被子植物門代表植物:木蘭
被子植物(Angiosperm)又名
綠色開花植物,,在
分類學(xué)上常稱為
被子植物門。是植物界最高級的一類,,
是地球上最完善,、適應(yīng)能力最強、出現(xiàn)得最晚的植物,,自新生代以來,,它們在地球上占著絕對優(yōu)勢。現(xiàn)知被子植物共
1萬多屬,,
約20多萬種,,占植物界的
一半,
中國有
2700多屬,,
約3萬種,。被子植物能有如此眾多的種類,有極其廣泛的適應(yīng)性,,這和它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、完善化分不開的,,特別是
繁殖器官的
結(jié)構(gòu)和
生殖過程的特點,,提供了它適應(yīng)、抵御各種環(huán)境的內(nèi)在條件,,使它在
生存競爭,、
自然選擇的矛盾斗爭過程中,不斷產(chǎn)生新的變異,,產(chǎn)生新的物種,。
被子植物的習(xí)性、形態(tài)和大小差別很大,,從極微小的青浮草到巨大的喬木桉樹,。大多數(shù)直立生長,但也有纏繞,、匍匐或靠其他植物的機械支持而生長的,。多含葉綠素,自己制造養(yǎng)料,,但也有腐生和寄生的,。有幾個科的植物是肉食的,,如
豬籠草科(Drosera)植物以昆蟲和其他小動物為食物。許多是木本的(喬木和
灌木),,但多為草本,,草本被子植物比木本具有更進化的特征。多
異花傳粉,,少數(shù)自花傳粉,。
花粉粒到達柱頭后即萌發(fā)并產(chǎn)生花粉管,通過花柱向下進入子房腔,?;ǚ酃芮岸擞泄芎撕蜕臣毎kS著花粉管的發(fā)育,,生殖細胞分裂成兩個雄配子,。花粉管一般通珠孔進入胚珠,?;ǚ酃苓M入雌配子體后,頂端破裂,,兩個雄配子釋出,,進入雌配子體的細胞質(zhì)內(nèi)。其中一個雄配子鉆入卵細胞內(nèi),,與之融合而受精,。受精后產(chǎn)生的合子常發(fā)育成胚。另一個雄配子同雌配子體的其他兩個核(極核)結(jié)合(或同兩極核預(yù)先融合成的一個核相結(jié)合)形成胚乳核,,胚乳核產(chǎn)生胚乳,,用以貯藏養(yǎng)料。兩個雄配子均參加融合過程,,這稱為
雙受精作用,,為被子植物所獨有。
具有真正的花
被子植物花的結(jié)構(gòu)
花是被子植物(
被子植物門植物,,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)合雄性精細胞與雌性卵細胞以產(chǎn)生種子。這一進程始于傳粉,,然后是受精,,從而形成種子并加以傳播。對于高等植物而言,,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,但典型的花則同時含有大小孢子,,因為它兩種器官兼有,。
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,,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?;梢砸远喾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,,但也有些植物的呈花瓣狀,。
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,。
雄蕊群:一朵花內(nèi)雄蕊的總稱,,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,。
雌蕊群:一朵花內(nèi)雌蕊的總稱,可由一個或多個雌蕊組成,。組成雌蕊的繁殖器官稱為心皮,,包含有子房,而子房室內(nèi)有胚珠(內(nèi)含雌配子),。一個雌蕊可能由多個心皮組成,,在這種情況下,,若每個心皮分離形成離生的單雌蕊,即稱為離心皮雌蕊,,反之若心皮合生,,則稱為復(fù)雌蕊。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)后花粉管進入子房的通道,。
花被:是一朵花中的花萼與花冠的合稱,位于
