第2章 植物(1)

绿色植物的祖先是谁呢?

地球上现在生存的许许多多绿色植物,它们的老祖宗是谁呢?地质史的研究告诉我们,是蓝藻。蓝藻是地球上最早出现的绿色植物。

已知最早的蓝藻类化石,发现于南非的古沉积岩中,这是距今约34亿年前,在地球上已有生命的证据。古代蓝藻的样子和今天的蓝球藻有些相似。蓝藻的出现,在植物进化史上是一个巨大的飞跃,几乎是一件和生命出现同等重要的大事。因为它能够吸收阳光,利用太阳能把溶解在海水里的化学物质变成食物。换句话说,蓝藻的细胞里含有叶绿素,能够进行光合作用,合成蛋白质,放出氧气,并且能独进行繁殖。

今天地球上的郁郁葱葱的树木、茂盛的庄稼、美丽多姿的花卉,都是由低等的藻类,经过几亿、几十亿年进化、发展而来的。藻类进行光合作用,放出大量氧气,在地面上形成臭氧层,减弱了日光中紫外线对生物的威胁,使水生生物有可能发展到陆地上,也为低等动物的兴起提供了食物。

森林从地球上消失了会怎样?

覆盖在大地上的郁郁葱葱的森林,是自然界拥有的一笔巨大而又珍贵的“绿色财富”。许多树木都可以吸收有害气体,如樟树、夹竹桃、丁香、枫树、刺槐、榆树、法国梧桐……都有很强的吸收二氧化硫、氯气、氟化氢等有毒、有害气体的能力。这些气体通过森林的过滤,通常有1/4可以得到净化或变成氧气。

树叶就像一张过滤网,它的表面生有绒毛,能够分泌黏液和油脂粘住灰尘,随后迅速喷射杀菌素,灭掉对环境有害的病菌。并且,林木还能吸收噪声,一条40米宽的林带,可以降低噪声10~15分贝。所以,为了给小朋友一个安静的学习环境,我们时常会在学校周围种上一些树木。

森林是如此重要,以至于联合国粮农组织把“生命之树”定为1991年世界粮食日的主题。如果没有森林,陆地上绝大多数的生物会灭绝,绝大多数的水会流入海洋;大气中氧气会减少,二氧化碳会增加;气温会显著升高,水旱灾害会经常发生。

那可是非常恐怖的哟!

种子是怎样萌芽的?

无论是在荒无人烟的大漠,还是在烟波浩渺的湖泊,我们都能见到顽强生长的植物,它们是怎么在不同的环境中萌发的呢?小小的种子破土而生是一个怎样的过程呢?它具备怎样旺盛的生命力呢?

只要种子的胚是活的,有合适的水分、空气和温度等外界条件,不久种子就会萌芽,长成幼苗。种子有双子叶和单子叶之分,它们的萌芽是不同的。

黄豆、绿豆长出黄豆芽、绿豆芽,就是一个双子叶植物种子的萌芽过程。这类种子萌芽时,首先吸收水分,体积膨大,突破种皮,子叶贮藏的营养物质输送给胚根、胚轴、胚芽。这三部分的细胞分裂、生长。胚根发育成根,胚轴不断伸长。当胚轴伸直时,顶端便带着两片子叶伸出土面——幼苗破土了。幼苗破土后,黄白色的胚芽显露出来,胚芽逐渐发育成植物的茎,茎上生出叶子,在阳光下逐渐变成绿色。

小麦、玉米、高粱等是单子叶种子。以玉米为例,种子萌芽时,子叶不伸出来,而是留在种子里,吸收胚乳的营养物质输送给胚根、胚轴、胚芽。胚根先从种子里伸出,发育成根。根的基部又长出三四条根。同时,胚芽也在伸长,突破种皮,逐渐伸长钻出土面,幼苗破土了。幼苗一出土面。胚芽见到阳光不久就变成绿色。

种子植物怎样演化成了优势物种?

种子植物是裸子植物和被子植物的总称,我们常的花草树木、瓜果蔬菜、粮食作物绝大多数都结种子。种子植物的出现虽然比苔藓植物和蕨类植物分别晚了3亿年和2000万年,却成为优势物种,这是为什么呢?

