蕨类植物
蕨类植物是高等植物中比较原始的一大类群,也是最早的陆生植物。它们生长在山野,有着顽强而旺盛的生命力,广泛分布于温带和热带。蕨类植物具有根、茎、叶等营养器官的分化,是以孢子进行繁殖,在植物体内进化出微管组织的陆生植物。这些器官的出现对于蕨类植物形成高大的植物体具有十分重要的意义,同时也使蕨类植物更加容易适应地球环境。
蕨类植物的特征与结构
与藻类植物相比,蕨类植物出现了根、茎、叶,其茎里还进化出了微管组织。这在植物的进化史中具有历史性的意义。
蕨类植物与藻类植物相比,要高出一级,因为它具有根、茎、叶等营养器官,并以产生孢子的方式进行繁殖。最重要的是,蕨类植物的茎里面进化出了微管组织,它比种子植物低一级,俗称“羊齿植物”。
过去,我们常把蕨类植物作为一个门,其下有五个纲,即松叶蕨纲、石松纲、水韭纲、木贼纲(楔叶纲) 、真蕨纲。蕨类植物的根、茎、叶的出现,给植物的进化史增添了历史性的价值。因为根的出现,可以使植物体得到稳定,并深入到土壤下层以吸收更多的水分和矿物质。茎的出现,一方面,可以使它的植物体能够直立起来;另一方面,茎内部维管结构的形成,为植物体产生了更为完善的输导系统,这样就更有利于营养物质输送到植物体的各个部位,更加有利于植物的生长。叶的出现,则为它进行光合作用起到了巨大作用,因为相比藻类植物的叶片,叶子表面积的大大增加,使它的植物体能够更多地吸收日光中的能量,从而更好地生长。但是蕨类植物的受精作用依旧没有摆脱对水分的依赖,因此尽管蕨类植物已经进化出了许多植物所需的器官,但仍然不属于完全的陆生植物。此外,蕨类植物和苔藓植物一样,具有明显的世代交替现象。
蕨类植物的生殖方式主要有两种:一种是无性繁殖,即直接产生孢子;另一种是有性生殖,其生殖器官为精子器和颈卵器。由于它的孢子体有了根、茎、叶的分化,其中还有维管组织,因此远比配子体发达——这是蕨类植物异于苔藓植物最明显的特征。蕨类植物能产生高等的孢子,却没有种子,而且它的孢子体和配子体都能独立生活,这是蕨类植物与种子植物的区别。
目前,生存在地球上的蕨类有一万二千多种,其中大部分为草本植物。和许多植物一样,蕨类植物喜欢阴湿、温暖的环境,不过多为土生、石生或附生,少数为水生或亚水生。它们广泛分布在除了海洋和沙漠之外的平原、森林、草地、岩缝、溪沟、沼泽、高山和水域中,但主要分布在热带和亚热带地区。这类植物的叶很复杂,但在类型上只有两种:小型叶和大型叶。小型叶是单叶,叶片很小,几乎没有叶柄,而且叶内没有叶隙,只有单一的一枝叶脉,如石松纲的植物。大型叶的门类,顾名思义,叶子较大,叶片有叶柄,叶内有叶隙,同时维管束多数有分枝。除了石松和卷柏之外的蕨类植物,几乎都是大型叶。不过,一些蕨类植物的部分叶片完全着生于孢子囊群,人们称之为孢子叶或能育叶;而另一部分叶片则不着生于孢子囊群,人们称之为营养叶或不育叶。蕨类植物的根通常是不定根,为须根状;大部分为根状茎,匍匐生长,少数长有地上茎,呈乔木状,如桫椤。蕨类植物的茎上通常长满鳞片或毛茸,鳞片为膜质,其上常有粗或细的筛孔;毛茸也有很多种类,如单细胞毛、腺毛、节状毛、星状毛等。
蕨类植物的生殖构造图
由世代性的配子体发育成原叶体,原叶体上生有假根,用以固定和吸收营养。雌性的颈卵器生长在假根附近,里面长有一个雌性配子。精子器长在原叶体的另一端,里面有多个雄配子。雄配子通过原叶体的水分移动到颈卵器,和卵子结合产生合子,合子萌发后形成胚,再发育成常见的孢子体。
蕨类植物的叶子非常美,经常作为观赏植物栽培,比较常见的是巢蕨、卷柏、桫椤、槲蕨等。除此之外,蕨类植物中的某些种类还被广泛应用于医疗业,比如杉蔓石松能祛风湿,舒筋活血;节节草能治化脓性骨髓炎;乌蕨可治菌痢、急性肠炎。此外,由于蕨类植物对于环境比较敏感,不同属类或种类的生存要求不同的生态环境条件,因此它也是地质学家寻找地下矿物的明显标志,如石蕨、肿足蕨、粉背蕨、石韦、瓦韦等类生于石灰岩或钙性土壤上;鳞毛蕨、复叶耳蕨、线蕨等类生于酸性土壤上;还有些种类适应于中性或微酸性土壤。
