植物在生長過程中，如果適當(dāng)?shù)奶砑右恍┛茖W(xué)技術(shù)，對于植物的健康成長是有一定的幫助的。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于植物生長的科學(xué)論文，希望能對大家有所幫助。

　　植物生長的科學(xué)論文篇二:《試談水體對水生植物生長的影響》

　　摘要：在長期的進(jìn)化過程中，植物通過體內(nèi)水分平衡即根系吸收水和葉片蒸騰水之間的平衡來適應(yīng)周圍的水環(huán)境。不同的水體對于水生植物的影響不盡相同，本文通過水體與水生植物的發(fā)展過程，分析了不同水體對水生植物的生長的影響。

　　關(guān)鍵詞：水體;水生植物;水位;波浪;生長;影響

　　1水體與水生植物

　　1.1概念

　　水體指的是液態(tài)和固態(tài)水體所覆蓋的地球空間。水圈中的水上界可達(dá)大氣對流層頂部，下界至深層地下水的下限。包括大氣中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物體內(nèi)的水。各種水體參加大小水循環(huán)，不斷交換水量和熱量。水圈中大部分水以液態(tài)形式儲存于海洋、河流、湖泊、水庫、沼澤及土壤中;部分水以固態(tài)形式存在于極地的廣大冰原、冰川、積雪和凍土中;水汽主要存在于大氣中。三者常通過熱量交換而部分相互轉(zhuǎn)化。

　　水生植物一般指能在水中生長的植物。水生植物主要分為挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物四大類，有時把一些水緣植物和喜濕植物也劃歸水生植物。水生植物具有保存生物多樣性、凈化水質(zhì)、美化水景和固坡護(hù)岸的作用。

　　1.2水體和水生植被的發(fā)展階段

　　描述水生植被演替系列多通過植物群落的空間排列順序(生態(tài)系列)來推斷時間演替系列。水體沿岸帶有沉水植物群落、挺水植物群落和濕生植物群落，它們代表了淡水水生植物群落演替的不同階段。水生植被的演替以植被優(yōu)勢種的演替為代表。水生境中的原生演替是從藻類開始，路徑是：藻類→沉水植被→浮葉植被→挺水植被→濕生植被→陸生植被，最終結(jié)局是水生植物和水體消失。逆向演替也稱為退化，表現(xiàn)為其演替方向與原生演替相反。演替的結(jié)果是植被結(jié)構(gòu)趨于簡化，生物多樣性下降。

　　任何水體一經(jīng)產(chǎn)生就開始了在物理、化學(xué)和生物因子等方面的相互作用，早期環(huán)境因子起主導(dǎo)作用，到后期生物因子又占主導(dǎo)作用。同一生活型的不同水生植物可能是水體和水生植被不同發(fā)展階段的代表性種類。例如，沉水植物苦草和竹葉眼子菜是水體發(fā)展早期的優(yōu)勢種，適宜水位波動大的環(huán)境，它們呈稀疏分布，群落生物量低。當(dāng)水位逐步穩(wěn)定后，水生植物的優(yōu)勢種可能更替為微齒眼子菜、黑藻和穗花狐尾藻等，水底密閉起來，群落生物量增加。

　　2水體水位對水生植物的影響

　　在自然生境中，水位很少保持不變，面對這種動態(tài)條件，植物通常會產(chǎn)生形態(tài)可塑性以及改變地下生物量和地上生物量的分配方式確保生存。對于整個群落而言，水位變動產(chǎn)生的影響也很顯著。

　　2.1植物形態(tài)的改變

　　以無性繁殖為主的水生植物，尤其是具有較遺傳延展性的個體，能夠通過改變植物本身的形態(tài)來適應(yīng)水深在時空上較大的變化。如在深水里，蓖齒眼子菜的生活型從原來的毛刷型變?yōu)榫酆闲?。這是有利的，能夠增強(qiáng)植物的功能。各種生活型植物對于水深的變動呈現(xiàn)不同的形態(tài)。挺水植物對水位梯度的形態(tài)改變，主要包括生長形態(tài)、繁殖和生物量分配模式的改變。形態(tài)方面，主要包括葉柄伸長、異型葉的產(chǎn)生，莖長、莖數(shù)、莖直徑、匍匐莖直徑和匍匐莖等級的改變。如蘆葦幼苗在淹沒狀態(tài)下其節(jié)間距會增長。這種增長有2個可能的機(jī)制，由于向周圍水體釋放的截短而導(dǎo)致乙烯濃度升高的或是由于溶氧減少導(dǎo)致乙烯產(chǎn)生增高的一種協(xié)調(diào)。在淹沒期間，部分淹水植物所有的被淹沒的葉子都會衰老，只有末端的葉子會偶爾幸存。繁殖的變化主要包括花期、花序長度、花瓣寬度以及繁殖器官干重等的改變。如蘆葦在水位下降后其種子有很高的萌發(fā)率。浮葉根生植物改變的形態(tài)主要表現(xiàn)在葉和花。如水位上升，浮葉植物荇菜的葉柄迅速伸長，但是支撐葉片的葉柄和莖變得更脆弱。浮葉植物菱有相對發(fā)達(dá)的根系統(tǒng)，在一定范圍內(nèi)的水位變動下，菱仍能固定在底泥中，而且幼葉能通過葉柄的伸長維持在表面。水位的升高導(dǎo)致花以及芽苞被水淹，無法形成種子，水位降低并不會影響花和果實的產(chǎn)生。沉水植物的也很顯著，如苦草在深水中具有較高的株高，葉更長更薄，因為在光強(qiáng)較弱的深水中合成單位干物質(zhì)需要更多葉面積去獲得光資源。而在水較淺時，光強(qiáng)太大會抑制其生長，葉子變成紫紅色來調(diào)節(jié)對所需光資源的攝取。

