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2014年8月10日星期日

种子植物:植物界最高等的类群


植物笔记【021】

植物可以分为藻类植物、菌类植物、地衣植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物六大类。前五类植物的孢子比较显著,通常脱离母体而发育,所以这五类植物统称为孢子植物。种子植物却以产生种子成为植物界最高等的类群。所有的种子植物都有两个基本特征:(1)体内有维管组织——韧皮部和木质部;(2)能产生种子并用种子繁殖。种子植物可分为裸子植物和被子植物。裸子植物的种子裸露着,其外层没有果皮包被。被子植物的种子的外层有果皮包被。
种子植物是植物界最进化的种类,世界上已分化出20余万种,是现今地球表面绿色的主体。与种子出现有密切关系的是花粉管的产生,它将精子送到卵旁,这样在受精这个十分重要的环节上,就不再受水的限制。它们的孢子体发达,高度分化,并占绝对优势;相反配子体则极为简化,不能离开孢子体而独立生活。种子最早产生于裸子植物中的种子蕨目,其中最原始的化石种子蕨植物在上泥盆纪地层中发现。
现有种子植物分为裸子植物和被子植物二大类。实际是指与以花为分类标准的分类群的显花植物为同一范围。
1,裸子植物
裸子植物是原始的种子植物,其发生发展历史悠久。最初的裸子植物出现在古生代,在中生代至新生代它们是遍布各大陆的主要植物。现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而保留下来,并繁衍至今的。裸子植物是地球上最早用种子进行有性繁殖的,在此之前出现的藻类和蕨类则都是以孢子进行有性生殖的。裸子植物的优越性主要表现在用种子繁殖上。
裸子植物的孢子体发达,占绝对优势。多数种类为常绿乔木,有长枝和短枝之分;维管系统发达,网状中柱,无限外韧维管束,有形成层和次生结构。除买麻藤纲植物以外,木质部中只有管胞而无导管和纤维。
裸子植物的胚珠和种子裸露。花粉成熟后,借风力传播到胚珠的珠孔处,并萌发产生花粉管,花粉管中的生殖细胞分裂成2个精子,其中1个精子与成熟的卵受精,受精卵发育成具有胚芽、胚根、胚轴和子叶的胚。原雌配子体的一部分则发育成胚乳,单层珠被发育成种皮,形成成熟的种子。
在早期的分期里,裸子植物被认为是一个“自然”的群体。裸子植物是原始的种子植物,其发生发展历史悠久。最初的裸子植物出现在古生代,在中生代至新生代它们是遍布各大陆的主要植物。现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而保留下来,并繁衍至今的。据统计,全世界生存的裸子植物约有850种,隶属于79属和15科,其种数虽仅为被子植物种数的0.36%,但却分布于世界各地。
裸子植物细胞壁上特有的结构是具缘纹孔。孢子体即植物体,极为发达,多为乔木,少数为灌木或藤木,通常常绿,叶针形、线形、鳞形。代表性植物有苏铁、银杏、松、柏、杉和买麻藤等。多种木材质轻、强度大、不弯、富弹性,是很好的建筑、车船、造纸用材。
据统计,中国的裸子植物有1034属约250种,分别为世界现存裸子植物科、属、种总数的66.6%41.5%29.4%,是世界上裸子植物最丰富的国家。
2,被子植物
大约1亿年前,裸子植物由盛而衰,被子植物得到发展,成为地球上分布最广、种类最多的植物。被子植物也叫显花植物,它们拥有真正的花,这些美丽的花是它们繁殖后代的重要器官,也是它们区别于裸子植物及其他植物的显著特征。被子植物有1万多属,约30万种,占植物界的一半。中国有2700多属,约3万种。它们形态各异,包括高大的乔木、矮小的灌木及一些草本植物。
被子植物(Angiosperm)又名绿色开花植物,在分类学上常称为被子植物门。是植物界最高级的一类,是地球上最完善、适应能力最强、出现的最晚的植物,自新生代以来,它们在地球上占着绝对优势。
被子植物能有如此众多的种类,有极其广泛的适应性,这和它的结构复杂化、完善化分不开的,特别是繁殖器官的结构和生殖过程的特点,提供了它适应、抵御各种环境的内在条件,使它在生存竞争、自然选择的矛盾斗争过程中,不断产生新的变异,产生新的物种。
从生物特征来说,被子植物的习性、形态和大小差别很大,从极微小的青浮草到巨大的乔木桉树。大多数直立生长,但也有缠绕、匍匐或靠其他植物的机械支持而生长的。多含叶绿素,自己制造养料,但也有腐生和寄生的。有几个科的植物是肉食的,如猪笼草科(Drosera)植物以昆虫和其他小动物为食物。许多是木本的(乔木和灌木),但多为草本,草本被子植物比木本具有更进化的特征。多异花传粉,少数自花传粉。花粉粒到达柱头后即萌发并产生花粉管,通过花柱向下进入子房腔。花粉管前端有管核和生殖细胞。随着花粉管的发育,生殖细胞分裂成两个雄配子。花粉管一般通珠孔进入胚珠。花粉管进入雌配子体后,顶端破裂,两个雄配子释出,进入雌配子体的细胞质内。其中一个雄配子钻入卵细胞内,与之融合而受精。受精后产生的合子常发育成胚。另一个雄配子同雌配子体的其他两个核(极核)结合(或同两极核预先融合成的一个核相结合)形成胚乳核,胚乳核产生胚乳,用以贮藏养料。两个雄配子均参加融合过程,这称为双受精作用,为被子植物所独有。
花是被子植物的繁殖器官,其生物学功能的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。同一植物上着生的花的组合称为花序。
被子植物花的结构包括花粉、花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群、花被等,体现了花的“典型”构造,但自然中各植物的实际构造具有很大的差异性。
被子植物的主要特征是:
1)被子植物的受精完全脱离了水的限制,显示对陆生环境的适应性;
2)被子植物的胚珠有子房壁包被,免受干燥、虫咬等伤害;
3)被子植物的种子都有果皮包被,果实结构不同,种子散布方式不同,如风媒、虫媒;
4)被子植物的多数有导管,营养主要靠自养。
被子植物有很高的经济利用价值,用途很广。
人类的大部分食物都来源于被子植物,如谷类、豆类、薯类、瓜果和蔬菜等。被子植物还具有药用价值,如人参、当归、甘草、龙胆等。
被子植物还为建筑、造纸、纺织、塑料制品、油料、纤维、食糖、香料、医药、树脂、鞣酸、麻醉剂、饮料等提供原料。
被子植物还能起到保护堤岸,防止水土流失的重要作用;绿色植物则具有调节空气和净化环境的作用。

被子植物还与人类文化生活息息相关,无论琴棋书画、工艺美术、文学创作、音乐舞蹈、民间风俗、赏花观景,被子植物都是人类永恒的主题。

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