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【科普】什么才是植物界?

放大字體  縮小字體 發布日期:2023-03-21 01:43:24    作者:付敏哲    瀏覽次數:114
導讀

植物是地球上生命存在和發展的基礎。它不僅為人類和其他生物提供了生長發育所必需的物質和能量,而且為生命的產生和發展提供了適宜的環境。此外,植物與人類的糧食安全和環境安全息息相關。目前已知的植物種類超過50

植物是地球上生命存在和發展的基礎。它不僅為人類和其他生物提供了生長發育所必需的物質和能量,而且為生命的產生和發展提供了適宜的環境。此外,植物與人類的糧食安全和環境安全息息相關。

目前已知的植物種類超過50萬種。支原體是植物中最小的,直徑只有0.1微米,而最大的白脈巨鯊長度可達142米。銀杏樹可以活3000年,而短命菊花的生命周期只有一周。那么,什么才是植物呢?

1735年,林奈在他的作品《自然系統》中將生物界分為植物界和動物界,依據是運動能力、細胞壁的有無和營養方式。他認為植物界的生物應具有可以進行光合作用的葉綠素。擁有細胞壁但無法進行光合作用的生物被劃分為植物界,而沒有運動能力和光合色素的細胞則被歸類為動物界。隨著顯微鏡技術和分子生物學的發展,人們發現存在一些生物,如眼蟲,它們既可以進行葉綠體自養,又能運動并擁有鞭毛。那么,這些生物到底屬于植物界還是動物界呢?

1866年,德國生物學家海克爾創立了原生生物界,將那些既像植物又像動物的單細胞生物歸類為原生生物。1959年,美國維克爾認為真菌不屬于生物,因此創立了真菌界,構成了生物界的四個界系統。隨著電子顯微鏡和分子生物學的發展,1969年維泰克認為原核細胞的生物(如細菌和藍藻)與其他真核生物的差異非常大,于是將藍藻和細菌從原生生物界中分離出來,形成了原核生物界,生物界被劃分為五個界系統。

在五界系統中,包括原始的原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界和動物界。按照五界系統的定義,植物應該具有光合作用色素,也就是葉綠體,能夠進行光合作用,合成有機物的自養生物。同時,所有的植物細胞都具有細胞壁。所以具備了這三個特點的生物就是植物,五界系統里定義的植物應該具備這些特點。

植物界包括了孢子植物和種子植物。孢子植物是靠孢子繁殖的,種子植物則通過種子繁殖。在孢子植物中,最原始的是藻類。藻類是比較低等的生物,一般生活在水中,沒有根莖葉的分化。另一大類是菌類,在五界系統中已經被歸于另一個界。第三類是第一植物,它是藻類和菌類的共生體。在第一植物之上是苔蘚植物。苔蘚植物屬于高等植物,因為它具有胚和莖葉的分化。比苔蘚植物進化更高的是蕨類植物。它已經出現了維管組織,從而能夠適應陸地的生活。

種子植物包括了裸子植物和被子植物,它們都能夠產生種子。這些就是植物界的主要類群。在這些類群中,除了藻類和菌類,它們沒有根、莖、葉的分化,被視為低等植物。而苔蘚植物、蕨類植物和裸子植物的雌性生殖器官具有精卵器,因此也稱為精卵器植物。從蕨類植物開始,植物有了維管組織,因此我們把蕨類植物、裸子植物和被子植物合稱為維管植物。只有具備維管組織,植物才能真正適應陸地的生活。這就是植物界的一些主要類型。

我們了解了植物的主要類群,接下來了解植物在自然界中的作用。首先,植物能進行光合作用,將光能轉化為化學能。我們需要的能量,例如跑步、跳躍和說話,間接來自于光能。每天,植物通過光合作用制造大約3x10^21焦耳的太陽能。這些能量為植物本身和其他生物提供營養和能量來源。即使煤炭和石油不是直接來源于植物,但它們實際上是死亡的植物光合作用積累產物,蘊藏著太陽能。

其次,植物的光合作用將無機物轉化為有機物。每年,植物同化的碳素相當于制造4到5千億噸的有機物,直接或間接作為人類或其他動物的食物。

植物也參與了自然界的物質循環。最著名的例子是碳循環。我們知道光合作用釋放氧氣并清除空氣中過多的二氧化碳。這保證了空氣中氧氣和二氧化碳的相對平衡。此外,植物還參與了氮循環等。

植物對環境保護非常重要。首先,植物對大氣的凈化作用很明顯,很多植物的葉片能夠吸收大氣中的有毒物質,并降低其濃度。植物還能吸收和富集水中的有毒物質。水生植物能夠凈化水體。地球上的濕地可以提高地球上氧氣的含量,就像人類的肺一樣,對水體的凈化有重要作用。植物有時可以起到監測作用,比如苔蘚植物對二氧化硫非常敏感。其次,植物對水土保持具有很重要的作用,能夠保護水源。下雨時,植物體可以吸收雨水量的50%-80%,并緩慢地釋放出來,減少瞬間水量。植物可以調節氣候,能夠防風固沙,減少蒸發,改善空氣質量。最后,植物能夠防止水土流失。如果地表沒有植被覆蓋,雨水會很容易沖走泥土,黃土高原的溝壑是這樣形成的。植被覆蓋可以防止水土流失。

 
(文/付敏哲)
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