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自然植物

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  植物是地球上主要的生命形态之一,据估计现存大约有350000个物种。直至2004年,其中的287655个物种已被确认,有258650种开花植物15000种苔藓植物。而大多数的植物都是能进行光合作用。

  植物(Plants)是生物界中的一大类。一般有叶绿素,没有神经,没有感觉。分藻类、菌类、蕨类、苔藓植物和种子植物,种子植物又分为裸子植物和被子植物。有30多万种。

  植物距今二十五亿年前(元古代),地球史上最早出现的植物属于菌类和藻类,其后藻类一度非常繁盛。直到四亿三千八百万年前(志留纪) ,绿藻摆脱了水域环境的束缚,首次登陆大地,进化为蕨类植物,为大地首次添上绿装。三亿六千万年前(石炭纪),蕨类植物绝种,代之而起是石松类、楔叶类、真蕨类和种子蕨类,形成沼泽森林。古生代盛产的主要植物于二亿四千八百万年前(三叠纪)几乎全部灭绝,而裸子植物开始兴起,进化出花粉管,并完全摆脱对

  植物具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素,利用水、矿物质和二氧化碳生产食物。释放氧气后,剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质,作为植物细胞的组成部分。

  所有植物的祖先都是单细胞非光合生物,它们吞食了光合细菌,二者形成一种互利关系:光合细菌生存在植物细胞内(即所谓的内共生现象)。最后细菌蜕变成叶绿体,它是一种在所有植物体内都存在却不能独立生存的细胞器。

  太阳每时每刻都在向地球传送着光和热,有了太阳光,地球上的植物才能进行光合作用。植物的叶子大多数是绿色的,因为它们含有叶绿素。叶绿素只有利用太阳光的能量,才能合成种种物质,这个过程就叫光合作用。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,与此同时,还能向空气中释放出近5亿吨的氧,为人和动物提供了充足的食物和氧气。

  成千的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽,室外则会设置草坪、荫树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草植物的意像通常被使用于美术、建筑、性情、语言、照像、纺织、钱币、邮票、旗帜和臂章上头。活植物的艺术类型包括绿雕、盆景、插花和树墙等。观赏植物有时会影响到历史,如郁金香狂热。植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本,包括到植物园、历史园林、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。植物也为人类的精神生活提供基础需要。每天使用的纸就是用植物制作的。一些具有芬芳物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。许多乐器也是由植物制作而成。而花卉等植物更是成为装点人类生活空间的观赏植物。

  在非洲的热带森林里,生长着参天巨树和奇花异草,也有绊你跌跤的“鬼索”,这就是在大树周围缠绕成无数圈圈的白藤。

  白藤也叫省藤,中国云南也有出产。藤椅、藤床、藤蓝、藤书架等,都是以白藤为原料加工制成的。

  白藤茎干一般很细,有小酒盅口那样粗,有的还要细些。它的顶部长着一束羽毛状的叶,叶面长尖刺。茎的上部直到茎梢又长又结实,也长满又大又尖往下弯的硬刺。它象一根带刺的长鞭,随风摇摆,一碰上大树,就紧紧的攀住树干不放,并很快长出一束又一束新叶。接着它就顺着树干继续往上爬,而下部的叶子则逐渐脱落。白藤爬上大树顶后,还是一个劲地长,可是已经没有什么可以攀缘的了,于是它那越来越长的茎就往下堕,以大树当作支柱,在大树周围缠绕成无数怪圈圈。

  白藤从根部到顶部,达300米,比世界上最高的桉树还长一倍呢。白藤长度的最高记录竟达400米。

  如果举办世界树木界高度竞赛的话,那只有澳洲的杏仁桉树,才有资格得冠军。

  杏仁桉树一般都高达100米,其中有一株,高达156米,树干直插云霄,有五十层楼那样高。在人类已测量过的树木中,它是最高的一株。鸟在树顶上歌唱,在树下听起来,就象蚊子的嗡嗡声一样。

  这种树基部周围长达30米,树干笔直,向上则明显变细,枝和叶密集生在树的顶端。叶子生得很奇怪,一般的叶是表面朝天,而它是侧面朝天,象挂在树枝上一样,与阳光的投射方向平行。这种古怪的长相是为了适应气候干燥、阳光强烈的环境,减少阳光直射,防止水分过分蒸发。

  我国著名的云南西双版纳热带密林中,在70年代发现了一种擎天巨树,它那秀美的姿态,高耸挺拔的树干,昂首挺立于万木之上,使人无法仰望见它的树顶,甚至灵敏的测高器在这里也无济于事。因此,人们称它为望天树。当地傣族人民称它为“伞树”。

  望天树一般可高达60米左右。人们曾对一棵进行测量和分析,发现望天树生长相当快,一棵70岁的望天树,竟高达50多米。个别的甚至高达80米,胸径一般在130厘米左右,最大可到300厘米。这些世上所罕见的巨树,棵棵耸立于沟谷雨林的上层,一般要高出第二层乔木20多米,真有直通九霄,刺破青天的气势!

  望天树属于龙脑香科,柳安属。柳安属这个家族,共有11名成员,大多居住在东南亚一带。望天树只生长在我国云南,是我国特产的珍稀树种。望天树高大通直,叶互生,有羽状脉,黄色花朵排成圆锥花序,散发出阵阵幽香。其果实坚硬。望天树一般生长在700-1000米的沟谷雨林及山地雨林中,形成独立的群落类型,展示着奇特的自然景观。因此,学术界把它视为热带雨林的标志树种。

  望天树材质优良,生长迅速,生产力很高,一棵望天树的主干材积可达10.5立方米,单株年平均生长量0.085立方米,是同林中其它树种的2-3倍。因此是很值得推广的优良树种。同时,它的木材中含有丰富的树胶,花中含有香料油,以及还有许多其它未知成分,尚待我们进一步分析研究和利用。

