牛津通识读本：植物 [0]
Plants: A Very Short Introduction, First Edition by Timothy Walker
Copyright © Timothy Walker 2012
Plants was originally published in English in 2012.
This licensed edition is published by arrangement with Oxford University Press.
Yilin Press, Ltd is solely responsible for this bilingual edition from the original work and
Oxford University Press shall have no liability for any errors, omissions or inaccuracies or
ambiguities in such bilingual edition or for any losses caused by reliance thereon.
Chinese and English edition copyright © 2021 by Yilin Press, Ltd
著作权合同登记号 图字：10-2017-080 号
书 名 植物
作 者 【英】蒂莫西·沃克
译 者 张雪
责任编辑 许丹
出版发行 译林出版社
ISBN 9787544784375
关注我们的微博： @译林出版社
关注我们的微信：yilinpress
意见反馈：@你好小巴鱼
目录
CONTENTS
序言
第一章 什么是植物？
第二章 干燥的陆地生活
第三章 植物的繁殖
第四章 植物的传播
第五章 植物的多样性
第六章 植物对人类的贡献
第七章 人类对植物的保护
注释
序言
史军
2017年5月，一段名为《海带不是植物》的短片在网络上疯传。一则科普短片之所以能“出圈”，是因为这个说法过于反常识了。不论是外形长相，还是吸收太阳光的能力，海带在我们看来都是活脱脱的植物，更不用说在生物课本上明明白白地写着，藻类植物是植物家族的重要组成部分。但如今，海带已经被踢出了植物家族，那植物究竟是什么呢？
2018年，我有幸参与小学科学课教材的编写工作。在一年级的科学课标准中有一个教学目标，让学生明白“什么是植物”。如何能讲清楚这个问题，我一时间陷入迷茫。
你可能会想，这问题有什么难的？扭头朝窗外一看，目力所及之处都有植物，挺拔的雪松，娇艳的月季，拥有灿烂金黄叶片的银杏，还有马路牙子上的狗尾草，这些不都是植物吗？确实，人类是一种被植物包围的物种，或者说我们的生活就建立在植物世界的基础之上。但是如何定义植物，如何认知植物，并不是一个简单的问题。
你可能会说，“这还算问题吗？植物就是那些需要晒太阳进行光合作用的生命啊”。可是这个世界上确实还有很多不依赖太阳光生存的植物，比如天麻就是一种像蘑菇一样生存的腐生植物；鼎鼎大名的大王花寄生在其他植物的根上，整个身体都“浓缩”成一个花朵。
你可能会辩解说，“植物就是长在土里一动不动的那些生命啊”。显然，很多植物是可以运动的。如果说捕蝇草那“捕鼠夹”式的运动不算典型运动，那跳舞草的小叶片在动听的乐曲中摇摆起来，必然要算运动了。至于是不是长在土壤里，就更不关键了。在南美洲，很多空气凤梨已经在悬空的电线上找到了自己生存的家园。
相对于理解动物，理解植物要困难得多，那是因为我们人类是动物，而不是植物。很多动物的形态特征，都能从我们自身找到可以类比的例子。但是，类比植物就很难了，毕竟我们不靠叶片吸收太阳光，不靠根系来喝水，更不靠花朵来繁衍后代。
那么，究竟什么样的生命形态才是植物呢？
我们需要了解生命的底层构架和运行逻辑。《植物》这本书就是从这些最基本的概念开始，为我们逐步展现植物这种特殊的生命形态，并以生物演化为脉络展现了不同植物类群在地球上的精彩表演——应对水体生活的光合生物，第一次尝试登陆的苔藓植物，用维管束系统征服陆地的蕨类植物，带着花粉走向干旱区域的裸子植物，以及让今天的地球生物圈异彩纷呈的开花植物。每一个适应特征的出现，都是生命演化历程中的飞跃。
虽然在本书中，作者仍然把藻类归在植物大门类当中，但这并不妨碍他为我们讲述藻类植物光合作用的特点，毕竟大多数藻类植物无论是细胞结构，还是光合作用的色素，都与真正的植物有所差别。
但说到底，植物也好，藻类也罢，其实都是我们人类在认知世界的过程中，为了方便而划定的单元。地理学上的五大洲四大洋，天文学上的星座，地质学上的地质年代划分莫不如此。从最初的人为二分法，到今天追寻自然分类的原则，人类对于生命的了解每前进一步，我们对植物的定义都会有新的理解。也许有一天，我们忽然发现，人类与植物也仅仅是殊途同归的生命表现形式而已，大家不过都是遗传信息的载体。