　　2.2植物數(shù)量的增加

　　水位對植物產(chǎn)生的另一個顯著影響是改變其數(shù)量。對于不同生活型的植物而言，水深影響其生物量的機(jī)理是不一樣的。水深直接地影響挺水植物群落的數(shù)量，通過減小光照強(qiáng)度間接地影響沉水植物群落數(shù)量。對于同種植物，水位的變動能改變地下數(shù)量和地上數(shù)量的分配比例。挺水植物隨著水位的增加，莖重在整株數(shù)量中的比例上升，地下部分比例就會降低，分配到根和根狀莖的數(shù)量降低，在風(fēng)浪的作用下更容易被連根拔起。

　　2.3植物物種的多樣性

　　在沿岸帶，通常水生植物生物多樣性很高，其原因之一是水位波動使得沿岸帶一直處于干擾狀態(tài)。根據(jù)中度干擾法則，適度的干擾有利于物種多樣性的提高。水位波動引起濕地種子庫的再生也是重要原因，而且這種作用與洪澇和干旱發(fā)生的頻率以及持續(xù)時間相關(guān)。水位的短期變動和長期變動，特別是水位下降，通過建立和破壞低多樣性集群的外來物種入侵，從而影響物種多樣性。水位下降是多種植物成功萌發(fā)和存活的先決條件，為適應(yīng)淺水生活的物種建立創(chuàng)造了機(jī)會，也能支持新的外來物種的成功入侵。水位下降會阻止優(yōu)勢種控制整個群落，從而增加物種多樣性。然而，在高水位條件下，很多濕地植物種的根莖萌發(fā)受抑制，降低了物種的多樣性;如萊茵河畔在河流低泄量期間，夏季特大洪水會引起水生植物物種多樣性減少?？梢姼咚缓偷退粚ξ锓N多樣性的影響是不同的，相對于高水位，低水位的作用更顯著而且有利。

　　3波浪形態(tài)的水體對水生植物的影響

　　江、河、湖岸浪蝕是這些水體順向演替的自然過程，浪蝕淤積也是影響這些水體壽命的重要因素。在自然界隨著水體的演替，岸坡趨緩并沉積土壤，為水生植物的生存繁衍創(chuàng)造了條件，植物的生長減緩了水岸的侵蝕，是演替的阻力，但植物體的腐爛沉積、水中有機(jī)質(zhì)含量的大幅度提高，豐富了水體營養(yǎng)，提高了水體生物量，從這個角度說水生植物對整個水體的演替是有貢獻(xiàn)的。

　　商住區(qū)和公共綠地內(nèi)部的小水系一般來說范圍小、禁航、水流緩慢，對岸線沖刷、侵蝕較小，對水生植物的種植生長影響不大。江河湖泊等水體由于風(fēng)浪、船形波或水流急速沖刷給水生植物的種植、生存帶來很大困難。如風(fēng)浪和船形波將會直接或通過堤岸反射，強(qiáng)烈地直接拍打或搖動植物體，從而使植物葉片破碎、莖被折斷，甚至植物體被連根拔起，影響植物的生長甚或?qū)е缕渌劳觥?/p>

　　4沼澤地對水生植物的影響

　　沼澤是指地表過濕或有薄層常年或季節(jié)性積水，土壤水分幾達(dá)飽和，生長有喜濕性和喜水性沼生植物的地段。由于沼澤地土壤水多、缺氧，故沼生植物有發(fā)達(dá)的通氣組織，有不定根和特殊的繁殖能力。沼澤可生長的水生植物很多，如萱草、澤瀉、慈菇、海芋、花菖蒲、千屈菜、梭魚草、小婆婆納等。沼澤植被以挺水植物為主，多屬于莎草科、禾本科及蘚類和少數(shù)木本植物。

