植物的特殊功能有那些

【專家解說】：唉，世間萬物，你的范圍你太大了！幫你找的，看看吧！ 研究植物生命活動規(guī)律的生物學(xué)分支學(xué)科 。其目的在于認(rèn)識植物的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)化和生長發(fā)育等的規(guī)律與機(jī)理、調(diào)節(jié)與控制以及植物體內(nèi)外環(huán)境條件對其生命活動的影響。 植物生理學(xué)是植物學(xué)的一部分。但它同時也可看作普通生理學(xué)的一個分支。植物的基本組成物質(zhì)如蛋白質(zhì)、糖、脂肪和核酸以及它們的代謝都與其他生物（動物、微生物）大同小異。但是，植物本身又有一些獨特的地方，如：①能利用太陽能 ，用來自空氣中的 CO2和土壤中的水及礦物質(zhì)合成有機(jī)物，因而是現(xiàn)代地球上幾乎一切有機(jī)物的原初生產(chǎn)者。②植物扎根在土中營固定式生活，趨利避害的余地很小，必須能適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件并演化出對不良環(huán)境的耐性與抗性。③植物的生長沒有定限，雖然部分組織或細(xì)胞死亡，仍可以再生或更新，不斷地生長。④植物的體細(xì)胞具全能性，在適宜的條件下，一個體細(xì)胞經(jīng)過生長和分化，就可成為一棵完整的植株。因此植物生理學(xué)在實踐上、理論上都具有重要的意義。 學(xué)科內(nèi)容 現(xiàn)代植物生理學(xué)研究一般分為以下10個方面。 ①光合作用。綠色植物的特殊功能。它們有光合色素，能吸收太陽光。色素在受激發(fā)后發(fā)生電荷分離，電子經(jīng)過一系列的載體傳遞后，引起氧化還原反應(yīng)：在一端分解水分子，放出氧氣；另一端還原輔酶Ⅱ，同時造成質(zhì)子（氫離子）轉(zhuǎn)移，形成葉綠體中類囊體膜內(nèi)外的電位差和氫離子濃度差，推動腺苷三磷酸（ATP）的合成。這樣 ，將光能轉(zhuǎn)變成還原輔酶Ⅱ與ATP中的化學(xué)能，最后經(jīng)過一系列的酶反應(yīng)，把從空氣中吸入的CO2固定并還原成碳水化合物。 ②植物代謝 ?？梢苑譃閮纱蠓矫? ，一方面是合成代謝——將光合作用產(chǎn)生的比較簡單的有機(jī)物通過一系列酶反應(yīng)，組成更復(fù)雜的包括大分子的有機(jī)物如蛋白質(zhì)，核酸、酶、纖維素等，構(gòu)成植物身體的組成部分；或貯存物如淀粉、蔗糖、油脂，以供其生命活動中所需的能量。另一方面是分解代謝——把大分子的物質(zhì)水解（或磷酸解）成為簡單的糖磷酯 ，再經(jīng)過糖酵解形成丙酮酸，同時產(chǎn)生少量的ATP和還原的輔酶（NADH或NADPH）。 ③植物呼吸。同動物一樣，植物也進(jìn)行呼吸，但沒有像鰓、肺那樣專門進(jìn)行氣體交換的呼吸器官。分解代謝所形成的還原的輔酶或幾種簡單的有機(jī)酸，經(jīng)過一系列的電子傳遞（呼吸鏈），最后把吸入的氧氣還原成水。電子傳遞和末端氧化是在線粒體內(nèi)進(jìn)行的。電子傳遞同時偶聯(lián)著ATP的形成，供應(yīng)各種生命活動的能量需要。 ④植物水分生理。植物的生活需要大量的水分，其中只有一小部分用于光合作用和代謝過程，絕大部分是在陽光照射下，氣孔（器）開放、進(jìn)行光合作用時，從葉面蒸發(fā)出去的。陸生植物適應(yīng)于蒸騰作用對水分的需求，演化出各種結(jié)構(gòu)。由發(fā)達(dá)的根系從土壤中吸收水分，通過木質(zhì)部的導(dǎo)管或管胞輸送到地上部的葉和其他器官。