当然，读懂植物不仅可以为我们更好地开发自然资源提供基础，还可以帮助我们更好地与这些生命和谐相处，并且从它们身上汲取精神能量。每一天我们在上班和上学的路上都会与无数植物相遇，你可以把它们当作擦肩而过的陌生人，也可以把它们当作向其吐露心声的挚友。当然这要建立在理解这些生命的基础之上——叶片为何伸展，花朵为谁绽放，种子如何去远行，植物自有自己的精妙方案。读懂植物的智慧，也是读懂自然给我们的生存哲理。
毫不夸张地说，我们在追寻植物是什么的答案时，最终要回答的问题就是，我们是谁。当我们获取这个答案的时候，那必将是一个新纪元的开端。
而读懂这本书，就是一个很好的起点。
第一章 什么是植物？
植物和爱情一样，很容易识别，却很难去定义。在英国，人们在许多自然风光优美的景区入口，都可以看到一块要求游客避免“毁坏树木和植物”的标志牌。我们肯定要问上一句，树怎么就不能算作植物。植物通常被简单地解释为一种绿色的、不能移动的有机体，它们能够通过光合作用来养活自己（即自养生物）。这是关于植物的一种启发式定义，我们可以增添更多的描述来对其进行完善。有时，植物被描述为具有以下多种特征的有机体：
1） 含有叶绿体，具有对水和二氧化碳进行光合作用并产生糖的能力；
2） 具有纤维素构成的坚硬的细胞壁；
3） 可将能量存储为碳水化合物或者淀粉；
4） 进行分裂和分化的特殊组织（即分生组织）可持续生长；
5） 细胞中含有相对较大且充满汁液的液泡。
所以，树木显然是植物，而且就算其他有机体缺少上述一种或几种特征，我们也不难将其定义为植物。例如，兰科珊瑚兰属植物春珊瑚根（Corallorhiza wisteriana）能开出兰花般的花朵，能结出典型兰科植物的微小种子，也具有大多数陆生植物都有的维管组织。但是，这种植物却没有绿色的叶片，因为这种珊瑚兰属于菌根营养植物，它依靠能从森林地被物的腐烂物质中获取能量的真菌而生存。正是与真菌的亲密关系令这种珊瑚兰能够实现这一生存模式，而这也是兰科植物在不同程度上共同具有的特征。与之类似的是生长在牛津地区查威尔河畔的欧洲齿鳞草（Lathraea clandestine），它的花朵让人联想起毛地黄，但它既没有嫩枝也没有叶片。它的花朵直接从土壤中冒出来，因为这种植物的根能够渗入柳树的根，并从柳树的维管组织中转移营养物质。这两种植物都失去了光合作用的能力，但它们仍然属于植物，因为它们和光合作用植物有许多其他共同特征。
上述植物定义所存在的问题就是过于狭隘，因为它并没有将部分生活在水中的藻类考虑在内。为了给植物一个合理、明确的定义，我们需要考虑生物有机体的分类方式。在生物学中，相似的个体被归为同一个物种，而相似的物种又被归为同一个属，以此类推进而归类为科、目、纲、门、界。这种分类等级中的每一层次都可被称为一个分类单元，而关于分类的研究就是分类学。在19世纪之前，分类学家们尝试创建一种能够揭示造物主计划的自然分类。而自19世纪起，生物学家们就开始质疑物种是否能通过保留这些变化并将其传递给后代而发生改变和进化。
目前，生物学家们已经进行了大量的工作来构建“生命之树”（或者说是系统发生），以此来展示所有生物体之间的关系。1859年，达尔文发表《物种起源》之后，这项工作便实现了快速启动，而且至今仍在进行。进化树是《物种起源》中的唯一一幅插图，而第一版图书的第13章也对分类学进行了清晰的介绍。达尔文在书中探讨了构建一种自然分类的可能性，但是如今“自然”意味着进化过程的揭示而非上帝的旨意。目前，分类学的基础在于达尔文所谓的共同祖先学说。一个分类单元中的所有物种只有一个共同的祖先，而且它们就是该祖先的所有后代。如果能够满足这种分类标准，那么该类群便是单系的。从物种到界，单系类群出现在分类的每个层级中。
图1 列当属植物Orobanche flava是一种寄生植物。寄生植物不能进行光合作用，但可以从其他植物中获取营养
如果我们将38亿年来的物种进化看作一棵分叉树，那么植物就是生命之树上的一组分支，而这组分支都能与同一个分叉点发生联系。当你试图确定究竟是哪个分叉点成为植物的起源时，争论便就此产生了。此时值得一提的是，真菌绝对不是植物。在生命之树中，真菌实际上是与动物并列的分支。尽管如此，在高校的院系组成中，真菌学家确实比较容易和植物学家（而不是动物学家）归为一类。
植物的起源
无论如何定义，植物的核心无疑是光合作用能力。但不幸的是，有些能够进行光合作用的生物体却并不被看作植物。光合蓝藻就是其中的一员。
目前，人们认为生命只在38亿年前进化过一次。当时，地球作为生物环境与现在截然不同。没有保护性的臭氧层，也就无法吸收来自太阳的有害紫外线。此