植物界概述（四）

8。主要作用

植物大多數固態物質是從大氣層中取得。經由一個被稱為光合作用的過程，植物利用陽光裡的能源來將大氣層中的二氧化碳轉化成簡單的糖。這些糖分被用作建材，並構成植物主要結構成份。植物主要依靠土壤作為支撐和取得水份，以及氮、磷等重要基本養分。大部分植物要能成功地成長，也需要大氣中的氧氣（作為呼吸之用）及根部周圍的氧氣。不過，一些特殊維管植物如紅樹林可以讓其根部在缺氧環境下成長。

（1）光合作用

植物具有光合作用的能力——就是說它可以藉助光能及動物體內所不具備的葉綠素，利用水、無機鹽和二氧化碳進行光合作用，釋放氧氣，產生葡萄糖——含有豐富能量的物質，供植物體利用。

植物的葉綠素含有鎂。

植物細胞有明顯的細胞壁和細胞核，其細胞壁由葡萄糖聚合物——纖維素構成。

所有植物的祖先都是單細胞非光合生物，它們吞食了光合細菌，二者形成一種互利關係：光合細菌生存在植物細胞內（即所謂的內共生現象）。最後細菌蛻變成葉綠體，它是一種在所有植物體內都存在卻不能獨立生存的細胞器。大多數植物都屬於被子植物門，是有花植物，其中還包括多種樹木。植物呼吸作用主要在細胞的線粒體進行；光合作用在細胞的葉綠體進行。

綠色植物光合作用是地球上最為普遍、規模最大的反應過程，在有機物合成、蓄積太陽能量和淨化空氣、保持大氣中氧氣含量和碳迴圈的穩定等方面起很大作用，是農業生產的基礎，在理論和實踐上都具有重大意義。據計算，整個世界的綠色植物每天可以產生約4億噸的蛋白質、碳水化合物和脂肪，與此同時，還能向空氣中釋放出近5億噸還多的氧，為人和動物提供了充足的食物和氧氣。

葉片是進行光合作用的主要器官，葉綠體是光合作用的重要細胞器。高等植物的葉綠體色素包括葉綠素（a和b）和類胡蘿蔔素（胡蘿蔔素和葉黃素），它們分佈在光合膜上。葉綠素的吸收光譜和熒光現象，說明它可吸收光能、被光激發。葉綠素的生物合成在光照條件下形成，既受遺傳性制約，又受到光照、溫度、礦質營養、水和氧氣等的影響。

光合作用包括光反應過程、光合碳同化二個相互聯絡的步驟，光反應過程包括原初反應和電子傳遞與光合磷酸化兩個階段，其中前者進行光能的吸收、傳遞和轉換，把光能轉換成電能，後者則將電能轉變為ATP和NADPH2（合稱同化力）這兩種活躍的化學能。活躍的化學能轉變為穩定化學能是透過碳同化過程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三條途徑，根據碳同化途徑的不同，把植物分為C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途徑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途徑和CAM途徑都不過是CO2固定方式不同，最後都要在植物體內再次把CO2釋放出來，參與C3途徑合成澱粉等。C4途徑和CAM途徑固定CO2的酶都是PEP羧化酶，其對CO2的親和力大於RuBP羧化酶，C4途徑起著CO2泵的作用；CAM途徑的特點是夜間氣孔開放，吸收並固定CO2形成蘋果酸，晝間氣孔關閉，利用夜間形成的蘋果酸脫羧所釋放的CO2，透過C3途徑形成糖。這是在長期進化過程中形成的適應性。

光呼吸是綠色細胞吸收O2放出CO2的過程，其底物是C3途徑中間產物RuBP加氧形成的乙醇酸。整個乙醇酸途徑是依次在葉綠體、過氧化體和線粒體中進行的。C3植物有明顯的光呼吸，C4植物光呼吸不明顯。

植物光合速率因植物種類品種、生育期、光合產物積累等的不同而異，也受光照、CO2、溫度、水分、礦質元素、O2等環境條件的影響。這些環境因素對光合的影響不是孤立的，而是相互聯絡、共同作用的。在一定範圍內，各種條件越適宜，光合速率就越快。

植物光能利用率還很低。作物現有的產量與理論值相差甚遠，所以增產潛力很大。要提高光能利用率，就應減少漏光等造成的光能損失和提高光能轉化率，主要透過適當增加光合面積、延長光合時間、提高光合效率、提高經濟產量係數和減少光合產物消耗。改善光合效能是提高作物產量的根本途徑。

植物的光合作用是會產生氧氣，植物的生態價值，對碳原子只有暫時的固定作用，因為所固定的這些碳原子最終都會被呼吸作用，微生物分解，或者被燃燒。

（2）呼吸作用

呼吸作用是高等植物代謝的重要組成部分。與植物的生命活動關係密切。生活細胞透過呼吸作用將物質不斷分解，對植物體內的各種生命活動所需能量的提供和合成重要有機物的原料有重要作用。同時還可增強植物的抗病力。呼吸作用是植物體內代謝的樞紐。

