书城科普神秘的植物王国
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第2章 植物知识浅识(2)

植物与温度的关系

一定的温度是植物生命活动的保证。

原生质的活性需要一定的温度才能维持,各种酶的生物催化作用也需要一定的温度才能进行。呼吸作用、光合作用、蒸腾等生理作用都只能在一定的温度范围内进行。另外,温度对植物发芽、抽叶、开花、种实成熟都有明显的影响。

在温度条件中,与植物生长发育最密切相关的就是气温与土温。

气温 的高低直接影响着植物的生理活动和生理作用。

土温 的变动则具有一定的间接作用。例如土层吸热、散热时发生的冷热变化,可以促进土壤内和地面上的空气交流;土温在一定幅度内升高,还有利于微生物对土壤中有机质的分解和某些无机盐的溶解。

温度三基点

植物对温度有一定的适应范围。温度保持在适应范围内,植物生长发育正常;若温度超过了植物所能忍受的最高或最低范围,植物生长发育就会受到妨碍,出现温度伤害,甚至全株死亡。

根据不同温度对植物生长发育作用的效果,可以将植物温度划分出最高点、最低点和最适点,称为植物温度三基点。

不同植物的温度三基点也有相同,特别是生长在不同地带的植物,对温度的要求差异也会不同。热带树木如橡胶树、椰子等,要求日平均温度在18℃以上才开始生长;而许多温带树木,则要求当日平均温度只要达到10℃,甚至不到10℃就开始生长。

同一植物的不同发育时期的温度三基点也有区别,特别是在花粉母细胞减数分裂期和开花受精期波动最大、最敏感。

温度对植物生长的影响

如果植物生存环境的温度不合理,就会对植物造成伤害。这其中包括了高温伤害和低温伤害两种。

高温伤害

所谓植物的高温伤害,就是迫使植物加强呼吸作用,增大蒸腾强度,进而大量消耗植物体内的有机物和水分,影响酶的活性、破坏新陈代谢,最终妨碍到植物的正常生长发育。

超过最高点的持续高温,还会引起植物细胞原生质胶体大量失水,出现蛋白质变性。

过高温度的为害症状有:枝叶暂时蔫萎、幼苗根颈倒伏、皮层灼伤灼裂、树皮坏死流脂等。其中对幼嫩部分伤害最大,严重时可以导致全株死亡。

对植物的高温危害一般出现在夏季。因此当天气开始变热时要及时利用遮荫、灌溉等措施来为植物进行有效的降温。

低温伤害

低温对植物的伤害可分为两类:

温度不低于0℃时,引起的喜温植物的低温伤害被称为“寒害”。常见表现是顶芽、嫩叶和幼茎的枯萎。

寒害产生的原因,主要是低温条件下ATP(腺嘌呤核苷三磷酸)的减少、酶活性的减弱,从而引起植物生理活动的活性降低,正常代谢平衡受到扰乱。

温度下降到0℃以下时,植物组织内部发生冰冻而引起的伤害被称为“冻害”。

植物组织结冰时,细胞间的水膜首先结冰(细胞外结冰),因此细胞壁及细胞内的水分被吸到细胞之外冻结,原生质大量失水,造成生理干旱和机械压力。

植物对环境温度的反作用

植物对局部温度也有一定的影响,尤其是森林对温度的影响。

森林的蒸腾较大,消耗太阳辐射的热能较多,林冠的荫蔽,又能反射、阻挡一部分太阳辐射,所以一天之内,白天的最高温度低于旷野,特别在林冠下更是如此;入夜以后,又因林冠的阻挡,散热较慢,因而最低温度又高于旷野,形成日温差较小的特点。

