叶的生理功能和经济利用

第二章植物的营养器官教学教案
叶的生理功能和经济利用
叶的主要生理功能有二，就是光合作用和蒸腾作用，它们在植物的生活中有着重大的意义。

绿色植物（主要是在叶内）吸收日光能量，利用二氧化碳和水，合成有机物质，并释放氧的过程，称为光合作用（photosynthesis）。

光合作用的过程可简单地写成：
农业生产中，争取单位面积上的优质高产，都直接和光合作用有关。

在生产上只有提高光合作用强度，采用合理密植、间作套种以及选择光合强度高的品种，才能获得高产稳产。

水分以气体状态从体内通过生活的植物体的表面，散失到大气中的过程，称为蒸腾作用（transpiration）。

植物的主要蒸腾器官是叶，所以蒸腾作用也是叶的一个重要生理功能。

蒸腾作用对植物的生命活动有重大意义。

第一，蒸腾作用是根系吸水的动力之一；第二，根系吸收的矿物质，主要是随蒸腾液流上升的，所以蒸腾作用对矿质元素在植物体内的运转有利；第三，蒸腾作用可以降低叶的表面温度，使叶在强烈的日光下，不致因温度过分升高而受损害。

叶除了具有光合作用和蒸腾作用外，还有吸收的能力。

例如根外施肥，向叶面上喷洒一定浓度的肥料，叶片表面就能吸收；又如喷施农药时（如有机磷杀虫剂），也是通过叶表面吸收进入植物体内的。

有少数植物的叶，还具有繁殖能力，如落地生根，在叶边缘上生有许多不定芽或小植株，脱落后掉在土壤上，就可以长成一新个体。

叶有多种的经济价值，可作食用、药用以及其他用途。

青菜、卷心菜、菠菜、芹菜、韭等，都是以食叶为主的蔬菜。

近年来发现的甜叶菊（Steviarebaudiana），可以从叶中提取较蔗糖甜度高300倍的糖苷。

毛地黄（Digitalis purpurea）叶，含强心苷，为著名强心药。

颠茄（Atropabelladonna）叶含莨菪碱和东莨菪碱等生物碱，为著名抗胆碱药，用以解除平滑肌痉挛等。

其他如薄荷、桑等的叶，皆可供药用。

香叶天竺葵（Pelargonium graveolens）和留兰香（Menthaspicata）的叶，皆可提取香精。

剑麻（Agave rigida）叶的纤维可制船缆和造纸，叶粕可
制酒精、农药或作肥料、饲料。

其他如茶叶可作饮料，烟草叶可制卷烟、雪茄和烟丝，桑、蓖麻、麻栎（俗称柞树）等植物的叶，可以饲蚕，箬竹、麻竹、棕叶芦等植物的叶，可以裹粽或作糕饼衬托，蒲葵叶可制扇、笠和蓑衣，棕榈（Trachycarpus fortunei）叶鞘所形成的棕衣可制绳索、毛刷、地毡、床垫等。

一叶的形态
（一）叶的组成
1．双子叶植物的组成：叶片（lamina或blade）、
叶柄(petiole)和叶托(stipule)
·叶片是叶的主要部分，多数为绿色的扁平体。

·叶柄是叶的细长柄状部分，上端与叶片相连，
下端与茎相连。

·托叶是柄基两侧所生的小叶状物。

2．单子叶植物叶
的组成（禾本科）：
叶片、叶鞘（leaf sheath）。

·叶鞘是由叶的基部扩大而成。

3．完全叶：具叶片、叶柄和叶托三部分的叶。

不完全叶：只具一或两个部分的叶。

（二）叶片的形态
三叶的结构
（一）被子植物叶的一般结构
·异面叶——两面的内部结构不同，上面深绿色，下面浅绿色。

·等面叶——两面的内部结构相似，叶肉组织分化不大。

·三种基本结构：
1．表皮——包在叶的最外层，有保护作用
A．角质层的存在起保护作用，控制水分蒸腾，加固机械性能，防止病菌侵入，对
药液有不同程度的吸收能力。

B．角质层的厚壁可作为作物优良品种选育时的依据之一。

C．气孔是由保卫细胞和它们间的孔口共同组成
D．气孔的类型：无规则形、不等形、平列形、横列形
2．叶肉——在表皮的内方，有制造和贮藏营养的作用。

栅栏组织：近上表皮部位的绿色组织排列整齐细胞呈长柱形,细胞长轴和叶表面相垂直，呈栅栏状。

海绵组织：栅栏组织的下方，即近下表皮部分的绿色组织，形状不规则，排列不整齐，疏松和具较多间隙，做海绵状。

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3．叶脉——埋在叶肉中的维管组织，有输导和支持的作用
总结：叶肉是叶的主要结构，是叶的生理功能主要进行的场所.表皮包被在外，起保护作用，使叶肉得以顺利地进行工作。

