Question

植物叶子在不同环境中的差别？

Answer 1

植物叶的形态结构与环境的关系 刘新秦 (西北大学生命科学学院,2004级生物科学专业) 依据各类植物与水的关系,把其分为陆生植物与水生植物,陆生植物又分为旱生植物,中生植物和湿生植物. 可适应干旱条件而正常生活的植物称为旱生植物.旱生植物的叶具有保持水分和降低蒸腾作用,其通常向着两个方向发展: 一类是减小蒸腾的适应:就外型而言,一般植株矮小,根系发达,叶小而厚,蜡被和表皮毛发达,有的植物形成复表皮.就结构而言,叶的表皮细胞壁厚,角质层发达.气孔下陷或限定在气孔窝内.栅栏组织细胞层数多,甚至上下表皮内方均有栅栏组织分布.海绵组织和细胞间隙不发达.叶脉发达,可提高输水率和机械强度,如夹竹桃和松叶.这些形态上的结构特征,或是减少了蒸腾面,或是尽量是蒸腾作用迟缓进行,再加上原生质体的少水性,以及一些细胞液的高渗透压,使旱生植物具有了高度的抗旱性,来适应干旱环境; 夹竹桃 黄花夹竹桃 黄花夹竹桃叶 夹竹桃叶切片图 另一类为肉质叶片,叶片肥厚多汁,叶肉中有发达的储水组织薄壁组职,保水力强.这些植物的细胞,能保持大量水份,水的消耗也少,因此可耐干旱.如芦荟,景天,龙舌兰等. 芦荟 白景天 翡翠景天 金边龙舌兰 水生植物的整个植株生在水中,因此,可以获得充分的水分和溶于水中的营养物质,但它们的叶--尤其是沉水叶,不怕缺水,而因为水中溶解的空气少,光线为散射光叶绿体,,如何解决获得它所需要的气体和阳光成为所要面对的问题.适应这种生态环境的水生植物,通常叶片较薄,叶面无气孔和表皮毛(浮水叶仅在上表皮有气孔),表皮细胞具叶绿体,可营吸收,光合作用和气体交换的功能表皮细胞所含的叶绿体,对于光的吸收是极为有利的,因此,沉水叶的表皮不仅是保护组织,也是吸收组织和同化组织(光合组织).叶肉不发达,无栅栏组织和海绵组织的分化,形成发达的通气系统.机械组织和维管组织退化,导管不发达.胞间隙特别发达,形成通气组织,即具大液泡间隙的薄壁组织.有些水生植物中具气生叶或漂浮叶,后者仅上表皮有气孔,叶肉中也句发达的通气系统.如芦竹,石菖蒲,芦荻和水生美人蕉 等. 芦竹 石菖蒲 芦荻 水生美人蕉 水生植物在分类群上由多个植物门类组成,包括非维管束植物,如大型藻类和苔藓类管束植物,其中被子植物占绝大多数,典型的水生植物多为被子植物中的单个叶纲. 水生植物有挺水,浮叶,沉水等生活型,以下将做详细介绍: 湿地植物(包括挺水型,浮叶型)-- 生长在浅水湿地,其根系发达且深,下部淹没水中或在陆地上全部暴露在空气中均可生长,可形成净化带,对地表径流流入湖中的水起过滤作用,阻拦,吸收,转化可能进入水体的有机质及营养盐,有利于水体自净,防止水体的富营养化. 挺水型 :挺水植物指根生底质中,茎直立, 一般植株高大,根部生活在水中,植物大部分挺出水面.光合作用组织气生的植物生活型,主要为单子叶植物. 黄鸢尾 水竹 浮叶型 :根生浮叶植物是一面叶气生的水生植物活型.一般茎细弱不能直立,根状茎发达,有根在水下泥中,不会随风漂移. 萍莲草 荇菜 沉水植物--生长在湖底,整个植物浸没水下,多为观叶植物,能防止底泥的再悬浮而影响水体的透明度,保持湖水清澈.同时能吸收,转化沉积的底泥及湖水中有机质和营养盐,降低水中营养盐的浓度,抑制浮游藻类的生产.其在大部分生活周期中植株沉水生活,根生底质中的植物生活型.主要为单子叶植物. 金鱼藻 伊乐藻 水生植物分布示意图 阳地植物与阴地植物 阳光,是植物光合作用的能量来源,但是由于植物长期适应不同的环境条件,不同的植物需要光的强度是不同的.根据植物对光照强弱不同的要求,可把它们分为阳地植物(喜光植物,或"习光植物"),和阴地植物(喜阴植物,或"习阴植物")两大类. 阳地植物在较强的光照下才生长健壮,不耐荫蔽.在弱光条件下,植物生长发育不良,如松树,桉树,杨树等一些树木,栽培的落叶果树,农作物多属于此类,草原和沙漠植物以及先叶开花的植物均属阳地植物. 