雄蕊和
雌蕊的外圍,。
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際構(gòu)造具有很大的差異性。這些差異對于被子植物的進化具有重大意義,,并被植物學(xué)家廣泛用于確立各植物的種間關(guān)系,。例如,被子植物的兩個亞綱可以通過其花瓣數(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),。
大多數(shù)植物的花都如上所述,同時具有雌蕊和雄蕊,,這在植物學(xué)上稱為“
完全花”,、“
兩性花”或者“
雌雄同花”。不過,,也有一些植物的花是“
不完全花”或“
單性花”,,即
只有雄蕊或雌蕊的花。此種情況下,,如果雌花與雄花分別生長在不同的植株上,,則稱為“
雌雄異株”。相反,,如果單性的雄花和雌花同生于一植株,,則稱為“
雌雄同株”。
有些植物的花單生于植株上,,而有些植物的花則簇生于植株,對于后者而言,,這些花若按照一定規(guī)律排列于花軸上,便形成了“花序”,。在這一點上,,必須要注意“花”的實際概念,。從植物學(xué)角度看,一朵菊花或向日葵并不是一朵花,,而是一頭狀花序,,即由許多小花組成的花序,而且其中的所有小花都具有前文提及的結(jié)構(gòu),。有些花具有輻射對稱性,,亦即如果其花被以任何角度通過中央軸線一分為二,所得的兩半都是對稱相等的,,稱為輻射對稱花或整齊花,,例如月季和桃花。還有些花只能按一個角度切得兩個對稱面,,則稱左右對稱花或不整齊花,,例如金魚草和大部分蘭花。
具有雌蕊
雌蕊由
心皮所組成,,包括
子房,、
花柱和
柱頭3部分。
胚珠包藏在子房內(nèi),,得到子房的保護,, 避免了
昆蟲的咬噬和
水分的喪失。子房在
受精后發(fā)育成為果實,。
果實具有不同的色,、香、味,,多種開裂方式;
果皮上常具有各種鉤,、刺、翅,、毛。果實的所有這些特點,,對于保護
種子成熟,,幫助種子散布起著重要作用,它們的進化意義也是不言而喻的,。
具有雙受精現(xiàn)象
雙受精
雙受精現(xiàn)象,即兩個
精細胞進入
胚囊以后,,1個與
卵細胞結(jié)合形成
合子,另1個與2個
極核結(jié)合,,形成3n
染色體,,發(fā)育為胚乳,幼胚以3n染色體的胚乳為營養(yǎng),,使新植物體內(nèi)矛盾增大,因而具有更強的生活力,。所有被子植物都有雙受精現(xiàn)象,這也是它們有共同
祖先的一個證據(jù),。
孢子體高度發(fā)達
被子植物的
孢子體,,在形態(tài),、結(jié)構(gòu)、生活型等方面,,比其他各類植物更完善化,、多樣化,,有
世界上最高大的
喬木,如
杏仁桉(Eucalyptus amygdalina Labill.),,高達156米,;也有微細如沙粒的小草本如
無根萍[Wolffia arrhiza (L.) Wimm.],每平方米水面可容納300萬個個體,。有重達25千克僅含1顆種子的果實,,如
王棕(
大王椰子)[Roystonea regia (H.B.K.) O. F.Cook];也有輕如塵埃,,5萬顆種子僅重0.1克的植物如
熱帶雨林中的一些附生蘭,;有壽命長達6千年的植物,,如
龍血樹(Dracaena draco L.);也有在3周內(nèi)開花結(jié)籽完成生命周期的植物(如一些生長在荒漠的
十字花科植物);有水生,、砂生,、石生和
鹽堿地生的植物,;有自養(yǎng)的植物也有
腐生,、
寄生的植物。在
解剖構(gòu)造上,,被子植物的
次生木質(zhì)部有導(dǎo)管,
韌皮部有
伴胞,;而裸子植物中一般均為
管胞(只有
麻黃和
買麻藤類例外),,韌皮部無伴胞,,輸導(dǎo)組織的完善使體內(nèi)物質(zhì)運輸暢通,適應(yīng)性得到加強,。
配子體進一步退化
種子結(jié)構(gòu)
被子植物的小孢子(
單核花粉粒)發(fā)育為雄
配子體,,大部分成熟的雄配子體僅具2個
細胞(2核花粉粒),,其中1個為營養(yǎng)細胞,,1個為生殖細胞,少數(shù)植物在傳粉前生殖細胞就分裂1次,,產(chǎn)生2個精子,,所以這類植物的雄配子體為3核的
