什么是植物功能及其作用

植物(Plants)是生命的主要形态之一，包含了如树木、灌木、藤类、青草、蕨类，及绿藻、地衣等熟悉的生物。植物可以分为种子植物、藻类植物、苔藓植物、蕨类植物等，据估计现存大约有450 000个物种。绿色植物大部分的能源是经由光合作用从太阳光中得到的，温度、湿度、光线、淡水是植物生存的基本需求。被子植物共有六大器官：根、茎、叶、花、果实、种子。绿色植物具有光合作用的能力——借助光能及叶绿素，在酶的催化作用下，利用水、无机盐和二氧化碳进行光合作用，释放氧气，产生葡萄糖等有机物，供植物体利用。

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，把能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] 亚里士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。在林奈的系统里，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联性并不是很清楚,繁殖方法主要有压条、分株、扦插、嫁接、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。这些糖分被用作建材，并构成植物主要结构成份。植物主要依靠土壤作为支撑和取得水份，以及氮、磷等重要基本养分。大部分植物要能成功地成长，也需要大气中的氧气（作为呼吸之用）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。 [5]

光合作用

光合作用 [6]

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。

植物的叶绿素含有镁。

植物细胞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。

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、过氧化体和线粒体中进行的。C3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。

植物的光合作用是会产生氧气，植物的生态价值，对碳原子只有暂时的固定作用……因为所固定的这些碳原子最终都会被呼吸作用，微生物分解，或者被燃烧……

呼吸作用

呼吸作用

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，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。

组织系统

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洋葱表皮细胞

所有植物的成熟器官基本上由3种组织系统所组成，这3种组织系统是：皮组织系统、维管组织系统和基本组织系统。皮组织系统包括表皮和周皮。表皮覆盖于植物体表面，是植物体初生的保护层。周皮是植物的次生保护层，是代替表皮的保护组织。维管组织系统包括两类输导组织，即输导有机养分的韧皮部和输导水分和矿物质的木质部。基本组织系统位于皮组织系统和维管组织系统之间。主要的基本组织系统包括各种各样的薄壁组织、厚皮组织和厚角组织。另外萌发的种子和胚中还有分生组织，其中的细胞经过反复地分裂，产生大量的细胞。这些细胞中大部分停止分裂而分化成各种组织；小部分则保留为分生组织。

生态作用

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陆生植物和藻类所行使的光合作用几乎是所有的生态系中能源及有机物质的最初来源。光合作用根本地改变了早期地球大气的组成，使得有21%的氧气。动物和大多数其他生物是好氧的，依靠氧气生存。植物在大多数的陆地生态系中属于生产者，形成食物链的基本。许多动物依靠着植物作为其居所、以及氧气和食物的提供者。

陆生植物是水循环和数种其他物质循环的关键。一些植物（如豆科植物等）和固氮菌共演化，使得植物成为氮循环重要的一部分。植物根部在土壤发育和防止水土流失上也扮演着很重要的角色。 [8]

分布

植物分布在全世界水圈的大部，岩石圈的表面，大气层的底部，随着不同气候区而有不同的数量，其中有一些甚至生长在大陆棚极北端的冻土层上。在极南端的南极上，植物亦顽强地对抗其凛冽的环境。

植物通常是它们栖所上主要的物理及结构组成。许多地球上的生态圈即以植被的类型而命名，因为植物是此些生态圈中的主要生物，如草原和森林等等。它们通过遗传分化和表型可塑性来适应不同环境。