阴地植物不能忍受强光照射,适宜生长在阴蔽的环境中,即荫蔽环境下生长良好的植物.如云杉,冷杉和一些森林中的草本植物.但并不是说阴地植物要求的光照越弱越好,因为当光照强度过弱达不到阴地植物的光补偿点时,它们也不能生长. 冷杉生长环境 云杉生长环境 12 银皇万年青 冷杉 云杉 正因为如此,这两类植物利用强光的最大能力--光饱和点就有很大差别.如万年青等阴地植物在海平面全光照的1/10或更低时,就达到了光饱和,超过光饱和点的光虽然也能被叶子吸收,但不能提高光合强度,而是以热能的方式释放出来.而松,杨,柳等阳生植物,则需要很强的光,才能达到光饱和. 阳地植物与阴生植物是生长在不同光照强度环境中的植物,由于叶是直接接受光照的器官,因此,受光照强度的影响,也就容易反映在它们的形态和结构上.又因为具有相同基因型的植物若长期生活在不同的生态环境中,会出现结构和生理的趋异性;而不同基因型的植物生活在同一环境中,又会出现趋同性, 所以,即使是同一植物,因叶所处位置的光照不同,也会有阴生与阳生的差异.一般来说树冠上部和向阳一面的叶,具阳生叶特征;而树冠下部和阴面的叶则具阴生叶的特点,如糖槭.由此也可以看出叶是最具变化的器官. 糖槭 糖槭生长环境 即大又薄叶的特点 被子植物叶较大,如芭蕉(Musa basjoo)的叶片长达一二米;王莲(Victoria regia)的叶片直径可达1.8-2.5米,叶面能负荷重量40-70千克,小孩坐在上面像乘小船一样;而亚马逊酒椰(Raphia taedigera)的叶片长可达22米,宽达12米.因而其具有较大的受光面积,有利于光合作用,同时也使蒸腾作用加强.通过叶片蒸腾作用散失的水分由根部吸收,并通过根,茎木质部运输至叶.叶片具很强的蒸腾作用,木质部的运输能力也相应很强.因为被子植物木质部中运输水分的结构主要是导管.导管由导管分子组成.管胞是大多数蕨类植物和裸子植物的输水分子,管胞之间通过纹孔传递水分,且管径较小,输水效率较低.而导管分子之间靠穿孔直接沟通,管径一般较管胞粗大,所以具较高的输水效率.导管高效率的输导能力与叶片很强的蒸腾作用相适应,所以被子植物茎内有导管与其具较大的叶之间有密切的关系. 叶的功能是进行光合作用和蒸腾作用,而叶的结构非常适应于它的功能.因此,应从结构和功能统一的观点,来理解叶的结构.例如表皮的细胞扁平,紧密相连,没有间隙,细胞无色透明,这是表皮的结构特点,既能起到保护作用,又能让光线进入叶肉细胞.表皮细胞外壁具有角质层,并多有表皮毛,可防止叶内水分的散失.表皮上(主要是下表皮上)有着大量的气孔,是为氧气,二氧化碳,水蒸汽进出的门户,从而有效地控制蒸腾作用的进行.再如叶肉,在两面叶类型中,栅栏组织位于上面,细胞排列紧密,细胞内的叶绿体多,能有效地接受直射光,进行光合作用;海绵组织位于下面,排列疏松,细胞中叶绿体少,用于接受直射光,进行光合作用.海绵组织排列疏松,形成了许多细胞间隙,下表皮的气孔处的间隙较大,这样就更方便了气体通过气孔进出叶片.叶脉的结构也和叶的功能相适应,它的机械组织,用于支持整个叶片,而它的输导组织则用于输导光合作用,蒸腾作用所需要的水分及运出光合作用所合成的有机物.所以哪怕是最小的叶脉,也有管胞和筛管. 从以上的叙述中,可以看出阴生植物即大又薄的叶,既有它的优点,也有它的缺点. 其优点为:阴生植物多生于阴暗光照不足的地方,宽大可接收更多光照,因光照不足合成有机物少,薄可节省有机物用于长宽长高(高过别人就有光了).叶子一般大而薄主要有利于蒸腾作用散失水分,耐阴,且因其叶子大而薄,叶面常与光线垂直,故能在适当的光照下吸收较多的光线,产生较高的光合效能.抗高温,抗干旱的能力较弱. 其缺点为:因其叶子既大又薄,其叶片很容易受损,不利于其生长发育.且其生长空间和环境的要求也很大,不利于其大量繁殖.