由于同样的原因,一年之内,森林中的温度夏季低于旷野,而冬季则高于旷野,又形成年温差较小的特点,起到了一定的调节作用。

同时,又由于森林中湿度较高,这些影响综合起来,便使林区特别是林冠下的小气候得到改善,形成特殊的森林气候。

植物与水的关系

水是植物生命活动的必要条件,植物的一切生理功能都要有水的参与才能完成。

水在植物体的营养物质吸收和运输及光合作用、呼吸作用、蒸腾作用的进行中都起到了至关重要的作用。水就像是植物的血液一样,如果没有了水,植物的生命就会停止。

水分对植物生长的影响

水分的多少,对植物生长发育影响很大。树木的高度生长、直径生长、材积生长、根系生长,都在一定程度上受到其生长环境中水分、水质的影响。

植物体内有吸收水分和消耗水分的两个既矛盾又紧密相关的生理过程。只有植物水分的获得和消耗数值相对合理,植物体内的水分含量才能达到基本平衡。

水分缺失对植物的危害

不管什么种类的植物,如果其体内水分的蒸腾消耗大于水分吸收,就会引起植物体水分亏缺。

植物体水分亏缺最直接的后果就是植物细胞失去膨压、组织丧失紧张状态。其外在表现为植物叶、茎的幼嫩部分出现下垂,植物整体呈现“萎蔫”状态。

我们经常会看到公路两边的装饰花朵在午后的烈日照晒下出现萎蔫的状态。但是第二天我们去晨练时,又可以看到萎蔫消失的花朵。这是因为一般晚上的气温会下降,植物的蒸腾作用减弱,吸水作用补充了植物水分,萎蔫自动消失。这种萎蔫属于暂时萎蔫。

而我们看到因为大量失水而导致的不能恢复活力的植物,则一般属于永久萎蔫。

植物发生萎蔫主要是由于干旱,所以防旱、抗旱就成为防止植物萎蔫的重要工作。

水分过多对植物的危害

植物同人类一样,在缺水的时候会出现病状甚至死亡,同样在水分过多的时候也会出现个体伤害。通常水分过多对植物的伤害主要体现为涝害。

涝害的形成并不在于水分本身,而是因为植物根系的正常代谢有一定的规律和承受能力,当土壤孔隙充满水分时,植物根部就会出现缺氧,植物体有氧呼吸受到抑制,进而影响了植物根系的正常代谢。时间一久就会造成植物因窒息或生长恶化而死亡。

另外,值得注意的是,当土壤中的水分过于饱和的时候,就会使好气分解受到抑制、嫌气细菌异常活跃,导致土壤中积累过多的有机酸和二氧化碳,甚至会产生有毒产物,影响植物根系呼吸,令植物在无氧呼吸下产生过多的酒精,最终中毒死亡。植物因涝害死亡以后,其根系常腐烂发臭,就是这个原因。

为了防止涝害,根本的办法就是排水。

植物对水分量的适应程度

不同种类的植物,不但对水分的需要量不同,对水分的适应性也不同。

按照植物对水分的适应程度,可以分成4个不同的生态类型:

水生植物

所谓的水生植物就是能够长期在水中完成生长发育的植物。

水生植物对水生环境具有长期适应性,其根系和输导组织一般已经在不断的进化过程中衰退,机械组织相对软弱。

水生植物的茎、叶都有发达的通气组织和多量的叶绿体,这就使其个体能够最大程度地有效利用水中微弱的氧气和光照。

根据水生植物在水层中生长的深浅,又可分为挺水植物(如芦苇、香蒲等)、浮水植物(如浮萍、菱角等)、沉水植物(如金鱼藻等)3种类型。

湿生植物

所谓湿生植物就是能够在水分经常饱和的土壤中正常生长的植物。

湿生植物的抗旱能力一般都很弱。典型的代表有水稻、水芋、水松、红树等。

湿生植物的根、茎生有通气组织,能通过上部的叶、茎吸收氧气来供应根部的需要。

旱生植物

所谓旱生植物就是能够在大气和土壤长期干旱的情况下正常生长的植物。

旱生植物的抗旱能力相对较强。典型的代表有麻黄、骆驼刺、仙人掌、金合欢等。

旱生植物除了有细胞的渗透压很高的生理生化特性外,还有一定的旱生构造。

旱生植物一般都具有发达的根系、输导组织和保护组织、叶子变小或褪化成刺状、鳞状等;旱生植物的气孔较少,通常深藏于表皮层内,借以加强吸水和减少蒸腾;一些肉质旱生植物的茎、叶薄壁组织发达并发展为贮水组织,能在植物体内积贮大量的水分,以供应其在干旱时期的生长需要。

中生植物

所谓中生植物就是适应在水分条件中等的土壤中生长的植物。中生植物的耐水性介于旱生植物和湿生植物之间。自然界中的大部分植物都属于中生植物。

中生植物在生理、生化方面没有旱生植物的超强适应性,也没有湿生植物适应环境的通气组织。所以中生植物的抗旱能力远比不上旱生植物,抗涝能力也不及湿生植物。

水生、湿生、旱生和中生植物的划分是相对的,不存在绝对的界限。

植物对水分的反作用

在水分对植物产生影响的同时,植物也反作用于其生长环境中的水。这种反作用在森林中尤为明显。

森林由于树冠阻留、地被吸收和林地透水作用,能减少地表径流约50%~80%,削弱了冲刷,滞蓄了洪水。尤其在较为严寒的地区,冬季积雪被截留,对涵养水源和保持水土有显著效果,于是形成了“山青才能水秀”的关系。