呼吸作用根據是否需要氧，分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種型別。在正常情況下，有氧呼吸是高等植物進行呼吸的主要形式，但在缺氧條件和特殊組織中植物可進行無氧呼吸，以維持代謝的進行。

呼吸代謝可透過多條途徑進行，其多樣性是植物長期進化中形成的一種對多變環境的適應性表現。EMP-TCA迴圈是植物體內有機物氧化分解的主要途徑，而PPP等途徑在呼吸代謝中也佔有重要地位。

呼吸底物徹底氧化，最終釋放CO2和產生水，同時將底物中的能量轉化成ATP形式的活躍活化能。EMP-TCA迴圈中只有CO2和少量ATP的形成。而絕大部分能量還貯存於NADH和FADH2中。這些物質經過呼吸鏈上的電子傳遞和氧化磷酸化作用，將部分能量貯存於ATP中，這是貯存呼吸釋放能量的主要形式。

植物呼吸代謝受內外多種因素的影響。呼吸作用影響著植物生命活動的進行，因而與作物栽培、育種和種子、果蔬、塊根、塊莖的貯藏及切花保鮮有著密切關係。人類可利用呼吸作用的相關知識，調整呼吸速率，使其更好地為生產服務。

植物指與動物相對應的另一生物干係。動物和植物的區別是在長期進化過程中形成的。但是就微小的生物而言，它們之間的區別有時是不明顯的。作為植物的進化趨向，由細胞積疊方式所形成的個體發生、細胞壁的形成、靠葉綠素進行光合作用而成為獨立的營養系統等獨立的物質代謝型的建立是主要的，而在此基礎上的非運動性等是次要的特徵。據估計現存的植物種類約有30萬種左右，而佔植物界一半以上的菌類，由於重視其缺乏葉綠素這個重要特點，而把植物分為二大類群，也有的認為整個生物界可分為動物、菌類、植物三大類群。就分類系統而言，以前是以種子植物（顯花植物）作為分類重點，其後轉移到所謂的隱花植物。現時則把植物界分為10～13門，種子植物僅僅成為其中的一門。但即使在今天，就重要門的位置和其內容而言，學者間的意見分歧可能比動物界的情況還要大。一般來說，20世紀前半期以恩格勒（H．G．A．Engler）的分類系統最為普及，後半期則以帕斯徹（A．Pascher）的分類系統逐漸佔優勢。

9。主要價值

成千上萬的植物物種被種植用來美化環境、提供綠蔭、調整溫度、降低風速、減少噪音、提供隱私和防止水土流失。人們會在室內放置切花、乾燥花和室內盆栽，室外則會設定草坪、蔭樹、觀景樹、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花壇花草植物的意象通常被使用於美術、建築、性情、語言、照相、紡織、錢幣、郵票、旗幟和臂章上頭。活植物的藝術類型包括綠雕、盆景、插花和樹牆等。觀賞植物有時會影響到歷史，如鬱金香狂熱。植物是每年有數十億美元的旅遊產業的基本，包括到植物園、歷史公園、國家公國、鬱金香花田、雨林以及有多彩秋葉的森林等地的旅行。

（1）食用價值

實際上，所有人類的養分來源大多都直接或間接地依靠著陸生植物。絕大多數的人類的養分依靠穀物，尤其是玉米、小麥和稻米，或者是其他主食如馬鈴薯、木薯和莢果等。其他被食用的植物部分還包括水果、蔬菜、堅果、香草、香料和食用花卉等。由植物製成的飲料包括咖啡、茶、葡萄酒、啤酒等。糖主要是由甘蔗和甜菜中得到的。食用油和植物牛油來自玉米、大豆、芥花籽油、紅花、向日葵、橄欖等等。食品新增劑包括阿拉伯樹膠、瓜爾膠、刺槐豆膠、澱粉和果膠等。

①糧食作物

糧食指植物可供人類食用的部分。狹義的糧食單指穀物（cereal），即禾本科作物的種子（以及例外情形的非禾本科的蕎麥種子）。廣義的糧食還要包括豆科植物的種子，以及馬鈴薯等植物可供食用的根或莖部。糧食所含營養物質主要為糖類（澱粉為主），其次是蛋白質。聯合國糧食及農業組織對糧食的定義包括三大類穀物，包括麥類、稻穀、粗糧（又稱雜糧，即經常被用作動物飼料的糧食，包括大麥、玉米、黑麥、燕麥、黑小麥、高粱）。中國在先秦即有五穀之說，指稻、黍、稷、麥、菽物種作物，其種子稱作稻米、黍米、粟米、麥粒、菽豆。

