苏铁类植物的叶子与的松柏类植物叶子形状差异形成的讨论
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叶子形状千差万别之谜 2010/12/06 13:58:49 来源:北京科技报 作者:分享到: MSN开心人人豆瓣新浪微博邮件139说客本文导读本文导读:: 北京科技报 植物叶子形状为何千差万别?科学家一直希望解开这个谜团。
如今,随着一种新数学模型的制作完成,他们距离这个目标更近了一步。
这个模型试图从叶脉的角度解决该问题。
由于植物吸收温室气体二氧化碳的量,超过了世界上其他任何生物,所以了解叶脉是抗击全球气候变暖的重要内容。
美国亚利桑那大学博士生本 布朗德说:“要想了解二氧化碳流量,你必须要揭开叶子工作机理之谜。
不过,叶子的工作机制并不完全相同。
” 基本上,有三个因素会影响植物叶子的工作机理:叶子生成所需的二氧化碳量、叶子生长期,以及叶子处理阳光的快慢,即光合作用速率。
在不同环境下,在不同植物中,这三个因素以不同方式进行组合,从而创造出多种多样的叶子形状和结构,而叶脉是所有这一切的基础。
布朗德制作出一个数学模型,用以预测叶子如何平衡这三个因素,令其最好地为植物“服务”,同时采用了叶脉上普遍存在的三个特征:密度、叶脉间距离和类似人体毛细血管的更小叶脉的区域数字——这种情况下是循环数。
叶脉密度是叶子在这个网络“投资”多少的迹象。
叶脉间的距离,则是测量叶脉如何更好地保证叶子得到水和营养物等补给的一个尺度。
循环数表明叶子的弹性,与叶子生命周期密切相关,因为循环可在叶子受损情况下改变补给的输送路线。
通过叶脉,我们可以了解到有关植物的许多情况。
例如,如果植物打开叶子毛孔(称为气孔),吸收更多二氧化碳进行光合作用,叶子也会因蒸发丧失大量水分。
这需要叶子上有许多导管输送水分,其反过来又需要许多更大的叶脉。
如果植物始终需要大量水分,它可能会更支持叶脉的几何排列,逐步会显示叶子的整体外形。
所以,叶脉作为叶子的“骨骼”,决定着叶子是具有典型的枫叶形状,还是像刀片一样的柳叶形状。
布朗德和同事在最新一期的《生态学快报》(Ecology Letters )杂志上详细描述了他们对叶脉的研究结果。
植物生物学实战命题没标答案的都选A1.苏铁的叶序是:(苏铁的叶是)羽状复叶B.单叶C.单身复叶D.三出羽状复叶2.银杏的学名是:Ginkgo biloba L.B.Cycas revoluta thunb.C.GinkgopsidaD.Ginkgoaceae3.雪松属于():A.雪松属B.松属C.金钱松属D.冷杉属4.油松叶()针一束:A.2 B.3 C.5 D.75.日本五针松是哪一属的:A.松属B.雪松属C.金钱松属D.冷杉属6.金钱松是哪一属的:A.金钱松属B.雪松属C.松属D.冷杉属7.水杉叶序是()生:A.对生B.互生C.轮生D.簇生8.圆柏()型叶:A.2B.3C.4D.59.龙柏属于哪一科:A.柏科B.松科D.苏铁科10.对于广玉兰,下列说法错误的是:A.花蓝色B.花白色C.常有托叶环D.叶革质11.辛夷又称:A.紫玉兰B,荷花玉兰C.洋玉兰D.白玉兰12.鹅掌楸属于:A.木兰科B.榆科C.蔷薇科D.木樨科13.对于腊梅下列说法错误的是:A.蔷薇科B.单叶对生C.有油细胞D.雌蕊多数离生14.构树属于:A.桑科B.榆科C.木樨科D.十字花科15.无花果属于:A.桑科B.榆科C.木樨科D.十字花科16.无花果的花序是:A.隐头花序B.头状花序C.葇荑花序D.十字花序17.印度橡皮树属于:A.桑科C.木樨科D.十字花科18.下列关于锦葵科说法错误的是:A.子房下位B.有木槿C.中轴胎座D.单体雄蕊19.垂柳为叶():A.互生B.对生C.轮生D.簇生20.十字花科的果实是:A.角果B.瓠果C.翅果D.核果21.萝卜属于:A.