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二、植物为什么不用吃饭

你知道吗？人需要吃饭，是因为人要从饭里获得生命活动所需要的营养物质和能量。植物不需要吃饭，它需要的营养物质和能量从哪里来？它需要的无机营养由根系从土壤中吸收，它需要的能量则来自叶片通过光合作用固定的太阳能。

植物的叶片为什么能固定太阳能呢？我们常见的菠菜、白菜等陆生植物，其叶片上表面都覆盖着一层保护组织。保护组织下面就是排列得整整齐齐的像栅栏一样的栅栏组织（图6-1）。栅栏组织细胞里有很多叶绿体，这些叶绿体就是植物进行光合作用的场所。通过它，植物将从空气中吸收来的二氧化碳和从土壤中吸收来的水转变成有机物，同时将光能转变成有机物中的化学能储存起来。

图6-1叶片的结构

要持续不断地获得光能，只需静静地站在太阳底下就可以了。那么，怎样才能有充足的水和二氧化碳呢？植物依靠强大的根系从土壤里源源不断地吸收水分，再运送到茎和叶，满足这里对水的需求。二氧化碳则由叶片背面的气孔吸入。气孔旁边的两个保卫细胞就像人的上下嘴唇一样可以张开，也可以闭合。细胞的两端是固定的，就像人的两个嘴角是不能移动的一样。不同的是，人张开嘴靠的是肌肉收缩，气孔张开则是保卫细胞吸水膨胀导致的。

由于陆地生态环境的多样性，陆生植物的叶也有多种类型。干旱地区的植物如沙棘等一般叶小而厚，或叶表面有很多茸毛。从结构上看，这些旱生植物的叶表皮细胞有很厚的细胞壁，表面还有发达的角质层以防止水分过度散失。还有一些旱生植物如马齿苋、芦荟则有肥厚多汁的叶，在叶内有发达的薄壁组织储存大量的水分以抵御干旱。还有一些旱生植物如仙人掌，叶退化成叶刺，茎肥厚多汁且具有叶绿体。

那么，光合作用是怎么出现的呢？地球诞生到现在大约有46亿年了。最初地球表面是炽热的，没有任何生命存在。之后地球表面的温度逐渐降低，才逐渐具备了生命形成的条件。在当时的地球上，大气里没有氧气，而是由甲烷、氨、硫化氢、氰化氢等气体构成的原始大气。在闪电和紫外线的作用下，一些原始大气中的甲烷和氨等物质变成了氨基酸、核苷酸等有机小分子。这些有机小分子随着雨水落到地面，再随着河流汇集到原始海洋里。随着时间的推移，原始海洋里的有机小分子越来越多，它们之间也就有可能相互接触。在极偶然的情况下，氨基酸相互结合成原始的多肽，进而变成原始的蛋白质。核苷酸相互结合形成了原始的核酸。蛋白质和核酸是最重要的生命物质。这两种物质经过长期接触，相互作用，经过漫长的演化，最终形成了多分子体系。多分子体系还不是生命，但它已经能够通过界膜和外界环境隔开，能和外界环境发生最原始的物质交换了。再经过亿万年的演化，到了大约36亿年前，原始生命诞生了，这是地球生命演化史上第一个划时代的标志。称其为生命，是因为它有了原始的新陈代谢和繁殖能力。原始生命不能进行光合作用，它需要从原始海洋里摄取现成的有机物。以后逐渐演化，形成了能进行光合作用的细菌，它们通过光合作用吸收空气里的二氧化碳，释放氧气。光合作用的出现，不但推动了生物的进化，也改变了地球环境，使地球表面有了丰富的氧气，而这种改变了的环境反过来又促进了生物的进化。所以，光合作用的出现是生命演化史上第二个划时代的进化。再经过几亿年的时间，地球表面有了比较多的氧气，利用氧气进行有氧呼吸的生物出现了，这是第三个划时代的进化。由于有氧呼吸利用有机物效率高，获得能量多，推动了生物向前进化。所以，光合作用对地球生命演化有着重要的意义。

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