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第2章 探寻植物的世界(1)

地球上所有生物的生命活动所利用的能量均来自太阳的光能。绿色植物通过光合作用,把光能转变为化学能储藏在光合作用的有机产物中。这些产物如糖类,在植物体内进一步同化为脂类、蛋白质等有机产物,为人类、动物及各种异养生物提供了生命活动所不可缺少的能源。人类日常利用的煤炭、石油、天然气等能源物质,也主要由绿色植物的遗体经地质变迁形成。因此,地球上绿色植物在整个自然生命活动中所起的巨大作用是无可代替的。

从神农尝百草说起

古人识别植物的本领,在药用植物的开发利用上表现尤为突出。在中国古代的300多部本草著作中,记载了大量的药用植物,其中不仅有药效和使用方法的描述,也介绍了不少如何认识这些植物的知识。

神农一日而遇七十毒

中国自古广为流传的神农尝百草的故事,就反映了人类认识植物的艰辛历程。相传中华民族的祖先之一炎帝神农氏,为了找寻对人民有用的植物,踏遍了华夏大地的山林原野,遍尝百草,即使中毒也在所不惜,以致“一日而遇七十毒”。

古人在实践中认识植物

在长期的实践中,古人认识了许多有用的植物,并能根据这些植物的特点和自己的需要加以利用。例如:楠木是一种曾在中国南方山林中广为分布的优良用材树,其最大特点是木材芳香、耐腐力极强。1978年,在福建武夷山的洞墓中取下了一具完整的楠木“船棺”,据测定,它是大约3400年前的遗物。

无独有偶,20世纪80年代在四川省什邡县发现了一处2000多年前古老的蜀人船棺葬群,至今仍然完好不朽。由此可见,古人早在两三千年前就认识了楠木长年不朽的特点,并能准确地在树木种类繁多的亚热带山林中将它们识别出来并加以利用。

植物学家对植物界的贡献

18世纪的瑞典博物学家林奈,被世界公认为“现代分类学鼻祖”。他首次将生物分成动物界和植物界,并根据雄蕊的情况将植物界分成24个纲,其中1~23纲是显花植物,第24纲是隐花植物。

伟大的英国生物学家达尔文的《物种起源》一书于1859年出版后,生物学家们开始遵循生物进化论的思想,寻求一种能反映生物发展演化规律的自然分类系统。他们借助于先进的科学工具和技术,更加深入、全面地观察和研究自然界中形形色色的物种,找出它们之间的亲缘关系,并根据这一关系的远近划分不同的生物类群,力图恢复“生命之树”的本来面貌。

你知道这些古代植物学专著吗

我国有关动植物知识的文献,浩如烟海。《植物名实图考》是中国古代一部科学价值比较高的植物学专著或药用植物志,也是最早、最大的区域性植物志。

《南方草木状》是我国现存最早的地方植物志。《花果卉木全芳备祖》则是我国乃至世界上最古老的一部系统的植物词典。

中国古代植物学专著

《植物名实图考》是我国l9世纪重要的植物学著作,由清朝吴其睿(河南省固始县人)所撰。在编撰《植物名实图考》之前,吴其睿先完成了《植物名实图考长编》,该书共有22卷,收录植物838种。分谷类、蔬类、草类、果类、木类等l1类。

《植物名实图考》共38卷,收录植物17l4种,共分l2类。其中大部分的植物都是根据作者亲自观察所得,详细记载形色、性味、产地、用途等,并绘附精图。对于植物的药用价值以及同物异名或同名异物的考订更是详细,至今对研究我国植物种、属及其固有名称仍有重要参考价值。

它在植物学史上的地位,早已为古今中外学者所公认。而其在国际上享有很高的声誉,为世界植物学的发展作出了一定的贡献。《植物名实图考》一书的内容十分丰富,不仅有珍贵的植物学知识,而且为医药、农林以及园艺等方面也提供了可贵的史料,值得科学家参考。

最早的植物学著作

《南方草木状》是我国现存最早的地方植物志,为晋代嵇含所撰。公元304年问世。共上、中、下三卷,分草、木、果、竹四大类。书中记载了广东、广西及越南的植物总共80种。其中上卷记载草类植物29种,中卷记载木类植物28种,下卷记载果类植物17种以及竹类6种。该书是研究我国古代植物的重要资料。

最早的植物学辞典

《花果卉木全芳备祖》是我国乃至世界上最古老的一部系统的植物词典。为南宋学者陈景沂所编纂,成书于1256年。全书共58卷,分为果、花卉、草木、农桑、蔬菜和药物等部分。这部书出版后,其他原本都已散失。现存唯一的原本保存在日本宫内厅书陵部。1979年10月,日本宫内厅把这本书的影印件赠送给我国。

植物也有“身份证”

