植物生长到一定时期就开始开花,花谢之后又结出了果实,果实里面又含有种子。探索花果秘境,发现花、果实、种子,都具有繁殖后代的功能。花,常被称为花朵,是开花植物的繁殖器官,其生物学功能是结合雄性精细胞与雌性卵细胞以产生种子。这一进程始于传粉,然后是受精,从而形成种子并加以传播。对于高等植物而言,种子便是其下一代,而且是各物种在自然分布的主要手段。
开花植物又称被子植物,具有异形孢子,亦能产生两种生殖孢子。花粉(小孢子,雄性)和胚珠(大孢子,雌性)分别产生于不同器官,但典型的花则同时含有大小孢子,因为它两种器官兼有。花分雌雄,这实在是儿时最大的好奇。
从本质上说,花的结构是由顶端分生组织的花芽和“体轴”分化形成的。花可以以多种方式着生于植物上。如果花没有任何枝干,而是单生于叶腋,即称为无柄花,而其他花上与茎连接并起支持作用的小枝则称为花柄。若花柄具分支且各分支均有花着生,则各分支称为小梗。花柄的顶端膨大部分称为花托,花的各部分轮生于花托之上。花可视为节间缩短并具繁殖能力的茎的变态,而其节结构也可看作是叶的高度变态。
人们平时爱花、赏花、赞花,可是否注意过花的结构组合?花朵由四个主要部分组成,从外到内依次是:花萼位于最外层的一轮萼片,通常为绿色,但也有些植物的呈花瓣状。花冠位于花萼的内轮,由花瓣组成,较为薄软,常有颜色以吸引昆虫帮助授粉。
有趣的是,花朵还分不完全花和完全花。因为大多数植物的花,同时具有雌蕊和雄蕊,这在植物学上称为“完全花”、“两性花”或者“雌雄同花”。雄蕊群是一朵花内雄蕊的总称,花药着生于花丝顶部,是形成花粉的地方,花粉中含有雄配子。雌蕊群是一朵花内雌蕊的总称,可由一个或多个雌蕊组成。组成雌蕊的繁殖器官称为心皮,包含有子房,而子房室内有胚珠(内含雌配子)。
不过,也有一些植物的花是“不完全花”或“单性花”,即只有雄蕊或雌蕊的花。如果雌花与雄花分别生长在不同的植株上,则称为“雌雄异株”。相反,如果单性的雄花和雌花同生于一植株,则称为“雌雄同株”。
雄蕊或雌蕊没有成熟长大时,由花萼和花冠包被着,所以花萼、花冠合称花被。花被保护着雄蕊或雌蕊,免受不良条件侵害。
雄蕊的花药里生有花粉,雌蕊的子房里生的胚珠。花粉落在柱头上,又经过一些重要变化,子房才能发育成种子。因此雄蕊或雌蕊是花的主要部分。桃花、苹果、棉花、柑桔、白菜等许多植物的花,都有花萼、花冠、雄蕊或雌蕊几部分组成。
牡丹花、莲花、桃花等是单独生在茎或枝上,叫做单生花。单生花的花朵比较大。但大多数植物的花,簇生于植株,这些花按照一定规律排列于花轴上,便形成了“花序”。从植物学角度看,一朵菊花或向日葵并不是一朵花,而是一头状花序,即由许多小花组成的花序。
花序部类很多。如向日葵、蒲公英的花轴扁平阔大,像个圆盘,上面密集着很多无柄花,这种花序叫头状花序;如车前草、熏衣草花轴上也有很多花,但毎朵花都是没有长轴,直接紧密地生在花轴上,叫穗状花序;韭菜、葱花、天竺葵的花序很特别,像一把伞,花轴顶端生有很多一样长的花柄,每个花柄上有一朵花,所以叫伞形花序;但是萝卜、白菜花轴上毎朵花的花柄一样长,因此叫总状花序;而丁香、水稻花轴有分枝,每一个分枝就是一个总状花序,于是叫复状花序;小麦花轴也有分枝,每个分枝是一个穗状花序,由此叫做复穗状花序。
花有自己的特殊形态,如有些花具有辐射对称性,亦即如果其花被以任何角度通过中央轴线一分为二,所得的两半都是对称相等的,称为辐射对称花或整齐花,例如月季和桃花。还有些花只能按一个角度切得两个对称面,则称左右对称花或不整齐花,例如金鱼草和大部分兰花。
花一般是由花芽发育成的。花的芽体是一种被塞满了的“小提箱”。它是由一层坚韧的外皮覆盖着,能防止它受到伤害。花芽里面,花的不同部分被紧紧的裹起来,因此它们仅占据很小的空间。当芽体生长时,花在里面展开。花芽先形成花蕾,到一定时期,花蕾就开放了。开花以后就进行传粉。开花和传粉是一个连续的过程。