十字花科B.蔷薇科C.禾本科D.木樨科22.七姊妹属于A. 蔷薇科B.十字花科C.禾本科D.木樨科23.月季属于()亚科A.蔷薇B.绣线菊C.李D.苹果24.关于苹果亚科说法错误是:A.子房上位B.梨果C.有托叶D.假果25.山楂属于()亚科:B.绣线菊C.李D.蔷薇26.枇杷属于()亚科:A. 苹果B.绣线菊C.李D.蔷薇27.木瓜属于()亚科:A. 苹果B.绣线菊C.李D.蔷薇28.垂丝海棠属于()亚科:A. 苹果B.绣线菊C.李D.蔷薇29.杜梨属于()亚科:A. 苹果B.绣线菊C.李D.蔷薇30.石楠属于:A. 蔷薇科B.榆科C.木兰科D.木樨科31.红叶李属于B.榆科C.木兰科D.木樨科32. 山撄属于()亚科:A. 李B.绣线菊C.苹果D.蔷薇33.樱花的果实是:A核果 B.瓠果C.翅果D.角果34.桃属于:A. 蔷薇科B.榆科C.木兰科D.木樨科35.下列不属于蔷薇科的是:A.柿树B.美人梅C.榆叶梅D.碧桃36.下列不包含在豆目中的科是:A.蔷薇科B.蝶形花科C.含羞草科D.苏木科37.紫荆的叶序是()A.互生B.对生C.轮生D.簇生38.槐树属于:A. 蝶形花亚科C.含羞草科D.苏木科39.红花刺槐花序是A.总状花序B.头状花序C.葇荑花序D.十字花序40.三叶草属于A. 豆科B.榆科C.木兰科D.木樨科41.合欢属于A. 豆科B.榆科C.木兰科D.木樨科42.对于大戟科下列描述错误的是A.叶对生B.子房上位C.中轴胎座D.聚伞形花序43.乌桕属于A. 大戟科B.榆科C.木兰科D.木樨科44.重阳木属于A. 大戟科B.榆科C.木兰科D.木樨科45.一品红属于A. 大戟科B.榆科C.木兰科D.木樨科46.枣属于A. 鼠李科B.榆科C.木兰科D.木樨科47.法国梧桐属于A.悬铃木科B.梧桐科C.木樨科D.槭树科48. 法国梧桐花序为A.头状花序B.总状花序C.葇荑花序D.轮伞花序49.爬山虎属( )科A. 葡萄科B.榆科C.木兰科D.木樨科50.紫叶小檗属于A. 小檗科B.榆科C.木兰科D.木樨科51.下列不是榆科的是A.构树B.白榆D.榉树52.朴树属于A. 榆科B.葡萄科C. 木兰科D.木樨科53.枫杨属于A. 胡桃科B.榆科C.木兰科D.木樨科54.鸡冠花属于A. 苋科B.榆科C.木兰科D.木樨科55.牡丹属于A. 芍药科B.榆科C.木兰科D.木樨科56.牡丹的果实是A.蓇葖果B.瓠果C.翅果D.角果57.柿树属于A. 柿树科B.榆科D.木樨科58.灯台树属于A. 山茱萸科B.榆科C.木兰科D.木樨科59.金银木属于A. 忍冬科B.榆科C.木兰科D.木樨科60.大叶黄杨属于A. 卫矛科B.榆科C.木兰科D.木樨科61.关于卫矛科叶描述正确的是A.单叶B.三出复叶C.单身复叶D.羽状复叶62.下列不是槭树科的是A.女贞B.三角槭C.五角枫D.元宝槭63.槭树科叶A.对生B.互生C.轮生D.簇生64.槭树科果实是B.瓠果C.蓇葖果D.角果65.鸡爪槭属于A. 槭树科B.榆科C.木兰科D.木樨科66.羽毛枫属于A. 槭树科B.榆科C.木兰科D.木樨科67.黄连木属于A. 漆树科B.榆科C.木兰科D.木樨科68.黄栌属于A. 漆树科B.榆科C.木兰科D.木樨科69.臭椿属于A. 苦木科B.榆科C.木兰科D.木樨科70.香椿属于B.榆科C.木兰科D.木樨科71.酢浆草属于A. 酢浆草科B.榆科C.木兰科D.木樨科72.彩叶草属于A. 唇形科B.榆科C.木兰科D.木樨科73.一串红属于A. 唇形科B.榆科C.木兰科D.木樨科74.唇形科的花序是A.轮伞花序B.头状花序C.葇荑花序D.总状花序75.迎春花属于A. 木犀科B.榆科C.木兰科D.木樨科76.木犀科的叶序A.对生B.互生C.轮生77.流苏属于A. 木犀科B.榆科C.木兰科D.木樨科78.白蜡树属于A. 木犀科B.