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一个关于植物学相关的知识体系，和一个小词表

花匠小妙招
2024-11-06 16:55

表示上次写到动物学之后就“不知道在做什么反正就浑浑噩噩”地混了将近一个月，呐，我那些教案还是要写的，这次该写植物学了。

上一篇讲动物学的教案在这里——https://www.douban.com/note/633787830/

这一篇我想讲讲自己理解的植物学。其实植物学和动物学的基本研究思路是一样的，都是Form follows Function. 这个形式服从功能的原则，很简单，但怎么强调它的重要性似乎都不为过。

如果说我对动物学只是知道些毛皮（可以揉），那么我对植物学的理解就基本停留在“可远观而不可亵玩焉”的水平了。不但很多时候被别人问及“这是什么花”的时候一脸茫然，自己养的花也常常养死（对我来说，养死花比养死鱼容易太多），就像那首中二少女养花记里唱的那样——

我的花呀曾绽放

只是喝了啤酒它蹦擦擦

我的花呀蔫掉啦

至少你见到它是这样

我的花呀曾绽放

我每天都会浇水呀

我的花呀蔫掉啦

原来我浇的是小二呀

哎呀呀

所以可以想见，这篇东西会写的比动物学的那篇少些。

在最基本的植物学（Botany）描述中，植物的器官仍然必须遵从Form Follows Function的原则，一个不能帮助植物适应环境的器官是不太可能存在很久的，这个我就不废话了。

说到适应（Adaptation），和动物一样，植物也要面临生存（Survival）和繁殖（Reproduction）的权衡（Tradeoff），能量守恒嘛，花了很多能量用于生存，繁殖这边就不太能顾及，反之亦然。

所以很多果树在结果之前是要被剪枝的，要不然本来可以给果实（繁殖所需）提供的很多能量就会被叶子抢走（生存所需）。中央七台农业节目这镜头可多了，嗯。

然后说到生存，植物不比动物，并不能移动自己的位置，所以在面对某些不友好的生态环境（Inhospitable Habitat）的时候并木有迁徙的选项。很多植物选择演化出了一些特殊的器官来适应这些极端环境，比如仙人掌（Cactus）的叶子就会演变成刺，这样减少水分蒸腾，不然这货在沙漠里那是死路一条。

当然植物在这种极端的环境中，要么就自己变成忍者，练就一身在什么场合都能续命的绝技（这种植物我管它们叫Endurer）；要么，有些植物会变成机会主义者（Opportunist），极端的环境里总会有一段空窗期适应植物生存，虽然很短暂，于是这些植物在这段空窗期中发芽，野蛮生长，开花，结果，死亡，完成作为个体的一生。然后它们的种子会经历漫长的休眠，直到下一个适合生长的机会，或者空窗到来。这样的机会主义者都是被逼出来的。

同一处地方旱季和雨季的对比，很多的野草就是典型的机会主义者

然后表示，作为植物生存而言，光合作用（Photosynthesis）是顶重要的事情。关于这个，各种专著和通识教育都特别多，我不打算在这里展开讲。强调两点，从物质的角度，二氧化碳和水在这个过程中被变为有机物（葡萄糖）。从能量的角度，太阳能在这个过程中被转化为植物本身的能量，这也是地球表面大部分生态系统的支柱。

对于光合作用，配了个很简单的图，我觉得这是常识的底线了

光合作用是地球上碳循环（Carbon Cycling）非常重要的一部分。现如今关于全球变暖啦，温室效应这些话题的争论是从学术一直吵到了政治外交领域，这其中，空气中二氧化碳有多少会因为光合作用而被转化掉是一个很重要的问题，除了陆地上的植物，很多海洋当中的硅藻对二氧化碳的吸收过去是被学者忽略的，现在这一块儿的研究开始重视起来了。