叶脉分布于内，一方面，源源不绝地供应叶肉组织所需的水分和盐类，同时运输出光合的产物；另一方面，又支撑着叶面，使叶片舒展在大气中，承受光照。

三种基本结构的合理组合和有机联系，也就保证叶片生理功能的顺利进行，这也表明叶片的形态、结构是完全适应它的生理功能的。

裸子植物叶的解剖结构
表皮系统：表皮、下皮层、气孔
叶肉：胞壁内折，叶绿体沿皱折分布
内皮层：一圈细胞
维管束：木质部（管胞）、韧皮部（管胞）
松针的结构
松针叶小，表皮壁厚，叶肉细胞壁向内褶叠，具树脂道，内皮层显著，维管束排列在叶的中心部分等，都是松属针叶的特点。

（五）叶序--叶在茎上都有一定规律的排列方式。

互生（alternate）：每节上只生1叶，交互而生
对生(opposite)：每节上生2叶，相对排列。

轮生(whorled或verticillate)：每节上生3叶或3叶以上，做辐射排列。

落叶和离层
植物的叶并不能永久存在，而是有一定的寿命，也就是在一定的生活期终结时，叶就枯死。

叶的生活期的长短，各种植物是不同的。

一般植物的叶，生活期不过几个月而已，但也有生活期在一年以上或多年的。

一年生植物的叶随植物的死亡而死亡。

常绿植物的叶，生活期一般较长，例如，女贞叶可活1—3年，松叶可活3—5年，罗汉松叶可活2—8年，冷杉叶可活3—10年，紫杉叶可活6—10年。

叶枯死后，或残留在植株上，如稻、蚕豆、豌豆等草本植物，或随即脱落，称为落叶，如多数树木的叶。

树木的落叶有两种情况：一种是每当寒冷或干旱季节到来时，全树的叶同时枯死脱落，仅存秃枝，这种树木称为落叶树（deciduous tree），如悬铃木，栎、桃、柳、水杉等；另一种是在春、夏季时，新叶发生后，老叶才逐渐枯落，因此，落叶有先后，而不是集中在一个时期内，就全树看，终年常绿，这种树木称为常绿树（evergreen tree），如茶、黄杨、樟、广玉兰、
枇杷、松等。

实际上，落叶树和常绿树都是要落叶的，只是落叶的情况有着差异罢了。

植物的叶经过一定时期的生理活动，细胞内产生大量的代谢产物，特别是一些矿物质的积累，引起叶细胞功能的衰退，渐次衰老，终至死亡，这是落叶的内在因素。

落叶树的落叶总是在不良季节中进行，这就是外因的影响。

温带地区，冬季干冷，根的吸收困难，而蒸腾强度并不减低，这时缺水的情况也促进叶的枯落。

热带地区，旱季到来，环境缺水，也同样促进落叶。

叶的枯落可大大地减少蒸腾面，对植物是极为有利的，深秋或旱季落叶，可以看作是植物避免过度蒸腾的一种适应现象。

植物在长期历史发展的过程中，形成了这种习性，自然选择又选择和巩固了这些能在不良季节会落叶的植物种类。

这样，就创造了一些植物一定的发育节律，每年的不良季节，在内因和外因的综合影响下，出现一种植物适应环境的落叶现象。

叶为什么会脱落？脱落后的
叶痕为什么会那样的光滑呢？这是因
为在叶柄基部或靠近叶柄基部的某些
细胞，由于细胞的或生物化学的性质的
变化，最终产生了离区（abscission
zone）的原因。

离区包括离层
（abscission layer或分离层
separationlayer）和保护层
（protectivelayer）两个部分（图3
－111）。

在叶将落时，叶柄基部或靠
近基部的部分，有一个区域内的薄壁组织细胞开始分裂，产生一群小形细胞，以后这群细胞的外层细胞壁胶化，细胞成为游离的状态，因此，支持力量变得异常薄弱，这个区域就称为离层。

因为支持力弱，由于叶的重力，再加上风的摇曳，叶就从离层脱落。

有些植物叶的脱落，也可能只是物理学性质的机械断裂。

紧接在离层下，就是保护层，它是由一些保护物质如栓质，伤胶等沉积在数层细胞的细胞壁和胞间隙中所形成的。

在木本植物中，保护层迟早为保护层下发育的周皮所代替，以后并与茎的其他部分的周皮相连续。

保护层的这些特点，都能避免水的散失和昆虫、真菌、细菌等的伤害。