榆科C.木兰科D.木樨科79.下列不是木犀科的是A.龟背竹B.女贞C.小叶女贞D.桂花80.连翘属于A. 木犀科B.榆科C.木兰科D.木樨科81.丁香属于A. 木犀科B.榆科C.木兰科D.木樨科82.菊花属于A. 菊科B.榆科C.木兰科83.菊科的叶序A.互生B.对生C.轮生D.簇生84.菊科的花序是A.头状花序B.轮伞花序C.葇荑花序D.总状花序85.小蓬草属于A. 菊科B.榆科C.木兰科D.木樨科86.六月雪属于A. 茜草科B.榆科C.木兰科D.木樨科87.牵牛花属于A. 旋花科B.榆科C.木兰科D.木樨科88.矮牵牛属于A. 茄科B.茜草科C.旋花科D.木樨科89.石榴属于A. 石榴科B.茜草科C.旋花科D.木樨科90.吊兰属于A.百合科B.兰科C.天南星科D.禾本科91.绿萝属于A. 天南星科B.兰科C.百合科D.禾本科92.龟背竹属于A. 天南星科B.兰科C.百合科D.禾本科93.凤尾竹属于A. 禾本科B.兰科C.百合科D.天南星科94.鹅掌柴属于A. 五加科B.兰科C.百合科D.天南星科95.对于十字花科下列说法错误的是A.花单性B.十字形排列C.4强雄蕊D.侧膜胎座96.对于山茱萸科下列说法错误的是A.子房上位B. 花两性或单性异株C单叶对生或互生,少数近于轮生D. 果实为核果或浆果状核果97.秋海棠属于A.秋海棠科B.蔷薇科C.十字花科D.木犀科98.小檗科的叶序A.互生B.对生C.轮生D.簇生99.对于葡萄科下列说法错误的是A.草质藤本B.茎卷须C.花辐射对称D.子房上位100.对于锦葵科描述错误的是A.叶对生B.花常两性C.单体雄蕊D.中轴胎座101. 苏铁的叶子是:aA.羽状复叶B.单叶C.单身复叶D.三出羽状复叶102.无花果的花序是:aA.隐头花序B.头状花序C.葇荑花序D.总状花序103.七姊妹属于aA. 蔷薇科B.十字花科C.禾本科D.木樨科104.六月雪属于aA. 茜草科B.榆科C.木兰科D.木樨科105.烟碱存在于烟草细胞的()里:cA.细胞质基质B.细胞核C.液泡D.叶绿体基质106.下列细胞中无细胞核的细胞是:bA.保卫细胞B.成熟筛管细胞C.栅栏组织D.海绵组织107.观察和研究染色体的最好时期是:bA.前期B.中期C.后期D.末期108.下列植物没有输导组织的是:dA.被子植物B.裸子植物C.蕨类植物D.藻类植物109.种子的营养结构是:dA.胚轴B.种皮C.果皮D.胚乳或子叶110.种子一般由哪3部分组成:CA.胚芽胚轴胚根B.种皮子叶种阜C.胚胚乳种皮D.胚乳子叶种阜111.小麦,玉米等禾本科植物的种子实际上是包含了种子的果实,它们的种皮与果皮愈合不易分离,称为():aA.颖果B.角果C.瓠果D.蓇葖果112.根毛存在于根尖的():dA.根冠B.分生区C.伸长区D.成熟区113.静止中心在根中具有()的功能:cA.支持B.保护C.恢复根分生区正常结构D.输导114.茎的英文名是:dA. rootB.leafC.nodeD.stem115.淀粉鞘细胞中的()起平衡石的作用:cA.质体B.脂肪粒C.淀粉粒D.蛋白纤维116.年轮的产生是()周期性活动的结果:cA.木质部B.韧皮部C.形成层D.髓117.茎的主要功能是:bA.营养输导B.输导支持C.保护支持D.保护输导118.被子植物的生殖器官不包括:dA.花B.果实C.种子D.茎119.月季等蔷薇科植物的花托呈()aA.杯状或筒状B.柱状C.圆顶状D.平顶状120.萼片和花瓣和称为:bA.花冠B.花被C.花托D.孢片121.心皮是具有生殖作用的:aA.变态叶B.变态短枝C.变态茎D.孢片122.胚珠着生的位置称:aA.胎座B.子房室C.颈卵器D.子房123.单体雄蕊1心皮1心室,胚珠沿腹缝线着生的是:aA.边缘胎座B.中轴胎座C.侧膜胎座D.特立中央胎座124.十字花科的花序是:aA.