当然光合作用的副产物是氧气，地球上本没有太多氧气，有了蓝藻几十亿年的光合作用，氧气才变成空气中蛮多的一部分，并对生物的进化加速起了非常，非常重要的作用。

几十亿年后想想这些，还是蛮感谢蓝藻的。

关于光合作用，还有最后一点点小事提一下，我去过西双版纳和海南的热带雨林，站在地上看，高大的乔木遮天蔽日，所以很多底层的植物没办法获得足够的阳光进行光合作用。在这种情况下，有些大树的根部附近没什么像样的乔木和灌木，只有些杂草。有些植物大概是为生存所迫，会有选择地用某些特定波长的光（我不知道包括不包括红外线和紫外线）进行光合作用，那是被大树的树冠过滤下来的一些残存的阳光——都是被逼的，可以理解。

然后，关于植物的生存，会提到的就是营养物质（Minerals），一些微量元素是酶（Enzyme）的必要部分（充当被鳌合的中心金属离子），所以这些东西是植物必不可少的，这些微量元素一般情况下只能通过根系（root）从土壤（Soil）当中吸收。不过一般情况下土壤会有些某些元素的缺乏，所以化肥（Fertilizer）在大规模农业生产中是必须的，金坷垃，吸收两米下的氮磷钾，嗯。

说到氮磷钾（Nitrogen, Phospherous, Potassium）这三个元素，氮元素在空气中是以氮气这种单体存在，含量非常大。但是氮气分子很难被破坏，土壤中以离子状态存在的氮元素就非常稀少。有些豆科植物会发展出和根瘤菌的共生关系来解决这个问题（所谓的Nitrogen Fixation Process），但对于其他的植物，稳定的氮元素来源还是非常困难的事情，除了20世纪以后的人类农作物——德国化学家哈勃实现了氨的工业生产，开启了化肥产业，他也被誉为“从空气中生产面包的人”。

很多生活在21世纪的人对很多现代技术有一种谜之抵触感，什么抵制转基因啊，抵制化肥啦之类的。表示如果没有化肥这种“从空气中生产面包”的技术，地球上这么多人总不能用爱养活吧。

当然，有些植物生存的环境是太恶劣了，土壤里这些微量元素要啥没啥，于是这些植物就会演化出一些办法捕捉昆虫，从它们体内获取这样的微量元素。

猪笼草，这货抓虫子不是为了能量，而是为了氮磷钾这种微量元素，这么看来，苍蝇献祭自己被变成了金坷垃这样的角色

这么看来，很多人家里养的的猪笼草或者埔虫草之所以没有斩获，大概是因为这些植物被主人照顾的太好了——然则作为一个连猪笼草都能连着养死两盆的家伙，我还是乖乖闭嘴吧，嗯。

对植物的生存来讲，水分也是必不可少的东西。很有趣的是，植物吸收的水分大部分都是通过蒸腾作用（Evaporation）散掉了，这样的蒸腾作用是一个泵（Pump），这才是植物根部吸收水分的最终动力。

一个蒸腾作用的示意图，鉴于这是小学毕业生该知道的常识，就找了个低幼的图

当然植物水分的运输在很多情况下是通过茎部的维管束来实现的。有时候看新闻报道，羊啃树皮，啃掉一圈树就会死掉，因为输水管道被切断了。

植物的生存最后一点我能想到的内容就是自保的措施了，物理防御，尖刺（Thorn）之类的，化学防御，毒液之类的，都蛮好理解。

然后，植物的繁殖，地球上大部分植物都是被子植物，或者说开花植物，这样的植物传粉（Pollination）有不少是靠着和昆虫的合作关系完成的。有些岛屿上的兰花会和某些天蛾科昆虫有特定的共生关系，这些兰花的花蕊藏得很深，只有这些天蛾极长的口器可以探到花蕊，在这种情况下，能够给这些兰花传粉的可能就只是这一种天蛾，当然，这种天蛾如果没了，兰花也就会没了。

我去过一些芒果种植园，表示芒果的传粉昆虫是苍蝇果蝇这类的“双翅目短角亚目昆虫”，当我把这个事情告诉我的一些朋友时，他们纷纷表示，芒果该吃还是得吃的。

除了传粉，植物繁殖另一个考量的对象就是种子的传播（Distribution of Seeds），比如随风飘散的蒲公英啦，或者猫屎咖啡啦，等等等等。种子一定要尽可能远离母体，不然种内竞争就足以让一个物种灭绝了。

