第一章 植物的概念与作用

    植物，从广义上解释指所有非动物的生物，其与动物的本质区别有两点：第一，植物自己不会移动；第二，植物的养分依靠体内的叶绿素进行光合作用而获取。但上述划分也并非完整，因为简单植物和低等动物之间没有明显的界线。因此，为了能够对植物有正确的认识，我们需要对植物的狭义概念进行论述。从狭义上来说，植物指的是苔藓类、蕨类、裸子植物、被子植物等，此外，藻类和真菌类也可以归到植物中。


    第一节 植物的细胞


    众所周知，细胞是组成万物最基本的元素，因此大多数植物都由无数细胞组合而成。但不同的植物之间仍然存在着一定差别：有些植物仅仅由一个细胞组成，而有些植物的结构却十分复杂，由众多数量的细胞组成，这些细胞按照一定的顺序排列形成组织，各个组织又进一步连接成器官。


    细胞壁指的是包裹在细胞外面的那一层厚厚的壁，它是细胞的组成部分，其主要成分是多糖类物质。细胞壁的异同，是植物细胞区别于动物细胞的主要特征之一。纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成了植物细胞壁，它由胞间层（又称为中胶层）、初生壁和次生壁三个部分组成。


    不同的植物、不同的部位、不同的功能以及不同时期的细胞壁，在结构和成分上也有着相应的差别。例如，由分生组织细胞分裂形成的幼嫩细胞，其细胞壁只有薄薄的一层胞间层，随着细胞的生长和成熟，逐渐形成了由原生质体分泌而成的初生壁。


    细胞最重要也是最主要的组成部分是细胞核，它是由核膜、染色质、核仁、核液等几部分组成。细胞核不只是细胞的控制中心，在细胞的代谢、生长以及分化中都起着重要的作用，而且还含有遗传物质，更是整个植物细胞的生命中枢。之所以这样讲，是因为细胞核中含有染色质，也就是我们平时所说的“染色体”。脱氧核糖核酸——也就是DNA——是染色质的主要成分，而DNA的碱基排列顺序中储存着细胞的遗传信息。通常，这里面的信息决定了植物下一代的发展特征。因此，细胞核可以说是细胞中最重要的物质。


    细胞的组成部分还有线粒体。线粒体是一种双膜围绕而成的细胞器，它是植物进行呼吸作用的场所。线粒体的功能就好比一个能量供应站，可以通过呼吸作用，将糖转化成二氧化碳和水，同时又将能量以ATP的形式释放出去。释放出的能量是一种高能物质，细胞中的很多合成反应都需要消耗大量的ATP。


    高尔基体由扁囊和小泡组成，它与细胞的分泌活动有着非常密切的关系，并且在细胞壁的形成中发挥着重要作用。


    藻类和植物中含有的叶绿素被称为叶绿体，叶绿体是植物进行光合作用的场所，也是植物的重要细胞器之一。太阳能（光能）被认为是各种生命活动所需要的能量，通过光合作用被转化为化学能。由于光合作用能借助光能、二氧化碳和水合成含有能量的有机物，同时释放出氧气，因此绿色植物的光合作用是地球上有机体生存、繁殖和发展的根本保障和源泉。


    叶绿素、胡萝卜素和叶黄素是叶绿体的主要成分，其中叶绿素的含量最多，遮住了其他色素，所以我们看到的植物一般都呈现绿色。此外，叶绿体由叶绿体外被、类囊体和基质三部分组成。叶绿体的内部含有外膜、内膜和类囊体膜三种不同的膜，以及膜间隙、基质和类囊体腔三种彼此分开的腔。类囊体是叶绿体的主要组成部分，所有的光能转化都是在类囊体的膜上进行的。许多类囊体像圆盘一样叠加在一起形成基粒，基粒是光合作用暗反应进行的场所。


    内质网是植物细胞内膜系统所构成的一个连续的管道系统，这个管道系统有两种类型：一类是粗糙的内质网，另一类是光滑的内质网；前者因为具有核糖体而参与所有蛋白质的合成和加工，后者则因为没有核糖体而只参与合成脂类。


    液泡是植物细胞中的泡状结构，是植物所独有的结构。液泡通常存在于成熟的植物细胞中，它们会随着细胞的生长而渐渐长大，然后相互合并，最后在细胞中央形成一个巨大的液泡，这个中央液泡可占据细胞体积的90%以上。当中央液泡形成之后，细胞质就会和细胞核挤到一起，成为紧紧贴着细胞壁的一个薄层。是否拥有一个中央大液泡是成熟植物细胞的显著特点，也是植物细胞和动物细胞在结构上的显著区别之一。


    液泡的表面被一层薄薄的膜包裹着，即液泡膜，里面充满着细胞液。细胞液是一种含有多种有机物和无机物的复杂水溶液，如无机盐、生物碱、糖类、蛋白质、有机酸和各种色素等物质，甚至还含有有毒化合物。细胞液总是处于高渗状态，因此细胞看起来总是处于饱满状态。而液泡膜具有特别的选择透过性，因为膜的上面有一些小的气孔，可以让一些微小物质穿过，使许多物质聚集在液泡中，从而使不同的植物产生不同的味道，比如甘蔗的茎和甜菜的根中，就由于含有大量蔗糖而带有浓浓的甜味。也有些果实，由于含有丰富的有机酸而具有强烈的酸味。


    正是由于细胞液中富含多种物质，因此细胞液保持着很高的浓度，这与细胞的渗透压以及水分的吸收都有着密不可分的关系，液泡和植物细胞的水分代谢也因此有着紧密的联系。简而言之，当植物吸收水分之后，液泡保持膨胀状态，这个时候植物的叶子会舒展开；当植物缺少水分时，液泡会缩小，植物的叶子也就蔫掉了。


    第二节 植物的组织和器官


    细胞分化成组织是由于植物需要拥有不同的生理功能。对一种植物而言，它的细胞分化程度越高，结构就越复杂，对环境的适应能力也就越强。例如被子植物，就是由于它的分化程度很高，因此形成的组织结构也就相对完善，所以无论是数量上，还是分布上，它都比其他植物占有更大的优势。


    按照不同的组织功能和结构，我们可以把组织分为分生组织、基本组织、保护组织、疏导组织、机械组织以及分泌组织等六种。后五种组织是分生组织在形成器官时分裂形成的，因此我们又将这五种组织称为成熟组织。这些组织的功能各不相同，各司其职，发挥着不同的作用，并且相互配合，共同促进植物的生长。


    细胞分化之后，能够形成许多结构不同、功能不同、形态也不相同的细胞群，而结构和功能相同、形态相似的细胞群就形成了组织。生物体中这些功能和作用不同的组织，依照一定的顺序排列起来，就能形成具有一定功能的结构，这种结构就是器官。某些器官进一步按照相应的顺序连接起来，共同完成一项或几项生理活动，就形成了各种不同的系统。大多数动植物的系统都是这样形成的，因此动植物体内的各个部分都是紧密联系的。


    与生物体的组织相比，生物体的器官更高级，并且更加复杂，它们具有一定的功能，承担着生物体的某些工作。动物器官的种类复杂繁多，而植物器官就相对简单一些。植物中最高级最典型的一类是被子植物，被子植物拥有根、茎、叶、花、果实和种子六种器官。其他植物并不会像被子植物这样拥有齐全的六大器官，如裸子植物，它们只有根、茎、叶和种子四种器官；蕨类植物只有根、茎、叶三种器官；而苔藓植物仅有茎和叶，却没有根。至于大部分藻类植物，则连分化的器官都没有，甚至有些单细胞藻类的组成就只有单个的细胞，连组织都没有。