植物与空气的关系

空气对植物生长、生存也有着极为重要的意义。

按容积计算,空气主要是由78%的氮、21%的氧和0.03%的二氧化碳所组成。此外,还有少量的惰性气体以及组成不稳定的水汽和粉尘微粒、工业废气等。

空气对植物生长的影响

在空气中占有一定比重的氧和二氧化碳是植物呼吸、光合作用所必需。如果没有空气,绿色植物就无法生存;同时空气中的大量粉尘、废气的污染对植物的生长则极为有害。

空气中有益气体对植物的重要性

空气中的氧对于植物极其重要,空气中的氧足够植物需要,而土壤中有时氧气缺乏,会影响植物生命的活动。

二氧化碳为光合作用所必需,空气中含量不多的二氧化碳稍有变动,对植物光合生产率就有很大影响。在大多数情况下,当空气中二氧化碳的浓度增高到平常的10~20倍甚至更高时,光合作用强度也会出现相应的增加。

另一方面,在生物呼吸和工业生产过程中,会释放出大量的二氧化碳。据研究,空气中二氧化碳浓度达到0.1%时,就会妨害到人体健康;达到2%时,人类和动物就会出现呼吸困难的状况。而植物恰好是天然的二氧化碳消耗者和氧气制造者。据统计,1万平方米的阔叶林每天约可吸收1吨左右的二氧化碳,同时释放出约0.73吨氧气。

空气中有害气体对植物的危害性

空气中除了对植物有用的气体外,还有对人类和所有生物都有害的粉尘、废气。

烟尘微粒会堵塞、遮盖叶面气孔,导致水、气进出植物体的通道不畅;同时还会减少叶面的受光。出现上述情况的时候,植物的蒸腾、呼吸、光合作用也都会受到妨碍,引发植物体内水分失调、新陈代谢受影响。

废气中主要的污染物质能严重危害植物。它们进入叶内,使植物出现脱水的状况。另外,具有强酸的废气,会使原生质、叶绿素、酶受到毒害,因而破坏植物正常的新陈代谢协调性。

植物对空气环境的反作用

植物可以在其生长环境中起到滞尘和降尘作用。树木有高大茂密的树冠,能够减低风速,随着风速的降低,空气中携带的大粒灰尘下降。另外,由于叶子表面一般都不平滑、多绒毛或会分泌黏性油脂及汁液,这也能吸附大量的灰尘。

蒙尘植物经雨水冲洗后,又可以恢复滞尘作用。自然界中的植物就像天然的空气过滤器,时刻起着空气净化的作用。

丁香酚、柠檬醛等植物还能分泌出被称为植物杀菌素的具有极强的杀菌和杀死原生动物能力的挥发性物质。

夹竹桃、丁香、珊瑚树、厚皮香、大叶黄杨、女贞、洋槐、榕、构树、木麻黄等树种,还对二氧化硫等有害气体有较高的抗性和吸收能力,可供工业城市用来抗空气污染之用。

植物与风的关系

空气流动会形成风。风虽然不是植物必需的生长因素,但它有吹散污染空气、调节气温、影响降水和土壤中水分蒸发等一系列作用,这些都会间接地对植物生长发育产生不同性质和程度的影响。

风对植物生长的影响

风对植物的影响主要决定于风的性质和风速。

强度不大的风对植物有利。可以完成风媒传粉(如松、杉等)、传播种子(如松、杉、桉,槭等)等;吹走叶面附近蒸腾放出的水汽,有利于枝叶的散热降温,促进蒸腾和输导作用;吹走植物周围含二氧化碳较少的空气,换来二氧化碳较多的空气,提高植物光合作用的效率。

强度很大的干风对植物有害。会增加植物的蒸腾,使植物个体发生缺水状况,导致气孔关闭,影响气体交换,阻碍光合作用,甚至引起枯梢;大风还能摇动枝条,影响树液流动,吹落大量花果,甚至断枝折干,拔倒树木;长期的强风,会削弱树木的高生长和直径生长;长期的单向强风,则会造成树冠偏斜、材心不正、树干畸形等。

植物对风的反作用

森林是空气水平运动的强大障碍,对风能起减速消能作用。当气流遇到森林的阻挡时,一部分在森林前面向上升起,在森林上空前进,越过林冠后才逐渐下降;另一部分穿入林内,风力消散在林木的枝叶摆动上,风速很快减低。