  由于望天树具有如此高的科学价值和经济价值,而它的分布范围又极其狭窄,所以被列为我国的一级保护植物。

  望天树还有一个极亲的“孪生兄弟”,名为擎天树。它其实是望天树的变种,也是在70年代于广西发现的。这擎天树的外形与其兄弟极其相似,也异常高大,常达60-65米,光枝下高就有30多米。其材质坚硬、耐腐性强,而且刨切面光洁,纹理美观,具有极高的经济价值和科学研究价值。擎天树仅仅发现生长在广西的弄岗自然保护区,因此同样受到严格的保护。

  一般的树木能长到20-30米高。在温带的树林下,生长一种小灌木,叫紫金牛,绿叶红果,人们都很喜爱它,常常把它作为盆景。它长得最高也不过30厘米,因此,大家给它起一个绰号,叫它“老勿大”。其实“老勿大”比起世界最矮的树来,要高6倍。这最矮的树叫矮柳,生长在高山冻土带。它的茎匍伏在地面上,抽出枝条,长出象杨柳一样的花序,高不过5厘米。如果拿杏仁桉的高度与矮柳相比,一高一矮相差15000倍。与矮柳差不多高的矮个子树,还有生长在北极圈附近高山上的矮北极桦,据说那里的蘑菇,长得比矮北极桦还要高。

  高山植物为什么长不高呢?因为那里的温度极低,空气稀薄,风又大,阳光直射,所以,只有那些矮小的植物,才能适应这种环境。

  在欧洲有这样一个有趣的传说:古代阿拉伯国王和王后,一次带领百骑人马,到地中海的西西里岛的埃特纳山游览,忽然天下大雨,百骑人马连忙躲避到一颗大栗树下,树荫正好给他们遮住雨。因此,国王把这颗大栗树命名为“百骑大栗树”。

  据国外1972年报道,在西西里岛的埃特纳山边,确有一颗叫“百马树”的大栗树,树干的周长竟有55米左右,需30多个人手拉着手,才能围住它。树下部有大洞,采栗的人把那里当宿舍或仓库用。这的确是世界上最粗的树。

  栗树的果实栗子,是一种人们喜爱的食物,它含丰富的淀粉、蛋白质和糖分,营养价值很高,无论生食、炒食、煮食、烹调做菜都适宜,不仅味甜可口,又有治脾补肝、强壮身体的医疗作用。

  地球上的植物,有的个体非常微小,有的个体却很庞大。象美国加利福尼亚的巨杉,长得又高又胖,是树木中的“巨人”,所以又名世界爷。

  这种树一般高100米左右,其中最高的一棵有142米,直径有12米,树干周长为37米,需要二十来个成年人才能抱住它。它几乎上下一样粗,它已经活了3500年以上了。人们从树干下部开了一个洞,可以通过汽车,或者让四个骑马的人并排走过。即使把树锯倒以后,人们也要用长梯子才能爬到树干上去。如果把树干挖空,人可以走进去六十米,再从树桠杈洞里钻出来。它的树桩,大得可以做个小型舞台。

  杏仁桉虽然比巨杉高,但它是个瘦高个,论体积它没有巨杉那样大,所以巨杉是世界上体积最大的树。地球上再也没有体积比它更大的植物了。

  巨杉的经济价值也较大,是枕木、电线杆和建筑上的良好材料。巨杉的木材不易着火,有防火的作用。

  俗话说,“大树底下好乘凉”。你知道什么树可供乘凉的人数最多?这要数孟加拉的一种榕树,它的树冠可以覆盖十五亩左右的土地,有一个半足球场那么大。

  孟加拉榕树不但枝叶茂密,而且它能由树枝向下生根。这些根有的悬挂在半空中,从空气中吸收水分和养料,叫“气根”。多数气根直达地面,扎入土中,起着吸收养分和支持树枝的作用。直立的气根,活象树干,一棵榕树最多的可有4000多根,从远处望去,象是一片树林。因此,当地人又称这种榕树为“独木林”。据说曾有一支六七千人的军队在一株大榕树下乘过凉。当地人们,还在一棵老的孟加拉榕树下,开办了一个人来人往、熙熙攘攘的市场。世界上再没有比这再大的树冠了。

  在房子、菜园、果园等周围,栽上一圈树木,好像围墙,这叫做树篱,或叫绿篱。

  人们常用花儿美丽的木槿、满身长刺的枸桔、四季常青的女贞以及秋后叶红的三角枫等树种,作为树篱。木槿、枸桔是长不高的灌木,女贞、三角枫虽然能长高,但因栽得紧密,时常修剪,所以一般也只有5-6米高。在英国苏格兰,用山毛榉树作为树篱,这种树修剪以后,仍有25米高,有的高达30米。这是世界上最高的树篱。

  生长在美洲热带森林里的轻木,也叫巴沙木,是生长最快的树木之一,也是世界上最轻的木材。这种树四季常青,树干高大。叶子象梧桐,五片黄白色的花瓣象芙蓉花,果实裂开象棉花。我国台湾南部早就引种。1960年起,在广东、福建等地也都广泛栽培,并且长得很好。

  轻木的木材,每立方厘米只有0.1克重,是同体积水的重量的十分之一。我们做火柴棒用的白杨还要比它重三倍半。它的木材质地虽轻,可是结构却很牢固,因此,是航空、航海以及其它特种工艺的宝贵材料。当地的居民早就用它作木筏,往来于岛屿之间。我国用它做保温瓶的瓶塞。

  你也许没有想到会有一种比钢铁还硬的树吧?这种树叫铁桦树。子弹打在这种木头上,就象打在厚钢板上一样,纹丝不动。

  这种珍贵的树木,高约20米,树干直径约70厘米,寿命约300-350年。树皮呈暗红色或接近黑色,上面密布着白色斑点。树叶是椭圆形。它的产区不广,主要分布在朝鲜南部和朝鲜与中国接壤地区,苏联南部海滨一带也有一些。

  铁桦树的木坚硬,比橡树硬三倍,比普通的钢硬一倍,是世界上最硬的木材,人们把它用作金属的代用品。苏联曾经用铁桦树制造滚球、轴承,用在快艇上。铁桦树还有一些奇妙的特性,由于它质地极为致密,所以一放到水里就往下沉;即使把它长期浸泡在水里,它的内部仍能保持干燥。

