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水生植物

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水生植物的定義至今仍有爭議，一般是指能夠長期性或周期性在水中或水分飽和土壤中正常生長的植物，如苔蘚、蕨類、大型藻類及部分種子植物等[1][2]，廣義上還包括沼生植物與濕生植物[1]。狹義上，依據葉和根水中生長分布狀況，水生植物可細分為挺水性（emergent）、沉水性（submerged）、浮葉性（floating-leaved）及漂浮性（free-floating）四類。

水生植物可用於於園藝與水族造景，常見的種類大多為藻類及種子植物。主要的繁殖方式是無性繁殖的克隆生長；有些則可藉由有性繁殖傳粉[3]。

分布

控制水生植物分布的主要因素是被水淹沒的深度和時間跨度。但是，也有其他因素控制著水生植物的分布、豐富度和增長形式。這些因素是營養、波浪的擾動、放牧和鹽度等。[4]

演化

在不同植物家族中的多種生存環境下，演化出了水生維管植物；[5][6] 它們是鏈束植物或被子植物（包括單子葉植物及雙子葉植物）。海藻不是維管植物，它們是多細胞海洋藻類。因此不屬於水生植物。一些水生植物能在鹽水中生存。[5] 海草是唯一在全部浸沒於鹹水時也能生長的被子植物。[7] 在諸如泰來藻屬和大葉藻屬種中有鮮明的例子。大多數水生植物可以通過開花產生種子繁殖，但許多其他水生植物大部分通過根莖、櫱和切段進行無性生殖。[8]

世界上最大的一種水生植物是亞馬遜王蓮；最小之一是小浮萍。許多小水生動物把浮萍作為藏身處，或者作為逃離捕食者的庇護所；但植被越多，就可能會有更多捕食者。其他一些常見的水生植物包括莕菜屬、睡蓮科、蓮屬、和鳳眼藍。

水生植物分類（按漂浮類型）

根據增長方式，水生植物可以分為：

  • 挺水型
  • 浮葉型
  • 沉水型
  • 漂浮型

挺水型

挺水型是生自水中，但突出水面，表現為一部分暴露在空氣中。這種植物統稱為挺水型 這種形態的水生植物可能是因為在陰暗的水面中及與沉水型的競爭下發展而來，這種生長方式使光合作用更為高效。主要的在空氣中的特徵是有花，並且和花相關的生殖過程。挺水形態允許植物通過風以及飛行的昆蟲進行授粉。 許多物種屬於挺水型，包括蘆葦屬、紙莎草、香蒲屬、Butomus（英語：Butomus）和菰屬。一般能在沼澤中發現這些植物生長。但比起其他植物，他們通常沒有競爭力。比如千屈菜作為挺水型可能會生長在水中，但其在沼澤或僅僅是在潮濕的地面也能長的茂盛。

浮葉型

浮葉型具有連接在基板或湖底或溪流的根系系統。並且有在水面漂浮的葉子。一般的浮葉水生植物如睡蓮、菱角、台灣萍蓬草。

沉水型

沉水型完全生長在水面以下，具有連接在基板的根系系統（如：聚藻）或不具有根系系統（如：金魚藻、水蘊草）。

漂浮型

漂浮型可見懸於水面並且根系系統與基板、沉澱物或水體底部不連接。這種水生植物很容易隨風逐流，也是蚊子的滋生地。漂浮型的典型如浮萍、布袋蓮、大薸等。

水生植物分類

對於水生植物，許多可行的分類建立於形態學上。其中一個例子包括如下六種：

  • Amphiphytes：適應完全沉水以及在陸地生存
  • Elodeids：具有莖稈，在沉水環境下度過整個生命周期，或僅是花在水面上。
  • Isoetid（英語：Isoetid）：在沉水環境下度過整個生命周期的Rosette（英語：Rosette）植物。
  • Helophytes（英語：Helophytes）：在底部紮根，但是葉片在水面以上的植物。
  • Pleuston（英語：Pleuston）：在水面上自由漂浮的維管植物。

水域生態系統中水生植物的功能

水生植物在水域生態系統中有著許多生態系統功能，並且也為人類社會服務。其中重要的功能之一是從水中攝取溶解營養素（氮與磷）。[9] 除直接攝取營養外, 水生植物間接影響營養循環，尤其是在水生植物根系與芽間生存的細菌功能基團的反硝化作用間接對氮的循環起作用。[10] 水生植物通過降低懸浮固體的速度以促進其沉降。[11] 水生植物可以通過穩定土壤表面以阻止土壤侵蝕。[12] 水生植物在其他非結構化的水體中也提供空間異質性。由水生植物提供的棲息地複雜性也可能會增加魚類和無脊椎動物的分類以及其密度。[13]