進(jìn)入大氣時所經(jīng)過的氣孔能控制水分的散失。在干旱地區(qū)的植物，更有減少蒸騰的特殊構(gòu)造和代謝方式。 ⑤植物礦質(zhì)營養(yǎng)。除CO2和水外，植物還需要多種化學(xué)元素。需要量較大的氮（N）、磷（P）、鉀（K），是農(nóng)業(yè)上常需以肥料形式施加的元素。需要量次之的為鈣（Ca）、硫（S）、鎂（Mg）、鐵（Fe），是構(gòu)成植物體內(nèi)生活物質(zhì)包括某些酶的必要成分。此外還需一些微量元素，如錳（Mn）、鋅（Zn）、硼（B）、銅（Cu）、鉬（Mo）等。 ⑥植物體內(nèi)運輸 。植物沒有血液循環(huán)系統(tǒng) ，但制造有機(jī)物質(zhì)的光合器官（葉子）位于地上，吸收土壤中無機(jī)養(yǎng)料和水分的根系處于地下，生殖器官（花、種子、果實）等則要從兩者取得營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)。適應(yīng)地上部與地下部之間和各種器官之間物質(zhì)運輸?shù)男枰?，植物演化出兩種特殊的通道，即主要輸送水和溶于其中的礦質(zhì)元素的木質(zhì)部，和主要輸送有機(jī)物的韌皮部中的篩管。 ⑦生長與發(fā)育。生長主要是通過細(xì)胞的分裂和膨大，發(fā)育是通過細(xì)胞的分化而形成不同的組織和器官。植物的生長發(fā)育受內(nèi)在因素和外界環(huán)境的制約，具有一定的階段性和季節(jié)性。在寒、暖、雨、旱季節(jié)變化明顯的地區(qū)的植物常有休眠期。種子多在冬季或旱季到來之前形成，在休眠狀態(tài)下度過不良環(huán)境。從營養(yǎng)生長（葉、莖、根的生長）向生殖生長（分化花芽、開花、結(jié)實）轉(zhuǎn)化的過程常與自然環(huán)境的年度變化相偶合。植物有一系列感受環(huán)境變化的機(jī)制，光周期現(xiàn)象是其中之一。植物的細(xì)胞具有很大的全能性，身體許多部分的細(xì)胞，離體后在人工培養(yǎng)基中，都可以脫分化而長成愈傷組織。在適當(dāng)?shù)那闆r下，又可以再分化，形成根、莖、葉等器官以至長成完整的植株。 ⑧植物激素。植物沒有神經(jīng)系統(tǒng)，各器官間的生理活動，除隨營養(yǎng)物的供求關(guān)系相互制約以外，大都是通過一些特殊的化學(xué)物質(zhì)來相互調(diào)節(jié)和控制的。這種化學(xué)物質(zhì)稱為植物激素，它們在某些部位形成，轉(zhuǎn)移到另一些部位起作用。如最先發(fā)現(xiàn)的生長素就是在生長頂端形成，促進(jìn)下面的細(xì)胞伸長。隨后相繼發(fā)現(xiàn)許多其他激素，如脫落酸、赤霉素、細(xì)胞分裂素、乙烯。除去通過化學(xué)物質(zhì)而調(diào)節(jié)控制之外，植物中也能有迅速的物理的信息傳導(dǎo)，如電位的變化。 ⑨抗逆性。不同植物對不良環(huán)境的耐性和抗性的差異很大，有的能在極干旱的條件下生存，有的能抵抗低溫。品種之間的差異也很大，在自然界中，不同生境中植物的分布很大程度上是由它們對不良環(huán)境的抗御能力決定的。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，擴(kuò)大作物的種植，了解抗逆性的生理機(jī)理，有助于采取措施以提高抗逆性，或為育種工作中抗逆品種的篩選提供生理指標(biāo)。 ⑩植物運動。生活在水中的低等植物，有些具有特殊器官如鞭毛，可以游泳，作趨光運動。陸生植物雖然著生位置固定，卻并非完全不能運動。