  当你走向大森林时,远远便可看到“禁止烟火”的木牌子。因为树木容易着火,星星之火,可以烧毁大片森林。但是,在我国南海一带,生长着一种叫海松的树,用它的木材做成烟斗,即使是成年累月的烟熏火烧,也烧不坏。当你用一根头发绕在烟斗柄上,用火柴去烧时,头发居然烧不断。因为海松的散热能力特别强,加上它木质坚硬,特别耐高温,所以不怕火烧。

  一般树木,在损伤之后,流出的树液是无色透明的。有些树木如橡胶树、牛奶树等可以流出白色的乳液,但你恐怕不知道,有些树木竟能流出“血”来。

  我国广东、台湾一带,生长着一种多年生藤本植物,叫做麒麟血藤。它通常像蛇一样缠绕在其它树木上。它的茎可以长达10余米。如果把它砍断或切开一个口子,就会有像“血”一样的树脂流出来,干后凝结成血块状的东西。这是很珍贵的中药,称之为“血竭”或“麒麟竭”。经分析,血竭中含有鞣质、还原性糖和树脂类的物质,可治疗筋骨疼痛,并有散气、去痛、祛风、通经活血之效。

  麒麟血藤属棕榈科省藤属。其叶为羽状复叶,小叶为线状披针形,上有三条纵行的脉。果实卵球形,外有光亮的黄色鳞片。除茎之外,果实也可流出血样的树脂。

  无独有偶。在我国西双版纳的热带雨林中还生长着一种很普遍的树,叫龙血树,当它受伤之后,也会流出一种紫红色的树脂,把受伤部分染红,这块被染的坏死木,在中药里也称为“血竭”或“麒麟竭”与麒麟血藤所产的“血竭”具有同样的功效。

  龙血树是属于百合科的乔木。虽不太高,约10多米,但树干却异常粗壮,常常可达1米左右。它那带白色的长带状叶片,先端尖锐,像一把锋利的长剑,密密层层地倒插在树枝的顶端。

  一般说来,单子叶植物长到一定程度之后就不能继续加粗生长了。龙血树虽属于单子叶植物,但它茎中的薄壁细胞却能不断分裂,使茎逐年加粗并木质化,而形成乔木。龙血树原产于大西洋的加那利群岛。全世界共有150种,我国只有5种,生长在云南、海南岛、台湾等地。龙血树还是长寿的树木,最长的可达六千多岁。

  说来也巧,在我国云南和广东等地还有一种称作胭脂树的树木。如果把它的树枝折断或切开,也会流出像“血”一样的液汁。而且,其种子有鲜红色的肉质外皮,可做红色染料,所以又称红木。

  胭脂树属红木科红木属。为常绿小乔木,一般高达3-4米,有的可到10米以上。其叶的大小、形状与向日葵叶相似。叶柄也很长,在叶背面有红棕色的小斑点。有趣的是,其花色有多种,有红色的,有白色的,也有蔷薇色的,十分美丽。红木连果实也是红色的,其外面密被着柔软的刺,里面藏着许多暗红色的种子。

  胭脂树围绕种子的红色果瓤可作为红色染料,用以渍染糖果,也可用于纺织,为丝棉等纺织品染色。其种子还可入药,为收敛退热剂。树皮坚韧,富含纤维,可制成结实的绳索。奇怪的是,如将其木材互相摩擦,还非常容易着火呢!

  俗话说:“人生七十古来稀”,人活到百岁就算长寿了。但是人的年龄比起一些长寿的树木来,简直微不足道。

  许多树木的寿命都在百年以上。杏树、柿树可以活一百多年。柑、橘、板栗能活到三百岁。杉树可活一千岁。南京的一株六朝松已有一千四百年的历史了,但是,它并不算老。曲阜的桧柏还是两千四百年前的老古董呢。台湾省阿里山的红桧,竟有三千多年的历史。这是我国目前活着的寿命最长的树,但还算不上世界第一。

  最古老的、仍存活的树是生长于美国的狐尾松,有些已经超过4,000岁了。巨型红杉可能存活5,000年~6,000年。

  世界上最长寿的树,要算非洲西部加那利岛上的一棵龙血树。五百多年前,西班牙人测定它大约有八千至一万岁。这才是世界树木中的老寿星。可惜在1868年的一次风灾中毁掉了。

  自然界中,以种子繁殖的植物多种多样,有长寿的,也有短命的。木本植物比草本植物寿命要长得多。植物界的“老寿星”,都出在木本植物里。一般的草本植物,通常寿命几个月到十几年。

  植物寿命的长短,与它们的生活环境有密切关系。有的植物为了使自己在严酷、恶劣的环境中生存下去,经过长期艰苦的“锻炼”,练出了迅速生长和迅速开花结实的本领。

  有一种叫罗合带的植物,生长在严寒的帕米尔高原。那里的夏天很短,到六月间刚刚有点暖意,罗合带就匆匆发芽生长。过了一个月,它才长出两三根枝蔓,就赶忙开花结果,在严霜到来之前就完成了生命过程。它的生命如此短促,但是尚能以月计算。

  寿命最短的要算生长在沙漠中的短命菊,它只能活几星期。沙漠中长期干旱,短命菊的种子,在稍有雨水的时候,就赶紧萌芽生长,开花结果,赶在大旱来到之前,匆忙地完成它的生命周期,不然它就要“断宗绝代”。

  生长在我国云南、广西及东南亚一带的团花树,一年能长高3.5米。在第七届世界林业会议上,被称为“奇迹树”。生长在中南美的轻木,要比团花树长得更快,它一年能长高5米。但是,木本植物生长速度的绝对冠军要算是毛竹它从出笋到竹子长成,只要两个月的时间,就高达20米,大约有六七层楼房那么高。生长高峰的时候,一昼夜能升高1米。因此,有“雨后春笋”的说法。

  竹子的生长比较特别,它是一节节拉长。竹笋有多少节和多粗,长成的竹子就有多少节和多粗。一旦竹子长成,就不再长高了。而所有树木的生长,是在幼嫩的芽尖,慢慢加粗伸长,经几十年至几百年,它还会慢慢地加粗长高。

