植物与生命

以课题负责人承担或已完成国家自然科学基金课题8项、863课题1项、科技部重大新药创制项目2项，上海市和军队等省部级课题11项，并承担横向合作课题12项。以通讯作者或作者发表SCI论文170余篇，申请国家发明专利31项（其中授权18项），主编和参编出版著作25部，获国家科技进步二等奖1项,全军和省部级科技进步二等奖3项、三等奖2项。

担任主要学术职务：上海市植物学会理事长、中国植物学会常务理事、世界中医药学会联合会中药鉴定分会副会长、中国植物学会药用植物与植物药专业委员会副主任、中国植物学会民族植物学分会副理事长、中华中医药学会中药鉴定专业委员会副主任、全军中药专业委员会副主任等。

第二章 植物的系统与进化

第三章 丰富多彩的植物多样性

第四章 园林植物

第五章 园艺植物

第六章 植物与医药健康

第七章 植物与能源

第八章 农作物的多样性

第九章 植物的栽培驯化、引种和入侵

第十章 转基因植物及其生物安全

第十一章 珍稀濒危植物及其保护

第十二章 植物与生命课题实践活动拓展及探索

为了使该书编辑具有新颖性、趣味性、科学性和乡土特点，上海市植物学会组织了该学科的专家、学者、教授多次研讨，在此基础上，撰写《植物与生命》专著。该部分书将努力成为系统内秀的读物。

参加本书编写的人员分工如下：章绪论由周秀佳、曹晓清编写；第二章植物的系统与进化由李秀芳、有祥亮、刘鸣、商侃侃、李科科编写；第三章丰富多彩的植物多样性由曹同、李宏庆、王幼芳、于晶编写；第四章园林植物由张徳顺、王振、王维霞、段培奎、苏宪春、章丽耀、田旗编写；第五章园艺植物由郗金标、李秀芳、张建锋、李维娜、刘红权编写；第六章植物与医药健康由辛海量、黄宝康、秦路平、孙慧编写；第七章植物与能源由辛海亮、韩婷、蒋益萍、秦路平编写；第八章农作物的生物多样性由乔永进、张俊芳、王梦晗、李东明、王铖、王吉栋编写；第九章植物的栽培驯化、引种和入侵由卢宝荣、宋志平、张文驹编写；第十章转基因植物及其生物安全由卢宝荣、宋志平、张文驹编写；第十一章珍稀濒危植物及其保护由黄宝康秦路平、孙慧、贾敏编写；第十二章《植物与生命》课题实践活动拓展及探索由刘国璋、曹晓清编写。

该书图文并茂，深入浅出，既涵盖了植物学的普通知识，又展示了植物学研究的成果动态和发展趋势，启发读者热爱自然，保护环境和珍惜资源，使地球家园更加美好，人与自然更加和谐。全书由周秀佳、秦路平统稿、审定。

编者序

1972 年，联合国在瑞典首都斯德哥尔摩召开的人类环境会议上次通过了人类环境会议决议，提出了“只有一个地球”（Only One Earth）的口号。它提醒人们：生命，包括人类生命在内，它的存在是有条件的，只有地球才具备着生命存在与发展的条件，归根到底不外乎能量和物质两个条件。在此，人们要问什么是生命？生命是活的东西，就是指生命可以不断地与周围环境进行物质和能量的交换，即新陈代谢，一旦新陈代谢停止，生命也就不复存在了。

植物是地球生物圈的重要组成部分，它们形态各异、数量巨大，分布广泛。植物可以固碳放氧，对于维持地球生态系统至关重要。植物还为人类提供了所需要的氧气、食物、工业原料，可以说它们是我们真正的“衣食之源”。我们设定“植物与生命”这样一个命题，是想说明植物本身作为生命存在形式，其本身即充满许多已经弄清和有待弄清的奥秘。且植物对于包括人类在内的其他生物生命存在，亦扮演着重要的角色。

