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植物是對植物界物種的統稱。植物界是真核生物域中的一個界,研究植物的科學叫做植物學。幾乎所有的植物都通過光合作用使用陽光來合成其生長所需要的有機物質,它們唯一的碳來源是二氧化碳。只有少數寄生的植物在進化過程中喪失了它們的葉綠素,依靠吸收其他植物的營養來生存。估計地球上現存有35萬個植物物種,2004年已知的有約29萬種,其中約26萬種開花植物[來源請求]。
歷史上的植物的定義變化很大。亞里士多德將所有沒有運動和感受器官的生物定義為植物。現在能夠進行光合作用的原核生物(比如藍藻)不被視為植物,許多原生生物如金藻和褐藻也不再被認為是植物。過去真菌被規入植物,但現在生物學家知道真菌更加接近動物。
如今在生物學中植物的劃分是以發生學為標準,只有按照內共生學說,含有一種稱為質體的胞器才是植物。
多樣性
[編輯] 分類與命名
18世紀時,博物學家林奈根據雄蕊的情況把植物分成24個綱。其中顯花植物有23個綱,隱花植物有1個綱。
植物的命名采用雙名法。
[編輯] 有胚植物
蕨類植物一般人所熟悉的多細胞生物陸地植物是有胚植物。其中包括擁有全部葉、莖和根系統的維管植物以及一些維管植物的近親,其中苔蘚和地錢是最常見的。
所有這些植物細胞都擁有纖維素、果膠等物質組成的細胞壁。大多數植物通過光合作用來合成有機物,只有約300種植物不進行光合作用,而是寄生在其他進行光合作用的植物上。與綠藻相比這些植物擁有特殊的、被不參加光合作用的組織保護的生殖器官。
苔蘚植物最早出現於古生代。它們只能在潮濕或者一定時期內潮濕的環境中生存。大多數苔蘚植物體形矮小。苔蘚植物的植物體不斷交替於單倍體的配子體和雙倍體的孢子體,一般孢子體比較小,必須生活在配子體上。
維管植物最早出現於志留紀,在泥盆紀它多樣化並在許多不同的陸地環境中立腳。它們的許多新的特性使得它們能夠克服苔蘚植物的不足之處。其中包括能夠減少水分蒸發的表皮和可以將水運輸到整個植物體的維管系統。維管植物的孢子體一般是獨立的植物,而配子體只作為生殖細胞短期出現。
最早的原始的種子植物是種子蕨和柯達樹,這兩個物種現在均已滅絕。它們在泥盆紀晚期出現,在石炭紀多樣化,在二疊紀和三疊紀繼續發展。這些植物的配子體完全退化,它們的孢子體從長在母植物上的種子開始,通過花粉受精。其他維管植物如蕨類植物利用孢子繁殖,他們依然需要潮濕的環境,與此相對的有些種子植物可以在極其乾燥的環境中生長。
最早的種子植物是裸子植物,它們的胚胎在受精時還沒有被特別的結構包圍,花粉直接落在胚胎上。今天這些植物中還有四個綱非常普遍,尤其松柏綱在一些生態環境中是主要樹種。被子植物是最後出現的植物。它們是在侏羅紀從裸子植物發展出來的。在白堊紀它們發展迅速。這些植物的胚胎被組織包圍,因此花粉要長出一個管道來穿透種皮。今天在大多數生態環境中被子植物是最主要的植物。
[編輯] 藻類和真菌
藻類是多種能夠進行光合作用的生物的總稱,但是並非所有藻類屬於植物。比如形狀上很像陸地上的植物的海帶屬於綠藻、紅藻或者褐藻。這些和其他藻類還包括不同的單細胞生物。
有胚植物是從綠藻發展出來的。這兩種生物一起有時被統稱為綠色植物。一般來說植物界僅指這個單系群。除少數綠藻外所有這些植物均有纖維素組成的細胞壁和含有葉綠素的葉綠體,它們使用澱粉來儲存能量。它們進行有絲分裂,但是沒有中心粒,一般它們有線粒體。