  自然界树木生长的速度,真是千差万别,有的快得惊人,有的慢得出奇。例如在苏联的喀拉哈里沙漠中,有一种名叫尔威兹加树,个子很矮,整个树冠是圆形的,要是从正面看上去,就象是沙地上的小圆桌。它的升高速度慢极了,100年才长高30厘米。要是和毛竹的生长速度相比,真象老牛追汽车。尔威兹加树要长333年,才能达到毛竹一天生长的高度。

  尔威兹加树生长为什么如此慢呢?除了它的本性以外,沙漠中雨水稀少,天气干旱,风又大,这也是重要原因。

  亚洲东南部的大花草是世界上最大的,直径达90厘米。它散发出一种非常难闻的味道,但是苍蝇却很喜欢它。

  无论外界环境如何,植物花朵的温度总是保持恒定,如葛芋花的温度约38度,而外界气温达20度时,其温度还维持在40度左右,这种能力是为了把自身的花朵当成一个微型小环境,从而吸引昆虫,提高授粉几率。

  扑克牌上的“梅花”并非梅花,甚至不是花,而是三叶草。在西方历史上,三叶草是一种很有象征意义的植物,据说第一叶代表希望,第二叶代表信心,第三叶代表爱情,而如果你找到了四叶的三叶草,就会交上好运,找到了幸福。在野外寻找四叶的三叶草,是西方儿童的一种游戏,不过很难找到,据估计,每一万株三叶草,才会出现一株四叶的突变型。

  在中国,梅花有着类似的象征意义。民间传说梅花五瓣代表着五福。民国把梅花定为国花,声称梅花五瓣象征五族共和,具有敦五伦、重五常、敷五教的意义。但是梅花有五枚花瓣并非独特,事实上,花最常见的花瓣数目就是五枚,例如与梅同属蔷薇科的其他物种,像桃、李、樱花、杏、苹果、梨等等就都开五瓣花。常见的花瓣数还有:3枚,鸢尾花、百合花(看上去6枚,实际上是两套3枚);8枚,飞燕草;13枚,瓜叶菊;向日葵的花瓣有的是21枚,有的是34枚;雏菊的花瓣有的是34、55或89枚。而其他数目花瓣的花则很少。为什么花瓣数目不是随机分布的?3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,89,...这些数目有什么特殊吗?

  有的,它们是斐波纳契数。斐波纳契(1170-1240)是中世纪意大利数学家,他不是在数花瓣数目,而是在解一道关于兔子繁殖的问题时,得出了这个数列。假定你有一雄一雌一对刚出生的兔子,它们在长到一个月大小时开始交配,在第二月结束时,雌兔子产下另一对兔子,过了一个月后它们也开始繁殖,如此这般持续下去。每只雌兔在开始繁殖时每月都产下一对兔子,假定没有兔子死亡,在一年后总共会有多少对兔子?

  在一月底,最初的一对兔子交配,但是还只有1对兔子;在二月底,雌兔产下一对兔子,共有2对兔子;在三月底,最老的雌兔产下第二对兔子,共有3对兔子;在四月底,最老的雌兔产下第三对兔子,两个月前生的雌兔产下一对兔子,共有5对兔子;……如此这般计算下去,兔子对数分别是:1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,89, 144, ...看出规律了吗?从第3个数目开始,每个数目都是前面两个数目之和。

  植物似乎对斐波纳契数着了迷。不仅花,还有叶、枝条、果实、种子等等形态特征,都可发现斐波纳契数。叶序是指叶子在茎上的排列方式,最常见的是互生叶序,即在每个节上只生1叶,交互而生。任意取一个叶子做为起点,向上用线连接各个叶子的着生点,可以发现这是一条螺旋线,盘旋而上,直到上方另一片叶子的着生点恰好与起点叶的着生点重合,做为终点。从起点叶到终点叶之间的螺旋线绕茎周数,称为叶序周。不同种植物的叶序周可能不同,之间的叶数也可能不同。例如榆,叶序周为1(即绕茎1周),有2叶;桑,叶序周为1,有3叶;桃,叶序周为2,有5叶;梨,叶序周为3,有8叶;杏,叶序周为5,有13叶;松,叶序周为8,有21叶……用公式表示(绕茎的周数为分子,叶数为分母),分别为1/2, 1/3, 2/5, 3/8, 5/13, 8/21, ……这些是最常见的叶序公式,据估计大约有90%植物属于这类叶序,而它们全都是由斐波纳契数组成的。

  你如果观察向日葵的花盘,会发现其种子排列组成了两组相嵌在一起的螺旋线,一是顺时针方向,一组是逆时针方向。再数数这些螺旋线的数目,虽然不同品种的向日葵会有所不同,但是这两组螺旋线,其中前一个数字是顺时针线数,后一个数字是逆时针线数,而每组数字都是斐波纳契数列中相邻的两个数。再看看菠萝、松果上的鳞片排列,虽然不像向日葵花盘那么复杂,也存在类似的两组螺旋线。有时候这种螺旋线不是那么明显,需要仔细观察才会注意到,例如花菜。如果你拿一颗花菜认真研究一下,会发现花菜上的小花排列也形成了两组螺旋线,再数数螺旋线的数目,是不是也是相邻的两个斐波纳契数,例如顺时针5条,逆时针8条?掰下一朵小花下来再仔细观察,它实际上是由更小的小花组成的,而且也排列成了两条螺旋线,其数目也是相邻的两个斐波纳契数。

  为什么植物如此偏爱斐波纳契数?这和另一个更古老的、早在古希腊就被人们注意到甚至去崇拜它的另外一个“神秘”数字有关。假定有一个数φ,它有如下有趣的数学关系:

  注意这两个数的小数部分是完全相同的。正数解(1.6180339887...)被称为黄金数或黄金比率,通常用φ表示。这是一个无理数(小数无限不循环,没法用分数来表示),而且是最无理的无理数。同样是无理数,圆周率π用22/7,自然常数e用19/7,√2用7/5就可以很精确地近似表示出来,而φ则不可能用分母为个位数的分数做精确的有理近似。