总状花序B.伞房花序C.伞形花序D葇荑花序125.在3-细胞花粉中,雄性生殖细胞包括:dA.一个雄配子和一个营养核B.2个雄配子C.一个雄配子D.2个雄配子和一个营养核126.花粉外壁的孢粉素主要来自于:dA.表皮B.药室内壁C.中层D.绒毡层127.花粉表面的萌发孔通常被为()BA.孔B.萌发沟C.洞D.纹饰128.裸子植物的生活史存在世代交替是指()aA.孢子体与配子体的交替B.胚子和胚的交替C.种子和原个体的交替D.孢子和配子的交替129.下列代表松属的是()cA.ConiferopsidaB.pinaceaeC.PinusD.pinus.tabulaeformis.carr130.大孢子叶是指()dA.具有保护作用的变态叶B.具有营养作用的变态叶C.具有分生作用的变态叶D.具有生殖作用的变态叶131.我们所吃的草莓是它的_:DA.果实B.花蕊C.子房D.花托和种子132下列是孢子体特征的是(ACF ),是配子体特征的是(BDE )。
蕨类植物和苏铁植物区分特征
早在史前就有了蕨类植物和苏铁类植物,它们曾是自然美景中一重重可贵的亮点,也给人带来非一般的惊喜。
这两大类植物最主要的区分,是彼此的特征上存在有显著的不同,本文将为你详细一一介绍。
首先,从形态特征上比较,苏铁类植物的叶子排列紧密、呈现出罗带状,叶片小而细长,而蕨类植物的叶子显得松贴些,叶面较大,呈瓣状或似裂状,形状可为披针形或倒披针形;此外,从繁殖方式上对比,苏铁类植物采用孢子和叶细胞液做繁殖,而蕨类植物则以营养生殖(无性繁殖)和园生殖(有性繁殖)作为存活和繁衍的方式。
从营养上来看,蕨类植物含有大量的可溶性蛋白和脂肪类物质,而苏铁类植物则特别丰富的是植物纤维,很多植物的根茎食用的性质都因此而来。
再者,在生态环境方面,苏铁植物相对于蕨类植物有更强的适应能力,在浅海环境发育良好,而蕨类植物则多聚集在寒冷的林内等比较湿润的位置,贴近水源,以求获得较好的生长环境。
总之,苏铁类植物和蕨类植物虽然是两大植物类群,但彼此却存在着巨大的差异,体现在形态特征、幼器及其繁殖、营养成分、生态环境等多个方面,相比苏铁植物,蕨类植物的抵抗力不如对方,对外界的环境变化也更不易适应。
三种苏铁植物呈现出迥异的水力安全边界作者:覃兰丽,庞玉堃,张天浩,安倚东,蒋国凤来源:《广西植物》2022年第09期摘要:为探究苏铁植物的水力安全边界(hydraulic safety margins, HSM),该试验选用经典的自然干燥法和最新发表的抽气法测定三种同质园苏铁植物抗旱性(即叶轴木质部脆弱性曲线),获得抗旱指标P50和P88(导水率丧失或气体抽取量分别为50%和88%时的木质部水势),与叶片正午水势计算HSM,结合管胞性状分析。
结果表明:(1)苏铁(Cycas revoluta)、越南篦齿苏铁(C. elongata)、摩瑞大泽米苏铁(Macrozamia moorei)的管胞长度分别为(4 413±378)、(5 146±730)、(6 954±862)μm,苏铁、越南篦齿苏铁与摩瑞大泽米苏铁差异显著(P<0.05)。
(2)两种方法测定的脆弱性曲线都呈典型的“S”型,苏铁、越南篦齿苏铁、摩瑞大泽米苏铁的P50H(导水率丧失50%时的木质部水势)和P50P(气体抽取量为50%时的木质部水势)分别为-2.5、(-2.4±0.5) MPa,-2.3、(-3.6±0.7) MPa,-1.5、(-1.8±0.2) MPa,在已发表的裸子植物数值范围内。
P50和P88具有显著一致性(除了越南篦齿苏铁的P50P 比P50H更低,表示更强抗旱性),与已发表的其他木质部管胞物种通过水力学法和抽气法获得的P50和P88比较分析,具有显著相关性(R2=0.72, P=0.008 1; R2=0.87,P=0.000 7)。
