植物简介 吴遵胜编写
一、光合作用(PHOTOSYNTHESIS):
1、机理:
植物叶子细胞中许多颗粒的叶绿体(Chloroplast),含有复杂的有机酸,绿色色素的叶绿素(chlorophyll)。它在阳光照射下,被光子(光的基本粒子,具有与波长成反比例的能量)活化(使分子或原子的能量增强),使H2O变成2H+和O-2,产生电流,作为能源,因电解2H+变成H2作为生成物的原料;O-2变成O2,由叶子气孔放出。叶绿素在酶(一种天然高分子催化剂)的存在下,将由根部所吸收简单无机物的水,营养,及由叶子气孔吸入的二氧化碳,合成为复杂、分子量大的糖、淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素的有机物,以提供植物生长外,且主要提供人的一切食物,如粮、油、糖、水果、蔬菜等;以及一切工业原料,如棉、麻、橡胶等。
红色叶子的植物,例如苋菜、糖萝卜、秋海棠、红叶小檗等的叶子之所以是红色,是因叶中含有红色、紫色的花青素,掩盖了叶绿素的绿色。由此它们仍能进行光合作用。
2、叶子的结构:
光合作用在叶片内进行。一片薄薄叶片的纵截面有:防水层、真皮层、叶绿体、栅栏细胞、海绵状细胞、输送管道的叶脉、保护细胞、吸入及呼出的气孔等复杂结构。
3、光合作用对动、植物的关系:
全球50亿人口及无数动物吸入氧,呼出二氧化碳;和植物因光合作用吸入二氧化碳,呼出氧;使大气基本上永远保持数量的平衡,即:78%的氮、21%的氧、0.03%的二氧化碳。过少的氧使人缺氧致死;过多的二氧化碳如1%,可使人中毒致命。大气中的纯氧重约200万吨,每人平均可有400克或280000cc纯氧。这样多的缓冲数量,再以动、植物气体交换,这样奇妙的设计,可谓尽善尽美,万无一失了。
不同于固体、液体,气体的分子十分活泼,分子之间几乎无吸引力(Attractive Force),尚无容器的限制,它可迅速扩散;有风之助时,更是如虎添翼。例如历时多日的山林野火,空气迅速补充,调节均匀;救火员不致缺氧窒息,或过多二氧化碳中毒身亡。这是空气保护人生命,有利的固有特性。
由于光合作用,动、植物气体交换外,植物提供人及动物一切食物,而人对植物培植管理。由此可见,人、动物与植物相依为命,唇亡齿寒,性命交关,缺一不可!
植物在夜间,即使有电灯光,亦无法进行光合作用;它们与动物一样,吸氧,呼二氧化碳。虽然电灯光和阳光都使人们可以看见东西,使照相底片感光,起化学作用,但在光合作用中,阳光与其他光源不同,有特殊的能量。诚然,“植物生长靠太阳”。
二、种子:
1、结构:
剥开种子的皮,就可以看到胚(初期发育的生物体),它由胚根(胚根首先突破种子的皮,向地下生长,发育成为植物的主根);胚芽(发育成茎和叶,茎:下部与根相连,上部长叶和结果。它能输送水、无机盐、营养到植物各部分,并储存养料和维持枝、叶、花、果生长的作用。);和胚轴(连接幼茎和胚根的部分)三者的雏形所组成。胚细胞有各种酶,将胚乳(在胚的外围)的营养分解、输送到各部分,供细胞吸收、分裂、增多、长大成幼苗。
2、强有力的生命力:
1951年在东北辽东半岛地下的泥炭层里,发现地下埋藏约200年的莲子。用锉刀挫破硬壳后,泡在水中,它竟长出嫩绿荷花的幼苗,其发芽率有90%,匪夷所思!
