Question

以植物叶片气孔的分布，形态结构及机理为例，论述植物对环境的适应性。

Answer 1

植物与生态环境的适应性:
　　一、荒漠植物形态结构特征与荒漠环境的适应性： 总体上讲，荒漠植物为了适应环境一般都具有叶面蒸腾面积缩小，具有发达储水组织和发达的根系的特征。
（一） 减少蒸腾作用。
　　有些植物的叶面角质层加厚，气孔密度小而下陷，以减少蒸腾作用。霸王以增大叶片厚度和角质层厚度来适应环境，一般有桉属、沙冬青属等。有些植物叶面具有密的绒毛也可减少蒸腾作用，如蒿属、滨藜属等。有些植物叶面积大大缩小,有的变成细棒状,如驼绒藜属、裸果木属、沙拐枣属、猪毛菜属等。有些植物近乎无叶，而以绿色枝条或茎干营光合作用，如麻黄属、梭梭属、大戟属等。有些植物以落叶度过干旱高温季节，如树榄属、麻风树属等。利用夏季半休眠、冬季脱落枝条末梢度过旱热夏季和严寒冬季的植物有梭梭属、猪毛菜属等的一些种。亚洲中部的高山、高原，因高寒风大加剧了干旱，一些荒漠植物于冬季落枝特别显著,形成垫状小半灌木,如亚菊属、棘豆属、驼绒藜属、蒿属的一些种。荒漠中的沙拐枣，一年生枝条的外面覆以闪亮的厚角质层，叶子呈极短线状并很快脱落，一部分枝条上着生花，共同执行光合功能，果实成熟后一齐脱落，另一部分枝条则当年木化越冬。麻黄属是另一常见无叶型旱生植物，蒸腾很弱。
　　当中生植物因干旱而关闭气孔时，它能继续开放气孔进行光合反应，这一方面可以较多地吸水，另一方面可以忍受较低的含水量。常见的针茅属（Stipa）植物具有狭长的叶片，叶的上表皮呈褶曲状，较大的突起中贯穿以狭带状的机械组织，气孔全部分布在上表皮突起物的侧面。当针茅因干旱而失水时，叶肉组织收缩而机械组织不变，叶子遂卷成筒状，将气孔围在中间。叶筒内空气湿度容易保持一定水平，从而稳定蒸腾强度。
（二）叶片肉质化，叶肉组织不分化，储水组织发达而输导组织不发达。
　　在降水季节分配极不均匀的荒漠中，往往有很长的无雨期。许多植物的叶以至茎干肥大而能储水，一遇降雨就大量吸收水分，储存在肉质叶和茎干中，以备干旱期使用，如仙人掌科、大戟科、龙舌兰科、番杏科的一些种。球果白刺和小果白刺以增大栅栏组织或海绵组织来适应干旱环境。戈壁霸王、蒙新苓菊则以增大导管口径为其适应环境提供条件。多裂骆驼蓬以增大导管口径和维管束大小来适应环境的环境。四合木、骆驼蹄瓣、大花霸王以增大导管口径来适应环境。
（三）发达的根系。
　　荒漠土壤中含水量经常低到1～3％，迫使植物根系具有耐旱、逐水的特性。根系庞大，叶脉较密，叶细胞水势可达—40——60bar，以扩大水源，增强吸水能力，改善供水条件作为适应干旱的另一重要途径。 许多植物根系的深度、幅度比地上部分的高度、幅度大几倍至几十倍，如白梭梭、羽状三芒草。羽状三芒草的根系还具有坚固的沙套，因而遇风蚀而致根系露出沙层后不会很快旱死。荒漠中有些沙丘上的沙拐枣、三芒草的根系，为了追随吸取沙层水分而沿坡背方向生长。还有许多植物具有两层根系，如Retama raetama在表土中有一层根系,可利用降雨渗入土壤表层的水分,在30～120厘米处又有一层根系,可在干旱期利用土壤深层保存下来的水分。
　　经过长期的自然选择，荒漠植物都会有适合自己的形态特征，来减少荒漠环境给它带来的不利影响，从而适应周围环境。
二、水生植物形态结构特征与水环境的适应性：
　　水体中含氧量不到空气中的1/20—1/40，扩散速度则不及空气中的两万分之一。光照也比陆上弱得多。水生植物会形成了一套适应水生环境的本领。
（一）叶子漂浮，根系不发达。 水生植物很容易得到水分，因而其输导组织都表现出不同程度的退化，特别是木质部更为突出。沉水植物木质部上留下一个空腔，被韧皮部包围着。浮水植物的维管束也相对退化。四周都是水，不需要厚厚的表皮，来减少水分的散失，所以表皮会变得极薄，可以直接从水中吸收水分和养分。如此一来，根也就失去原有的功能，使水生植物的根不发达。有些水生植物的根，功能不在吸收水分和养分，主要是作为固定之用。水环境的光照强度微弱，所以水生植物的叶片通常较薄，有的叶片细裂如丝或是呈线状；有的呈带状；有的叶子宽大呈透明状，叶绿体不仅分布在叶肉细胞中，还分布在表皮的细胞内，并且叶绿体能够随着原生质的流动而向迎光面，这样就可以有效地利用水中的微弱光照进行光合作用。
浮水植物（floating plant）叶子（如睡莲、芡）或植物体（如浮萍）漂浮水面，根系常退化，上部直接接触空气，接受日光进行光合作用。叶子柔软而透明，有的形成为丝状(如金鱼藻)。丝状叶可以大大增加与水的接触面积，使叶子能最大限度地得到水里很少能得到的光照和吸收水里溶解得很少的二氧化碳，保证光合作用的进行。
（二）具有良好的通气组织。
　　水生植物有一个很突出特点久是具有很发达的通气组织，莲藕是最典型的例子，它的叶柄和藕中有很多孔眼，这就是通气道。孔眼与孔眼相连，彼此贯穿形成为一个输送气体的通道网。这样，即使长在不含氧气或氧气缺乏的污泥中，仍可以生存下来。通气组织还可以增加浮力，维持身体平衡，这对水生植物也非常有利。
　　挺水植物的器官具有良好的通气组织，维管束、机械组织和保护组织发育健全，在强烈阳光下植株蒸腾旺盛，并常能忍受短期的一定限度的土壤干燥。也有一些湿生植物能忍受短期的轻度渍水，所以两者分布有所交错，尤其是在渍水与排水交替出现，或地下水位很高的地区。
金鱼藻，甚至维管束和保护组织不发达，整个植物体都可以吸收水分，体内细胞间隙很多，巨大的空腔构成连贯的系统并充满空气（即通气组织），既可供应生命活动需要，又能调节浮力。
　　水环境具有流动性、温度变化平缓、光照强度弱、含氧量少等特点。水生植物也都会为适应环境而衍生出相应的形态结构特征。
千姿百态的植物，在长期进化的过程中，都会形成了许多与其生长环境相适应的形态结构，从而繁衍不息，在整个自然界中占据一定的位置。