植物对人类的好处 植物的主要作用在自然界中,凡是有生命的机体,均属于生物。生物应分为几个界,把行固着生活和自养的生物称为植物界,简称植物。
植物有明显的细胞壁和细胞核,其细胞壁由葡萄糖聚合物——纤维素构成。植物具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素,利用水、矿物质和二氧化碳生产食物。释放氧气后,剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质,作为植物细胞的组成部分。[1] 亚里斯多德将生物区分成植物(通常是不移动的)和动物(时常会移动去获取食物)两种。在林奈系统里,则被分为了植 物界和动物界两界。后来,人们渐渐了解过原本定义的植物界中包含了数个不相关的类群,并将真菌和数种藻类移至新的界去。然而,对于植物仍然有许多种看法,不论是在专业上的,还是在一般大众的眼中来看。而也确实,若试图要完美地将“植物”放至单一个分类里是会发生问题的,因为对于大多数的人而言,“植物”这一词对现今分类学和系统分类学所立基的种系发生学的概念之间的关连性并不是很清楚,繁殖方法主要有压条、分根、扦插、嫁接、根、叶、种子、孢子等。
植物大多数固态物质是从大气层中取得。经由一个被称为光合作用的过程,植物利用阳光里的能源来将大气层中的二氧化碳转化成简单的糖。这些糖分被用做建材,并构成植物主要结构成份。植物主要依靠土壤做为支撑和取得水份,以及氮、磷等重要基本养分。大部份植物要能成功地成长,也需要大气中的氧气(做为呼吸之用)及根部周围的氧气。不过,一些特殊维管植物如红树林可以让其根部在缺氧环境下成长。
植物具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素,利用水、无机盐和二氧化碳进行光合作用,释放氧气,产生葡萄糖——含有丰富能量的物质,供植物体利用。
所有植物的祖先都是单细胞非光合生物,它们吞食了光合细菌,二者形成一种互利关系:光合细菌生存在植物细胞内(即所谓的内共生现象)。最后细菌蜕变成叶绿体,它是一种在所有植物体内都存在却不能独立生存的细胞器。大多数植物都属于被子植物门,是有花植物,其中还包括多种树木。植物呼吸作用主要在细胞的线粒体进行;光合作用在细胞的叶绿体进行。[7]
绿色植物光合作用是地球上最为普遍、规模最大的反应过程,在有机物合成、蓄积太阳能量和净化空气、保持大气中氧气含量和碳循环的稳定等方面起很大作用,是农业生产的基础,在理论和实践上都具有重大意义。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,与此同时,还能向空气中释放出近5亿吨还多的氧,为人和动物提供了充足的食物和氧气。
叶片是进行光合作用的主要器官,叶绿体是光合作用的重要细胞器。高等植物的叶绿体色素包括叶绿素(a和b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),它们分布在光合膜上。叶绿素的吸收光谱和荧光现象,说明它可吸收光能、被光激发。叶绿素的生物合成在光照条件下形成,既受遗传性制约,又受到光照、温度、矿质营养、水和氧气等的影响。
光合作用包括光反应过程、光合碳同化二个相互联系的步骤,光反应过程包括原初反应和电子传递与光合磷酸化两个阶段,其中前者进行光能的吸收、传递和转换,把光能转换成电能,后者则将电能转变为ATP和NADPH2(合称同化力)这两种活跃的化学能。