花是植物的繁殖器官,其主要目的在于繁殖,即令花粉中包含的精子和位于子房的胚珠得以结合。授粉是花粉从花药到柱头的移动过程,精细胞和卵细胞结合的过程则称为受精。花粉通常是从一株植物传播到另一株,但许多植物能够自花授粉。受精胚珠能发育成下一代的种子。为了适应自然,有性繁殖产生的后代都各具遗传独特性。
由于植物无法随意移动,因此,许多花依靠吸引动物帮助其在大自然进行种间授粉。利用昆虫授粉的花称为虫媒花,这些花可能会和授粉昆虫高度地协同进化。利用生物媒介的植物的花通常都有蜜腺,用以吸引寻找花蜜的动物接触。有些花上还有称为蜜源标记的图案,为传粉者指示出花蜜的位置。花也会用颜色吸引授粉者,鸟类和蜜蜂都有色觉,可以看到色彩斑斓的花朵。花卉还能用香味吸引授粉,夜间借由蝙蝠和飞蛾授粉的花,则更多地是通过气味来吸引授粉,且这类花大多为白色。
许多花以风媒传粉,使用风力帮助传粉,例如草、桦树、杨树和枫树等。由于它们无需吸引他人传粉,因此花朵往往不太引人注目。风媒花一般是雌雄异花或异株,雄性花花丝细长,末端为裸露的雄蕊,而雌性花则具有长长的羽状柱头。一般而言,借由动物传播的花粉颗粒较大,具黏性,并含有丰富的蛋白质;
而风媒花粉通常是小颗粒,很轻,而且对动物没什么营养价值。此外,风媒花传播的花粉还可能引起部分人类的花粉过敏症。
还有些花可以自花授粉,即同一朵花中,雄蕊的花粉落到雌蕊的柱头上。自花受精能增加种子产生的几率,但也会限制遗传变异的产生。闭花受精花就是自花授粉,之后其可能会开花,也可能不会,已知堇菜科和玄参科中的许多种含有此类花。另一方面,许多物种的植物都有阻止自花受精的方法。有些植株上的单性雄花和雌花的不会同时出现或成熟,此外对于有些植物,来自同一植株的花粉由于含有化学阻挡层而无法为其胚珠授精,这种特性称为自花不孕或自交不亲和性。
果实是开花植物的雌蕊经过传粉受精,由子房或花的其他部分(如花托、花萼等)参与发育而成的器官。果实一般包括果皮和种子两部分,其中,果皮又可分为外果皮、中果皮和内果皮。在自然条件下,也有不经传粉受精而结实的,这种果实没有种子或种子不育,故称无子果实(如无核蜜橘、香蕉)。此外未经传粉受精的子房,由于某种刺激(如萘乙酸或赤霉素等处理)形成果实,如番茄、葡萄,也是无种子的果实。
果实的种类繁多,果皮的结构也各不相同。果实在传粉受精后,其体积的增加比受精前大 200~300 倍。果实成熟后的形状与大小差异,主要受遗传基因所控制。一般果实体积增长的过程,也和营养生长相似,即开始时生长缓慢,以后逐渐加快,达到最高点时又逐渐减缓,以至停止生长。
果实主要分两大类。即肉果和干果。果实成熟后,果皮肥厚多肉的叫肉果,如桃、杏、李、梨、柿、葡萄、番茄等。果皮干燥的叫干果,如大豆、绿豆、白菜、萝卜。但橡、栗等果皮坚实的果实叫闭果。果皮和种皮可以分离的瓜子、荞麦叫瘦果。
肉果成熟后一般都是绿色的,很硬,还很酸。因为果肉细胞排列紧密,含有很多叶绿素,都是以淀粉形式贮藏在果肉细胞里。酸是因为果肉细胞的液胞里含有大量酸性物质。
果实成熟后,绿色果实渐渐变黄色或红色,因为叶绿素被破坏,叶黄素显示了出来,或形成了花青素。光可以促进花青素的形成,所以向阳的水果面颜色总是鲜艳些。成熟的果实由硬变软是因为果肉细胞发生了变化,贮藏的淀粉变成了糖,一些酸性物质也变成了糖。所以,成熟的果实总由绿、硬、酸,变成了红、脆、甜。
果实与人类的生活关系极为密切。在人类的粮食中,绝大部分是禾本科植物的果实,如小麦、水稻和玉米等。人们常吃的果品,其中包括苹果、桃、柑橘和葡萄等,它们富含葡萄糖、果糖与蔗糖,以及各种无机盐、维生素等营养物质。这些果实不仅鲜食美味可口,而且还能加工制成果干、果酱、蜜饯、果酒、果汁和果醋等各类食品。此外,在中国民间习用的中药材中,常用枣、茴香、木瓜、柑橘、山楂、杏和龙眼等果实或果实的一部分入药。
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