生态关系

食虫植物——捕蝇草

许多动物和植物共演化，例如：许多动物会帮助花授粉以交换其花蜜；许多动物会在吃掉果实且排泄出种子时帮到植物散播其种子。适蚁植物是一种和蚂蚁共演化的植物。此类植物会提供蚂蚁居所，有时还有食物。作为交换，蚂蚁则会帮助植物防卫草食性动物，且有时还会帮助其和其他植物竞争。蚂蚁的废物还可以提供给植物做有机肥料。大部分植物的根系会和不同的真菌有互利共生的关系，称之为菌根。真菌会帮助植物从土壤中获得水份和矿物质，而植物则会提供真菌从光合作用中组成的碳水化合物。一些植物会提供内生真菌居所，而真菌则会产生毒素以保护植物不被草食性动物食用。高羊茅中的Neotyphodium coenophialum即为一种内生真菌，其在美国的畜牧业造成了极严重的经济伤害。许多种类型的寄生在植物中亦是很普遍的，从半寄生的槲寄生（只是从其寄主中得取一些养分，但依然留有光合作用的叶子）到全寄生的列当和齿鳞草（全部都经由和其他植物根部的连结来获取养分，所以没有叶绿素）。一些植物会寄生在菌根真菌上，称之为菌根异养，且因此会像是外寄生在其他植物上。许多植物是附生植物，即长在其他植物（通常是树木）上，而没有寄生在其上头。附生植物可能被间接地伤害到其宿者，经由截取宿者本应得的矿物质和太阳光。大量附生植物的重量可能会折断树干。许多兰花、凤梨科植物、蕨类植物和苔藓通常会是附生植物。凤梨科的附生植物会在其叶腋和茎顶上累积水份而形成树上水池，一种复杂的水生食物链。少部分植物是食虫植物，如捕蝇草和茅膏菜。它们捕捉及消化小动物以获取矿物质，尤其是氮。

主要价值

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成千上万的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽，室外则会设置草坪、荫树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草植物的意象通常被使用于美术、建筑、性情、语言、照相、纺织、钱币、邮票、旗帜和臂章上头。活植物的艺术类型包括绿雕、盆景、插花和树墙等。观赏植物有时会影响到历史，如郁金香狂热。植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本，包括到植物园、历史公园、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。

食用价值

实际上，所有人类的养分来源大多都直接或间接地依靠着陆生植物。绝大多数的人类的养分依靠谷物，尤其是玉米、小麦和稻米，或者是其他主食如马铃薯、木薯和荚果等。其他被食用的植物部分还包括水果、蔬菜、坚果、香草、香料和食用花卉等。由植物制成的饮料包括咖啡、茶、葡萄酒、啤酒等。糖主要是由甘蔗和甜菜中得到的。食用油和植物牛油来自玉米、大豆、芥花籽油、红花、向日葵、橄榄等等。食品添加剂包括阿拉伯树胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、淀粉和果胶等。 [9]

粮食作物

粮食

粮食指植物可供人类食用的部分。狭义的粮食单指谷物（cereal），即禾本科作物的种子（以及例外情形的非禾本科的荞麦种子）。广义的粮食还要包括豆科植物的种子，以及马铃薯等植物可供食用的根或茎部。粮食所含营养物质主要为糖类（淀粉为主），其次是蛋白质。联合国粮食及农业组织对粮食的定义包括三大类谷物，包括麦类、稻谷、粗粮（又称杂粮，即经常被用作动物饲料的粮食，包括大麦、玉米、黑麦、燕麦、黑小麦、高粱）。中国在先秦即有五谷之说，指稻、黍、稷、麦、菽物种作物，其种子称作稻米、黍米、粟米、麦粒、菽豆。

蔬菜

蔬菜

蔬菜，是指可以做菜、烹饪成为食品的，除了谷物以外的其他植物（多属于草本）。生活中所指的蔬菜，常和“水果”分开讨论。不过也常和水果合称为“蔬果”。另外，和“野菜”不同的地方，在于蔬菜经过人类长时间的育种，提高了口感、营养价值，甚至抗病力等特征，和原本的野生种已有明显差异，人类食用的频率也高得多；而野菜则多半未经过人类驯化，几乎均为野生种，人类也较不常食用。