种子植物由胚珠经过传粉受精形成。种子一般由种皮、胚和胚乳三部分组成,有的植物成熟的种子只有种皮和胚两部分。种子还有很多适于传播以及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。所以在植物的系统发育过程中,种子植物能够代替蕨类植物取得优势地位。

种子植物与人类生活关系密切,除日常生活必需的粮、油、棉外,一些药用植物(如杏仁)、调味品(如胡椒)、饮料(如咖啡、可可)等都来自种子。

为什么说开花植物的起源是个“讨厌之谜”?

化石记录中全球最早的花,可能要算近年来在中国发现的“辽宁古果”和“中华古果”,这两种看上去并不太美丽的植物有着完整的花朵和果实。关于它们生活的年代,有侏罗纪晚期(1.45亿年前)和白垩纪早期(1.25亿年前)等不同说法。不管怎样,科学家们普遍相信,开花植物首次出现在地球上,是1亿多年前的事。

开花植物已经在地球上生存了这么久,但是当我们面对在构造上、体型上及组织上都极为复杂且变化多端的花朵,要探索它们的起源是一件相当困难的事,因此,1879年达尔文写给虎克的信中提到:“由我们目前检视的所有高等植物,实在无法想象,它们怎么能在那么短的地质年代快速地发展出来,这真是令人心烦的神秘。”

世界上最早的花到底是什么样子,又起源于何时何地?100多年前,当达尔文这样对自己轻轻发问的时候,他或许没有想到,这竟成了困惑后人一个多世纪的“讨厌之谜”。

什么是被子植物?

被子植物也称为“开花植物”或“显花植物”,是现今植物界最最繁盛和分布最广的类群,最主要的特征是具有真正的花,花由花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊构成。目前地球上共有25万种至30万种被子植物。占植物界的一半以上。这还不包括新发现的种类。

最常见的被子植物有萝卜、榨菜、大白菜、西蓝花、花椰菜、青菜、丝瓜、西瓜、冬瓜、黄瓜、南瓜以及花卉中的满天星、菊花、芍药、牡丹、含笑、白兰、玉兰等。

被子植物是现代植物中最高级也是最繁茂的一个类群,分布很广。它的营养器官和繁殖器官都比裸子植物更为高级和复杂。自新生代以来,它们因为更适应环境一直占据优势。被子植物的特征包括以下几点:被子植物有真正的开花结果过程,所以又称显花植物;被子植物的胚珠贮藏于密闭的子房之中;被子植物具有发达的维管束结构组织;被子植物的花粉可经风媒、水媒、虫媒等方式传播。

为什么植物可吃的部分都有不同的味道?

我们所吃的食物,因为含有不同的化学物质,所以会有不同的味道。有甜味食物,多是因为含有糖,包括葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖等。不过,有些东西本身不甜,但到嘴里后就会变甜,比如含淀粉类食物,因唾液中酵素的分解,就变成有甜味的麦芽糖和葡萄糖。

带酸味的食物,多因为植物体内含有各种有机酸,包括醋酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、酒石酸等。

有苦味的,比如许多中药材,这多是因为其中含有生物碱所造成的。比如黄连,就含有很多的黄连素,所以非常苦。

至于辣味。原因就比较复杂了。辣椒含有辣椒素;烟草含有烟碱;生萝卜含有芥子油,才会有辣味。带有涩味,大多是有鞣酸的关系。比如生柿子、茶叶、橄榄等,都含有鞣酸,所以吃起来会有涩味。

种子放了许多年后还会发芽吗?

曾经有几位植物学家,在某地区的地下泥炭层里。发现几颗又小又硬的圆形东西,看起来有点儿像莲子,于是便带回去研究。

他们将这东西的硬壳破坏,泡在水中,几天后便长出幼苗,再悉心照料后,这幼苗竟开出淡红色美丽的荷花来。

30多年前,也曾经有科学家,在同样的地方发现古莲子。当时,他们估计这些莲子的寿命至少在250年以上。不过,现在的科学家用更先进的仪器探测,确定这种古莲子已埋在地下1000年以上了。

种子的寿命确实很长,当它离开“母体”后,就具备了独立生存的能力。它有自己储藏营养的仓库,而且耐寒耐热。如果遇到缺水的情况或被硬壳紧密包裹时,它的呼吸就会变缓,减少营养的消耗,然后长期休眠都没问题。

一旦遇到充足的水分、适当的温度和空气时,它马上就醒过来,呼吸加强,细胞开始分裂繁殖,胚也发育成幼苗,于是新生命开始了。

煮熟的种子为什么就不能发芽了?