(3)自然干燥法和抽气法计算的HSMs具有相同的趋势,摩瑞大泽米苏铁为负值,而苏铁和越南篦齿苏铁为正值。
综上所述,三种苏铁植物的抗旱性均在已发表的裸子植物范围内,两种方法都适于测定木质部管胞结构的苏铁类植物脆弱性曲线,苏铁、越南篦齿苏铁与摩瑞大澤米苏铁具有不同的水力安全边界。
【说明文】为什么有些叶子的大小形状不同小学说明文500字【说明文】为什么有些叶子的大小形状不同-小学说明文500字我们的校园里有许多树,它们的叶子大小形状不同。
我辨认出松树的叶子细长细长的,象针一样,桦树的叶子就是三角状呈圆形菱形,梧桐树的叶子就是扇形的,橘子一棵的叶子就是椭圆状的……为什么叶子形状不同?到底跟什么有关呢?我想要:难道与它们们生长的环境有关?可是这些一棵都生长在我们学校,必须环境就是相同的。
况且在高原上的枣子树叶子的形状与我们平原的枣子树叶子的形状大小就是一样的。
不对,那沙漠里的仙人掌的叶子十分大几乎转化成了大刺及。
这跟它们的环境没有有关吗?原来,仙人掌的叶子演化成针刺状,就是为了增加水分的冷却;寒冷湿润地区的植物叶子比较高耸,就是为了散发出热量,防止阳光烧伤,并且植物可以吐出气生根,去稀释空气中的水分。
是与它的气候及光照条件有关?应该是这样的,因为在北方气候寒冷干燥,针叶植物多,如雪松,油松等等。
而南方的气候湿润,阔叶植物就占多数,如椰子,榕树,槟榔等等。
还有在我们中部地区,则是针阔叶混交。
就是与它的水分新陈代谢有关吗?我们先来搞一个对照实验,先把两棵小苗分别柏树在a,b两个盒子里。
在a瓶子中的小苗每天给它施肥,而柏树在b盒子里的小苗我们把它和a瓶放到一起,但是不给他施肥。
过了几天后,我们辨认出,柏树在a瓶中的小苗叶子的大小比柏树在b瓶中的小苗叶子的大小小了许多,我们还辨认出a瓶比b瓶的叶子颜色蓝了许多。
通过实验和比较,我们发现:叶子的大小形状不同与它们生长的环境有关,叶子在后期的生长过程中,因为处于树干的不同位置他们所接受光照、承受风向、雨水冲打等各方面的影响是不一样的,所以也不可能一样。
树木学各科特征一、苏铁科 Cycadaceae1常绿,茎粗壮,不分枝,茎顶常残留叶痕;2叶为羽状复叶(或羽状全裂),螺旋着生于茎顶;3雌雄异株,雄球花圆柱形,雌球花半球形,大孢子叶上部呈梳状深裂下部柄状;4种子椭圆形或球形。
口诀羽状复叶棕榈状,显中脉胚珠裸露二、银杏科 Ginkgoaceae1落叶乔木,有长短枝2叶在长枝上互生,在短枝上簇生,扇形,先端常缺裂,叶脉叉状(二叉脉序)3雌雄异株,雄球花为柔荑花序,雌球花(珠座)具长柄,顶部二叉,胚珠2,但仅枚发育成种子;4 种子核果状。
口诀扇叶叉脉好独特,杯状珠座银杏科三、南洋杉科 Araucariaceae1常绿乔木,有树脂,枝轮生2叶钻螺旋状排列或交互对生3雌雄异株或同株,雄球花雄蕊多数,雌球花单生枝顶,螺旋排列4球果大口诀大枝轮生钻形叶,树皮环裂球果大四、松科 Pinaceae1乔木,常有树脂,有长、短枝或仅具长枝2叶针形或条形,在长枝上螺旋着生,在短枝上簇生或束生3球花雌雄同株,雄球花具多数雄蕊,雌球花具多数珠鳞,每珠鳞具 2 倒生胚珠,苞鳞与种鳞分离4球果大型,种鳞螺旋排列,与苞鳞离生,种子常有翅口诀珠鳞苞鳞相分离,螺旋排列条针叶五、杉科 Taxodiaceae1乔木,树皮长条状纵裂2叶螺旋排列,稀交互对生3雌雄同株,雄蕊及珠鳞多螺旋排列,稀交互对生4球果中型,种鳞多数,螺旋排列,稀交互对生,苞鳞和种鳞大部分合生,每种鳞2-9 种子。
口诀珠鳞苞鳞半合生,螺旋排列稀对生六、柏科 Cupressaceae1常绿乔木或灌木2叶鳞形或刺形,鳞形叶交互对生,刺叶 3-4 枚轮生3球花雌雄同株或异株,雄蕊、珠鳞交互对生或 3 枚轮生4球果小型,种鳞少数( 3-6) ,交互对生或轮生,苞鳞和种鳞完全合生,种子1-多粒。
