植物對環(huán)境的適應(yīng)和環(huán)境資源的利用

黃 鈺

（南京大學(xué)，南京 210046）

現(xiàn)階段，我國的植物覆蓋率比較高，其可以有效凈化空氣，提高人們的生活質(zhì)量。但是，植物的生長需要充足的養(yǎng)分，隨著植物種類的增多，其對環(huán)境的要求也越來越高。植物對環(huán)境的適應(yīng)體現(xiàn)在植物生理對環(huán)境的適應(yīng)以及外觀形態(tài)對環(huán)境的適應(yīng)。植物與環(huán)境相互影響，一個(gè)地區(qū)的環(huán)境條件能夠影響植物的生長，而一個(gè)地區(qū)植物的形態(tài)特征又能間接反映當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境問題。研究植物對環(huán)境的適應(yīng)需從植物的個(gè)體生理特征進(jìn)行分析，利用植物改善環(huán)境質(zhì)量，加強(qiáng)兩者的相互作用關(guān)系，提高環(huán)境資源利用率。

1 認(rèn)識(shí)環(huán)境對植物生長的影響

1.1 分析環(huán)境對植物的作用效果

植物的外界環(huán)境主要有三種。第一種就是物理環(huán)境，它是指影響植物生長發(fā)育的各種物理?xiàng)l件，如陽光、空氣、溫度和水分等因素。第二種環(huán)境就是生物環(huán)境，包括植物的病蟲害，植物之間為爭奪陽光、空氣和水等資源而進(jìn)行的斗爭。第三種環(huán)境是化學(xué)環(huán)境，化學(xué)環(huán)境可以理解為外加的環(huán)境，比如為植物施肥或者創(chuàng)造適宜其生長的環(huán)境等。對于農(nóng)業(yè)來說，自然環(huán)境對于糧食增產(chǎn)有很大的影響，洪澇、旱災(zāi)都會(huì)影響植物正常生長，給農(nóng)業(yè)造成很大的損失，農(nóng)業(yè)想要實(shí)現(xiàn)更好更快發(fā)展，就必須克服外界環(huán)境的消極影響。環(huán)境對植物的作用會(huì)影響整個(gè)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，所以研究植物對環(huán)境的適應(yīng)對于提高農(nóng)業(yè)收入、保證農(nóng)民的正常生活水平有重要作用。

1.2 分析宇宙環(huán)境對植物生長的影響

隨著我國生產(chǎn)力的不斷提高，植物栽培技術(shù)也得到了提高，我國大力發(fā)展轉(zhuǎn)基因植物、多倍體植物，提高食品的品質(zhì)。宇宙環(huán)境也是影響植物生長發(fā)育的重要因素，由于宇宙的重力與地球有較大的差異，植物在栽植過程中需要克服的關(guān)鍵問題就是重力問題。所以，研究植物與環(huán)境的相互作用，能夠提高植物的生長速度，其對于植物品種研究也有重要作用。

1.3 分析植物對環(huán)境做出反應(yīng)的過程

植物從感受環(huán)境刺激到做出反應(yīng)需要一定時(shí)間，時(shí)間的長短取決于植物受刺激的強(qiáng)度以及植物自身的生理特征。植物身體各個(gè)部位都能對環(huán)境做出反應(yīng)，比如植物的根部在受到環(huán)境影響后，其他部位也會(huì)對環(huán)境做出反應(yīng)。這就說明，外界刺激對于植物的影響不僅造成植物某個(gè)器官的反應(yīng)，還會(huì)影響植物的整個(gè)生理過程。而這個(gè)過程就是植物的信息傳遞過程。在信息傳遞過程中，根據(jù)外界刺激的強(qiáng)度，植物做出的反應(yīng)也不同。探究信息在植物體內(nèi)的傳遞范圍和方式，人們可以發(fā)現(xiàn)，它有兩種傳遞方式，一種是信息在植物細(xì)胞內(nèi)的傳遞，一種是細(xì)胞間信息的傳遞。植物對外界環(huán)境做出刺激的過程也就是植物信息傳遞的過程。

2 認(rèn)識(shí)植物對環(huán)境的感知過程

不同植物對環(huán)境的需求不同。植物通過自身的器官或者生理反應(yīng)來感知環(huán)境，而環(huán)境也有一定的強(qiáng)度，比如，陽光照射植物，只有達(dá)到一定的光照值，植物才能開花結(jié)果。還有外界的病原體對植物的作用，在不同的環(huán)境下，植物的生理現(xiàn)象也不同。