  黄金数有一些奇妙的数学性质。它的倒数恰好等于它的小数部分,也即1/φ = φ-1,有时这个倒数也被称为黄金数、黄金比率。如果把一条直线AB用C点分割,让AB/AC= AC/CB,那么这个比等于黄金数,C点被称为黄金分割点。如果一个等腰三角形的顶角是36度,那么它的高与底线的比等于黄金数,这样的三角形称为黄金三角形。如果一个矩形的长宽比是黄金数,那么从这个矩形切割掉一个边长为其宽的正方形,剩下的小矩形的长宽比还是黄金数。这样的矩形称为黄金矩形,它可以用上述的方法无限切割下去,得到一个个越来越小的黄金矩形,而如果把这些黄金矩形的对角用弧线连接起来,则形成了一个对数曲线。常见的报纸、杂志、书、纸张、身份证、信用卡用的形状都接近于黄金矩形,据说这种形状让人看上去很舒服。的确,在我们的生活中,黄金数无处不在,建筑、艺术品、日常用品在设计上都喜欢用到它,因为它让我们感到美与和谐。

  = 1 + 1/( 1 + 1/( 1 + 1/( 1 +...)))

  根据上面的公式,你可以用计算器如此计算φ:输入1,取倒数,加1,和取倒数,加1,和取倒数,……,你会发现总和越来越接近φ。让我们用分数和小数来表示上面的逼近步骤:

  φ ≈ 1 + 1/(1+1/(1+1)) = 5/3 = 1.666667

  φ ≈ 1 + 1/(1+1/(1+(1+1))) = 8/5 = 1.6

  φ ≈ 1 + 1/(1+1/(1+(1+(1+1)))) = 13/8 = 1.625

  φ ≈ 1 + 1/(1+1/(1+(1+(1+(1+1))))) = 21/13 = 1.615385

  φ ≈ 1 + 1/(1+1/(1+(1+(1+(1+(1+1)))))) = 34/21 = 1.619048

  φ ≈ 1 + 1/(1+1/(1+(1+(1+(1+(1+(1+1))))))) = 55/34 = 1.617647

  φ ≈ 1 + 1/(1+1/(1+(1+(1+(1+(1+(1+(1+1)))))))) = 89/55 = 1.618182...

  发现了没有?以上分数的分子、分母都是相邻的斐波纳契数。原来相邻两个斐波纳契数的比近似等于φ,数目越大,则越接近,当无穷大时,其比就等于φ。斐波纳契数与黄金数是密切联系在一起的。植物喜爱斐波纳契数,实际上是喜爱黄金数。这是为什么呢?莫非冥冥之中有什么安排,是上帝想让世界充满了美与和谐?

  植物的枝条、叶子和花瓣有相同的起源,都是从茎尖的分生组织依次出芽、分化而来的。新芽生长的方向与前面一个芽的方向不同,旋转了一个固定的角度。如果要充分地利用生长空间,新芽的生长方向应该与旧芽离得尽可能的远。那么这个最佳角度是多少呢?我们可以把这个角度写成360°×n,其中0n 1,由于左右各有一个角度是一样的(只是旋转的方向不同),例如n=0.4和n=0.6实际上结果相同,因此我们只需考虑 0.5≤n1的情况。如果新芽要与前一个旧芽离得尽量远,应长到其对侧,即n = 0.5 =1/2,但是这样的线个新芽与旧芽同方向,第3个新芽与第1个新芽同方向,……,也就是说,仅绕1周就出现了重叠,而且总共只有两个生长方向,中间的空间都浪费了。如果0.6 = 3/5 呢?绕3周就出现重叠,而且总共也只有5个方向。事实上,如果n是个真分数 p/q,则意味着绕p周就出现重叠,共有q个生长方向。

  显然,如果n是没法用分数表示的无理数,就会“有理”得多。选什么样的无理数呢?圆周率π、自然常数e和√2都不是很好的选择,因为它们的小数部分分别与1/7,5/7和2/5非常接近,也就是分别绕1, 5和2周就出现重叠,分别总共只有7, 7和5个方向。所以结论是,越是无理的无理数越好,越“有理”。我们在前面已经提到,最无理的无理数,就是黄金数φ≈1.618。也就是说,n的最佳值≈0.618,即新芽的最佳旋转角度大约是360°×0.618 ≈ 222.5°或 137.5°。

  前面已提到,最常见的叶序为1/2, 1/3, 2/5, 3/8, 5/13和8/21,表示的是相邻两叶所成的角度(称为开度),如果我们要把它们换算成n(表示每片叶子最多绕多少周),只需用1减去开度,为1/2, 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21。它们是相邻两个斐波纳契数的比值,是不同程度地逼近1/φ。在这种情形下,植物的芽可以有最多的生长方向,占有尽可能多的空间。对叶子来说,意味着尽可能多地获取阳光进行光合作用,或承接尽可能多的雨水灌溉根部;对花来说,意味着尽可能地展示自己吸引昆虫来传粉;而对种子来说,则意味着尽可能密集地排列起来。这一切,对植物的生长、繁殖都是大有好处的。可见,植物之所以偏爱斐波纳契数,乃是在适者生存的自然选择作用下进化的结果,并不神秘。

  含油大戟可制成类似石油的燃料,大戟科的巴豆属制成的液体燃料可供柴油机使用。

  苦配巴是其中一种。美国加利福尼亚大学化学博士卡尔文在巴西发现,在苦配巴树干上钻个孔,就能流出油来,每个洞流油3h,能得油10L~20L。这种油可以直接在柴油机上使用。据估计,1hm2苦配巴植物每年可产油50桶。

  如油棕树、南洋油桐树、澳大利亚阔叶木棉等。美国科学家通过试种,种植1hm2含油大戟,一年至少可收获25桶生物石油,这些生物石油经改进制成清洁燃料,其成本低于天然石油;巴西试种油棕树,3年后开始结果产油,每公顷可产油10000kg。