口诀珠鳞苞鳞相愈合,鳞叶棘叶对轮生七、罗汉松科 Podocarpaceae1常绿木本2叶形多样,螺旋排列,稀对生3球花常雌雄异株,雄球花单生或簇生叶腋或枝顶,雌球花基部有数4枚苞片,顶部或上部的少数苞片具 1-2 胚珠5种子核果或坚果状,全部或部分包于假种皮内,基部有种托口诀条叶螺旋稀对生,倒生胚珠有套被八、木兰科 Magnoliaceae1、乔木或灌木,枝条有托叶环痕2、单叶互生,全缘或 4-6 裂(鹅掌楸属),托叶大而包被幼芽3、花两性,稀单性(拟单性木兰属),花托柱状突起4、聚合蓇葖果或聚合翅果口诀:枝有环痕雌雄多,聚合蓇葖木兰科九、番荔枝科 Annonaceae1、乔木、灌木或攀援灌木;木质部通常有香气2、单叶互生,全缘,羽状脉,无托叶。
苏铁类植物的叶子与的松柏类植物叶子形状差异形成的讨论作者:摘要:对于苏铁类植物的叶子类似于蕨类植物的羊齿状,而与同是裸子植物的松柏类植物的针状或披针状不同,可以从植物进化适应上去讨论。
在二叠纪的早期,亚洲、欧洲和北美部分地区开始出现酷热干旱的气候环境,裸子植物适应当时自然环境的变化得到了发展而繁荣兴旺。
在随后的气候变化中,高纬度,及高海拔地区气候愈来愈严寒,松柏类植物的祖先适应于变的严寒的高纬度和高海拔地区,进化压力大进化程度高,其叶子的形状也适应这样的变化,由蕨类的羊齿形演变为针形或披针形;低纬度地区气候变化不大依然炎热干燥,苏铁类植物进化中气候环境变化不象松柏类那麽大,进化压力小进化程度低,保留了与祖先种子蕨类植物相似的原始的羊齿形叶子。
关键词:进化叶形苏铁类植物松柏类植物对于苏铁类植物的叶子类似于蕨类植物的羊齿状,而与同是裸子植物的松柏类植物的针状或披针状不同,可以从植物进化适应上去讨论。
下面有关于裸子植物的起源于进化的论述。
在二叠纪的早期,亚洲、欧洲和北美部分地区开始出现酷热、干旱的气候环境,许多在石炭纪繁盛一时的造煤植物,因不能适应自然环境的变化,而趋于衰落和绝灭。
而一群以种子繁殖的高等植物,即裸子植物,因适应当时自然环境的变化却得到了发展而繁荣兴旺,成为当时地球上植被的主角。
古生代的石炭纪、二叠纪是地球上蕨类植物、种子蕨和苛得狄植物(Cordaitinae)繁荣昌盛时期。
随着岁月的流逝,自石炭纪的中、晚期起,地球上由于气候和其他自然因素的影响,丛林中的面貌,即植被也在发生变化,逐渐形成了4个不同的植物群:分布在欧洲、北美洲大部地区的称为欧美植物群;发育在亚洲东部的就称为华夏植物群[大羽蕨(Gigantopteris)]。
欧美植物群和华夏植物群生长于气候湿热的条件,植被与今日的雨林、季雨林相似。
在亚洲北部季节明显、湿度高而温度较低的生境,分布着安加拉植物群(或称通古斯植物群、库兹涅茨克植物群)和在南半球各大洲和北半球南亚地区季节明显,湿度和温度变化显著的环境,分布着冈瓦纳植物群[舌蕨(Glossopteris)]。
在石炭纪和二叠纪之交,地球上自然环境开始发生了一系列的变化,华夏植物群和欧美植物群分布的地区先后出现了季节性的干旱,并逐渐增加着强度和幅度,严重地威胁着生长在湿润环境中的各种植物。
与此同时,大规模的地壳运动,使陆地上升,面积和相对高度迅速增加,大片的沼泽干涸或消失。
又随着海水的退却,滨海湿润而均匀的海洋性气候,也被严酷而多变的大陆性气候所代替,这些自然因素的变化,对于植物界的影响,更起了推波助澜的作用。
盛极一时的蕨类植物大量衰亡,新型的裸子植物逐渐兴旺起来。
裸子植物虽然到古生代末期之后,方始形成为陆地植物中的主要代表,它的历史可远溯到3.5亿年前,也就是地质史上称为中、晚泥盆世的时候。
从化石记载表明,那时裸子植物正处于形成和开始发展阶段。
最古老的裸子植物或称原裸子植物(Progymnosperm),因为它们尽管在某些方面比蕨类植物进化,但尚未具备裸子植物全部的基本特征。
下面我们从在地层中保存下来的生物历史的化石记录,简述裸子植物的发生和发展。