水果

水果

水果是指可以生食，多汁液，有酸味或甜味的果实，像苹果、橙、葡萄、草莓、香蕉及柠檬、蓝莓等。但在植物学的定义上，也有一些不是水果的果实，例如玉米粒、小麦粒及番茄。

香料

香料，又名辛香料或香辛料，是一些干的植物的种子、果实、根、树皮做成的调味料的总称，例如胡椒、丁香、肉桂等。它们主要是被用于为食物增加香味，而不是提供营养。

用于香料的植物有的还可用于医药、宗教、化妆、香氛、或食用。香料很少单独使用，大部分以数种数十种成分调和构成。有时，香料也指制造香味用的材料。

油料作物

人们做饭时使用的烹调油是从一些油脂含量很高的油料作物的果实或种子中提炼出来的。常见的油料作物主要有油棕、花生、大豆、芝麻、油菜、向日葵等。花生豆类以及一些干果的仁都是很好的油料。我国种植较广泛的油料作物有花生、大豆、油菜等。

糖料作物

糖料作物——甘蔗

用于制糖的作物称为糖料作物。糖料作物主要有两种：一是甘蔗，它是一种高高的绿色的茎；一是甜菜，它是一种长在地下的好大的根。人们榨取他们的汁液，把汁液收集起来转化为糖的结晶。在我国，北方一般以甜菜为原料制糖，南方则常以甘蔗为原料制糖。

原料价值

酸角树(2张)

木材被用在建筑、家具、纸张、乐器和运动用具上头。布料通常是由棉花、亚麻或其原料为纤维素的合成纤维，如嫘萦和醋酸根。来自植物的可再生燃料包括柴、泥炭和其他生质燃料。炭和石油是来自植物的化石燃料。来自植物的药物包括阿司匹灵、紫杉醇、吗啡、奎宁、利血平、秋水仙素、毛地黄和长春新碱等。植物中存在于上百种药草如银杏、紫锥花、解热菊和贯叶连翘等。来自植物的农药包括尼古丁、鱼藤酮、番木鳖碱和除虫菊精等。来自植物的毒品包括鸦片、古柯碱和大麻等。来自植物的毒药包括蓖麻毒素、毒参和箭毒等。植物是许多天然产品如纤维、香精油、染料、颜料、蜡、丹宁、乳胶、树脂、松香、生物碱、琥珀和软木的原料。源自于植物的产品包括肥皂、油漆、洗发精、香油、化妆品、松节油、橡胶、亮光漆、润滑油、亚麻油地毡、塑胶、墨水、口香糖和麻绳等。植物亦为大量有机化合物的工业合成中，基本化合物的主要来源。

观赏价值

各种观赏植物(21张)

成千的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽；室外则会设置草坪、荫树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草；植物的意象通常被使用于美术、建筑、性情、语言、照相、纺织、钱币、邮票、旗帜和臂章上头；活植物可用于绿雕、盆景、插花和树墙等。

观赏植物有时会影响到历史，如郁金香狂热。

植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本，包括到植物园、历史园林、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。 [10]

文化价值

植物也为人类的精神生活提供基础需要。每天使用的纸就是用植物制作的。一些具有芬芳物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。

许多乐器也是由植物制作而成。而花卉等植物更是成为装点人类生活空间的观赏植物。

植物脉搏

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每逢晴天丽日，太阳刚从东方升起时，植物的树干就开始收缩，一直延续到夕阳西下。到了夜间，树干停止收缩，开始膨胀，并且会一直延续到第二天早晨。植物这种日细夜粗的搏动，每天周而复始，但每一次搏动，膨胀总略大于收缩。于是，树干就这样逐渐增粗长大了。

可是，遇到下雨天，树干“脉搏”几乎完全停止。降雨期间，树干总是不分昼夜地持续增粗，直到雨后转晴，树干才又重新开始收缩，这算得上是植物“脉搏”的一个“病态”特征。

如此奇怪的脉搏现象，是植物体内水分运动引起的。经过精确的测量，科学家发现，当植物根部吸收水分与叶面蒸腾的水分一样多时，树干基本上不会发生粗细变化。但如果吸收的水分超过蒸腾水分时，树干就要增粗，相反，在缺水时树干就会收缩。

了解这个道理，植物“脉搏”就很容易理解了。在夜晚，植物气孔总是关闭着的，这使水分蒸腾大大减少，所以树就增粗。而白天，植物的大多数气孔都开放，水分蒸腾增加，树干就趋于收缩。有相当多木本植物都有这种现象，但是，“脉搏”现象特别明显的还当属一些速生的阔叶树种。