花粉粒,如
石竹亞綱的植物和
油菜,、
玉米,、
大麥、
小麥等,。被子植物的大孢子發(fā)育為成熟的雌配子體稱為胚囊,,通常胚囊只有8個細胞:3個
反足細胞、2個極核,、2個
助細胞,、1個
卵,。反足細胞是
原葉體營養(yǎng)部分的殘余,。有的植物(如
竹類)反足細胞可多達300余個,,有的(如
蘋果、
梨)在胚囊成熟時,,反足細胞消失,。助細胞和卵合稱
卵器,是
頸卵器的殘余,。由此可見,,被子植物的雌、雄配子體均無獨立生活能力,,終生寄生在孢子體上,,結(jié)構(gòu)上比裸子植物更簡化,。配子體的簡化在
生物學(xué)上具有進化的意義。
頸卵器消失,,其余為卵器。
被子植物的上述特征,,使它具備了在生存競爭中,,優(yōu)越于其他各類植物的內(nèi)部條件。被子植物的產(chǎn)生,,便地球上第一次出現(xiàn)色彩鮮艷,、類型繁多,、花果豐茂的景象,隨著被子植物花的形態(tài)的發(fā)展,,果實和種子中高能量產(chǎn)物的貯存,,使得直接或間接地依賴植物為生的動物界(尤其是昆蟲、鳥類和哺乳類),,獲得了相應(yīng)的發(fā)展,迅速地繁茂起來,。 被子植物—菊科
被子植物是植物界進化最高級、種類最多,、分布最廣,、適應(yīng)性最強的類群,。在不同的系統(tǒng),,被子植物有300多至400多科,1萬多屬,,20—25萬種。超過植物界總種數(shù)之半,。它們分布于各個氣候帶。由于氣溫高,、雨水多的緣故,,熱帶,、亞熱帶最多,。南美亞馬遜河區(qū)有約4萬種,。其他熱帶地區(qū)有2—3萬種,。溫帶地區(qū)因氣溫降低,,雨量少了,種類漸減,。以我國情況看,,云南省氣候條件好,植物達萬種以上,,而河北省地處北緯26—43度之間。相對種類減少很多,,約有2,500種。北極地區(qū)則大大減少,,許多地方幾乎無被子植物,,僅少數(shù)地方有少數(shù)種類頑強生存,。如北極柳(Salix lanata)、北極罌粟(Papaver radicatum),,其分布緯度達80度以上,。在南半球南極大陸的莫爾吉特灣詹尼島附近,,有石竹科植物厚葉柯羅石竹(Colobanthus crassifolius)生存。另外,,從海拔高度看,,地勢越高,氣溫越低,,大約每上升100米,,氣溫降低0.5℃,,植物種類組成也有變化,;在珠穆朗瑪峰地區(qū),氣候嚴(yán)寒,,只有少數(shù)耐寒種類方可生存,。5,000—5,500米地區(qū)還能找到石竹科的伏繁縷(Stellaria decumbens)。雪蓮花(Saussurea involucrata )在新疆天山高處也有分布,。
花
被子植物的花.百合花
開花植物的花朵是其和其他種子植物間最顯著的不同,。花朵讓開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。
含有兩對花粉囊的雄蕊
開花植物的雄蕊比起和其相對應(yīng)的裸子植物的器官要輕小的多,,且隨著時間使花朵更具多樣性,,因其對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。雄蕊亦隨著時間演化出了防止自體授粉的機制,,更增加了其多樣性,,讓開花植物有著更多的優(yōu)勢。
縮小的雄體
開花植物雄體的縮小可能是演化來減少其由授粉(即花粉到達母株)至進入子房受精的時間縮短,。在裸子植物中,,受精的時間可能長達一年之久,而開花植物則可以在授粉后的很短時間內(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產(chǎn)生種子,。
緊密地包圍著胚珠的心皮
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發(fā)展成一顆果實,,另一個使被子植物可以增加其在陸地生態(tài)系優(yōu)勢的機會,,以其演化出多樣機制的適應(yīng)能力。心皮和其他補助部份可能會變?yōu)楣麑崱?