无脉蕨(Aneurophyton)是中泥盆世的一种原裸子植物,树干高、茎粗的乔木,茎顶端有1个由许多分枝组成的树冠,它的末级“细枝”形状就像分叉的叶片,但其中无叶脉。
孢子囊小而呈卵形,生于末级“细枝”之上。
茎干内部具次生木质组织,这种组织由具缘纹孔的管胞组成。
它没有发达的主根,只有许多细弱的侧根。
古蕨(Archaeopteris)是晚泥盆世特有的一群较为进化的原裸子植物的代表。
树高、茎粗的塔形乔木,茎干具有次生生长的组织,输导组织中的木质成分是具缘纹孔的管胞,茎干的顶端有1个由枝叶组成的树冠;叶是扁平而宽大的羽状复叶;根系较无脉蕨发达;孢子囊单个或成束地着生在不具叶片的小羽片上,孢子囊内曾发现大、小两种孢子。
无脉蕨、古蕨这一类十分奇特的植物,却具有大、小孢子,羽状复叶,具缘纹孔的管胞等原裸子植物的重要特征。
所以,被认为与裸子植物的祖先有关。
但是它们没有胚珠更没有种子,大概是原始蕨类向着原裸子植物演进的低级的过渡类型。
1974年伯恩(Burn)将古蕨算作原裸子植物。
到了石炭纪、二叠纪时,从原裸子植物繁衍出更高级的类型。
裸子植物的进一步繁演就是种子蕨(Pteridospermae)的发现。
种子蕨在上泥盆世地层中已发现,上石炭纪是其极盛时期,少数代表曾生存到三叠纪末期之前。
在1903年英国的古植物学家发现了凤尾松蕨(Lyginopteris oldhamia)的“真蕨”,竟然以种子来进行繁殖,是当今知道得最清楚的种子蕨(图7-23)。
叶为多回羽状复叶,甚大,叶轴上部分二叉;茎甚细,髓颇大,有形成层,维管束的大部分由次生木质部和次生韧皮部组成;小型的种子,外有1杯状包被,其上生有腺体,种子中央为1颇大的雌配子体组织和颈卵器,珠心的顶端有1突出的喙,喙外又有一垣围之,二者之间为贮粉室,其中有时可看见花粉粒,珠心之外有1厚的珠被,珠被是由若干个单位联合而成的,每一个单位代表着1个不育的大孢子叶,所以整个胚珠不是单个的孢子叶,而是聚合囊(synangium),珠心才是有效的大孢子囊。
在石炭纪、二叠纪化石中,还发现以髓木(Medullosa)为代表的植物,也是当时北半球广泛分布的种子蕨。
在我国地质史的石炭纪、二叠纪时期,也有许多种子蕨繁盛生长,不仅有凤尾松蕨和髓木的家族成员,还有若干特殊的类型。
最著名的是大羽蕨(Gigantopteris),这种植物的整个形状和内部结构虽然不很清楚,但从叶的形态特征来看,很可能是一种比较进化的种子蕨,它的叶子像被子植物茄科的烟草叶,长可达数十厘米,叶脉也相似,都是属于“复杂网状脉序”。
大羽蕨是迄今所知具有这种高级脉序的先驱者。
由于我国和东亚地区在二叠纪时,繁荣着以大羽蕨为代表的独特的植物群,故称之为华夏植物群。
在这一类群最古老、最原始的裸子植物中,有几个方面值得特别注意:(1) 它们还没有花,但已形成种子,这在植物系统发育过程中,种子的出现比花和果实更早;(2) 在种子中始终没有发现发育完善的胚,这是一种原始的性状;(3) 在胚珠的贮粉室中,只有看到花粉粒,而未发现花粉管,这也是原始的性状之一。
所以,种子蕨是介于蕨类植物和裸子植物之间的1个极其重要的类型,并成为许多现代裸子植物的起点。
拟铁树植物(Cycadeoideinae)即本内铁树(Bennettitinae)和科得狄植物的发现,对由种子蕨植物直接演化出来的铁树植物和一些古植物,具有重要意义。
拟苏铁植物,是直接起源于髓木类种子蕨植物。
其中拟铁树属(Cycadeoidea),植物体皆矮小,茎有块状或柱状,茎的解剖构造上有1大髓,1薄层维管组织及1厚的皮层,茎的表面覆满已脱落的叶基,茎顶端有1丛羽状复叶。