  每日吃起码两份水果五种蔬菜,是抗衰老的第一号武器。绿色多叶蔬菜如菜心、芥兰、菠菜等,含丰富抗氧化物。橙黄色的蔬菜如甘笋、黄瓜、蕃薯、玉米含大量胡罗卜素乙。红色的蔬菜如蕃茄、红灯笼椒、苋菜(根部物质红色)亦含抗氧化物,延缓老化。各式卷心菜抗癌,多吃有益。柑橘类水果如橙、柚、柑等,含维他命C是众所周知的。此外,还要多吃瓜类。

  豆类和豆荚类 豆(包括黄豆和各种豆荚)含植物雌激素,可养颜,保持容光焕发。黄豆更含异黄酮,抗氧化,抗癌。

  硬壳果和种子 多种硬壳果和种子都含丰富维他命E、它是脂溶性的维他命,抗氧化效果甚强。多吃杏仁、核桃吧。

  香料及蒜 、芫茜、薄荷叶、蒜等,有抑制癌的功效。蒜更能保护脑细胞,减低脑退化的速度。防止老年痴呆症,要多吃蒜了。

  野米 糙米比精米有益,在白米中混和一些糙米、红米及野米,对皮肤有好处。尤其是野米,这其实是一种草的的种子,它含有抗氧化物及维他命E。

  此外,煮食用的油也要注意,动物油不要再用了,改用植物油吧,而植物油中,橄榄油和菜籽油最好。

  澳洲的营养师设计了一个抗衰老食谱,一日六餐都奉行三高一低政策,即高钙、高纤、高碳水合物、低脂肪。

  新鲜水果含有人体必需的多种维他命、碳水化合物、蛋白质、脂肪、粗纤维和矿物质等营养物质。用水果治病,不但使“药”变得可口,而且不会破坏人体内的生理平衡。

  每天食用200克左右菠萝、梨、樱桃、杨梅等水果,再加上适当的运动,可以控制一般糖尿病的。

  这些水果含有果胶,能改变胰岛素的分泌量,使患者的血糖明显下降,水果中的纤维素还可以延缓胃的排空时间,使食杂在小肠内停留较长时间,阻止食杂向消化道黏膜扩散,延缓葡萄糖的吸收。同时,糖尿病患者因多尿而丧失维他命,也可以藉水果得到补充。

  除了药物和低脂肪膳食之外,服用水果亦已作为冠心病的一种治疗手段。人们发现,大剂量的尼克酸有降低血脂的作用,大剂量的维他命C则有降低血胆固醇,以及改善血液循环、保护血管壁的作用。

  橙、柚、桃、杏、李、草莓、鲜枣等水果均含有丰富的尼克酸和维他命C,所以食用这些水果有助于治疗冠心病。

  另外,水果中的粗纤维含有木质素,有降低胆固醇产生的作用。而橄榄中的不饱和脂酸,则能治疗高脂蛋白血症。

  治疗心力衰竭的主要方法,是实行低钠高钾膳食,一般要求病人每日食用的食盐不超过2克或酱油不超过10毫升。不过,有时往往不易做到,因为有些食物含有较多钠的化合物(例如碱)。而大多数水果则含钠甚少,含钾颇多;100克橙含钾高达199毫克,而含钠仅1.4毫克;100克苹果也含钾100毫克和含钠1.4毫克。

  肝脏是碳水化合物、脂肪、蛋白质、维他命和激素等代谢的重要器官。肝脏生病,例如急、慢性病毒性肝炎、肝硬化和肝癌等,会使肝细胞破坏,引起人体代谢紊乱。

  补充多种维他命是治疗肝脏疾病的主要措施,例如维他命B有防治肝脂防变性及保护肝脏的作用,维他命C能增强肝细胞的抗病力,促进肝细胞再生。这种种维他命可以从水果中摄取,水果中的尼克酸可转化成尼克酸胺及辅酶A、对肝脏也有治疗作用。

  另外,水果中的胡萝卜素能在体内转化为维他命A,可以补充病人因胆汁酸代谢失调而缺乏的维他命A,同时,也不会因水果中的胡萝卜素过量而引致维他命A中毒。

  西瓜、橙、鸭嘴梨、柚、红枣、香蕉、荔枝、苹果等,皆是治疗肝病的常用水果。

  严重的肝昏迷病人,因其肝细胞大部分已被破坏,除水果外,还需要多种维他命来治疗。

  便秘常常是由肠功能紊乱引起的,如果食用含纤维素较多的水果,例如香蕉、苹果、橙等,皆可以促使肠蠕动,治疗便秘。

  老人方面,可以多吃一些煮熟的水果和蔬菜,早餐前饮用热开水,促使胃结肠反射引起肠蠕动,如果能够同时结合适量的运动,治疗效果便会更好。

  烧伤的病人对维他命需求量较大,其中维他命A可以增加纤维细胞的增生和体内轻脯氨酸的含量,使伤口愈合能力增强。另外,维他命C亦能促进伤创面愈合。

  同时,由于烧伤的病人的血浆和尿中的维他命C、硫胺素、尼克酸与核黄素都较低,故此特别需要补充,而这些都可以从水果中摄取。

  近年,一些植物学家在研究植物树干增粗速度时发现,它们都有着自己独特的“情感世界”,还具有明显的规律性。植物树干有类似人类“脉搏”一张一缩跳动的奇异现象,或许有一些人会问,植物的“脉搏”究竟是怎么回事?