縮小的雌體
縮小的雌體如同縮小的雄體一般,,演化成有較快結(jié)實的能力,,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
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,,并且也對人類最有經(jīng)濟重要性。開花植物在陸地生態(tài)系中的優(yōu)勢,,有個重大的例外,,即在針葉林里。
起源時間
當(dāng)前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為被子植物起源于白堊紀(jì)或晚
侏羅紀(jì),。根據(jù)
斯科特(Scott),、
馬朗(Ba-rghoon)和
利奧波德(Leopold)(1960)對以前記述過的化石進行了全面的討論,發(fā)現(xiàn)白堊紀(jì)之前未曾保存具確實證據(jù)的被子植物化石,。此外從孢粉證據(jù)來看,,同樣表現(xiàn)在白堊紀(jì)以前的地層中,未能找到被子植物花粉,。
多伊爾(Doyle 1969)和
馬勒(Muller 1970)根據(jù)早白堊世和晚白堊世地層之間孢粉的研究,,支持被子植物最初的分化是發(fā)生在早白堊世,大概在侏羅紀(jì)時期就為這個類群的發(fā)展準(zhǔn)備好了條件,,這一觀點也被
奧爾夫(Wolf 1972)從美國
弗吉尼亞的怕塔克森特早白堊世巖層中得到的葉化石證據(jù)所支持,。同時,他們還得出結(jié)論:在白堊紀(jì),木蘭目的發(fā)展先于被子植物的其它類群,。我國學(xué)者潘廣等人近10年在對華北燕遼地區(qū)中侏羅紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)并確證了原始被子植物的存在,,也發(fā)現(xiàn)了那時的單子葉和雙子葉植物---木蘭類和柔夷花序類均已發(fā)育較好。因此,,被子植物的起源應(yīng)早于白堊紀(jì),。這個觀點已在1999年第16屆國際植物學(xué)大會上引起關(guān)注。
發(fā)源地
關(guān)于被子植物起源的時間,,最好的花粉粒和葉化石證據(jù)表明,,被子植物出現(xiàn)于1.2~1.35億年前的早白堊紀(jì)。在較古老的白堊紀(jì)沉積中,,被子植物化石記錄的數(shù)量與
蕨類和裸子植物的化石相比還較少,,直到距今8000~9000萬年的白堊紀(jì)末期,被子植物才在地球上的大部分地區(qū)占了統(tǒng)治地位,。至于被子植物起源的地點,目前普遍認(rèn)為被子植物的起源和早期的分化很可能在白堊紀(jì)的赤道帶或靠近赤道帶的某些地區(qū),,其根據(jù)是現(xiàn)存的和化石的木蘭類在亞洲東南部和
太平洋南部占優(yōu)勢,在低緯度熱帶地區(qū)白堊紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)有最古老的被子植物三溝花粉,。中國植物分類學(xué)家
吳征鎰教授,,從中國
植物區(qū)系研究的角度出發(fā),提出整個被子植物區(qū)系早在
第三紀(jì)以前,,便在古代統(tǒng)一的大陸的熱帶地區(qū)發(fā)生,,并認(rèn)為中國南部、西南部和
中南半島,,在北緯20°~40°間的廣大地區(qū),,最富于特有的古老科、屬,,這些第三紀(jì)古熱帶起源的植物區(qū)系,,即是近代
東亞溫帶、亞熱帶植物區(qū)系的開端,,這一地區(qū)就是被子植物的發(fā)源地,。關(guān)于被子植物起源的地點問題,,依然處于推測階段,雖然多數(shù)學(xué)者贊同低緯度起源,,但要確切回答被子植物的起源地點還有困難,有待作更深入的研究,。關(guān)于被子植物的祖先,,推測很多,并無定論,。其中有藻類,、蕨類、
松杉目、買麻藤目,、
本內(nèi)蘇鐵目,、
種子蕨和舌羊齒等,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,,應(yīng)到已絕滅的古老的裸子植物中去尋找被子植物的祖先,。比較流行的是