根有向地（重力）性，葉子有向光性，是通過生長來運動，稱為生長運動。有些植物能做機(jī)械運動，如睡蓮的花晝開夜合；合歡的復(fù)葉晚間閉攏；含羞草和食蟲植物豬籠草等，動作更為迅速。 應(yīng)用與展望 植物是地球上利用太陽能合成有機(jī)物的主要生物。它們的生理活動對人類有著極為重要的意義。 農(nóng)業(yè)以栽培植物為主體,要控制作物的生命活動,增加產(chǎn)量并提高質(zhì)量，就需要了解植物的生理活動。如對植物的礦質(zhì)營養(yǎng)的知識是合理施肥以及肥料工業(yè)的基礎(chǔ)；對植物的水分關(guān)系的分析能為灌溉提供方案；了解了植物對光周期（見）或的需要，不僅能解釋氣象條件如何決定物候期和預(yù)測引種成功的可能性，而且可以用人工照光或遮暗，和春化處理等辦法來控制開花的季節(jié)；激素（見）的發(fā)現(xiàn)，使人們得以合成，促進(jìn)插條生根，疏花疏果，誘導(dǎo)、加強(qiáng)或解除休眠，促進(jìn)或抑制生長等以提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量；除草劑則是生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的高劑量應(yīng)用，節(jié)約了大量除草的勞力；光合、代謝、運輸、抗性等生理機(jī)理的研究為選種、育種提供了篩選指標(biāo)；組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)的發(fā)展，為加快純種的繁殖，改良與創(chuàng)造新種，開辟了新的途徑。在數(shù)次農(nóng)業(yè)及糧食的國際會議討論中，曾提出10余項迫切的研究任務(wù)，其中①光合作用與增產(chǎn)；②生物固氮；③礦質(zhì)吸收；④對不良環(huán)境的抗性；⑤對競爭性生物系統(tǒng)的抗性；⑥植物的生長發(fā)育與激素等都屬于植物生理學(xué)的范疇。其余幾項，如遺傳工程，細(xì)胞工程，菌根及土壤微生物，大氣污染，病蟲害的控制，也與植物生理學(xué)有關(guān)。所以植物生理是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要的知識基礎(chǔ)。 環(huán)境保護(hù)，防止污染，也涉及植物生理學(xué)研究。如用植物固沙防風(fēng)、凈化水源等。70年代提出，由于工業(yè)發(fā)展，化石燃料燃燒量大,空氣中C顯著增加以致影響氣候，增加植物光合來吸收C是對策之一。 最近更突出的問題是新能量來源的開發(fā)。由于古代留存的化石燃料資源總有枯竭的一天，各國對于尋求可以更新的能源均很重視?，F(xiàn)時地球上捕獲轉(zhuǎn)化太陽能的最重要的途徑還是綠色植物的光合作用,每年能固定3×焦耳，雖然它只是落在地球上日光能總量的千分之一不到，但已經(jīng)10倍于世界上每年的能量消耗。提出的辦法如：①利用現(xiàn)有的植物殘渣制成沼氣，在中國很多地方已經(jīng)推廣應(yīng)用；②使植物產(chǎn)物發(fā)酵制造酒精，在某些國家已大量生產(chǎn)；③利用不適于耕種的土地栽植產(chǎn)油脂或碳?xì)浠锏闹参镆蕴崛∪剂?；④利用藻類或離體的葉綠體在光下產(chǎn)生氫氣；⑤用提取的葉綠素及人造的無機(jī)半導(dǎo)體物質(zhì)來模擬分解水來放氫，這些都是從植物生理學(xué)研究發(fā)展出來的。太陽光能，取之不盡用之不竭。如果能用來產(chǎn)生氫作為燃料，氧化燃燒后又成水，可反復(fù)使用，且不會造成污染。