②蔬菜

蔬菜，是指可以做菜、烹飪成為食品的，除了穀物以外的其他植物（多屬於草本）。生活中所指的蔬菜，常和“水果”分開討論。不過也常和水果合稱為“蔬果”。另外，和“野菜”不同的地方，在於蔬菜經過人類長時間的育種，提高了口感、營養價值，甚至抗病力等特徵，和原本的野生種已有明顯差異，人類食用的頻率也高得多；而野菜則多半未經過人類馴化，幾乎均為野生種，人類也較不常食用。

③水果

水果是指可以生食，多汁液，有酸味或甜味的果實，像蘋果、橙、葡萄、草莓、香蕉及檸檬、藍莓等。但在植物學的定義上，也有一些不是水果的果實，例如玉米粒、小麥粒及番茄。

④香料

香料，又名辛香料或香辛料，是一些乾的植物的種子、果實、根、樹皮做成的調味料的總稱，例如胡椒、丁香、肉桂等。它們主要是被用於為食物增加香味，而不是提供營養。

用於香料的植物有的還可用於醫藥、宗教、化妝、香氛、或食用。香料很少單獨使用，大部分以數種數十種成分調和構成。有時，香料也指製造香味用的材料。

⑤油料作物

人們做飯時使用的烹調油是從一些油脂含量很高的油料作物的果實或種子中提煉出來的。常見的油料作物主要有油棕、花生、大豆、芝麻、油菜、向日葵等。花生豆類以及一些乾果的仁都是很好的油料。我國種植較廣泛的油料作物有花生、大豆、油菜等。

⑥糖料作物

用於製糖的作物稱為糖料作物。糖料作物主要有兩種：一是甘蔗，它是一種高高的綠色的莖；一是甜菜，它是一種長在地下的好大的根。人們榨取他們的汁液，把汁液收集起來轉化為糖的結晶。在我國，北方一般以甜菜為原料製糖，南方則常以甘蔗為原料製糖。

（2）原料價值

木材被用在建築、傢俱、紙張、樂器和運動用具上頭。布料通常是由棉花、亞麻或其原料為纖維素的合成纖維，如嫘縈和醋酸根。來自植物的可再生燃料包括柴、泥炭和其他生質燃料。炭和石油是來自植物的化石燃料。來自植物的藥物包括阿司匹靈、紫杉醇、嗎啡、奎寧、利血平、秋水仙素、毛地黃和長春新鹼等。植物中存在於上百種藥草如銀杏、紫錐花、解熱菊和貫葉連翹等。來自植物的農藥包括尼古丁、魚藤酮、番木鱉鹼和除蟲菊精等。來自植物的毒品包括鴉片、古柯鹼和大麻等。來自植物的毒藥包括蓖麻毒素、毒參和箭毒等。植物是許多天然產品如纖維、香精油、染料、顏料、蠟、丹寧、乳膠、樹脂、松香、生物鹼、琥珀和軟木的原料。源自於植物的產品包括肥皂、油漆、洗髮精、香油、化妝品、松節油、橡膠、亮光漆、潤滑油、亞麻油地氈、塑膠、墨水、口香糖和麻繩等。植物亦為大量有機化合物的工業合成中，基本化合物的主要來源。

（3）觀賞價值

成千的植物物種被種植用來美化環境、提供綠蔭、調整溫度、降低風速、減少噪音、提供隱私和防止水土流失。人們會在室內放置切花、乾燥花和室內盆栽；室外則會設定草坪、蔭樹、觀景樹、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花壇花草；植物的意象通常被使用於美術、建築、性情、語言、照相、紡織、錢幣、郵票、旗幟和臂章上頭；活植物可用於綠雕、盆景、插花和樹牆等。

觀賞植物有時會影響到歷史，如鬱金香狂熱。

植物是每年有數十億美元的旅遊產業的基本，包括到植物園、歷史園林、國家公國、鬱金香花田、雨林以及有多彩秋葉的森林等地的旅行。 ［10］

（4）文化價值

植物也為人類的精神生活提供基礎需要。每天使用的紙就是用植物製作的。一些具有芬芳物質的植物則被人類製作成香水、香精等各種化妝品。

許多樂器也是由植物製作而成。而花卉等植物更是成為裝點人類生活空間的觀賞植物。

10。分類

（1）苔蘚植物（Bryophytes）

角苔門（Anthocerotophyta）

蘚類植物門（Bryophyta）

地錢門（Marchantiophyta）

（2）蕨類植物（Pteridophyte）

石松門（Lycopodiophyta）

節蕨門（Equisetophyta）

真蕨門（Filicophyta）

帚蕨門（Psilotophyta）

前裸子植物門（Progymnospermopsida）

（3）裸子植物（Gymnospermae）

種子蕨門（Pteridospermatophyta）

松柏門（Coniferophyta）

蘇鐵門（Cycadophyta）

銀杏門（Ginkgophyta）

買麻藤門（Gnetophyta）

（4）被子植物（Angiospermae）

被子植物門（Magnoliophyta）

【更多精彩文章，請關注微信公眾號“世界民族與文明歷史”】