活跃的化学能转变为稳定化学能是通过碳同化过程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三条途径,根据碳同化途径的不同,把植物分为C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途径是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式,其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途径和CAM途径都不过是CO2固定方式不同,最后都要在植物体内再次把CO2释放出来,参与C3途径合成淀粉等。C4途径和CAM途径固定CO2的酶都是PEP羧化酶,其对CO2的亲和力大于RuBP羧化酶,C4途径起着CO2泵的作用;CAM途径的特点是夜间气孔开放,吸收并固定CO2形成苹果酸,昼间气孔关闭,利用夜间形成的苹果酸脱羧所释放的CO2,通过C3途径形成糖。这是在长期进化过程中形成的适应性。
光呼吸是绿色细胞吸收O2放出CO2的过程,其底物是C3途径中间产物RuBP加氧形成的乙醇酸。整个乙醇酸途径是依次在叶绿体、过氧化体和线植物有明显的光呼吸,C4植物光呼吸不明显。
植物光合速率因植物种类品种、生育期、光合产物积累等的不同而异,也受光照、CO2、温度、水分、矿质元素、O2等环境条件的影响。这些环境因素对光合的影响不是孤立的,而是相互联系、共同作用的。在一定范围内,各种条件越适宜,光合速率就越快。
植物光能利用率还很低。作物现有的产量与理论值相差甚远,所以增产潜力很大。要提高光能利用率,就应减少漏光等造成的光能损失和提高光能转化率,主要通过适当增加光合面积、延长光合时间、提高光合效率、提高经济产量系数和减少光合产物消耗。改善光合性能是提高作物产量的根本途径。
呼吸作用是高等植物代谢的重要组成部分。与植物的生命活动关系密切。生活细胞通过呼吸作用将物质不断分解中欧体育官网,对植物体内的各种生命活动所需能量的提供和合成重要有机物的原料有重要作用。同时还可增强植物的抗病力。呼吸作用是植物体内代谢的枢纽。
呼吸作用根据是否需要氧,分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。在正常情况下,有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式,但在缺氧条件和特殊组织中植物可进行无氧呼吸,以维持代谢的进行。
呼吸代谢可通过多条途径进行,其多样性是植物长期进化中形成的一种对多变环境的适应性表现。EMP-TCA循环是植物体内有机物氧化分解的主要途径,而PPP等途径在呼吸代谢中也占有重要地位。
呼吸底物彻底氧化,最终释放CO2和产生水,同时将底物中的能量转化成ATP形式的活跃活化能。EMP-TCA循环中只有CO2和少量ATP的形成。而绝大部分能量还贮存于NADH和FADH2中。这些物质经过呼吸链上的电子传递和氧化磷酸化作用,将部分能量贮存于ATP中,这是贮存呼吸释放能量的主要形式。
植物呼吸代谢受内外多种因素的影响。呼吸作用影响着植物生命活动的进行,因而与作物栽培、育种和种子、果蔬、块根、块茎的贮藏及切花保鲜有着密切关系。人类可利用呼吸作用的相关知识,调整呼吸速率,使其更好地为生产服务。
植物指与动物相对应的另一生物干系。动物和植物的区别是在长期进化过程中形成的。但是就微小的生物而言,它们之间的区别有时是不明显的。作为植物的进化趋向,由细胞积叠方式所形成的个体发生、细胞壁的形成、靠叶绿素进行光合作用而成为独立的营养系统等独立的物质代谢型的建立是主要的,而在此基础上的非运动性等是次要的特征。据估计现存的植物种类约有30万种左右,而占植物界一半以上的菌类,由于重视其缺乏叶绿素这个重要特点,而把植物分为二大类群,也有的认为整个生物界可分为动物、菌类、植物三大类群。就分类系统而言,以前是以种子植物(显花植物)作为分类重点,其后转移到所谓的隐花植物。现时则把植物界分为10~13门,种子植物仅仅成为其中的一门。但即使在今天,就重要门的位置和其内容而言,学者间的意见分歧可能比动物界的情况还要大。一般来说,20世纪前半期以恩格勒(H.G.A.Engler)的分类系统最为普及,后半期则以帕斯彻(A.Pascher)的分类系统逐渐占优势。
