真核生物域
植物界
被子植物
被子植物(英語(yǔ):Angiosperms),又稱開花植物(英語(yǔ):floweringplants)、真花植物或有花植物,是指有胚植物中的一類種子植物,其種子有較完整的保護(hù)構(gòu)造,在胚胎時(shí)期即被子房包覆;可依其子葉數(shù)目,再細(xì)分為雙子葉植物與單子葉植物。
被子植物是當(dāng)今世界植物界中最進(jìn)化、種類最多、分布最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的類群?,F(xiàn)知全世界被子植物共有20多萬(wàn)種,占植物界總數(shù)的一半以上。中國(guó)已知的被子植物約2700多屬,3萬(wàn)余種。被子植物與人類有著極為密切的關(guān)系,如中國(guó)的被子植物可提供食物的達(dá)2000余種;果樹有300多種;花卉植物數(shù)不勝數(shù);藥用被子植物有10027種(含種以下分類單位),占中國(guó)藥用植物總數(shù)的90%,是藥用種類最多的類群,絕大多數(shù)中藥均來(lái)自于被子植物。
開花植物的花朵是其和其他種子植物間最顯著的不同?;ǘ渥岄_花植物能夠有更廣闊的演化關(guān)系,且延展了其生態(tài)上的利基,以致能使開花植物在陸地上的生態(tài)系中稱霸。
花是被子植物(又稱有花植物或開花植物)的繁殖器官,其生物學(xué)功能的是結(jié)合雄性精細(xì)胞與雌性卵細(xì)胞以產(chǎn)生種子。這一進(jìn)程始于傳粉,然后是受精,從而形成種子并加以傳播。對(duì)于高等植物而言,種子便是其下一代,而且是各物種在自然分布的主要手段。同一植物上著生的花的組合稱為[花序]。
被子植物具異形孢子,亦即能產(chǎn)生兩種生殖孢子。花粉(小孢子,雄性)和胚珠(大孢子,雌性)分別產(chǎn)生于不同器官,但典型的花則同時(shí)含有大小孢子,因?yàn)樗鼉煞N器官兼有。
花可視為節(jié)間縮短并具繁殖能力的莖的變態(tài),而其節(jié)結(jié)構(gòu)也可看作是葉的高度變態(tài)。從本質(zhì)上說(shuō),花的結(jié)構(gòu)是由頂端分生組織的花芽和“體軸”分化形成的?;梢远喾N方式著生于植物上:如果花沒有任何枝干,而是單生于葉腋,即稱為“無(wú)柄花”,而其他花上與莖連接并起支持作用的小枝則稱為“花柄”。若花柄具分支且各分支均有花著生,則各分支稱為小梗。花柄的頂端膨大部分稱為花托。
花的各部分輪生于花托之上,四個(gè)主要部分從外到內(nèi)依次是:
花萼:位于最外層的一輪萼片,通常為綠色,但也有些植物的花萼呈現(xiàn)花瓣?duì)??;ㄝ嗪突ü诤戏Q為“花被”。
花冠:位于花萼的內(nèi)輪,由花瓣組成,較為薄軟,常有顏色以吸引昆蟲幫助授粉。和花萼合稱為“花被”。
雄蕊,又稱雄花器:可有一枚或多枚。花藥著生于花絲頂部,是形成花粉的地方,花粉中含有雄配子。
雌蕊,又稱雌花器:可有一枚或多枚。組成雌蕊的基本單位稱為心皮,包含有子房,而子房室內(nèi)有胚珠(內(nèi)含雌配子)。一枚雌蕊可由一片心皮單獨(dú)形成,稱作單雌蕊;一枚雌蕊也可由數(shù)片心皮聯(lián)合形成,稱作復(fù)雌蕊。其中,復(fù)雌蕊又可依心皮間以合生或離生的聯(lián)合樣態(tài),分型為合生心皮或離生心皮。雌蕊的黏性頂端稱為柱頭,是花粉的受體。花柱連接柱頭和子房,是花粉粒萌發(fā)后花粉管進(jìn)入子房的通道。
雖然上述結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了花的“典型”構(gòu)造,但自然中各植物的實(shí)際構(gòu)造具有很大的差異性。這些差異對(duì)于被子植物的進(jìn)化具有重大意義,并被植物學(xué)家廣泛用于確立各植物的種間關(guān)系。例如,被子植物的兩個(gè)亞綱可以通過(guò)其花瓣數(shù)加以區(qū)分:雙子葉植物通常有4或5(或者4或5的倍數(shù))片花瓣,而單子葉植物多為3或3的倍數(shù)。
開花植物的雄蕊比起和其相對(duì)應(yīng)的裸子植物的器官要輕小的多,且隨著時(shí)間使花朵更具多樣性,因其對(duì)不同特定的授粉方式的適應(yīng)能力,如某些特殊的授粉媒介。雄蕊亦隨著時(shí)間演化出了防止自體授粉的機(jī)制,更增加了其多樣性,讓開花植物有著更多的優(yōu)勢(shì)。
開花植物雄體的縮小可能是演化來(lái)減少其由授粉(即花粉到達(dá)母株)至進(jìn)入子房受精的時(shí)間縮短。在裸子植物中,受精的時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)一年之久,而開花植物則可以在授粉后的很短時(shí)間內(nèi)開始其受精的程序。這使得開花植物能夠比裸子植物以極快的速度來(lái)產(chǎn)生種子。