目前，已经知道的植物种类多至30 余万种，包括藻类、菌类、地衣、苔藓、蕨类和种子植物等，它们的大小、形态结构和成长方式各不相同，共同组成了复杂的植物界。其实，现存的如此复杂的植物界的形成，经历了与地球演化相伴而生、相互作用的漫长历程，可以说是植物装点着地球、地球承载着植物。尤其是在35 亿年前，陆生植物的出现。绿色植物首先出现在水中（包括海水、淡水），再到水边湿地，随即批陆生动物开始活跃其间，以后它们相互依赖、相互促进，慢慢向内陆、高山扩展，终占据了整个陆地，形成地球上广袤的植被。生物的大量出现，使地球上的物质和能量变化、演进，进而逐渐形成稳定的地球大环境，植物在其中功不可没。

一、植物是物质和能量来源的基础

南非科学家斯瓦茨兰在前寒武纪中期岩石中得到早的光合细菌和蓝绿藻的化石，证明了约35 亿年前已形成了能进行光合作用的生物。当含有叶绿体的生物在海洋中繁殖、蔓延，消耗CO2，产生了分子氧，又经过20 亿年的漫长过程，出现了氧化性的大气，再经物理、化学作用产生了臭氧层，得以可抵挡强大的紫外线辐射，因此，水生的原始植物就有条件着陆并发展成为陆生植物和陆生生物。

人类及其他生物赖以生存的地球是由一系列圈层结构组成。地球的圈层结构分为地球外部圈层和地球内部圈层两大部分。地球外部圈层可进一步划分为三个基本圈层，即水圈、生物圈和大气圈；地球内圈可进一步划分为三个基本圈层，即地壳、地幔和地核。地壳和上地幔顶部（软流层以上）由坚硬的岩石组成，合称岩石圈。生物圈与地壳、大气圈、水圈交叉分布且相互渗透，是包括人类在内的生命活跃的圈层。

1. 岩石圈

地壳由各种岩石组成称岩石圈。它是水圈的牢固基础，陆生生物的栖息地。其物质基础是化学元素，天然的有92 种，分布不均，其中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、磷8 种占化学元素总量的97.13％。这些化学元素不仅是成土母质、海洋盐质的初来源，也是组成生命的基本元素。

2. 水圈

大约38 亿年前才出现水圈，地球形成早期不存在水圈，水圈是次生的，主要来源于岩浆内部的结晶水。水和生命关系密切，具有不可替代的作用，它是溶剂，新陈代谢主要介质，平衡热量，保持体温恒定。生命在水中诞生，生物进化从水生到陆生，水堪称生命的摇篮。但水资源分布极不均衡，海水储水量占总水量的96.5％，而淡水量还不到全球水量的1％，可见淡水资源之宝贵。联合国1993 年1 月18 日通过了《21 世纪行动议程》，并将每年3 月22 日定为世界水日。

3. 大气圈

大气圈由围绕地球的多种气体混合物组成，主要成分有：H、H2、H2O、H2S 为主，还有N2、H2、CO、HCl、Ar、HF、NH3、CH4 等。它是生命存在的必不可少的条件，它的变化直接或间接地影响着生命活动和发展。地球大气圈不同于土星、木星、火星、金星气圈，地球大气圈更为特殊，是富氧型大气，7493-植物与生命-1-6.indd 2 2016-11-14 9:55:127493-世图-植物与生命-188*260-燕-1稿章 绪 论1003这是迄今为止，自发现地球拥有生命，特别是能进行光合作用的绿色植物，光合作用导致大气本质的改变，氧气增加，氧化作用空前活跃。这种H、H2O、CO2 的存在，并维持相对的平衡，是绿色植物作用的结果，是生命的源泉。

4. 生物圈

生物圈于1875 年由奥地利地质学家苏伊斯（E.Suess）首先提出，1926 年，苏联地质学家韦尔兹基（V.I.Vernadsky）正式发表。岩石圈、水圈和大气圈交界面的空间里有生命在其中积极活动称之为生物圈。生物圈主要分布在大气层下部，即对流层，约23 公里的高度。生物圈经历了漫长的演化和发展过程，大约可分为三个阶段：单极生态系统，这时生命刚诞生，异养生物；两级生态系统，以批光合作用生物的出现为标志，另一极是单极生……