以上是学渣如我总结出的植物学的一个非常基本的叙述体系。

接下来是一些植物学的分类系统。

关于植物的分类，常用的简单分类和基于进化的植物分类

简单的植物分类并不复杂，比如，植物可以分为落叶（Deciduous）和常绿（Evergreen）；一年生（Annual）和多年生（Prennual），等等等等。我这人看书杂，容易想歪，小时候每次听到有人用“葵花朵朵向太阳”来形容青少年的时候就会觉得万分邪恶，向日葵是一年生植物，春生秋死，说青少年是葵花，这怎么看怎么像是诅咒。

当然，不严谨的分类体系当中，植物可以被分为草本（Herbaceous）和木本（Woody）两类，木本植物再细分，那就是灌木（Shrub, Bush）和乔木（Tree）了。一般情况下木本植物都会比草本植物硬点儿，除了竹子这种奇葩。

按照进化的植物分类是这样子的，最原始的植物是藻类（Algae，很多浮游生物，plankton，也都是藻类，就写在了一起），从单细胞到很大的海带紫菜，都是藻类。藻类是水生植物，似乎离水就死。

后来植物中进化出了地衣苔藓这种玩意儿（Lichen，可以认为是藻类和真菌的复合体），有了真菌的协助，植物终于开始登陆了。再后来，登陆的植物中演化出了蕨类植物（Fern），这些植物的根系伸进岩石，加速了岩石的风化，并最终形成了地球表面的第一批土壤。

蕨类植物特别好看的特点就是这种绒绒的，卷卷的小叶子

这三种植物的繁殖都是靠着孢子（Spore），这是一种无性繁殖的方式，似乎也蛮正常的，就是必须要有水，不然孢子活脱是要死翘翘的。

后来到了二叠纪（Permian）的时候，地球上的大陆都聚在一起了，这样，滨海的湿地环境就会急剧减少，这块超级大陆的中心形成了大片干旱的沙漠，这种情况下无性生殖显然玩不下去了，于是有性生殖的种子植物就开始出现，第一种出现的种子植物是裸子植物（Gymnosperm），比如松柏类（Conifer）和银杏之类，再后来，到了白垩纪（Cretaceous）早期，最早的被子植物（Angiosperm）开始出现，并且随着它们和昆虫的合作关系迅速占领了地球中低纬度几乎所有的生态位，到现在，裸子植物大约只好在高纬度高海拔地区苟延残喘了。

关于植物的分类和进化，我知道的大约也就这么多。表示有性生殖的确是生物进化史上一次划时代的飞跃，上帝说，要有污，然后有万物（至少是进化的比较完全的万物）。

然后下一篇教案我要贴一些生物化学和微生物学的常识，继续做一些微小的贡献，嗯。

PS，这篇日记发出后，好友沈君表示植物按照进化的分类那里其实写的有些问题，于是他给了我一个更好的植物分类图。

大概是这样的，藻类是个很宽泛的概念，这当中能够作为“植物”的其实不多，蓝藻严格意义上是和细菌类似的原核生物，褐藻是一种很基础的真核生物，这两种都很难被界定为“植物”的范畴。

然后陆生植物当中，我非常想当然地把一些维管束植物（Vascular Plants）的并系群关系理解成了先后发生的关系，嗯，鄙人学渣，才疏学浅，在沈君面前实在是连班门弄斧的资格都木有，顶多也就是坦克面前秀战马吧~~~~

PPS，曾有好友赠我睡莲种子若干，告诉我这东西可耐放了，放个几百年不成问题，想种的话就拿出来把一头磨破放于盛水容器中，那几颗种子就在我书架上一个小盒子里，但想想我养植物那种惊天地泣鬼神的菜鸟能力，还是算了吧。万一哪天僵尸来了我得找个有花园的邻居家里躲起来~~~