本內(nèi)蘇鐵和種子蕨這兩種假說。
可能的祖先
被子植物的屬種十分龐雜,,形態(tài)變化很大,,分布極廣,粗看起來,,確實難用統(tǒng)一的特征將所有的被子植物歸成一類,。因此,對被子植物的祖先存在不同的假說,,有
多元論和
單元論兩種起源說,。
多元論認(rèn)為被子植物來自許多不相親近的群類,彼此是平行發(fā)展的,。
胡先骕,、米塞(Meeuse)、恩格勒(Engler)和
蘭姆(Lam)等人是多元論的代表,。我國的分類學(xué)家胡先骕1950年發(fā)表了一個被子植物多元起源的系統(tǒng),,也是我國學(xué)者發(fā)表的被子植物的唯一系統(tǒng)。
單元論是目前多數(shù)植物學(xué)家主張的被子植物起源說,。主要依據(jù)是被子植物有許多獨特和高度特化的性狀,,如雄蕊都有四個孢子(花粉)囊和特有的藥室內(nèi)層;大孢子葉(心皮)和柱頭的存在,;雌雄蕊在花軸排列的位置固定不變,;雙受精現(xiàn)象和三倍體胚乳;以及篩管和伴胞的存在,。因此,,人們認(rèn)為被子植物只能起源于一個共同的祖先。
哈欽森(Hutchinson),、塔赫他間(Takhtajan),、克朗奎斯特(Cronquist)和 Judd是單元論的主要代表。
被子植物如確系單元起源,,那么它究竟發(fā)生于哪一類植物呢,?推測很多,至今未有定論,。人們推測的有:藻類,、蕨類,、松杉目、
買麻藤目,、本內(nèi)蘇鐵目,、種子蕨等。目前比較流行的是本內(nèi)蘇鐵目和種子蕨這二種假說,。
塔赫他間和克朗奎斯特從研究現(xiàn)代被子植物的原始類型或活化石中,,提出被子植物的祖先類群可能是一群古老的裸子植物。并主張木蘭目為現(xiàn)代被子植物的原始類型,。這一觀點已得到多數(shù)學(xué)者的支持,。那么,木蘭類是從哪一群原始被子植物起源的呢,?萊米斯?fàn)枺↙emesle)主張起源于本內(nèi)蘇鐵,,認(rèn)為本內(nèi)蘇鐵的
孢子葉球常兩性,稀單性,,和木蘭,、
鵝掌楸的花相似;種子無胚乳,,僅是兩個肉質(zhì)的子葉和次生木質(zhì)部的構(gòu)造亦相似等等,,從而提出被子植物起源于本內(nèi)蘇鐵。但是,,近年來這種主張逐漸減少,。塔赫他間認(rèn)為,本內(nèi)蘇鐵的孢子葉球和木蘭的花的相似性是表面的,,因為木蘭類的雄蕊(小孢子葉)像其他原始被子植物的小孢子葉一樣是分離,、螺旋狀排列的,而本內(nèi)蘇鐵的小孢子葉為輪狀排列,,且在近基部合生,,
小孢子囊合生成聚合囊;其次,,本內(nèi)蘇鐵目的大孢子葉退化為一個小軸,,頂生一個
直生胚珠,。因此要想象這種簡化的大孢子葉轉(zhuǎn)化為被子植物的心皮是很困難的,。另外,,本內(nèi)蘇鐵以珠孔管來接受小孢子,,而被子植物通過柱頭進行授粉,所有這些都表明被子植物起源于本內(nèi)蘇鐵的可能性較小,。塔赫他間認(rèn)為被子植物同本內(nèi)蘇鐵有一個共同的祖先,,有可能從一群最原始的種子蕨起源。目前,,大部分系統(tǒng)發(fā)育學(xué)家接受種子蕨作為被子植物的可能祖先,,但是由于化石紀(jì)錄的不完全,這種假說的證實還有待更全面,、更深入的研究,。
被子植物系統(tǒng)發(fā)育重建
人類研究植物分類、進化及系統(tǒng)發(fā)育的目的是要揭示植物世界發(fā)生,、發(fā)展,、絕滅的歷史,從現(xiàn)存被子植物和化石記錄,,通過宏觀與微觀特征的研究重建被子植物的系統(tǒng)發(fā)育,,建立一個完全自然的系統(tǒng)。
被子植物生活史
演化