每种植物在不同国家,甚至同一国家不同地区往往有不同名称。一般将同一国家或同一语言范围内广为知晓的名称称为俗名;仅在国内某一地区或更小范围内知晓的称为土名。如马铃薯(中国)、Potato(英、美)是同一植物不同地区的俗名;而洋山芋(南京)、洋芋(陕西、甘肃等)、山药蛋(内蒙古)等称谓为土名。当然,在俗名与土名之间有时也无严格界限,如土豆。这是“同物异名”的例子。“同名异物”的现象也很多,如叫“白头翁”的植物多达16种,叫“拉拉秧”的植物也有10余种。

植物学名的出现

“同物异名”和“同名异物”的现象给植物分类研究和利用,特别是国内或国际间的学术交流带来了很多不便。为了避免混乱和便于研究,有必要给每一种植物确定一个全世界统一使用的科学名称,即学名。

根据植物的形态命名

人们给植物取名时,往往是依据它的某些特征。

喇叭花因为形似喇叭而得名。

中药材佛手,由于长得像佛手而得名。

桐珙开花时,两片白色的苞片好似飞翔的和平鸽,所以这种树又叫鸽子树。

根据颜色差异命名

大自然的植物五颜六色,缤纷多彩。植物各部分的颜色差异也成了命名的依据之一。

菊科的墨旱莲,它的茎折断时,“伤口”会流出墨黑色的汁液。

中药材紫苏,因为叶背面呈紫色故取其名。

根据味道不同命名

植物由于所含成分不同而呈现出酸、甜、苦、辣,或香、臭等味道。取名时也以此为依据。

鱼腥草,因为叶片具有鱼腥气,故名。

中药材甘草,甘草中的“甘”,就是甜的意思,甘草因其味甘甜而得名。

根据植物产地取名

如果你平时留心观察,就能发现很多植物是根据产地取名的。如我们熟悉的莲,由于产地不同有建莲、湘莲、赣莲等。

根据花、鸟特征命名的植物

有些花草名称和禽鸟有关。

鸡冠花,因为花穗像极了鸡冠而得名。

老鹤草,它的形态就像鹤嘴的“长喙”,因而得名。

杜鹃花,据《越笔记》里记载:“杜鹃花以杜鹃啼时开,故名。”就是说当杜鹃开始鸣叫了,杜鹃花也开花了。

根据生长季节、纪念意义命名

植物的命名还有根据生长季节来取名的。如夏枯草、秋葵、半夏、腊梅;有用数字取名,如一叶兰、二色补血草、三棱箭、四季海棠、五色梅、六月雪、七叶一枝花、八月柞、九里香、十大功劳等;还有些植物名称则是有纪念意义的,如观光木就是为纪念我国植物学家钟观光先生而得名的。何首乌、徐长卿、刘寄奴等则是因为纪念发现这些植物药用价值的人而得名的。

根据美丽的民间传说

有些植物的名字还包含着美丽的民间传说。罂粟科植物丽春花,民间叫虞美人。传说在秦朝末年,楚汉相争,楚霸王项羽遭到汉军围攻。项羽的妻子虞姬看到四面都是汉军,为了减轻项羽作战时对她的担心,便抽出项羽腰间的宝剑自刎,倒在了项羽脚下。后来项羽战败,也用同一把宝剑自杀了。后来,在项羽和虞姬的墓地四周开满了丽春花,美如虞姬的容貌。人们将它称为虞美人。

蓝藻是植物的始祖吗

在地球和生物界的发展和进化初期,地球是一个没有生命的世界,地球的大气中,也没有游离氧。地球上最早出现的原始生命,是只能从有机物分解中获取能量的化能营养生物。直至出现了蓝藻,有了能进行光合作用的色素,才能利用光能制造有机物,并释放氧气,使大气中氧浓度增加,在高空中逐渐形成臭氧层,阻挡太阳紫外线的直接辐射,改变了地球的整个生态环境。

氧气的出现

在五亿年前,地球大气中的氧达到现在的10%时,植物才有了更大的发展。以后大气中的氧含量逐步增加到现有水平。因此可以说没有氧气,就没有生物界,也没有人类。由此可见,绿色植物在地球上的出现,不仅推动了地球的发展,也推动了生物界的发展,而整个动物界都是直接或间接依靠植物界才获得生存和发展。

合成与分解循环更替

地球上最早出现的异养型原核生物细菌,经过不断地分化和发展,终于又出现了能够进行光合作用,从无机物合成有机养料的自养型原核生物蓝藻。蓝藻和细菌作为早期生物界的合成者和分解者,组成物质循环的两个基本环节,形成了一个完整的生态系统。从异养到自养是早期生物演化的另一次重大的飞跃。