　　5結(jié)束語

　　水生植物具有觀賞、凈化以及生物多樣性高的特點(diǎn)。水生植物及其環(huán)境是許多鳥類、魚類和其他動物的棲息地和繁殖場所，在生物多樣性保護(hù)方面具有重要意義。另一方面，水生植物及其環(huán)境又是一種脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，易受到人類活動的影響。水體與水生植物關(guān)系也隨著人類的活動影響，變得互動起來，水體的污染問題在水生植物的作用下也得到了很好的解決。

　　植物生長的科學(xué)論文篇二：《植物生長三維動畫關(guān)鍵技術(shù)》

　　摘 要： 植物生長三維動畫已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域，如城市規(guī)劃、影視娛樂、廣告宣傳等。對植物生長三維動畫的研究內(nèi)容、演示方式、動畫特點(diǎn)進(jìn)行歸納與概括。從軟件技術(shù)的角度對植物生長三維動畫的表現(xiàn)形式、研究現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)、制作方法、適用對象、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行研究、分析和比較，對該領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。為有效推進(jìn)植物數(shù)字可視化建設(shè)和提高動畫創(chuàng)作效率提供參考。

　　關(guān)鍵詞： 三維技術(shù); 植物; 生長; 動畫

　　0 引言

　　植物是大自然的重要組成部分，隨著計算機(jī)三維動畫技術(shù)的發(fā)展，植物生長三維動畫被廣泛應(yīng)用于教育、科研、遙感、游戲、數(shù)字影視等眾多領(lǐng)域。

　　1 植物生長三維動畫的生長方式

　　經(jīng)過大量的理論和實證研究，總結(jié)了植物生長三維動畫方式，主要有以下幾種。

　　⑴ 破土而出式

　　植物最初是生長在暗地里的一顆種子，慢慢破土而出，拔節(jié)而長，枝繁葉茂，開花結(jié)果。這類生長動畫便于演示植物動態(tài)的生長過程，營造出生命和希望爆發(fā)的活力。

　?、?藤蔓伸展式

　　不少影視作品和建筑藝術(shù)動畫中都能看到藤蔓植物慢慢伸展，絕強(qiáng)地依附攀援，增加場景生機(jī)和活力的景象。除了綠化的作用，這類動畫給人以在逆境中不屈服，頑強(qiáng)展示生命力和活力之意。

　?、?層疊上升式

　　層疊上升式比較符合林木類植物的生長規(guī)律。植物按照一定的層次從地面節(jié)節(jié)往上拉升，葉子、花、果等則以粒子形態(tài)般急劇增長，就像地面賦予無窮無盡的生命力和活力一樣，給人以強(qiáng)烈的視覺沖擊和神奇的創(chuàng)意享受。

　?、?迷幻障眼式

　　迷幻障眼式是植物生長中比較虛幻、神化的方式，好比變魔術(shù)，往往借助于強(qiáng)烈光效、迷幻煙霧等效果來實現(xiàn)，光效、煙霧之后植物出現(xiàn)在面前。

　　圖1 植物生長三維動畫方式

　　2 植物生長三維動畫關(guān)鍵技術(shù)

　　植物生長三維動畫有許多方法。3ds max、MAYA等三維軟件都帶有植物模型，粒子系統(tǒng)也能實現(xiàn)植物生長動畫效果。但是三維軟件自帶的植物模型種類較少，粒子系統(tǒng)又難以實現(xiàn)較為真實、自然的生長動畫效果。植物插件的出現(xiàn)，能有效解決動畫效果和創(chuàng)作效率上的問題，成為三維動畫創(chuàng)作的熱門工具。下面就幾款主要的植物插件進(jìn)行分析和比較，以助于提高應(yīng)用者的動畫創(chuàng)作效率。

　　2.1 Ivy Generator和Guruware Ivy插件

　　Ivy Generator是德國康斯坦茨大學(xué)開發(fā)的一款藤本三維軟件，主要用于模擬以攀爬為主的藤本或草本植物的生長。通過對生長參數(shù)的調(diào)節(jié)，可隨機(jī)生成不同形態(tài)的藤本植物模型。其特點(diǎn)是不需要應(yīng)用復(fù)雜的植物生長機(jī)理模型，側(cè)重于計算機(jī)圖形學(xué)，迅速生成逼真的植物模型，追求基于視覺效果的真實性[1]。但I(xiàn)vy Generator不能直接實現(xiàn)植物生長動畫，只有將模型輸出成OBJ和MLT材質(zhì)物體，再導(dǎo)入3ds max等三維軟件中制作動畫效果。該插件的系統(tǒng)耗用較大，不適合表現(xiàn)大規(guī)模的植物場景[2]。

