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第58章 被子植物

地球上已被人们发现的植物,有40多万种。其中把大自然装饰得绚丽多彩、五彩缤纷的首推被子植物。

用果皮包着种子的植物,就叫被子植物。桃子、李子、梅子、杏子这类水果,我们吃的只是它的果实,果皮果肉包着核,核里面就是种子。我们平常看到的树木、花草、庄稼、蔬菜、牧草以及其他植物,除了松、柏类植物以外,绝大多数都属被子植物。全世界约有被子植物25万种;其次是真菌,约10万多种;藻类和苔藓植物各有2万多种;蕨类植物1万多种;细菌2千多种;裸子植物仅有700多种。所以,被子植物是植物界中种类最多的植物。

被子植物是植物界最高级的一类,是地球上最完善、出现得最晚的植物,自新生代以来,它们才在地球上占着绝对优势。

被子植物与其他植物相比,具有明显的特征:

(1)典型的被子植物的花由花尊、花冠、雄蕊群、雌蕊群4部分组成,各个部分称为花部。被子植物花的各部在数量上、形态上有极其多样的变化,这些变化是在进化过程中,适应于虫媒、风媒、鸟媒、或水媒传粉的条件,被自然界选择,得到保留,并不断加强造成的。

(2)雌蕊由心皮所组成,包括子房、花柱和柱头3部分。胚珠包藏在子房内,得到子房的保护,避免了昆虫的咬噬和水分的丧失。子房在受精后发育成为果实。果实具有不同的色、香、味,多种开裂方式;果皮上常具有各种钩、刺、翅、毛。果实的所有这些特点,对于保护种子成熟,帮助种子散布起着重要作用,它们的进化意义也是不言而喻的。

(3)双受精现象,即两个精细胞进入胚囊以后,1个与卵细胞结合形成合子,另1个与2个极核结合,形成3n(每一个细胞中具有三套完整的染色体组,即3n)染色体,发育为胚乳,幼胚以3n染色体的胚乳为营养,使新植物体内矛盾增大,因而具有更强的生活力。所有被子植物都有双受精现象,这也是它们有共同祖先的一个证据。

(4)被子植物的孢子体,在形态、结构等方面,比其他各类植物更完善化、多样化。有世界上最高大的乔木,如杏仁按,高达156米;也有微细如沙粒的小草本,如无根萍,每平方米水面可容纳300万个个体;有重达25千克仅含1颗种子的果实,如王棕(大王椰子);也有轻如尘埃,5万颗种子仅重0.1克的植物,如热带雨林中的一些附生兰;有寿命长达6千年的植物,如龙血树;也有在3周内开花结籽完成生命周期的植物,如一些生长在荒漠的十字花科植物;有水生、砂生、石生和盐碱地生的植物;有自养的植物,也有腐生、寄生的植物。在解剖构造上,被子植物的次生木质部有导管,韧皮部有伴胞;而裸子植物中一般均为管胞(只有麻黄和买麻藤类例外),韧皮部无伴胞,输导组织的完善使体内物质运输畅通,适应性得到加强。

(5)被子植物的小孢子(单核花粉粒)发育为雄配子体,大部分成熟的雄配子体仅有2个细胞(2核花粉粒),其中1个为营养细胞,另1个为生殖细胞。少数植物在传粉前生殖细胞就分裂1次,产生2个精子,所以这类植物的雄配子体为3核的花粉粒,如石竹亚纲的植物和油菜、玉米、大麦、小麦等。被子植物的大孢子发育为成熟的雌配子体称为胚囊,通常胚囊只有8个细胞:3个反足细胞、2个极核、2个助细胞、1个卵。反足细胞是原叶体营养部分的残余。有的植物(如竹类)反足细胞可多达300余个,有的(如苹果、梨)在胚囊成熟时,反足细胞消失。助细胞和卵合称卵器,是颈卵器的残余。由此可见,被子植物的雌、雄配子体均无独立生活能力,终生寄生在孢子体上,结构上比裸子植物更简化。配子体的简化在生物学上具有进化的意义。

被子植物的上述特征,使它具备了在生存竞争中,优越于其他各类植物的内部条件。被子植物的产生,使地球上第一次出现色彩鲜艳、类型繁多、花果丰茂的景象。随着被子植物花的形态的发展,果实和种子中高能量产物的贮存,使得直接或间接地依赖植物为生的动物界(尤其是昆虫、鸟类和哺乳类),获得了相应的发展,迅速地繁茂起来。

被子植物的属种十分庞杂,形态变化很大,分布极广,粗看起来,确实难用统一的特征将所有的被子植物归成一类。因此,对被子植物的祖先存在不同的假说,有多元论和单元论两种起源说。

多元论认为被子植物来自许多不相亲近的群类,彼此是平行发展的。中国的分类学家胡先骕1950年发表了一个被子植物多元起源的系统,也是中国学者发表的被子植物的唯一系统。

单元论是目前多数植物学家主张的被子植物起源说。主要依据是被子植物有许多独特和高度特化的性状,如雄蕊都有4个孢子(花粉)囊和特有的药室内层;大孢子叶(心皮)和柱头的存在;雌雄蕊在花轴排列的位置固定不变;双受精现象和三倍体胚乳;以及筛管和伴胞的存在。因此,人们认为被子植物只能起源于一个共同的祖先。

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。

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