陸生植物已存在了約有四億二千五百萬年之長,,從第一個以其水棲同類的簡單方式-孢子傳播生殖的植物之來,。在海里,植物(和一些動物)能簡單地將其自身的部份小復(fù)制體傳播出去,,讓它們四處浮動和生長,。人們認(rèn)為這便是早期的植物(如現(xiàn)今的蕨類)的繁殖方式。但植物很快地便發(fā)展出保護其復(fù)制體,,如干旱和其他在陸地上比在海洋里很合適的多余措施來,。這類保護變成了種子,但還不是花,。早期的種子植物包括有銀杏和松科(如松屬和冷杉屬),。花粉-被認(rèn)為和花朵的發(fā)展有最直接的關(guān)連,,其被發(fā)現(xiàn)的化石最早則可上推至一億三千萬年之前,。接近近代的花朵化石的突然出現(xiàn),在演化論中產(chǎn)生了一個問題,,被達爾文稱做是“惱人之謎”(abominable mystery),。
已滅絕裸子植物的一些類型,尤其是種子蕨,,被推測是開花植物的祖先,,但之中并沒有直接的連續(xù)化石證據(jù)來表示花朵是如何演化出來的。一些較早的化石,,如三疊紀(jì)早期的“Sanmiguelia”即被推測是開花植物的祖先之一,。依據(jù)現(xiàn)在的證據(jù),一些人亦推測開花植物的祖先是由于三疊紀(jì)晚期(兩億四千五百萬至兩億零兩百萬年前)的未知裸子植物分歧出來的,。早期的大羽羊齒類植物至開花植物間的關(guān)系仍然是個謎,。
被子植物和買麻藤綱之間親近的關(guān)系-依其形態(tài)上的證據(jù),因分子上的分析而出現(xiàn)了爭議,,而使得買麻藤綱被認(rèn)為更接近其他的裸子植物,。
現(xiàn)代的基因分析(分子系統(tǒng)發(fā)生)表示,,在太平洋的島嶼-新喀里多尼亞上發(fā)現(xiàn)的互葉梅是其他開花植物的旁系,且形態(tài)上的研究也推測其可能有著最早開花植物特征的外表,。
巨大的開花植物適應(yīng)輻射(當(dāng)其在化石上出現(xiàn)著巨大分歧時)出現(xiàn)在白堊紀(jì)中期(約一億年前),。而在白堊紀(jì)晚期時,開花植物已成了陸生植物的優(yōu)勢種族,,且許多被認(rèn)為可歸至現(xiàn)今的科內(nèi)的化石植物(包括山毛櫸,、櫟樹、楓和木蘭等)也在此時出現(xiàn),。
許多花朵的顏色和形狀,,一般猜測,花朵的功能從一開始就將其他動物包含進了其生殖的過程中,?;ǚ蹅鞑タ梢圆恍枰r艷的顏色和明顯的形狀,因此這會是個累贅,,平白地浪費了植物的養(yǎng)分,,除非它們能提供其他的一些好處。對于花朵那突然且完整發(fā)展出來的外觀,,其中一個猜想是因為它們是在一個如島嶼或島鏈之類的孤立地域所演化的,。在那里,帶有花朵的植物可以發(fā)展出和某些特定動物(如黃蜂)有著高度特定的關(guān)系,,而這即是許多島內(nèi)物種發(fā)展至現(xiàn)今的方式,。此一共生關(guān)系-假想黃蜂夾帶著花粉由一株植物到另一株植物身上,如同今日的無花果小蜂一般,,最終會導(dǎo)致植物和其共生同伴間高度的特化,。島嶼遺傳學(xué)被認(rèn)為是物種形成的主要來源,尤其是當(dāng)其演進似乎需要有次要的過渡形式時,。注意,,黃蜂并不是一個特例;蜜蜂明顯地和植物演化至特定的共生關(guān)系,,即源自黃蜂,。
同樣地,大多數(shù)在植物生殖過程中的果實源自于花朵的部份增大,。果實通常是利用動物想要吃它的心理,,好將其內(nèi)的種子散播出去。
當(dāng)許多此類的共生關(guān)系仍然無法和陸生動物競爭和散播時,,花朵表現(xiàn)出其不同的有效生殖方式,,并散播(不論其真實來源)出去成為陸生植物的優(yōu)勢類型。
當(dāng)只有某些艱難的證據(jù)顯示花朵已存在了一億三千萬年之久時,,卻有一些環(huán)境上的證據(jù)顯示它們已存在了有兩億五千萬年長的時間,。一種被植物用來保護其花朵的化學(xué)物質(zhì)-齊墩果烷在如此古老的化石植物上被發(fā)現(xiàn)到,,如大羽羊齒植物其在彼時演化,且?guī)в鞋F(xiàn)代開花植物的許多特征,,雖然它們并不知道是否為開花植物,,因為只有其莖棘被保留細部地被發(fā)現(xiàn),;其為硅化木最早的一個例子,。
