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植物分类及类群 被子植物及其主要分科  
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蕨类植物 Pteridphyta

    现有的蕨类植物约有12000种,我国约有2600种。

主要特征:

    蕨类植物有根、茎、叶的分化。并有维管系统,既是高等的孢子植物,又是原始的维管植物。

桫    椤
紫    萁

    配子体和孢子体皆能独立生活,而且孢子体占优势。我们经常见到的蕨类植物都是孢子体,并有明显的世代交替。配子体产生颈卵器和精子器;孢子体产生孢子束。

    蕨类植物是进化水平最高的孢子植物。它们和苔藓植物最大的区别为孢子体内有了维管组织的分化,而且在形态上具有了真正的根茎叶。与种子植物总称为维管植物(Vascular plant)。但它们不产生种子。蕨类植物的有性器官为精子器与颈卵器,和苔藓、裸子植物统称为颈卵器植物。它在生活史上有独特的特征。

    (二)孢子体

        一)形态和营养器官

        蕨类植物孢子体发达,常为多年生草本。个别为木本,如桫椤属(Cyathea)。根常为不定根(adventitious root)。茎有地上的气生茎和地下的根状茎(rhizome)。而蕨类植物大多仅具根状茎。蕨类植物的叶分为小型叶(microphyll)和大型叶(macrophyll)。小型叶原始,仅具1条叶脉,无叶柄,无叶隙。大型叶为进步类型的叶,特点为叶脉具分支,形成各种脉序,具叶柄和叶隙。仅高等植物(真蕨类)为大型叶。蕨的叶在形态上分为单叶和复叶。从功能上可分为营养叶(foliage leaf)和孢子叶(sporophyll),前者为不育叶(sterile frond),能进行光合作用制造营养物质。后者为能育叶(fertile),可产生孢子囊和孢子进行繁殖,有些没有营养叶和孢子叶之分,同一叶既可以进行营养也可以进行繁殖,称为同型叶(homomorphic leaf)或称一型叶,另有些种类的叶具有两种不同功能的叶,即营养叶和产生孢子的叶,称为异型叶(heteromorphic leaf)。

        二)维管组织与中柱

        蕨类植物的维管组织分化程度不高,由木质部和韧皮部组成。 木质部的分子多有环纹螺纹或梯纹管胞以及韧皮薄壁细胞组成,但无伴胞,现存的蕨类大多无形成层,所以没次生结构。蕨的中柱(stele)类型是多种多样的,主要有原生中柱(protostele)、管状中柱(siphonostele)、网状中柱(dictyostele)和具节中柱。

        三)孢子囊和孢子

        孢子囊是蕨类植物孢子体上产生孢子的多细胞无性生殖器官。孢子囊常成孢子囊群(sorus),也有2-3个聚生,或单生于孢子叶的叶腋,孢子叶再密集于孢子体分枝的顶端形成球状或穗状,如伏地卷柏。

        蕨类植物的孢子为孢子母细胞减数分裂而形成的单细胞结构,其形状,大小和结构因种类而异。一般为同型孢子,大孢子萌发产生雌配子体,小孢子萌发产生雄配子体。还不能完全适应陆生环境,一般生活在沟谷和阴湿环境。

    (三)配子体

        一)形态和营养方式

        蕨类植物的配子体又称为原叶体,是由单被体的孢子直接萌发产生的,配子体均很微小,生活时期短,无根茎叶的分化,具单细胞假根。从营养方式分为两类:一类为不含叶绿素,埋生土中,与真菌共生,依靠共生的真菌获取营养,如松叶蕨类,其配子体长约几毫米,直径仅0.5-2mm,褐色,柱状,长二叉分枝,具假根,特别是体内有断续的维管组织。石松类植物中也有和真菌共生的配子体。另一种类型为绿色,光合作自养的配子体,可以独立生活,楔叶类和真蕨类的配子体为此类型。楔叶类的绿色配子体通常被描述为垫状,具许多直立的叶状条片。真蕨类的配子体大多为心形的叶状体。

蕨原叶体

        二)性生殖器官和受精条件

        蕨类植物的有性生殖器官为多细胞的颈卵器(雌性器官)和精子器(雄性器官)。但和苔藓植物相比,蕨类植物的颈卵器相对退化,颈卵器的腹部埋入配子体组织中,内有1卵,颈部较短,颈沟细胞也少。精子器多为球形,精子均具鞭毛,除石松类的精子具多条鞭毛并呈螺旋形弯曲的精子。

精子器 颈卵器 精子和卵

        蕨类植物的有性生殖均为卵式生殖。受精过程必须在有水的条件下才能完成。

    (四)生活史

        蕨类植物的生活史均具世代交替,孢子减数分裂。但和苔藓植物相比又有所不同,蕨类植物是孢子体发达的异形世代交替,配子体虽微小,但大多可独立生活。

真蕨生活史

    (五)生境和分布

        蕨类植物的分布广泛。在平原、草地、沟溪、山地、林下和淡水中均有生长。但由于它们的维管组织分化程度还不高,受精过程也离不开水,对陆生环境的适用还不完善。所以,蕨类植物大多生活在沟谷和阴湿环境,在热带和亚热带地区的种类和数量均较多。

表 蕨类植物5个纲主要特征

特征 松叶蕨纲 石松纲 水韭纲 木贼纲 真蕨纲
  假根 真根 真根 真根 真根
孢子体 具根状茎和地上气生茎 具地上气生茎 粗壮似块茎 具根状茎和地上气生茎,节间和节明显,节间中空 决大多数仅具根状茎极少种类具木质气生茎
小型叶,具1条叶脉或无 小型叶具1条叶脉 小型叶,细长条形,具叶舌 小型叶,鳞片状,轮生,侧面彼此联合成鞘齿状。非绿色,1条叶脉 大型叶,幼叶拳卷具各种类型的脉序,一部分为单叶,多为复叶。
孢子囊 厚孢子囊,2个或3个形成聚囊 厚孢子囊,单生孢子叶叶腋基部,孢子叶密集枝端形成孢子叶球 生于孢子叶基部特殊的凹穴中,厚孢子囊 厚孢子囊5-10个生于孢囊柄六角形盘状体下面 极少为厚孢子囊,决大多数为薄孢子囊聚集成囊群,生于孢子叶背面或背缘,多具囊群盖
孢子 孢子同型 有的为孢子同型(石松目),有的为孢子异型 孢子异型 孢子同型 孢子多同型,少数水生蕨类孢子异型
配子体 形态和营养方式 柱状,有分枝,不含叶绿素,与真菌共生,体内有断续维管组织 柱状,不规则快状等。无叶绿素与真菌共生;有的部分组织含叶绿素;有的种类在孢子壁内发育 在大、小孢子壁内发育 绿色,垫状,自养 绿色自养,多为心形
精子 螺旋形,具多条鞭毛 纺锤形或长卵形,具2条鞭毛 螺旋形,具多条鞭毛 螺旋形,具多条鞭毛 螺旋形,具多条鞭毛

 

    (六)分类概况

        一般将蕨类植物分为5个纲,即:

            真蕨纲 (Filicinae)

            石松纲  (Lycopodinae)

            水韭纲  (Isoetinae)

            松叶蕨纲  (Psilotimae)

            木贼纲 (Eguisetimae)

 

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