  原来,每逢晴天丽日,太阳刚从东方升起时,植物的树干就开始收缩,一直延续到夕阳西下。到了夜间,树干停止收缩,开始膨胀,并且会一直延续到第二天早晨。植物这种日细夜粗的搏动,每天周而复始,但每一次搏动,膨胀总略大于收缩。于是,树干就这样逐渐增粗长大了。

  可是,遇到下雨天,树干“脉搏”几乎完全停止。降雨期间,树干总是不分昼夜地持续增粗,直到雨后转晴,树干才又重新开始收缩,这算得上是植物“脉搏”的一个“病态”特征。

  如此奇怪的脉搏现象,是植物体内水份运动引起的。经过精确的测量,科学家发现,当植物根部吸收水份与叶面蒸腾的水份一样多时,树干基本上不会发生粗细变化。但如果吸收的水份超过蒸腾水份时,树干就要增粗,相反,在缺水时树干就会收缩。

  了解这个道理,植物“脉搏”就很容易理解了。在夜晚,植物气孔总是关闭着的,这使水份蒸腾大大减少,所以树就增粗。而白天,植物的大多数气孔都开放,水份蒸腾增加,树干就趋于收缩。有相当多木本植物都有这种现象,但是,“脉搏”现象特别明显的还当属一些速生的阔叶树种。

  绿色植物光合作用是地球上最为普遍、规模最大的反应过程,在有机物合成、蓄积太阳能量和净化空气,保持大气中氧气含量和碳循环的稳定等方面起很大作用,是农业生产的基础,在理论和实践上都具有重大意义。

  叶片是进行光合作用的主要器官,叶绿体是光合作用的重要细胞器。高等植物的叶绿体色素包括叶绿素(a和b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),它们分布在光合膜上。叶绿素的吸收光谱和荧光现象,说明它可吸收光能、被光激发。叶绿素的生物合成在光照条件下形成,既受遗传性制约,又受到光照、温度、矿质营养、水和氧气等的影响。

  光合作用包括光反应过程、光合碳同化二个相互联系的步骤,光反应过程包括原初反应和电子传递与光合磷酸化两个阶段,其中前者进行光能的吸收、传递和转换,把光能转换成电能,后者则将电能转变为ATP和NADPH2(合称同化力)这两种活跃的化学能。活跃的化学能转变为稳定化学能是通过碳同化过程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三条途径,根据碳同化途径的不同,把植物分为C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途径是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式,其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途径和CAM途径都不过是CO2固定方式不同,最后都要在植物体内再次把CO2释放出来,参与C3途径合成淀粉等。C4途径和CAM途径固定CO2的酶都是PEP羧化酶,其对CO2的亲和力大于RuBP羧化酶,C4途径起着CO2泵的作用;CAM途径的特点是夜间气孔开放,吸收并固定CO2形成苹果酸,昼间气孔关闭,利用夜间形成的苹果酸脱羧所释放的CO2,通过C3途径形成糖。这是在长期进化过程中形成的适应性。

  光呼吸是绿色细胞吸收O2放出CO2的过程,其底物是C3途径中间产物RuBP加氧形成的乙醇酸。整个乙醇酸途径是依次在叶绿体、过氧化体和线植物有明显的光呼吸,C4植物光呼吸不明显。

  植物光合速率因植物种类品种、生育期、光合产物积累等的不同而异,也受光照、CO2、温度、水分、矿质元素、O2等环境条件的影响。这些环境因素对光合的影响不是孤立的,而是相互联系、共同作用的。在一定范围内,各种条件越适宜,光合速率就越快。

  目前植物光能利用率还很低。作物现有的产量与理论值相差甚远,所以增产潜力很大。要提高光能利用率,就应减少漏光等造成的光能损失和提高光能转化率,主要通过适当增加光合面积、延长光合时间、提高光合效率、提高经济产量系数和减少光合产物消耗。改善光合性能是提高作物产量的根本途径。

  呼吸作用是高等植物代谢的重要组成部分。与植物的生命活动关系密切。生活细胞通过呼吸作用将物质不断分解,为植物体内的各种生命活动提供所需能量和合成重要有机物的原料,同时还可增强植物的抗病力。呼吸作用是植物体内代谢的枢纽。

  呼吸作用根据是否需氧,分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。在正常情况下,有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式,但在缺氧条件和特殊组织中植物可进行无氧呼吸,以维持代谢的进行。

  呼吸代谢可通过多条途径进行,其多样性是植物长期进化中形成的一种对多变环境的适应性表现。EMP-TCA循环是植物体内有机物氧化分解的主要途径,而PPP等途径在呼吸代谢中也占有重要地位。

  呼吸底物彻底氧化,最终释放CO2和产生水,同时将底物中的能量转化成ATP形式的活跃活化能。EMP-TCA循环中只有CO2和少量ATP的形成。而绝大部分能量还贮存于NADH和FADH2中。这些物质经过呼吸链上的电子传递和氧化磷酸化作用,将部分能量贮存于ATP中,这是贮存呼吸释放能量的主要形式。

  植物呼吸代谢受内外多种因素的影响。呼吸作用影响着植物生命活动的进行,因而与作物栽培、育种和种子、果蔬、块根、块茎的贮藏及切花保鲜有着密切关系。人类可利用呼吸作用的相关知识,调整呼吸速率,使其更好地为生产服务。

  植物 plant 指与动物相对应的另一生物干系。动物和植物的区别是在长期进化过程中形成的。但是就微小的生物而言,它们之间的区别有时是不明显的。作为植物的进化趋向,由细胞积叠方式(piling pattern)所形成的个体发生、细胞壁的形成、靠叶绿素进行光合作用而成为独立的营养系统等独立的物质代谢型的建立是主要的,而在此基础上的非运动性等是次要的特征。据估计现存的植物种类约有30万种左右,而占植物界一半以上的菌类,由于重视其缺乏叶绿素这个重要特点,而把植物分为二大类群,也有的认为整个生物界可分为动物、菌类、植物三大类群(F.A.Bar-keley,1937)。就分类系统而言,以前是以种子植物(显花植物)作为分类重点,其后转移到所谓的隐花植物。现时则把植物界分为10―13门,种子植物仅仅成为其中的一门。但即使在今天,就重要门的位置和其内容而言,学者间的意见分歧可能比动物界的情况还要大。一般来说,20世纪前半期以恩格勒(H.G.A.Engler)的分类系统最为普及,后半期则以帕斯彻(A.Pascher)的分类系统逐渐占优势。

  【学名】 Adiantum reniforme L. var. sinense Y. X. Ling

  【现状】 仅存于四川万县和石柱县,因筑路\采挖作药用,现数量极少,陷入濒危

  【学名】 Archangiopteris henryi Christ et Gies.

