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

　　植物生長的科學論文篇二:《試談水體對水生植物生長的影響》

　　摘要：在長期的進化過程中，植物通過體內水分平衡即根系吸收水和葉片蒸騰水之間的平衡來適應周圍的水環(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、美化水景和固坡護岸的作用。

　　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。演替的結果是植被結構趨于簡化，生物多樣性下降。

　　任何水體一經產生就開始了在物理、化學和生物因子等方面的相互作用，早期環(huán)境因子起主導作用，到后期生物因子又占主導作用。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個可能的機制，由于向周圍水體釋放的截短而導致乙烯濃度升高的或是由于溶氧減少導致乙烯產生增高的一種協(xié)調。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)達的根系統(tǒng)，在一定范圍內的水位變動下，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，因為在光強較弱的深水中合成單位干物質需要更多葉面積去獲得光資源。而在水較淺時，光強太大會抑制其生長，葉子變成紫紅色來調節(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。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，為適應淺水生活的物種建立創(chuàng)造了機會，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。可見高水位和低水位對物種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、水中有機質含量的大幅度提高，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的。

　　商住區(qū)和公共綠地內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。如風浪和船形波將會直接或通過堤岸反射，強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導致其死亡。

　　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結束語

　　水生植物具有觀賞、凈化以及生物多樣性高的特點。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。

　　植物生長的科學論文篇二：《植物生長三維動畫關鍵技術》

　　摘 要： 植物生長三維動畫已經越來越廣泛地應用在各個領域，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容、演示方式、動畫特點進行歸納與概括。從軟件技術的角度對植物生長三維動畫的表現(xiàn)形式、研究現(xiàn)狀、關鍵技術、制作方法、適用對象、優(yōu)缺點進行研究、分析和比較，對該領域未來的發(fā)展趨勢進行了展望。為有效推進植物數(shù)字可視化建設和提高動畫創(chuàng)作效率提供參考。

　　關鍵詞： 三維技術; 植物; 生長; 動畫

　　0 引言

　　植物是大自然的重要組成部分，隨著計算機三維動畫技術的發(fā)展，植物生長三維動畫被廣泛應用于教育、科研、遙感、游戲、數(shù)字影視等眾多領域。

　　1 植物生長三維動畫的生長方式

　　經過大量的理論和實證研究，總結了植物生長三維動畫方式，主要有以下幾種。

　?、?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動畫中都能看到藤蔓植物慢慢伸展，絕強地依附攀援，增加場景生機和活力的景象。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，往往借助于強烈光效、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鍵技術

　　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行分析和比較，以助于提高應用者的動畫創(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)的調節(jié)，可隨機生成不同形態(tài)的藤本植物模型。其特點是不需要應用復雜的植物生長機理模型，側重于計算機圖形學，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Ivy 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材質物體，再導入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的改進版本。Guruware Ivy使用更方便，功能亦有增強，通過為Age(藤蔓年齡)屬性設置關鍵幀可以輕松實現(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[4]。XFrog在植物生長模擬過程中，通過關鍵幀動畫實現(xiàn)，有兩種方法。①起始和結束關鍵幀為同一關鍵幀?？梢员ＷC模型擁有相同的拓撲結構，生成動畫較為平滑。但應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起始和結束關鍵幀為不同關鍵幀?？梢园哑鹗缄P鍵幀的模型細化，缺點是XFrog插補的部分較多，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)建風力和生長動畫效果，前提是要有GrowFX調節(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、風效、動畫效果等隨機參數(shù)的調節(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)有植物庫基礎上進行再加工和改造，容易產生新的植物形態(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，使得它特別適合表現(xiàn)自然空間大場景，主要用于中、遠景表現(xiàn)[7-8]。

　　2.5 T-Gen插件

　　T-Gen是第一個完全整合進SoftImage|XSI的植物生成插件，擁有強大的靈活性和無窮的可能性。可以使用幾乎所有XSI工具對其產生的植物模型、材質、層級結構做進一步修改。T-Gen各類參數(shù)幾乎都可用于設置動畫效果，強大的優(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計中比較常用的植物插件，擁有強大的植物庫，模型真實感強，繪制效率高，支持植物動力學，可模擬風吹植物動畫效果，分別適宜表現(xiàn)中近景和大片的遠景植物[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等三維軟件結合使用，以實現(xiàn)植物生長動畫效果。

　　3 結束語

　　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鍵技術，因各自不同的特點和優(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合。

　　由于植物結構復雜，表面細節(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，以下問題有待進一步深入研究：①當前主要實現(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、風力、溫度等自然環(huán)境因素影響，對更為復雜、逼真的植物生長交互模擬將是未來的一個重要研究方向。

　　參考文獻：

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　　[3] 孫楠.藤蔓可以這么“種”出來――Groupware Ivy插件牛刀小試[J].現(xiàn)代電視技術，2009.2：127-129

　　[4] 胡遜之.面向樹木科普知識的三維游戲設計[D].北京林業(yè)大學，2010.6：27-28

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　　[6] Grow FX定制樹[EB/OL].[2012-10-29

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　　[9] 趙塘濱.基于3ds max的自然場景制作技術[J].美術學刊，2012.3：57-58

　　[10] 劉穎，羅岱，黃心淵.基于OSG的SpeedTree植物模型繪制研究[J].計算機工程與設計，2012.6：2406-2407

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