种子不断呼吸在低温下它的代谢几乎停顿,可在较长的岁月里,保持其潜在的生命。
温带植物种子,例如松树的种子,需要休眠。如果种子很快萌芽,不久冬季到来,即被冻死。休眠可躲过严冬后,会慢慢地苏醒过来,代谢因酶作用加强,吸收水分,种皮变软,体积膨胀,幼芽冲破种皮,显示欣欣向荣生命之力。
种子坚硬外壳可以防止种子水分过多散失。例如核桃、核桃核、吸水后的膨胀力,足以胀破硬壳而发芽!生机盎然。
3、太空种子
经太空遨游的种子,其遗传性发生突变。可筛选新品种,提高质量,育种期大为缩短,因此具有巨大经济效益!
4、丰硕,不同营养及味道的果实:
一粒种子可长成果实累累的果树;一粒种子可结出上千粒的麦穗;一粒瓜的种子可出生数十磅的瓜,例如冬瓜,西瓜,南瓜。这说明种子对人有“一本万利”的经济效益。这和工厂有多少原材料生产多少货物不一样。因为它有生命,而丰硕的果实是植物对人有利于维持生命的固有性质。
不同种子生出不同营养的农作物,例如淀粉、油脂、蛋白质均为人的主食;以及生出味道不同的蔬菜、水果、草药等,不胜枚举,不一而足。总之,使人有全面、均衡的营养食物以及治疗百病、副作用小,极有潜力的中草药。可以说植物各有所用,物尽其用,物阜民安(阜:丰盛)。这是造物主深谋远虑、奇妙的安排。
三、植物的共同性
1、遗传密码(Genetic
Code):20世纪50年代,一位科学家从胡萝卜根部取出一个细胞,在培养基中培养出一个与母株完全一样的植株。每一个细胞都具有与母株植物完全相同的遗传信息,称之为遗传密码或基因(Gene),并按着基因的一定步骤发育、生根、发芽、长叶、开花、结果。
2、蒸腾(Transpiration):蒸腾是水分以气态通过植物的叶子,散发出来的现象。它能降低叶片的温度,在炎热的夏天不致受到伤害。它也促进根部从土壤中吸水,无机养料,向上运输,进入叶片;对植物生长具有重要意义。
3、呼吸:植物生长,呼吸须臾不可停止,否则意味着死亡。呼吸通常温度为25℃-45℃。夜间温度降低,呼吸减弱,减少有机物的消耗,有利于植物发育、生长。
4、向性运动的固有特性:
(1)向光性:叶随光的弯曲,使叶片处于利用光的位置。
(2)向肥性:根总向肥料多的地方生根。氮肥能促进细胞生长机分裂,使枝叶茂盛;磷肥能促使苗的生长、发育和花的开发;钾肥能促进淀粉的形成和运输,使茎粗壮,根扎得深以获得较多的水和营养。
(3)向地性:例如将蚕豆苗或豌豆苗横放数小时,则根向下弯曲,向地生长;茎向上弯曲,向上生长。
5、睡眠:植物白天进行光合作用,夜间无阳光,叶绿素睡眠休息,但其他组织将忙于将白天制造的有机物送往根、茎、花、果、补充营养。例如合欢树,白天叶片展开,夜间闭合。
6、根深叶茂:植物的根生命力最旺盛。其细胞有很强的分裂能力,使根增长;同时长出根毛以吸收土壤中的水分及养料。根将植物牢固于土壤中;根越深,植物越不易被大风刮倒。土壤深层的水分比浅层多,深层可吸收更多水分、氮、磷、钾肥,甚至某些微量元素;因此根深才能叶茂。例如干旱地区的枣树6-7米之高,但其根可连12米之长。
四、个别植物的特性:
1、吃小昆虫:猪笼草的叶子呈瓶状,上有盖,瓶的内壁十分光滑,瓶底有分泌消化液的腺体。被香味引来的昆虫爬到瓶口,不小心滑入瓶内时,瓶口立刻盖住。消化液将其消化、吸收。毛毡苔叶子呈半月形或盘状,上有分泌黏液的腺毛。当小虫爬到叶面时,腺毛弯曲,将小虫包住、消化、吸收。水生植物的狸藻叶子呈囊状,上有只有向内开启的活瓣,外边有硬毛。小虫触及硬毛时,活瓣开启,小虫随水流入囊中时,活瓣关闭;囊壁腺体分泌消化液,消化、吸收小虫。
2、含羞草:叶子受到轻微碰撞时,会合拢起来。如果碰撞较重,邻近更多的叶子也合拢,叶柄下垂,形似含羞。(叶柄:连结叶片及茎,呈长条形的部分)。经过一段时间,叶子才恢复原状。
3、指示金属矿藏:地下蕴藏某种金属矿物,纵然使大部分植物无法生存,但少数植物的叶子可含有较多量的某种金属。例如,三色堇能指示锌矿;蓝色野玫瑰能指示铜矿;凤眼蓝能指示金矿;忍冬能指示银矿;有利地质家发掘矿藏。
4、阳性及阴性植物:阳性及喜阳植物在阳光下生长良好,例如松、槐树、竹类。阴性或喜阴植物,例如云杉、杜鹃花、兰花等,适于阴凉处生长。
5、生命力特强的植物:卷柏矮小,贴在地面或干旱的荒山岩壁上生长。主茎顶端从生着细弱的小枝,枝上长着鳞片似的小叶子。在雨天时,枝叶吸收水分。它的一生中经过多次几乎枯死,但还能长大、繁衍、被称为“九死还魂草”。新疆塔里木河两岸的胡杨树的根可长达几十米,能吸收河边地下的水,并将水中过量的盐碱由树叶排出。它是沙漠的宝树。
6、欣赏音乐的植物:印度一科学家,经常在花园里拉小提琴。日子久了,他发现园中的花木叶片上的许多气孔在播放音乐时扩大,吸收更多的二氧化碳,增强光合作用,花木有更多的能量生长。
7、蝎子草能蛰人:它全身满有特别尖的小刺,刺的管子中有毒性汁液。当人不小心碰到它时,小刺进入皮肤,人如被蝎子蛰到那样疼痛难忍。它也因此而命名。
8、极毒的箭毒木:它是高约25-30米的常绿乔木,树皮和叶子有白色乳汁。溅入人的眼睛,使人失明。毒汁涂在弓箭头上,野兽被射中,在几秒钟内,血液即凝固。医学上用其液体制成强心剂,催吐剂。
9、树叶变色:春夏两季,树叶中绿色的叶绿素较多,呈现深浅不同的绿色。深秋时,叶绿素被低温破坏,黄色的叶黄素和橙、红色的胡萝卜素呈现出来,例如银杏树叶片金黄色。枫树、槭树叶中积累较多糖分而有利于红色的花青素的形成而呈红色。
10其他:
(1)美洲的红杉的寿命竟有3500年,铁树可活200年。
(2)温带的落叶树如白桦、苹果、桑、榕、柳、槐树在冬季来临时,叶片全部脱落。但其仅存的小芽,有较厚的角质层保温,水份蒸腾降低,进行休眠,可安然过冬。
(3)亚热带,可流出天然橡胶的橡胶树,有喜温爱湿的特性,在连续0℃-5℃,几天后,即可冻死。
(4)爬山虎的茎节能分泌黏性物质的吸盘而能沿着墙壁向上爬。
(5)松树的根能分泌一种酸性液体将岩石溶解变成土壤而生长在石缝中。
(6)印度、斯里兰卡、巴西、非洲热带地区,能历时60-70年,结出1.5-2.0公斤果实的树,其果实在火上烤,有香味、极似面包,被命名为“面包树”。它含有维生素A及BA蛋白质,脂肪,可作粮食、果酱、浓酒之用。
(7)向日葵茎顶有植物生长素,可促进细胞伸长。背阳光的生长素较多,因而细胞延伸而使向日葵向着太阳转。成熟时,因生长素大为减少,向日葵就不随着太阳转了。
