植物對環境的適應和環境資源的利用

黃 鈺

（南京大學，南京 210046）

現階段，我國的植物覆蓋率比較高，其可以有效凈化空氣，提高人們的生活質量。但是，植物的生長需要充足的養分，隨著植物種類的增多，其對環境的要求也越來越高。植物對環境的適應體現在植物生理對環境的適應以及外觀形態對環境的適應。植物與環境相互影響，一個地區的環境條件能夠影響植物的生長，而一個地區植物的形態特征又能間接反映當地的環境問題。研究植物對環境的適應需從植物的個體生理特征進行分析，利用植物改善環境質量，加強兩者的相互作用關系，提高環境資源利用率。

1 認識環境對植物生長的影響

1.1 分析環境對植物的作用效果

植物的外界環境主要有三種。第一種就是物理環境，它是指影響植物生長發育的各種物理條件，如陽光、空氣、溫度和水分等因素。第二種環境就是生物環境，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行的斗爭。第三種環境是化學環境，化學環境可以理解為外加的環境，比如為植物施肥或者創造適宜其生長的環境等。對于農業來說，自然環境對于糧食增產有很大的影響，洪澇、旱災都會影響植物正常生長，給農業造成很大的損失，農業想要實現更好更快發展，就必須克服外界環境的消極影響。環境對植物的作用會影響整個農業的發展，所以研究植物對環境的適應對于提高農業收入、保證農民的正常生活水平有重要作用。

1.2 分析宇宙環境對植物生長的影響

隨著我國生產力的不斷提高，植物栽培技術也得到了提高，我國大力發展轉基因植物、多倍體植物，提高食品的品質。宇宙環境也是影響植物生長發育的重要因素，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鍵問題就是重力問題。所以，研究植物與環境的相互作用，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 分析植物對環境做出反應的過程

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

2 認識植物對環境的感知過程

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

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，提出這個研究的生物學家是達爾文，他認為植物根部的一些營養物質受重力影響導致根向地生長，因為植物的根部有一個重力的感受器，能夠感知植物的重力，進而引起植物生理變化[1]。該猜想經后來研究逐漸得以證實。除了根的向地性，植物還有向陽性，原因是在陽光作用下，植物體內的生長素分布不均勻，其擴散速度也不同[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，導致形態特征發生變化。

2.2 分析植物對外界病原體和其他病菌的感知過程

目前，植物對環境的適應研究主要停留在分子水平上。病原體侵入植物體內，會影響植物的生理作用，導致其葉子出現斑塊等[1]。生物環境對植物造成的影響是直接的，還會遺傳給其下一代，影響整個植物的生長發育。植物對環境因子的感知是通過植物體內一些特定的器官或者外觀結構進行的，不同植物對環境的感知強度不同。通過研究植物與環境的關系，人們能夠發現植物與其他生物的共存特征，這對于探究植物與微生物環境有重要作用。

3 植物對環境適應的具體體現

3.1 植物對環境的適應主要通過兩者的相互作用實現

環境可能有利于植物生長，也有可能影響植物生長。首先，就植物的滲透壓進行闡述。植物的滲透壓與外界環境有很大的關系，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，比如，植物體內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，就會將多余的離子排除體外，這是通過對環境的感知實現的。植物體內本身就有調節滲透壓的機制，一些無機的離子通過生物膜的識別作用能夠進入植物體內，維持植物的正常生長繁殖[3]。這也促進了人們在生物膜技術上的研究，人們對生物膜的研究水平也不斷進步，人工脂膜的出現就是最好的證明。另外，電學測定技術在研究離子的吸收過程中有重要作用。通過探究這些問題，人們能夠研發一些控制離子通道的機械，進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，有助于擴大研究領域，上升到原子水平。

3.2 探究植物對環境適應而體現的抗性

從抗冷性角度研究，一般情況下，植物體內的某些物質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，植物也能正常進行生理活動，不受影響。利用這個特性，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，近年來，人們利用植物對環境的這種適應性發現了很多東西，在認識植物的組成上取得顯著成果。僅僅從這個角度探究植物的抗逆性是遠遠不夠的，人們還要根據具體環境進行分析，深入了解植物對環境適應的具體體現。

4 從植物對環境的適應中認識環境資源利用的有效途徑

4.1 植物對環境的利用可以體現在生態方面

在生態方面，植物對環境的利用包括對光照、水等自然資源的利用。在此研究基礎上，通過改變植物的配置結構，人們可以提高植物對光能的利用效率。在農業生產中，提高植物對光能的利用率，有利于提高農作物生長速度，實現資源合理利用和農業增產，降低成本投入。水資源在植物生長中的利用，能夠為植物的生長發育提供大量水分，有利于提高植物結合水的比重，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境資源，根據不同的環境條件，利用不同的環境資源，提高生產效率，合理預測植物生長趨勢，指導農業作業，制定科學的植物栽培計劃。近年來，針對植物對環境的適應，有科學家提出了植物與環境相互作用的數學模型，旨在研究植物不同器官的功能，總結環境對植物的影響和植物對環境的反作用。

4.2 植物對環境的適應和對環境資源的利用建立在生態的基礎上

目前，環境資源的利用主要體現在農業生產和宇宙資源的開發上。在農業方面，人們要根據環境特征選擇適合農作物生長的環境，為植物生長提供適宜的條件。在開發宇宙資源的過程中，人們要結合植物的具體生長習性選擇不同的環境條件，提高植物對環境的適應性，可以采用工程技術在宇宙建立空間站，營造一個穩定的生態系統，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 植物對環境的適應在遺傳上也有重要體現

植物對環境的適應也體現在遺傳方面，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合成自己生命活動所需要的營養物質，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，在環境改變時，旱生植物也能合成三碳化合物，其間需要適當的誘導。環境因素對植物的影響是非常大的，部分是因為遺傳物質的改變，部分是因為外界環境的誘導。比如，在逆境可以誘導蛋白物質，使其基因以另一種形式表現出來，在低溫條件下，其會生成一些分子量比較小的蛋白。另外，一些光線的影響也會導致植物變異，比如，紫外線照射能夠產生紫外蛋白。這些研究有助于提高我國植物遺傳技術水平，人們可以通過調節外界環境，改變植物的遺傳因素，使其表現多種生理特性。

5 結語

受遺傳因素影響，不同植物在不同環境表現的生理特征不同，但又不是決定性的。隨著外界環境的改變，植物的遺傳物質也可能發生變化，植物與環境是互影響，植物通過自身特定的感受器官能夠感受外界環境的刺激，并做出相應的反應，而植物也能吸收環境中的一些有害物質，改善空氣質量。在研究植物對環境的適應性時，人們要從環境對植物的影響和植物對環境的適應兩個方面進行，探究兩者的相互作用，提高環境資源的利用率。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，促進農業生產，為農業帶來更高的經濟收益。同時，人們還要在遺傳學的基礎上加深研究。