桫椤与铁线蕨
桫椤多生长在湿度较大、温度较高的林下和阴地上,广泛分布于热带和亚热带地区。铁线蕨株形娇小,形态优美,又易于培养,是蕨类植物中栽培最普及的种类之一。
最常见的蕨类植物多为草本植物,但也有长得像树的,我们称之为树蕨,比如桫椤。桫椤多生长在湿度较大、温度较高的林下和阴地上,分布于热带和亚热带地区。在地球的中生代(距今约1.8亿年) ,如果说恐龙是动物界的霸主,那么树蕨就是植物界的霸主。它们同属“爬行动物”时代的标志。
自然界的活化石——桫椤
由于桫椤科植物具有古老性和孑遗性,因此它对物种的形成和植物地理区系的研究具有重要价值。此外,桫椤还具有观赏和药用价值。
由于种子植物的出现,树蕨逐渐衰落,到现在仅剩少数珍贵种类,桫椤就是其中之一。桫椤的存在,具有重要意义,尤其是在对古植物学、植物系统学的研究方面,意义更加深远。桫椤株高1~6米,胸径10~20厘米,树干布有残留的叶柄,叶数枚集生于茎顶,叶柄密被暗褐色鳞片和鳞毛。叶矩圆形,长1~2米,宽0.5米,为三回羽状复叶,长度可达3米。
铁线蕨,又称铁丝草、铁线草。多年生草本植物,高20~45厘米,性喜温暖湿润和半阴环境。其根状茎横向生长,密生棕色鳞片,上面长叶,质薄,叶柄紫黑色,细而坚硬如铁线,并由此而得名。它的根茎中部以下为二回羽状复叶,细裂,裂片呈斜扇形,深绿色。因其株形娇小,形态优美,易于培养,因此是蕨类植物中栽培最普及的种类之一。
鳞木与鹿角蕨
鳞木属高大的木本植物,有主干,树皮极厚,是二叠纪最重要的形成煤原始物料。鹿角蕨经常被作为观赏植物引种和栽培。同时,它也有一定的药用价值。
鳞木是已灭绝的鳞木目中最有代表性的一属,出现于石炭二叠纪 [1] 时期。呈乔木状,和许多热带沼泽植物共同繁殖在热带沼泽地区,形成森林,是二叠纪最重要的形成煤原始物料。
鳞木
石松类化石中已绝灭的鳞木目是最有代表性的古代树木之一,乔木状,是石炭二叠纪时重要的成煤植物。鳞木为木本植物,树干粗直,高可达38米以上,茎部直径可达2米。
对于鳞木,现代人多是通过对化石的研究来了解的。通过研究可知,鳞木属植物为高大的木本植物,有主干,树皮极厚,高可达38米以上,茎部直径可达2米,二叉分枝形成树冠,叶呈针形,螺旋排列;在老叶脱落后,茎枝表面会留有菱形或纺锤形的叶基,并因此而得名。其树茎内有维管形成层和木栓形成层,茎干基部为根座,也作二叉分枝状,根自根座四周生出。鳞木属的孢子叶聚集成孢子叶球,着生于小枝顶端。每个孢子叶的腹面(即表面)有一个孢子囊。孢子囊分大小两种:小孢子囊内含有许多小孢子;大孢子囊内含有4、8或16个大孢子。
鹿角蕨在全世界共有15种,主要分布在热带雨林,属附生性多年生蕨类草本植物,性喜阴湿环境,耐阴性较强,大多附生在高大树木的茎杆开裂处或分枝处,也可生长在浅薄泥炭土、腐叶土或潮湿的岩石处。它的根状茎肉质,横向生长叶丛生下垂,叶片分为两种类型:一种是能进行光合作用,帮助鹿角蕨摄取养分的正常的绿色叶片,其幼叶为灰绿色,成叶为深绿色。另一种类型不能进行光合作用,主要用来帮助植物体收集枯枝落叶、雨水和尘土等,在一些细菌和微生物的帮助下,把有机物分解成方便植物体吸收的无机物和供植物成长发育所需的腐殖叶。由于鹿角蕨株形奇异,姿态优美,是极好的室内悬挂观叶植物,因此经常被作为观赏植物引种和栽培,还被贴于古老枯木或树茎干上作壁挂装饰。此外,鹿角蕨也有一定的药用价值。人工种植鹿角蕨时,一般采用分株繁殖的方法,而分株时间最好是在二、三月份或六、七月份。分株时,首先在母株上选择比较健壮的子株,再用刀沿着叶片的底部轻轻切开,最后种植到花盆中。
鹿角蕨
鹿角蕨又名麋角蕨、蝙蝠蕨、鹿角羊齿,为水龙骨科鹿角族属植物,原产于澳大利亚。鹿角蕨是观赏蕨中叶形最奇特的一种,孢子叶十分别致,形似梅花鹿角,是室内立体绿化的好材料。
[1] 二叠纪:古生代的最后一个纪,约开始于2.9亿年前,结束于2.5亿年前,共经历了4000万年。这一时期形成的地层称作二叠系,该时期也是生物界的重要演化时期。