四、植物的重要性
(一)固定太阳能,为地球生命过程提供能量
绿色植物的光合作用,将光能转变成化学能并贮藏于光合作用产物之中然后利用。化石能源如煤炭、石油和天然气,也多数为不同地质年代地球古植物光合产物经地质矿化而形成,是维持人类文明最重要的能源。但是,随着这些不可再生能源资源逐步减少,探索利用植物作为可再生能源资源,如利用植物提炼石油或制造乙醇作为汽车动力原料,已经受到普遍重视。
(二)形成有机物,促进物质循环
地球表面的植物每年约合成26 050亿吨有机物,其中海洋植物的合成量约占90%,陆地植物的合成量约占10%。各种生物的呼吸、残体腐烂均呼出二氧化碳,燃烧亦放出二氧化碳,绿色植物进行光合作用时需要吸收大量的二氧化碳作为合成有机物的原料。长期以来,空气中的二氧化碳大致维持在0.03%这一相对稳定的水平,这显然与植物的合成和分解作用的相对平衡密切相关。但是,现代工业迅速发展依赖于对矿石燃料的大量消耗,排放出更多的二氧化碳,导致地球的温室效应。减少二氧化碳排放和营造更多的森林植被,对于防止温室效应具有十分重要的意义。绿色植物在光合作用过程中还释放出氧气,不断补充由于动植物呼吸和物质燃烧及分解时对氧气的消耗,维持了自然界中氧气的相对平衡,保证了生命活动的正常进行。
在氮的循环中,植物也充当着重要的角色。固氮细菌和蓝藻能将游离于空气中的分子态氮固定,转化成为植物能够吸收利用的含氮化合物:绿色植物吸入这些含氮化合物,进而合成蛋白质。生物有机体经腐败分解作用而释放出氨,其中一部分氨成为铵盐为植物再吸收;另一部分氨经过土壤中硝化细菌的硝化作用,形成硝酸盐,成为植物的主要可用氮源。环境中的硝酸盐也可由反硝化细菌的反硝化作用,再释放出游离氮或氧化亚氮返回大气以后,又可再被固定而利用。氮素循环与农业生产的关系十分密切。氮肥是使用量最大的肥料。合理利用豆科植物根部的共生根瘤菌的固氮作用可以减少化肥的使用量。
自然界中还有氢、磷、钾、镁、钙以及一些微量元素等,也多从土壤中被吸收到植物体内,经过一系列代谢,又重返土壤。总之,在物质循环中,植物作为生产者,动物、微生物等生物群体共同参与,使物质的合成、分解、吸收和释放协调进行,维持生态系统的平衡和正常发展。
(三)作为天然基因宝库,是人类赖以生存的物质资源
数十万种植物犹如一个庞大的天然基因库,蕴藏着丰富的种质资源,是自然界赋予人类最珍贵的财富。植物种质资源的良好保存和合理开发利用对于植物的引种驯化、品种改良和抗性育种等发挥着巨大作用。一粒种子可以改变世界,一个物种可以关系到一个民族的兴衰。植物的遗传资源还为人类未来的生存和发展提供了选择的余地。
人类的衣、食、住、行等各方面都离不开植物。衣:棉、亚麻、麻类和蚕丝(桑),无一不是植物直接或间接的产品;食:粮食、油料、果品、蔬菜、饮料、药用植物、牧草和糖料、肉类的生产也依赖植物饲料;住:木材、装饰材料、观赏植物、涂料和塑料等;行:橡胶。许多工业上也离不开植物,如食品工业、油脂工业、制糖工业、建筑业、纺织工业、造纸工业、油漆工业、酿造工业、化妆品工业,甚至冶金工业、煤炭工业和石油工业都需要植物作为原料或参与生产过程。
(四)恢复和保护植被,改善生态环境
茂盛的植被可以保持水土,植被被破坏将导致水土流失、土地沙漠化或石漠化。利用植物修复技术重建和恢复被污染、破坏的生态环境的植物群落,是恢复生态学的主要研究领域,是当今重要的发展方向。