(8)韭菜是一种多年生植物,地下有圆柱形的鳞茎,没有地上茎,生长点埋在土下。在生长点以上割下韭菜,新的菜又从生长点长出。每30-40天,可割一次。3-4年后,长势衰弱时,再重新播种。
五、花:
1、各种颜色及变色:花瓣细胞含有不同比例红色的胡萝卜素和黄色的叶黄素,而使花呈不同程度的黄、橙、红色。若含有花青素,则因温度而变色,例如牵牛花早晨偏碱性而呈蓝色;气温升高变为偏酸性而呈红色。高山上过多的紫外线能破坏花的染色体(Chromosome)。(由核酸和蛋白质组成,是遗传的主要物质。各种生物的染色体有一定大小、形态、数目)。高山植物产生大量的类萝卜素和花青素来吸收紫外线,从而花朵呈现更艳丽的色彩。
2、香味:花有香味是因含不同、不断分泌香味的油细胞。例如玉兰花中的玉兰油;玫瑰花中的玫瑰油。阳光晒射可使芳香油散发更快更远。有些花没有油细胞,但代谢作用可使其产生一些芳香油而有香味。夜来香因夜间空气湿度大,气孔变得更大而特别香。花不含黑色素,所以没有黑色的花。
3、个别花的特性:(1)昙花在晚上8-10时开花而有“月下美人”之称。开花短促而被称为“昙花一现”。(2)生长在西藏昌都地区,海拔4000-5000米高山石缝的紫红色的雪莲,因细胞含有较多的盐分及化学物质,使细胞内的水不结冰,同时有如棉花之物覆盖,可保温、保湿,对阳光有反射作用,降低蒸腾而御寒。(3)荷花叶有一层腊质,不沾泥土,所以荷花有“处于淤泥而不然”的高节迈俗之称;且不沾水,气孔不会堵塞,因而荷花不会被水淹死。(4)水仙花的小鳞茎,形似圆盘,含有营养,肥厚多肉,生出地上茎,例如洋葱,水仙等。种在地里3-5年反复种植,施肥,使有足够营养。冬天放在盆中,放些卵石,因此水仙花能在水中开花。(5)菊花有红、黄、白、绿、紫等色,现已有2000多品种,是千百年自然和人工杂交,培育,选种的成果。例如一株黄菊花开了红花,将这“芽变”的红花剪下,扦插,培育成红色菊花。又例如红菊花的花粉给白菊花授粉(雄蕊的花粉传到雌蕊的柱头上)就生出红、白的菊花。(6)一般的桃树只有5个花瓣,称为“单瓣花”;而碧桃的花有7-8个,甚至十几个花瓣,称为“重瓣花”。它有白、粉红、玫瑰色;花瓣多层,缀满枝头。因它只有雄蕊而无雌蕊,为“单性花”,只开花而不能结果,而观赏植物。(7)竹子一般不开花,一旦开花则消耗大量养分。因竹子地下的茎相连,即使一株竹子开花,也会引起成片的竹叶枯黄,脱落而死。因此及时砍除开花的竹子,松土,施肥,防止竹子开花的蔓延。
六、结语
光合作用使植物提供人及动物食物。自古劳动的农夫的谚语,“靠天吃饭”不是迷信,而是有科学依据。不但人与动物有遗传密码,植物也有。“种瓜得瓜,种豆得豆”,阐明了
神的创造论的“各从其类”的正确性,也驳斥了已被科学界批判的进化论的谬论(例如“审判达尔文”一书,由北京中央编译出版社,1999年3月出版)。
植物有极为复杂的物理、化学、生物学的变化,相互配合,说明了“神的谋略奇妙,智慧广大”(赛28:29)。种一粒种子可得硕果累累,是植物天然赋予的固有特性,使人易于维持生命,显明“神有丰盛的慈爱”(诗103:8),和“神所命的福”(利25:21)。