使用及重要性

糧食作物

人類使用一些水生植物作為食物來源。包括菰屬（wild rice）、菱角（water caltrop）、荸薺（Chinese water chestnut）、 蓮（ Indian lotus）、蕹菜（water spinach）和西洋菜（watercress）。

流域健康指標

水城植物群的減少可能表示水質問題或者水體生態變化。如上問題可能是大濁度，除草劑過多，或鹽化引起的。 相反地，過高的營養等級可能產生過多的水生植物這種情況可能會干擾lake processing（英語：lake processing）。[14]

水生植物等級很容易採樣，並且無需實驗室分析。通過其簡單計算豐富指數也很簡單。[14]

治療潛在來源

植物化學和藥理學方面的研究表明淡水水生植物，例如崩大碗、蓮、西洋菜、蕹菜和水龍是抗癌與抗氧化的有潛力且天然的產品。[15]

水龍的莖和根熱水提取物，以及Monochoria hastata （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）的果實、葉、莖被發現含有脂氧合酶抑制活性。水龍葉的熱水提取物對alpha-glucosidase（英語：alpha-glucosidase）表現出的抑制活性比acarbose（英語：acarbose）的提取物更為有效。[16]

參看

外部連結

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 Li, Lei; Geng, Yupeng; Lan, Zhichun; Chen, Jiakuan; Song, Zhiping. Phenotypic plasticity of aquatic plants in heterogeneous environments: a review. Biodiversity Science. 2016, 24 (2): 216–227. doi:10.17520/biods.2015214. 
  2. ^ Example of plant Seed provider and seed plant. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 2020-03-15
  3. ^ Grace, James B. The adaptive significance of clonal reproduction in angiosperms: an aquatic perspective. Aquatic Botany. 1993-01, 44 (2-3): 159–180. doi:10.1016/0304-3770(93)90070-D. 
  4. ^ Keddy, P.A. 2010. Wetland Ecology: Principles and Conservation (2nd edition). Cambridge University Press, Cambridge, UK. 497 p.
  5. ^ 5.0 5.1 Sculthorpe, C. D. 1967. The Biology of Aquatic Vascular Plants. Reprinted 1985 Edward Arnold, by London.
  6. ^ Tomlinson, P. B. 1986. The Botany of Mangroves. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
  7. ^ Alismatales. Angiosperm Phylogeny Website. Missouri Botanical Garden. [2018-08-31]. （原始內容存檔於2018-01-29）. 
  8. ^ Hutchinson, G. E. 1975. A Treatise on Limnology, Vol. 3, Limnological Botany. New York: John Wiley.
  9. ^ Vymazal, J. (2013) Emergent plants used in free water surface constructed wetlands: A review. Ecological Engineering, 61, 582-592.
  10. ^ Hallin, S., Hellman, M., Choudhury, M.I. & Ecke, F. (2015) Relative importance of plant uptake and plant associated denitrification for removal of nitrogen from mine drainage in sub-arctic wetlands. Water Research, 85, 377-383.
  11. ^ Zhu, M.Y., Zhu, G.W., Nurminen, L., Wu, T.F., Deng, J.M., Zhang, Y.L., Qin, B.Q. & Ventela, A.M. (2015) The Influence of Macrophytes on Sediment Resuspension and the Effect of Associated Nutrients in a Shallow and Large Lake (Lake Taihu, China) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. PLoS ONE, 10.
  12. ^ Horppila, J., Kaitaranta, J., Joensuu, L. & Nurminen, L. (2013) Influence of emergent macrophyte (Phragmites australis) density on water turbulence and erosion of organic-rich sediment. Journal of Hydrodynamics, 25, 288-293.
  13. ^ THOMAZ, S. M., DIBBLE, E. D., EVANGELISTA, L. R., HIGUTI, J. and BINI, L. M. (2008) Influence of aquatic macrophyte habitat complexity on invertebrate abundance and richness in tropical lagoons （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Freshwater Biology, 53: 358–367. doi:10.1111/j.1365-2427.2007.01898.x
  14. ^ 14.0 14.1 Macrophytes as Indicators of freshwater marshes in Florida (PDF). [2014-04-05]. （原始內容存檔 (PDF)於2014-04-07）. 
  15. ^ Chai TT, Ooh KF, Quah Y, Wong FC (2015) Edible freshwater macrophytes: a source of anticancer and antioxidative natural products—a mini-review （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Phytochemistry Reviews 14(3): 443–457
  16. ^ Ooh KF, Ong HC, Wong FC, Sit NW, Chai TT (2014) High performance liquid chromatography profiling of health-promoting phytochemicals and evaluation of antioxidant, anti-lipoxygenase, iron chelating and anti-glucosidase activities of wetland macrophytes （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Pharmacognosy Magazine 10(39): 443-455.
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