被子植物緊密的心皮允許其去適應(yīng)不同的授粉方式,且避免其自體授精的發(fā)生,因此維持其多樣性的續(xù)增。當(dāng)胚珠受精了之后,心皮和其他周圍的組織便會(huì)發(fā)展成一顆果實(shí),另一個(gè)使被子植物可以增加其在陸地生態(tài)系優(yōu)勢(shì)的機(jī)會(huì),以其演化出多樣機(jī)制的適應(yīng)能力。
縮小的雌體如同縮小的雄體一般,演化成有較快結(jié)實(shí)的能力,終致開花植物有一年生草本的生命周期,而使其占有更多的利基。
胚乳約在受精后至受精卵第一期前開始成形,有很高的養(yǎng)分可提供胚胎發(fā)育之用,且有時(shí)亦可提供給幼苗。
這些不同的特征一齊使得被子植物為最多樣性且大量的陸生植物,并且也對(duì)人類最有經(jīng)濟(jì)重要性。開花植物在陸地生態(tài)系中的優(yōu)勢(shì)有個(gè)重大的例外:即為北方針葉林生態(tài)系,其屬于裸子植物。
真正的花為被子植物獨(dú)具的主要特征,所以被子植物又叫有花植物?;ɑ旧嫌?/span>4個(gè)系列的成分組成:
①外層系列為由萼片組成的花萼,通常呈綠色,有保護(hù)花的作用;
②內(nèi)層系列為由花瓣組成的花冠,通常質(zhì)地柔軟多汁,色澤鮮艷,具有引誘傳粉者的作用;
③一至多個(gè)系列的生有花粉的雄蕊,合稱雄蕊群;
④一個(gè)(至多個(gè))系列的內(nèi)含胚珠的心皮,構(gòu)成子房或雌蕊群。
被子植物群,通過(guò)子房上的花柱和柱頭接受花粉粒(雄配子體)。花粉萌發(fā)后,雄配子體有1個(gè)粉管細(xì)胞和2個(gè)精子(雄核);在胚珠中,雌配子體(胚囊)通常有8個(gè)細(xì)胞(1個(gè)卵細(xì)胞、2個(gè)助細(xì)胞、3個(gè)反足細(xì)胞、2個(gè)極核細(xì)胞)。雙受精后,由一個(gè)花粉粒產(chǎn)生的雄核(配子)與卵受精發(fā)育成胚,另一個(gè)雄核與二個(gè)雌核結(jié)合發(fā)育成胚乳?;ǖ臉邮胶筒煌V的傳粉者的感覺或知覺作用緊密相連,而且在昆蟲與花的相互關(guān)系上存在著平行的協(xié)同進(jìn)化。原始的葉狀心皮通過(guò)折疊和邊緣或縫線的愈合而封閉很可能與蟲媒授粉有關(guān),這不僅可以保護(hù)胚珠免受攫食昆蟲的侵食,而且可以利用來(lái)訪昆蟲作為傳遞花粉的媒介。
被子植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和分化水平也是最進(jìn)化的,除了若干原始的成員外,在水分輸導(dǎo)組織(木質(zhì)部)中都有稱為導(dǎo)管的管狀細(xì)胞。在體型上,被子植物大小的變化從高達(dá)150米的澳大利亞的桉樹到長(zhǎng)不足1毫米的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的微粒狀漂浮水生植物無(wú)根萍。在熱帶雨林中,巨大的藤本植物(如榼藤子)攀援而上高聳云霄;也有附生在大樹上的蘭科、天南星科和鳳梨科植物,它們僅依靠樹槎上的薄薄積土而生長(zhǎng);茅膏菜、捕蠅草、貍藻和豬籠草等食蟲植物則在捕蟲設(shè)計(jì)上結(jié)構(gòu)巧妙和復(fù)雜。被子植物中還有各種寄生植物如槲寄生、菟絲子,靠從別的植物中吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)生活。特別是分布在加里曼丹和蘇門答臘的奇異的大花草,營(yíng)養(yǎng)器官退化到只剩下幾根生長(zhǎng)在其寄主植物的根或莖上的絲狀物,但它那巨大的花,直徑卻達(dá)45厘米,重7千克,而且充滿著為蠅類所喜愛的尸臭味。還有原產(chǎn)于中美洲和南美洲荒漠的多漿汁的仙人掌科植物,約有2000種,形態(tài)別致,有高達(dá)20米的巨大的仙人柱,有直徑達(dá)1米的笨重的仙人球,也有延地而生,形似游蛇的仙人鞭。干燥的環(huán)境使得這些植物特別耐旱:植物體95%以上都是水,莖的外皮堅(jiān)硬而不通氣,葉變成了刺,而且有些種遍體密布毛茸——這一切都是為了防止水分蒸發(fā)。
高水平的生理效率和范圍廣泛的營(yíng)養(yǎng)體可塑性以及花的多樣性使被子植物得以占領(lǐng)幾乎所有極端的生境,并使這些生境特征化——森林、草原、沙漠和許多水生生境。被子植物在主要的植物地理區(qū)域內(nèi)形成了一個(gè)常由占優(yōu)勢(shì)的科、屬和種為特征的一系列廣泛的生態(tài)群落。
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