　　Guruware Ivy是Ivy Generator的改進(jìn)版本。Guruware Ivy使用更方便，功能亦有增強(qiáng)，通過為Age(藤蔓年齡)屬性設(shè)置關(guān)鍵幀可以輕松實現(xiàn)藤蔓生長、攀爬的動畫效果[3]。

　　2.2 XFrog

　　XFrog是德國Greenworks公司開發(fā)的三維植物軟件，可實現(xiàn)植物的直觀交互建模和生長模擬。XFrog所有的樹葉、枝干、花朵等都采用實物掃描，使得模型更加真實，開放的光年系統(tǒng)和層級的表現(xiàn)方式，使其操作性更簡便，可控性更強(qiáng)[4]。XFrog在植物生長模擬過程中，通過關(guān)鍵幀動畫實現(xiàn)，有兩種方法。①起始和結(jié)束關(guān)鍵幀為同一關(guān)鍵幀?？梢员ＷC模型擁有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，生成動畫較為平滑。但應(yīng)盡量減少直接修改植物參數(shù)的操作，否則會大大降低動畫的真實感。②起始和結(jié)束關(guān)鍵幀為不同關(guān)鍵幀?？梢园哑鹗缄P(guān)鍵幀的模型細(xì)化，缺點(diǎn)是XFrog插補(bǔ)的部分較多，不如第一種方法的動畫效果平滑自然[5]。 　　2.3 GrowFX

　　GrowFX是俄羅斯Exlevel公司基于3ds max平臺開發(fā)的一款植物插件，可創(chuàng)建參數(shù)化的樹木、花草及其他植物模型，自由創(chuàng)建風(fēng)力和生長動畫效果，前提是要有GrowFX調(diào)節(jié)出來的未塌陷的文件[6]。GrowFX除了可使用官方的植物庫資源，還有靈活的自由度。通過植物年齡、生長方向、風(fēng)效、動畫效果等隨機(jī)參數(shù)的調(diào)節(jié)，快捷得到植物的其他形態(tài)。

　　2.4 Vue

　　Vue是一個專業(yè)的CG景觀設(shè)計工具套組，可以制作出逼真的自然環(huán)境，還可以和3ds max等三維軟件套用。Vue可以在現(xiàn)有植物庫基礎(chǔ)上進(jìn)行再加工和改造，容易產(chǎn)生新的植物形態(tài)和物種，根據(jù)用戶實際需要自由形成植物生長、形態(tài)變化等動畫效果。Vue操作簡便、場景表現(xiàn)逼真。云計算的建模方式、快速的渲染時間等特點(diǎn)，使得它特別適合表現(xiàn)自然空間大場景，主要用于中、遠(yuǎn)景表現(xiàn)[7-8]。

　　2.5 T-Gen插件

　　T-Gen是第一個完全整合進(jìn)SoftImage|XSI的植物生成插件，擁有強(qiáng)大的靈活性和無窮的可能性。可以使用幾乎所有XSI工具對其產(chǎn)生的植物模型、材質(zhì)、層級結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步修改。T-Gen各類參數(shù)幾乎都可用于設(shè)置動畫效果，強(qiáng)大的優(yōu)化工具使其在植物生長動畫方面有著快速、高效的優(yōu)勢。

　　2.6 SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro

　　SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro都是目前在建筑漫游動畫和園林設(shè)計中比較常用的植物插件，擁有強(qiáng)大的植物庫，模型真實感強(qiáng)，繪制效率高，支持植物動力學(xué)，可模擬風(fēng)吹植物動畫效果，分別適宜表現(xiàn)中近景和大片的遠(yuǎn)景植物[9-10]。但它們沒有植物生長動畫功能，憑借豐富的軟件開發(fā)接口可以和3ds max等三維軟件結(jié)合使用，以實現(xiàn)植物生長動畫效果。

　　3 結(jié)束語

　　植物生長三維動畫將緩慢的植物生長過程動態(tài)化、形象化展現(xiàn)。本文所介紹的幾種植物三維生長動畫關(guān)鍵技術(shù)，因各自不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在表現(xiàn)一些大型的自然場景中，往往需要把多種方式相結(jié)合。

　　由于植物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面細(xì)節(jié)豐富，使其無論在三維建模、動態(tài)模擬方面都存在較大難度，以下問題有待進(jìn)一步深入研究：①當(dāng)前主要實現(xiàn)單株植物的三維模擬，缺乏對于大規(guī)模植物生長動畫場景的模擬研究;②植物形態(tài)受到光照、風(fēng)力、溫度等自然環(huán)境因素影響，對更為復(fù)雜、逼真的植物生長交互模擬將是未來的一個重要研究方向。

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