这一点是最重要的。植物以太阳光作为能量来源,将无机物合成为有机物。而有机物是人类及动物食物的来源。植物的光合作物是包括人类在内的所有动物生命存在根本。
在炎热的夏季,绿化状况好的绿地中的气温比没有绿化地区的气温要低 3-5度,如我们测定居住区绿地与非绿地气温差异为4.8度。
绿地能降低环境的温度,是因为绿地中园林植物的树冠可以反射掉部分太阳辐射带来的热能(约20-50%),更主要的是绿地中的园林植物能通过蒸腾作用(植物吸收辐射的35-75%,其余5-40% 透过叶片),吸收环境中的大量热能,降低环境的温度,同时释放大量的水分,增加环境空气的湿度(18-25%),对于夏季高温干燥的北京地区,绿地的这种作用,可以大大增加人们生活的舒适度。
1公顷的绿地,在夏季(典型的天气条件下),可以从环境中吸收81.8兆焦耳的热量,相当于 189台空调机全天工作的制冷效果。
值得注意的是,在严寒的冬季,绿地对环境温度的调节结果与炎热的夏季正相反,即在冬季绿地的温度要比没有绿化地面高出 1℃左右。这是由于绿地中的树冠反射了部分地面辐射,减少了绿地内部热量的散失,而绿地又可以降低风速,进一步减少热量散失的缘故。
城市绿地中的园林植物通过光合作用,吸收环境空气中的二氧化碳,在合成自身需要的有机营养的同时,向环境中释放氧气,维持城市空气的碳氧平衡。对于维持清新的空气起到了重要的不可替代的作用。一个成年人,每天呼吸要吸进750克的氧气,呼出1000克的二氧化碳,而一棵胸径20公分的绒毛白蜡,每天可以吸收4.8千克的二氧化碳,释放3.5千克的氧气,可以满足大约5个成年人全天呼吸的需要。
早晨随着太阳的出升,绿地中园林植物开始进行光合作用,吸收二氧化碳释放氧气,于是环境空气中的二氧化碳含量逐渐降低,到中午左右二氧化碳含量降到最低点,夜晚,植物光合作用停止并且也开始进行呼吸作用,而由于城市人的活动、车辆等的运转,都向空气中释放二氧化碳,空气中二氧化碳开始升高。所以在绿地中锻炼,从环境空气的清新程度上来说,是在上午10点至下午2点最好,而在清晨并不是最好的时间。
空气中的粉尘不仅本身就是一种重要的污染物,而且粉尘颗粒中还粘附有有毒物质、至病菌等,对人的健康有严重的危害。绿地中的园林植物,具有粗糙的叶片和小枝,这些叶片和小枝具有巨大的表面积,一般要比植物的占地面积大二三十倍,许多植物的也表面还有绒毛或黏液,能吸附和滞留大量的粉尘颗粒,降低空气的含尘量。当遇到降雨的时候,吸附在叶片上的粉尘被雨水冲刷掉,从而是植物重新恢复滞尘能力。
绿地滞尘的另外一个重要方面,是绿地充分覆盖地面,有效地杜绝二次扬尘。据测定,5、吸收有毒气体的效益
园林植物可以吸收空气中的二氧化硫、氯气等有毒气体,并且做到彻底的无害处理。1 公顷绿地,每年吸收二氧化硫171千克,吸收氯气 34千克。对于维持洁净的生存环境具有重要的作用。
许多园林植物可以释放出具有杀菌作用的物质,如丁香酚、松脂、核桃醌等,所以绿地空气中的细菌含量明显低于非绿地。因此绿地的这种减菌效益,对于维持洁净卫生的城市空气,具有积极的意义。
植物界中许多植物具有较高的观赏价值,特别是园林植物。园林植物以其优美的姿、丰富的色彩增添了城市的景色,具有良好的美化环境的作用。
植物的叶片能进行光合作用,吸收空气中的二氧化碳、放出氧气,使空气清新。高大的植物树冠可有效的阻挡空气中的粉尘,多毛的叶片表面可吸附粉尘和吸收空气中的有害物质,如二氧化硫、氟化氢、氯气等。有些植物还可以分泌大量的杀菌素(如松柏类植物),有效的杀死空气中的有害菌。植物还可以有效的阻挡噪音。植物的根系可有效的固定土壤,防止水土流失。
高大的植物具有良好的遮荫作用,植物叶片的蒸腾作用可增加空气中的湿度,并通过吸热降低空气温度,有效的调节和改善环境小气候。