葉子和莖在構(gòu)造上的相似非常重要,因為花朵在基因上只是對植物莖葉的適應(yīng)變化,,一個基因的組合通常會對應(yīng)至一個新芽的形成,。大部份的花朵被認(rèn)為都曾有著不定數(shù)量的花朵部份,每一部份通常都和其他部份相區(qū)隔(或有關(guān)聯(lián)),?;ǘ湟捕荚曄蛴陂L成螺旋的圖樣,為雙性的(在植物內(nèi),,這是指同一朵花上同時有著雄性和雌性),,且子房(雌性部份)占了絕大部份。當(dāng)花朵更演進之后,,某些種類的部份混合在一起,,且會有著特定的部份數(shù)量和構(gòu)造,并在每個花朵或植物上有著特定的性別,,或至少為“子房下位(Ovary inferior)”,。
花朵持續(xù)進化至今日;現(xiàn)今的花朵是如此深刻地影響著人類,,以致于某些不能在自然界中授粉?,F(xiàn)在許多觀賞用的花朵也曾是些常見的雜草,只在地面被擾亂時發(fā)芽,。某些偏向于和人類的稻谷長在一起,,或許之間都已經(jīng)有著共生的關(guān)系,且最漂亮的草因為其美麗而不會被拔起,,因而發(fā)展出一特殊的人擇形態(tài),。
被子植物最大的科:菊科(此圖為波斯菊)
19世紀(jì)以來,許多植物分類工作者為建立一個“自然”的
分類系統(tǒng)作出了巨大努力,。他們根據(jù)各自的
系統(tǒng)發(fā)育理論,,提出的分類系統(tǒng)已有數(shù)十個。但由于有關(guān)被子植物起源,、演化的知識特別是
化石證據(jù)不足,,直到現(xiàn)在還沒有一個比較完善的分類系統(tǒng)。目前世界上運用比較廣泛的仍是恩格勒系統(tǒng)和
哈欽松系統(tǒng),。在各級分類系統(tǒng)的安排上,,克朗奎斯特系統(tǒng)和
塔赫他間系統(tǒng)被認(rèn)為更為合理,。
被子植物的分類
被子植物分為二個綱,即
雙子葉植物綱和單子葉植物綱,,它們的基本區(qū)別如下:
分類 |
雙子葉植物綱 |
單子葉植物綱 |
子葉 |
具2片子葉 |
具1片子葉 |
根 |
直根系 |
須根系 |
莖 |
維管束成環(huán)狀排列,,有形成層 |
維管束成星散排列,無形成層 |
葉 |
具網(wǎng)狀脈 |
具平形脈或弧形脈 |
花 |
各部分基數(shù)為4或5花粉粒具3個萌發(fā)孔 |
各部分基數(shù)為3 花粉粒具單個萌發(fā)孔 |
胚 |
具2片子葉 |
具1片子葉 |
以上區(qū)別點不是絕對的,,實際上有交錯現(xiàn)象,,如雙子葉植物綱中的
毛茛科、車前科,、
菊科等有須根系植物,;胡椒科、
睡蓮科,、毛茛科,、石竹科等有維管束星散排列的植物;樟科,、木蘭科,、小檗科、毛茛科有3基數(shù)的花,;睡蓮科,、毛茛科、小續(xù)科,、
罌粟科,、傘形科等有 l片子葉的現(xiàn)象。單子葉植物綱中的
天南星科,、百合科,、薯蕷科等有網(wǎng)狀脈;眼子菜科,、百合科,、百部科等有4基數(shù)的花
恩格勒系統(tǒng)
恩格勒系統(tǒng)
這是
德國分類學(xué)家
恩格勒(A.Engler)和
勃蘭特(K.PrantI)于1897年在其
《植物自然分科志》巨著中所使用的
系統(tǒng),它是
分類學(xué)史上第一個比較完整的系統(tǒng),,它將
植物界分
13門,,
第13門為
種子植物門,再分為
裸子植物和
被子植物兩個
亞門,,
被子植物亞門包括
單子葉植物和
雙子葉植物兩個綱,,并將
雙子葉植物綱分為
離瓣花亞綱(
古生花被亞綱)和
合瓣花亞綱(
后生花被亞綱)。
恩格勒系統(tǒng)將單子葉植物放在雙子葉植物之前,,將合瓣花植物歸并一類,,認(rèn)為是進化的一群
植物,將
柔荑花序植物作為雙子葉植物中最原始的類群,而把
木蘭目,、
毛茛目等認(rèn)為是較為進化的類群,,這些觀點為現(xiàn)代許多分類學(xué)家所不贊同。
思格勒系統(tǒng)幾經(jīng)修訂,,在1964年出版的《植物分科志要》第十二版中,,已把雙子葉植物放在單子葉植物之前。
共有62目,,
344科,,其中
雙子葉植物48目,
290科,,
單子葉植物14目,,
54科,。
藥用植物學(xué)教材被子植物分類部分采用修訂的思格勒系統(tǒng),,但有的內(nèi)容有變動。
哈欽松系統(tǒng)
哈欽松系統(tǒng)