  【科研价值】 填补了地理分布上的空白,对植物地理学\植物区系学的研究有价值

  【伴 生 种】 包槲柯 Lithocarpus cleistocarpus Rehd. et Wils. 扁刺锥 Castanopsis platyacantha Rehd. et Wils. 珙桐 Davidia involucrata Baillon 香桦 Betula insignis Franch. 糙皮桦 Betula utilis D.Don

  【学名】 Alsophila spinulosa (Wall. ex Hook.) Tryon

  【现状】 因森林植被覆盖面积缩小,生境干燥,加之砍伐茎干作药和栽培附生兰类, 植株日益减少

  【分布省县】 福建福州,安溪;台湾台北;广东连山,新兴;海南琼中;广西龙胜;贵州册亨,赤水;云南广南,贡山;四川合江,邛崃;西藏墨脱

  【分布描述】 福建东南部,南部;广东北部;南部;贵州南部,北部;云南东南部,西部;四川南部,中部;西藏东南部,尼泊尔,锡金,不丹,印度,缅甸,泰国,越南,菲律宾,日本南部

  【气候类型】 亚热带湿润季风气候,冬暖,春早,夏热,秋雨,湿度大,云雾多,日照少,干湿季节明显

  【学名】 Sphaeropteris lepifera (Hook.) Tryon

  【现状】 原仅存于台湾,厦门大学自来水池附近的山沟有一株,生境不隐蔽, 易遭破坏,林下不见幼苗幼株

  【气候类型】 春季多阴雨,夏季常有台风和暴雨,秋冬季多晴少雨,生境干旱

  【群落特征】 阔叶林下墓地,被雨水侵蚀的深沟中,高约15米,覆盖度70%

  【现状】 产西藏,云南,四川三省区毗邻的高山上,零星分布于冰川边缘及雪线附近

  【气候类型】 高山热量不足,辐射强烈,风力强劲,昼夜温差大,气候严寒恶劣

  19世纪以来,许多植物学家开展了广泛的植物调查,并进行了植物地理学、古生物学、生态学、考古学、语言学和历史学等多学科的综合研究,先后总结提出了世界栽培植物的起源中心理论。

  通常认为,德坎道尔是最早研究世界栽培植物起源的学者。他通过植物学、历史学及语言学等方面研究栽培植物的地理起源,出版了《世界植物地理》(1855)、《栽培植物的起源》(1882)这两部著作。他在《栽培植物起源》(1882)一书中考证了247种栽培植物,其中起源于旧大陆的199种,占总数的88%以上。他指出这些作物最早被驯化的地方可能是中国、西南亚和埃及、热带亚洲。

  世界上研究栽培植物起源最著名的学者是瓦维洛夫(Н.И.Вавилов),他综合前人的学说和方法来研究栽培植物的起源问题。1923 - 1931年,他组织了植物考察队,在世界上60个国家进行了大规模的考察,搜集了25万份栽培植物材料,对这些材料进行了综合分析,并做了一系列科学实验,出版了《栽培植物的起源中心》一书,发表了“育种的植物地理基础”的论文,提出了世界栽培植物起源中心学说,把世界分为八个栽培植物起源中心,论述了主要栽培植物,包括蔬菜、果树、农作物和其它近缘植物600多个物种的起源地。

  勃基尔(I. H. Burkill)在《人的习惯与栽培植物的起源》(1951)中系统地考证了植物随人类氏族的活动、习惯和迁徙而驯化的过程,论证了东半球多种栽培植物的起源,认为瓦维洛夫方法学上主要缺点是“全部证据都取自植物而不问栽培植物的人。”他提出影响驯化和栽培植物起源的一些重要观点,如“驯化由自然产地与新产地之间的差别而引起。”对驯化来说“隔离的价值是绝对重要的。”

  达林顿(C. D.Darlington)利用细胞学方法从染色体分析栽培植物的起源,并根据许多人的意见,将世界栽培植物的起源中心划为9个大区和4个亚区,即(1)西南亚洲;(2)地中海,附欧洲亚区;(3)埃塞俄比亚,附中非亚区;(4)中亚;(5)印度 - 缅甸;(6)东南亚;(7)中国;(8)墨西哥,附北美(在瓦维洛夫基础上增加的一个中心)及中美亚区;(9)秘鲁,附智利及巴西 - 巴拉圭亚区。他的划分除了增加欧洲亚区以外,基本上与瓦维洛夫的划分相近。

  茹考夫斯基(Л. М. Жуковский)1970年提出不同作物物种的地理基因小中心达100余处之多,他认为这种小中心的变异种类对作物育种有重要的利用价值。他还将瓦维洛夫确定的8个栽培植物起源中心所包括的地区范围加以扩大,并增加了4个起源中心,使之能包括所有已发现的栽培植物种类。他称这12个起源中心为大基因中心。这12 个大基因中心(图1-2)。大基因中心或多样化变异区域都包括作物的原生起源地和次生起源地。1979年荷兰育种学家泽文(A. C. Zeven)在与茹考夫斯基合编的《栽培植物及其近缘植物中心辞典》中,按12个多样性中心列入167科2 297种栽培植物及其近缘植物。书中认为在此12个起源中心中,以东亚(中国 - 缅甸)、近东和中美三区是农业的摇篮,对栽培植物的起源贡献最大。然而,由于12个“中心”覆盖的范围过于广泛,几乎包括地球上除两极以外的全部陆地。

  哈兰(J. R. Harlan,1971)认为,在世界上某些地区(如中东、中国北部和中美地区)发生的驯化与瓦维洛夫起源中心模式相符,而在另一些地区(如非洲、东南亚和南美—东印度群岛)发生的驯化则与起源中心模式不符。他根据作物驯化中扩散的特点,把栽培植物分为5类。

  植物的特点是具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素,利用水、矿物质和二氧化碳生产食物。释放氧气后,剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质,作为植物细胞的组成部分。

  据信,所有植物的祖先都是单细胞非光合生物,它们吞食了光合细菌,二者形成一种互利关系:光合细菌生存在植物细胞内(即所谓的内共生现象)。最后细菌蜕变成叶绿体,它是一种植物通常是不运动的,因为它们不需要寻找食物。

本站文章于2019-10-06 18:45,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:自然植物

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