蓝藻——绿色植物的祖先

地球上最早的绿色植物是什么呢?地质学者说是蓝藻。在南非的古沉积岩中,人们发现一种蓝藻类化石,距今已有34亿年的历史。古代的蓝藻和现在的蓝球藻模样较为相似。这说明至少在那个时候,地球已经开始了生命的孕育。

蓝藻的出现,是植物进化史上的巨大飞跃。如果没有蓝藻的出现,我们生活的地球也不可能像现在这样色彩丰富,百花盛开,万木争荣。这是因为蓝藻所含有的叶绿素,能制造养分并进行独立繁殖。而地球上所有的生物,都是由这些低等藻类经过几亿甚至几十亿年的进化发展而来。

蓝藻——生命力顽强的魔术师

在自然界里,蓝藻的分布很广,是繁殖力很强的水生植物。在淡水、海水、岩石、植物体,甚至是在冰天雪地中都有它们的踪迹。蓝藻还是最耐高温的藻类植物。有一种蓝藻能在水温达89℃的温泉水中正常生长和繁殖。据说是因为这种蓝藻细胞内的物质凝固点都高于89℃以上。

1881年,有个水手在格陵兰岛海岸看到一片积雪在几小时里就变成了猩红点点的雪,原来这是蓝藻耍的把戏。蓝藻里的红色素能随光线条件的不同而发生从红到紫的美丽变幻。

红海就是被含有大量红色素的红颤藻“染”红了海水。

英国的一个古战场上,有一座纪念阵亡将士的纪念碑。每逢阴雨天气,碑石周围常常泛出殷红的“血迹”,这正是附近地面上的蓝藻开的玩笑。

蓝藻与现代生活的关系

蓝藻的种类很多,约有2000种,其中具固氮能力的有100多种。固氮蓝藻能够利用空气中的游离氮素,合成氮素化合物并不断地释放出来。它在死亡分解以后,释放出的氮素化合物就更多了。

如果把固氮蓝藻放在稻田里大量繁殖,通过它们的固氮作用,就能将水稻不能利用的空中氮气变成能利用的氮肥。这就等于在稻田里安装了一座小型的“天然氮肥厂”。

中国科学院水生生物研究所在稻田中繁殖固氮蓝藻中的“固氮鱼腥藻”,获得了水稻增产24%的效果。由于蓝藻从空气中获得的肥料是取之不尽、用之不竭的,所以人们把这种“固氮鱼腥藻”命名为“万年肥”。

地衣是植物界的开路先锋

在粗糙的树皮和裸露的岩石上,常常可以看到灰绿、橙黄等多种颜色的片片斑痕,这就是地衣。

植物界的特殊成员

地衣是植物界中很特殊的一类植物,是一种藻类和真菌共生的结合体。共生的藻类主要是蓝藻和绿藻,共生的真菌大多数是子囊菌类,少数是担子菌类。共生的菌类有一定的种类,和普通的不同,叫做地衣型真菌。共生的藻类很少,如共球藻在地衣体以外,还没有单独被发现过。

植物界的开路先锋

地衣没有根、茎、叶等器官,菌类和藻类的这种密切结合,使地衣适应环境的能力特别强。地衣特别耐旱,在干燥环境中,地衣会变得很干,可是一遇到潮湿的空气,就又能恢复生长。有的地衣能忍受60℃的高温,有的地衣能忍受零下50℃的严寒。因此,从南北两极到赤道,从高山到平地,从森林到荒漠,甚至在其他植物不能生活的陆地环境中,常常可以发现地衣。人们称它为“植物界的开路先锋”。

长相独特的地衣

根据外部形态,地衣可以分成三类:牢固附着在岩石、树皮上的壳状地衣;容易从岩石、树皮上剥离下来的叶状地衣;具有分枝的枝状地衣。地衣的构造很奇特。它的体内除了纵横交错、有密有疏的无色的真菌菌丝以外,中间是藻层,由单细胞藻类组成。还有从下层伸出成束的菌丝,叫做假根。它使地衣能固着在岩石、树皮上。

地衣生长缓慢,几十年才增大几厘米。在生长过程中,地衣还会分泌出一种酸性化学物质,叫做地衣酸,能分解所附着的岩石。日积月累下来,被分解的岩石,加上风化,逐渐形成土壤,为其他植物提供生长条件。

地衣与藻类和菌类的

相互共生

地衣是藻类和菌类相依为命的共生体。它们相互帮助、共同生长。共生的藻类含有叶绿素,能进行光合作用,为整个地衣体制造养分;真菌则吸收外界的水分和无机盐提供给藻类,使藻体保持一定的湿度和得到光合作用所需的原料。在这种共生关系中,真菌的依赖性大,它从藻类吸取制成的养料来生活,如果把地衣体的真菌和藻类分开来各自单独地培养,结果往往是真菌死亡而藻类依然能够生长。

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