种子煮熟后就不可能再发芽,这是什么原因呢?

首先,我们要了解,种子可分成三个主要部分,就是包在外面的种皮、储藏营养的胚乳以及发芽用的胚。

许多种子在成熟后,要经过一个休眠阶段,这时的种子,是完全停止生长的。当春天来临,种子遇到充足的水分、适宜的温度和足够的空气时,才会慢慢苏醒过来。种子一醒,会先吸收水分,使种皮变软,让整个种子膨胀,然后再将储藏的养分,经过酵素的作用,供给胚吸收,于是胚开始强烈呼吸,最后,胚根和芽就穿破种皮,种子就发芽了。

照这样来看,种子要发芽,必须要让胚进行呼吸作用,并且让酵素也产生活动。可是,被煮熟的种子经过高温加热,蛋白质已经全部凝固,胚已死了。不能进行呼吸作用,不能吸收养分和水,而酵素的活动也被高温给破坏,种子失去了生命力,当然就不可能发芽了。

为什么有些植物的茎是空心的?

我们把植物的茎切断来观察,最外层的是表皮,会长一些毛或刺;表皮里面是皮层,皮层中有一些薄壁组织和比较坚固的机械组织。这两层都比较薄,从皮层再往里面看,就是中柱部分。

中柱部分含有一个个的维管束,这是植物茎中最重要的部分,是用来输送养分和水分的组织。接着,中柱部分的正中心,叫做髓。髓的面积很大,都是些很大的薄壁细胞,功用是储存养料。

但是,为何有些植物中间髓的部分,已经萎缩消失,变成空心状态呢?其实,这是植物进化时所做的选择,这样反而对它有利。

植物茎中的机械组织和维管束,就好像钢筋混凝土建筑物中的梁架,而髓就好像建筑物中的填充物。有了这些,植物就可直立起来。

但如果没有髓,等于只是拿掉了填充物,就好像建筑采用的工字形结构,它的支持力大,又省材料,所以茎中空的植物,很不容易折断或倒伏,非常坚实。

植物也需要睡眠吗?

我们人类需要睡眠。其实植物也同样需要好好睡个觉哦。小朋友如果留心一下户外的植物,比如在夏天傍晚的时候,观察一下花生的叶子,它已经慢慢地向上合拢;还有一种草地上常见的三叶草,到了晚上,也会闭合起叶子,并垂下头来,这就是它们要睡觉了。

不过,植物的“睡眠运动”可不一定都在晚上进行。比如晚香玉的花,就在晚上才开放,好让夜间活动的蛾类来帮它传授花粉。所以,每当白天来临,晚香玉才会把花朵闭合,开始睡觉。

植物这种自动闭合的睡眠运动,受到环境的光线明暗、温度高低、空气干湿的影响。有些植物在夜间闭合,是为了减少水分蒸发和热的散失;而选择白天闭合的植物,则为了减低和阳光的接触面,降低水分的蒸发,并且还可防止害虫的侵扰。所以,各种植物会依照自己适合的方式来进行睡眠运动,同时也是一种自我保护的习性。

植物也会呼吸吗?

我们一刻也不能停止呼吸,其他动物也是一样,那么植物呢?如果植物会呼吸,那它是用什么部位在呼吸的呢?

要证明植物会不会呼吸,只要把一些植物放进一个空瓶子里,再盖上盖子,然后放在阴暗的角落。等到第二天,拿出瓶子,往里面倒一点澄清的石灰水,结果石灰水就变得和豆浆一样又白又浊了。

这个实验是在说明,植物跟我们一样在不停地呼吸,并且吐出大量的二氧化碳。所以瓶子里过了一天后,里面都是二氧化碳。当我们再倒进化学成分是氢氧化钙的石灰水时,它们就会通过化学反应合成白色的沉淀物——碳酸钙,使原本澄清的石灰水变混浊了。

植物没有鼻孔,它是用自己的整个身体、整个表皮来进行呼吸。气体会经由它身体上的一些小孔和薄膜进进出出,氧气由这里进入,二氧化碳也是由这里呼出。不过,植物虽然随时在呼吸,但白天有阳光时,光合作用就会比呼吸作用来得强烈。