2.1 分析植物的向地性生長

植物的根具有向地性。這是重力引起的，提出這個(gè)研究的生物學(xué)家是達(dá)爾文，他認(rèn)為植物根部的一些營養(yǎng)物質(zhì)受重力影響導(dǎo)致根向地生長，因?yàn)橹参锏母坑幸粋€(gè)重力的感受器，能夠感知植物的重力，進(jìn)而引起植物生理變化[1]。該猜想經(jīng)后來研究逐漸得以證實(shí)。除了根的向地性，植物還有向陽性，原因是在陽光作用下，植物體內(nèi)的生長素分布不均勻，其擴(kuò)散速度也不同[2]。例如，向日葵總是向陽生長，這是由于光作用引起其生長素分布不均勻，導(dǎo)致形態(tài)特征發(fā)生變化。

2.2 分析植物對外界病原體和其他病菌的感知過程

目前，植物對環(huán)境的適應(yīng)研究主要停留在分子水平上。病原體侵入植物體內(nèi)，會(huì)影響植物的生理作用，導(dǎo)致其葉子出現(xiàn)斑塊等[1]。生物環(huán)境對植物造成的影響是直接的，還會(huì)遺傳給其下一代，影響整個(gè)植物的生長發(fā)育。植物對環(huán)境因子的感知是通過植物體內(nèi)一些特定的器官或者外觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，不同植物對環(huán)境的感知強(qiáng)度不同。通過研究植物與環(huán)境的關(guān)系，人們能夠發(fā)現(xiàn)植物與其他生物的共存特征，這對于探究植物與微生物環(huán)境有重要作用。

3 植物對環(huán)境適應(yīng)的具體體現(xiàn)

3.1 植物對環(huán)境的適應(yīng)主要通過兩者的相互作用實(shí)現(xiàn)

環(huán)境可能有利于植物生長，也有可能影響植物生長。首先，就植物的滲透壓進(jìn)行闡述。植物的滲透壓與外界環(huán)境有很大的關(guān)系，滲透壓主要是通過植物體液濃度的變化改變的，這與植物本身的生理特征有關(guān)，比如，植物體內(nèi)的各種離子的含量不同，對于外界的一些離子的吸收程度也不同，植物一旦吸收足夠多的離子，就會(huì)將多余的離子排除體外，這是通過對環(huán)境的感知實(shí)現(xiàn)的。植物體內(nèi)本身就有調(diào)節(jié)滲透壓的機(jī)制，一些無機(jī)的離子通過生物膜的識(shí)別作用能夠進(jìn)入植物體內(nèi)，維持植物的正常生長繁殖[3]。這也促進(jìn)了人們在生物膜技術(shù)上的研究，人們對生物膜的研究水平也不斷進(jìn)步，人工脂膜的出現(xiàn)就是最好的證明。另外，電學(xué)測定技術(shù)在研究離子的吸收過程中有重要作用。通過探究這些問題，人們能夠研發(fā)一些控制離子通道的機(jī)械，進(jìn)而提高我國的離子探究水平。人們能夠提升對植物滲透壓體系的研究水平，將一些離子從植物體的膜上分離出來。研究植物膜的性質(zhì)，有助于擴(kuò)大研究領(lǐng)域，上升到原子水平。

3.2 探究植物對環(huán)境適應(yīng)而體現(xiàn)的抗性

從抗冷性角度研究，一般情況下，植物體內(nèi)的某些物質(zhì)能夠幫助其抵御寒冷，而抗冷性比較好的植物脂膜的不飽和度一般比較高，能夠保留較多的能量，在低溫的情況下，植物也能正常進(jìn)行生理活動(dòng)，不受影響。利用這個(gè)特性，人們可以選擇一些耐寒植物做綠化，提高其成活率，降低綠化成本。而植物的這種特性在遺傳中也有體現(xiàn)，近年來，人們利用植物對環(huán)境的這種適應(yīng)性發(fā)現(xiàn)了很多東西，在認(rèn)識(shí)植物的組成上取得顯著成果。僅僅從這個(gè)角度探究植物的抗逆性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，人們還要根據(jù)具體環(huán)境進(jìn)行分析，深入了解植物對環(huán)境適應(yīng)的具體體現(xiàn)。

