科学猜想文集
(516) 《营养分配与进化关系》
植物的生长靠养份,养份来自于植物对营养物质的吸收与光合作用。在吸收营养物质与光合作用过程中,水是决定性因素。水的多少直接影响到植物对营养物质的吸收与光合作用的正常进行。营养粅质就是除去水份的干重物质,没有水植物无法进行生理循环活动。
植物的类别不同,生理活动存在一些差异,对营养成份存在不一样的需求,表现在对水的需求量上的不同,对营养物质元素需求占比上的不同。植物水循环的模式,就象人体循环系统的水一样,是在保持循环系统与细胞间的平衡。血管内水份的减少,会导致循环系统的运动不畅。水的缺失导致人体吸收的营养物质到达不了细胞,还会使细胞内的营养物质、血液随水份的减少而流出细胞,构成缺失性衰弱。
人在缺乏营养物质而不缺少水的情况下,会比单纯的营养物质缺乏多存活一倍的时间。这是因为人体储备有一部份可转换的营养物质,水的充足可以维持循环系统的循环功能,只是改变了一下运输线路而已。
在植物的营养成份中,吸收来的干重物质仅占4%,其中,來自于土壤中的氮、磷、钾,统称为植物肥料,在植物的干重物质中仅占2%,其余96%的干重物质都来自于植物的光合作用。对碳的吸收,大部份都来自可见光与水,在植物的生长过程中,在进化过程中的重要作用。
植物生长不仅需要充足的阳光,还需要含有营养物质的水。这个水份无任是在在植物或动物身上,占比都非常高。通过光合作用,通过水的饱和度,将营养无素输运送至需要的部位,这个过程叫营养分配。
如果水份充足,但水份中缺少营养原素,必然会影响到植物光合作用的效率,造成营养元素的缺失,直接影响到植物的生长、开花与结果的生理过程。
植物的生长与进化靠改变营养的分配与分配率,例如:桂树为木犀科木犀属植物,在热带、亚热带与温带都有生长。生长在热带地区的桂树,由于有充足的阳光与水,土壤中的腐殖质达到高水平状态,与温带地区生长的桂树,在生长环境、状态与表型上有哪些不同呢?
生长在热带地区的桂树,能获得充足的营养物质与水份,它们开花又结果。生长在亚热带地区的桂树,获得营养物质有所欠缺,因而只开花不结果。而生长在温带地区的桂树,获取营养物质的能力水平更有限,所形成的状态不开花不结果。这都是生物适应性选择。
桂树在不同地区生长上的差异,是植物在不同同气候环境中,存在获取营养物质的差异与光合作用的强弱,构成干重物质在分配上的不同,植物生长状态的不同。
不同的气候环境,存在自然融入物质元素的不同,元素占比上的不同,是限制生物进化的重要因素。物质元素占比上的差异,带来植物生长上的差异,例如:碳和钙元素,在自然环境中处在比较活动状态,因而在气温比较低的状态下,植物只能够生长成柱状型的古老植物种。
原始动物能在较低温度状态中生长,并能演化成软体动物,软体动物继而演化出壳层动物,这种演化过程明显与生态环境的改善,生态环境中矿物质的丰度有直接关系。
生态环境的改变是生物演化的根本条件,是生物进行演化的开始。生物因为能够获得更多不同的营养物质元素,导致生理过程发生反应,特别是循环速率的改变,是形成不同时期,生物表型差异的直接因素。
如新生代的植物生长状态,由于大气密度的不断增强,导致生态环境发生质的变化。地表层的保温保湿效果持续增强,微生物生长空间扩展,土壤大面积的形成,这种改变使新生代的植物种类发生了根本性的改变。
新生代被子植物与草本植物逐渐占据了主要的生态位。从营养获取与分配上看,被子植营养物质在吸取营养物质与分配营养物质上,明显偏向于繁殖过程的果体营养物质的积累,所以果树多为灌木。
反观中生代的营养物质,主要分配给了主躯干体。从生理结构上看,被子植物的生长与繁殖,要比裸子植物复杂得多。这种生长状态的更替,自然是生态环境作用性质的结果。
又如草本植物是新生代的产物,大家想过没有,为什么草本植物只在新生代才有?绝大部分的草本植物生长周期短,需要的鲜重物质占比较大。草本植物的繁荣证明:新生代就具备草本植物的生长条件,无任是土壤的优质程度和腐殖质的量都优于中生代。
那么不同时代的植物,在获取营养物质的本质上有所区别吗?不同植物在吸取功能上是没有区别的,只是不同时代,生态环境限制它们吸取营养物质的种类与占比不同。不是植物本质上的不需要,而是生态环境中没有,或者其它条件限制了生物的吸收。
如果真的出现了生物本质上的不需要,即生物出现固化现象,那生物就不会出现进化现象,正是由于一部分植物出现本质上的不需要,一部分植物出现本质上的需要,才有生物的停滞状态与进化状态。
