走，只要接触到合适的泥滩，就能迅速生长发育。这个过程叫做胎生现象。高原地区的高山植物，尤其是4000米以上的山顶，常年无雪，气温极低，年平均气温在0℃以下；风大，紫外线强，土埂薄，水少；就在这条雪线下，还有一些植物不畏严寒，傲然挺立在雪山上。如水母雪莲(图3)体短，茎节强烈缩短，叶序紧贴地面呈莲座状，呈半球形，有利于抵御高山疾风。而且可以从地表获得略高的温度。既能预防感冒，减少水分流失，又能反射过多的阳光，尤其是紫外线，以免伤害体内组织。它还有一个又粗又深的根系，可以从砾石裂缝或贫瘠的土壤中吸收水分和无机盐。这些形态特征是它们战胜恶劣环境的重要武器，也是长期适应环境的结果。林下植物生长在林下的植物对光的要求非常敏感，因为光被乔木层和灌木层所覆盖，能透入森林的光极其稀少，但阳光是植物生命活动不可或缺的。森林下的草本植物必然会为自己的生存和如何获得阳光而斗争，有些物种正在向喜欢荫凉的方向发展。如天南星、法国重楼，其叶片变大变宽，薄而光滑，水平展开，叶绿体体积增大，有利于吸收微弱的阳光。另一些物种，它们成为附生生物，如金钗石斛和钟摆兰(图4)，它们附生在树木的树干或树枝上，使植物可以上升到更容易获得阳光的空间。你还可以在林下看到这样的植物，它们的茎变得特别纤细柔韧，比如香茶菜、石吊兰、蛇葡萄，它们会产生特殊的攀爬器官，爬上来或者把茎缠绕在其他树上；这样它的叶子就能到达森林的上层，保证它能得到光合作用所需要的阳光，这就是所谓的藤蔓。还有的通过缩短生命周期来适应林下的生境，如银莲花属的银莲花和紫堇属的紫堇。早春，当森林上层——落叶乔木和灌木还没有长出叶子的时候，也就是林下阳光最充足的时候，它们会破土而出，很快长出茎叶，很快开花结果。在短短的几周内，它们将完成它们的整个生活史过程。等到树木和灌木的叶子完全长出来，阻止阳光透入森林的时候，它们就已经完成了它们的生活史，撒下了它们的种子。寄生植物在植物界也有少量植物。它们和动物一样，体内没有叶绿素，不能进行光合作用，不能自己制造有机物。相反，它们依靠寄生在它们种植的物体上的寄生虫，并从它们的宿主那里吸收营养来滋养自己。它们被称为异养植物或寄生植物，如菟丝子的无根藤本植物Cassythe filiformis和锁阳。它们的叶子退化了，植物不再是绿色的。其他物种，虽然也具有寄生特性，但它们的根仍然插入其他植物体内，从寄主体内吸收水分和一些营养物质，但它们的叶片仍然正常发育，细胞中的叶绿素仍然可以用于光合作用制造有机物，这也是自养的。这部分植物称为桑寄生等半寄生植物，是这类植物的代表。* * *植物我们在收获花生花生和大豆大豆的时候，经常可以看到根部有沙粒状的东西，叫做根瘤，因为有根瘤菌在根组织中生活，在根细胞中繁殖，使得那里的组织发育异常，成为根瘤。这些植物可以为固氮根瘤菌提供水、无机盐和生存的场所，而固氮根瘤菌可以固定空气中的游离氮作为可利用的氮源，不仅固氮根瘤菌本身可以利用，花生或大豆也可以利用。这两种不同的植物* * *生活在一起，互利互补，这样在生存斗争中都能受益。因为* * *的这一特点有利于种族的保存和发展，所以代代相传，发展成为一支强队。豆科植物和其他一些植物有* * *与根瘤菌共生的现象。食虫植物在我们的日常生活中很少注意到植物也可以吃动物。植物界确实有一些物种，长期生活在缺氮的环境中，仅仅依靠根系从土壤中吸收氮源是不够的；必须开发其他获得氮气的方法。例如，金叶狸藻(图5)生活在小型酸性池塘或沟渠中，生活环境迫使其植物发生变异。经过自然选择和遗传作用，它的一部分叶子发育成了鼠笼式捕虫器；囊口有门(瓣)和触毛。当水中游动的虫子碰到袋口的毛时，门立刻打开，虫子随着水流进入袋内。门的结构是它们只能进不能出，进入包里的虫子再也出不来了。溺死在胶囊内的消化液中，由于胶囊内壁有许多能分泌消化酶的腺细胞，这种酶能分解消化蠕虫的蛋白质，以补充植物对氮的需要。还有奇异猪笼草，它的捕虫囊像个瓶子，是某些叶柄的变态，囊口的小盖就是叶子本身。盾叶果蝇的叶子变成了有许多腺毛的捕虫器，腺毛可以分泌消化蛋白质的酶，把昆虫体内的蛋白质转化成它需要的氮。