孢子叶球遍布于茎的周围;孢子叶球两性,即大、小孢子叶合成 1孢子叶球;在孢子叶的下部为螺旋状排列的苞片,其上为1轮大型羽状的小孢子叶,基部相连成盘,小孢子囊排成两列,每个小孢子囊又分数室,为聚合囊;每个大孢子叶只有1个短柄和1个顶生的胚珠夹于大孢子叶之间,又有另1种苞片,棒形,顶端膨大,称为间生鳞片(interseminal scale)。
种子无胚乳,而含有2片子叶的胚。
拟铁树属植物,极似铁树植物,但孢子叶球两性,成熟种子无胚乳,这在裸子植物中颇为特殊。
因此,被认为是和某些具有两性结构的裸子植物的起源有关的一群古植物。
科得狄植物,植物体为高大乔木,茎粗一般不超过1米,茎干的内部构造和种子蕨颇相似。
但木材较发达而致密,木质部或薄或厚,通常无年轮,构造特殊的髓心,是由许多薄壁细胞形成的横裂成片,仿佛似被子植物胡桃的髓;具较发达的根系和高大的树冠;叶皆是全缘的单叶,形态大、小颇不一致,其上有许多粗细相等、分叉的、几乎是平行的叶脉,脉间尚有硬组织形成细纹;已有了“花”,即孢子叶球,大、小孢子叶球分别组成松散的孢子叶球序。
小孢子叶球的基部有多数不育的苞片,小孢子叶由小孢子叶柄和小孢子囊组成。
大孢子叶的结构与小孢子叶相似,基部具不育的苞片,胚珠顶生,珠心和珠被完全分离。
有胚珠,但还没有真正的种子,有贮粉室,其内曾多次发现有花粉粒,但未发现有花粉管。
科得狄植物具胚珠,叶的形态、结构等类似种子蕨。
而茎的构造和孢子叶球等又类似裸子植物。
它是种于蕨的后裔或具有共同的起源。
它在裸子植物的起源和系统发育上都具有重要的意义。
关于真蕨类(Filicinae)、原裸子植物和裸子植物的系统发育,60年代贝克(Beck)把古蕨属和科得狄属的植物归属原裸子植物,并认为可能是种子植物的直接祖先;70年代班克(Bank)提出真蕨、原裸子植物都是来自裸蕨(Psilophyton),再由原裸子植物进化到裸子植物。
综上所述,现代裸子植物的起源和进化,根据地质年代的历史记载和古植物学的研究,概述于下。
铁树纲植物铁树纲植物起源开始于古生代二叠纪,甚至可能起源于石炭纪,繁盛于中生代,是现代裸子植物最原始的类群。
从种子蕨的发现、研究表明,它们有着密切的关系。
在形态上,茎干都不甚高大,少分枝或不分枝,茎干表面残留叶基,顶生一丛羽状复叶;内部构造上,都具有较大的髓心和厚的皮层,木材较疏松;生殖器官结构上,小孢子叶保存着羽状分裂的特征,大孢子叶的两侧着生数个种子,呈羽状排列;它们的种子结构也很接近。
这些都说明铁树类植物是由种子蕨演化而来的。
松柏纲植物松柏纲植物是现代裸子植物中种、属最多的植物。
它们的植物体的形态结构比铁树类、银杏类更能适应寒旱的自然环境;它们的胚珠受精方式比较进化,小孢子(花粉粒)萌发时产生花粉管,游动精子消失。
这是由于此类植物在地质历史进程中较能抵御自然环境的变动,而较多地保存下来的缘故。
关于松柏类植物的起源,还不很清楚,在地质史上出现较早的科得狄,可看作是松柏类植物的先驱者,因为它和古老的松柏类在形态上和结构上,有不少重要的相似点,特别是和石炭纪、二叠纪的松柏植物勒巴杉(Lebachia)孢子叶球的结构非常近似。
从这些相似的特征分析,松柏纲植物,无疑地是科得狄的后裔。
一般认为,松柏纲植物各科的演化路线是:杉科和柏科,它们可能是从中生代早期的三叠纪、侏罗纪时已灭绝的类型,伏脂杉(Voltzia)、掌鳞杉(Cheirolepis=Hirmerella)等化石类型中分化出来的;南洋杉科,在木材的形态结构上与科得狄极为相似,称为“南洋杉型”,所以,可能是从它直接演化出来的;松科的可靠化石,虽出现较晚,但也许很早就已形成为一个独立的演化支,因为它的球果具有分离的苞鳞,是相当原始的性状。
基于以上关于裸子植物的起源与进化的论述,我可以得出以下结论:(1)裸子植物是在适应了在二叠纪的早期亚洲、欧洲和北美部分地区开始出现的酷热、干旱的气候环境,得到了发展而繁荣兴旺,成为当时地球上植被的主角;(2)裸子植物起源于某些种子蕨类植物。