4 從植物對環(huán)境的適應(yīng)中認(rèn)識(shí)環(huán)境資源利用的有效途徑

4.1 植物對環(huán)境的利用可以體現(xiàn)在生態(tài)方面

在生態(tài)方面，植物對環(huán)境的利用包括對光照、水等自然資源的利用。在此研究基礎(chǔ)上，通過改變植物的配置結(jié)構(gòu)，人們可以提高植物對光能的利用效率。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高植物對光能的利用率，有利于提高農(nóng)作物生長速度，實(shí)現(xiàn)資源合理利用和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，降低成本投入。水資源在植物生長中的利用，能夠?yàn)橹参锏纳L發(fā)育提供大量水分，有利于提高植物結(jié)合水的比重，提高植物新陳代謝速率。這對于研究植物的滲透壓和體液有重要作用。部分科學(xué)家也重視熱能對植物生長的影響，用邏輯思維判斷植物生長過程中如何充分利用環(huán)境資源，根據(jù)不同的環(huán)境條件，利用不同的環(huán)境資源，提高生產(chǎn)效率，合理預(yù)測植物生長趨勢，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)作業(yè)，制定科學(xué)的植物栽培計(jì)劃。近年來，針對植物對環(huán)境的適應(yīng)，有科學(xué)家提出了植物與環(huán)境相互作用的數(shù)學(xué)模型，旨在研究植物不同器官的功能，總結(jié)環(huán)境對植物的影響和植物對環(huán)境的反作用。

4.2 植物對環(huán)境的適應(yīng)和對環(huán)境資源的利用建立在生態(tài)的基礎(chǔ)上

目前，環(huán)境資源的利用主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和宇宙資源的開發(fā)上。在農(nóng)業(yè)方面，人們要根據(jù)環(huán)境特征選擇適合農(nóng)作物生長的環(huán)境，為植物生長提供適宜的條件。在開發(fā)宇宙資源的過程中，人們要結(jié)合植物的具體生長習(xí)性選擇不同的環(huán)境條件，提高植物對環(huán)境的適應(yīng)性，可以采用工程技術(shù)在宇宙建立空間站，營造一個(gè)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，要考慮到植物的重力因素，還要考慮到重力對其生理的影響，特別是在代謝方面的影響。

4.3 植物對環(huán)境的適應(yīng)在遺傳上也有重要體現(xiàn)

植物對環(huán)境的適應(yīng)也體現(xiàn)在遺傳方面，比如，旱生植物的生長過程缺乏水，但是它們能夠利用空氣中的其他物質(zhì)合成自己生命活動(dòng)所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，如二氧化碳等，通過光合作用固定碳元素。在自然界中，還有一些植物固碳的方式與旱生植物不同，其合成的碳元素形式是三碳化合物。但是，在環(huán)境改變時(shí)，旱生植物也能合成三碳化合物，其間需要適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)。環(huán)境因素對植物的影響是非常大的，部分是因?yàn)檫z傳物質(zhì)的改變，部分是因?yàn)橥饨绛h(huán)境的誘導(dǎo)。比如，在逆境可以誘導(dǎo)蛋白物質(zhì)，使其基因以另一種形式表現(xiàn)出來，在低溫條件下，其會(huì)生成一些分子量比較小的蛋白。另外，一些光線的影響也會(huì)導(dǎo)致植物變異，比如，紫外線照射能夠產(chǎn)生紫外蛋白。這些研究有助于提高我國植物遺傳技術(shù)水平，人們可以通過調(diào)節(jié)外界環(huán)境，改變植物的遺傳因素，使其表現(xiàn)多種生理特性。

5 結(jié)語

受遺傳因素影響，不同植物在不同環(huán)境表現(xiàn)的生理特征不同，但又不是決定性的。隨著外界環(huán)境的改變，植物的遺傳物質(zhì)也可能發(fā)生變化，植物與環(huán)境是互影響，植物通過自身特定的感受器官能夠感受外界環(huán)境的刺激，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，而植物也能吸收環(huán)境中的一些有害物質(zhì)，改善空氣質(zhì)量。在研究植物對環(huán)境的適應(yīng)性時(shí)，人們要從環(huán)境對植物的影響和植物對環(huán)境的適應(yīng)兩個(gè)方面進(jìn)行，探究兩者的相互作用，提高環(huán)境資源的利用率。因此，人們要充分利用光能、水能、熱能和其他能源，提高植物生長速度，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí)，人們還要在遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上加深研究。