綠色植物的葉綠體被兩層膜包圍,說明它們可能是從共生的藍藻衍生過來的。估計紅藻也含有共生的藍藻。與綠色植物和紅藻相對的,其他藻類的葉綠體有三或四層膜。它們與綠色植物之間的聯繫不那麼緊,估計它們的葉綠體是通過消化或者吸收共生的綠藻和紅藻形成的。
與植物和藻類不同的是真菌,真菌不能進行光合作用,真菌是腐生生物:它們通過分解和吸收周圍的物質獲得食物。大多數真菌由菌絲組成,這些菌絲可以由多個真核細胞組成或者是單個真核細胞。真菌的生殖結構是子實體,人類最熟悉的子實體是蘑菇。真菌與任何進行光合作用的生物毫無關係,它們更加與動物聯繫比較緊,因此真菌組成一個獨立的界。
[編輯] 生長
一般人錯誤地以為植物中的大多數固態物質來源於土壤中,實際上植物中的大多數固態物質是以水和空氣中的二氧化碳為原料製造的。植物利用陽光中的能量,通過光合作用以水和二氧化碳為原料製造糖類。這些糖類隨後轉化為木質和植物中的其他主要結構成分。植物從土壤中吸收的物質主要有水和其他重要的營養元素如氮、磷、硫、鉀等等。
藻類等簡單植物單體的生活時間比較短,其總數則隨季節變化。其他植物可以按其生命時間分類為:
一年生植物:在一個生長期內生長和繁殖
兩年生植物:生活兩個生長期,一般在第二個生長期內繁殖
多年生植物:活多個生長期,一般在成熟後每個生長期均繁殖
多年生維管植物可以分常綠植物和落葉植物。常綠植物終年帶葉。在溫帶和寒帶落葉植物在冬季落葉,在熱帶落葉植物在旱季落葉。
植物生長的速度非常不同。有些苔蘚的生長速度小於0.001mm/h。大多數樹的生長速度在0.025到0.250mm/h之間。一些爬藤的生長速度達12.5mm/h。
[編輯] 進化
在距今35-18億年的太古代至元古代前期,出現了藍藻等原核生物。到了距今18-5億年的的前震旦紀-志留紀時期,原核生物分化增殖,形成了多細胞的藻類植物。到了4億年前,藻類植物開始登上陸地,陸生植物開始出現。在志留紀到二疊紀時期,是蕨類植物最繁盛的時期,形成了灌叢和森林。到了白堊紀早期時,銀杏等裸子植物生長茂盛。
而從白堊紀早期到今天,被子植物一直佔據植物界的統治地位,被子植物從雙子葉植物進化到單子葉植物,再演化成草本植物。而人類產生後,又開始從採集植物到栽培植物,並對植物進行雜交育種,對植物進行了人為改造。
[編輯] 生活環境
在地球的每個地區,都有特定的植物群體和種類得以生長。植物生長受到環境的強烈影響。例如溫帶植物有明顯的季相變化:春季復甦,夏季生長,秋季結實,冬季休眠。而植物也對環境有巨大影響。整個動物界都直接或間接依靠植物才能獲得生存和發展。
植物的生活環境主要受到氣候、地理和土壤的影響[2]。影響植物生長繁衍的氣候因素非常多樣。包括了大氣中空氣組分的變化、大氣的溫度和濕度變化,大氣壓的變化,光照的不同、氣象條件的影響等。地理因素包括了大氣環流、洋流、陸地大小與地形以及海拔高低。土壤因素包括了土壤的不同成分和pH值。
[編輯] 保護
由於人類的大規模活動,造成了許多全球性的環境問題,例如溫室效應、全球變暖等,使許多植物面臨絕滅的危險。國際植物遺傳資源委員會(IBPGB)為此建立了國際基因庫聯網中心,貯存更多的植物基因。