英國植物學(xué)家
哈欽松(
J.Hutchinson)于1926年和1934年在其
《有花植物科志》I,、 II中所建立的系統(tǒng),。在1973年修訂的第三版中,共有
111目,,
411科,,其中
雙子葉植物82目,
342科,,
單子葉植物29 目,,
69科。
哈欽松系統(tǒng)認(rèn)為多心皮的
木蘭目,、
毛茛目是
被子植物的原始類群,,但過分強調(diào)了
木本和
草本兩個來源,認(rèn)為
木本植物均由木蘭目演化而來,,
草本植物均由毛茛目演化而來,,結(jié)果使得親緣關(guān)系很近的一些科在系統(tǒng)位置上都相隔很遠,如草本的
傘形科和木本的
山茱萸科,、
五加科,;草本的
唇形科和木本的
馬鞭草科等,這種觀點亦受到現(xiàn)代多數(shù)
分類學(xué)家所反對,。
塔赫他間系統(tǒng)
塔赫他間系統(tǒng)
前蘇聯(lián)植物學(xué)家
塔赫他間(A.Takhtajan)于
1954年在其
《被子植物起源》一書中公布的系統(tǒng),,他首先打破了傳統(tǒng)把
雙子葉植物分為離瓣花亞綱和合瓣花亞綱的
分類;在分類等級上增設(shè)了“超目”一級分類單元,。他將原屬
毛茛科的
芍藥屬獨立成
芍藥科等,,都和當(dāng)今
植物解剖學(xué)、
孢粉學(xué)、
植物細胞分類學(xué)和
化學(xué)分類學(xué)的發(fā)展相吻合,,在國際上得到共識,。
塔赫他間系統(tǒng)經(jīng)過多次修訂,在1980年修訂版中,,共有
28超目,,92目,416科,,其中
雙予葉植物(
木蘭綱)
20超目,,71目,333科,,
單子葉植物(百合綱)
8超目,,21目,77科,,顯得較繁鎖,。
克朗奎斯特系統(tǒng)
克朗奎斯特系統(tǒng)
美國學(xué)者
阿瑟·克朗奎斯特(1919年—1992年)最早于
1958年發(fā)表的一種對有花植物進行分類的體系,1981年在他的著作
《有花植物的綜合分類系統(tǒng)》中最終完善,。包括
64個目和383個科,,是數(shù)個常被使用的被子植物分類系統(tǒng)之一。
克朗奎斯特系接近于
塔赫他間系統(tǒng),,把
被子植物門(稱
木蘭植物門)分成
木蘭綱和
百合綱,,但取消了“
超目”一級分類單元,科的劃分也少于
塔赫他間系統(tǒng),。
現(xiàn)
中國有的
教科書采用這一系統(tǒng),。
被子植物種系發(fā)生學(xué)組
被子植物APG II分類法 (修訂版)
被子植物種系發(fā)生學(xué)組(APG,Angiosperm Phylogeny Group)是一個非正式的國際植物分類學(xué)組織,,這個組織試圖將
分子生物學(xué)原理應(yīng)用到顯花植物的分類中,,以求得能為大多數(shù)學(xué)者所共識的分類方法。被子植物種系發(fā)生學(xué)組至今發(fā)表三篇論文,,陳述被子植物的分類系統(tǒng):
1998年《被子植物APG分類法》
2003年《被子植物APG II分類法 (修訂版)》
2009年《被子植物APG III分類法》
《被子植物APG分類法》是1998年由被子植物種系發(fā)生學(xué)組出版的一種對于被子植物的現(xiàn)代分類法,。這種分類法和傳統(tǒng)的依照形態(tài)分類不同,是主要依照植物的三個基因組DNA的順序,,以親緣分支的方法分類,,包括兩個葉綠體和一個核糖體的基因編碼。雖然主要依據(jù)分子生物學(xué)的數(shù)據(jù),,但是也參照其他方面的理論,,例如將真雙子葉植物分支和其他原來分到雙子葉植物綱中的種類區(qū)分,也是根據(jù)花粉形態(tài)學(xué)的理論,。
花公式或稱為
花程式,,是使用符號和數(shù)字來表達花的各部分組成,、排列、位置及彼此間的關(guān)系,。書寫順序是
性別,、整齊與否、花被(
花萼和
花冠),、雄蕊群,、雌蕊群。各個符號含義如下:
花公式
K代表花萼(Kelch)
C代表花冠(Corolla)
A代表雄蕊群(Androeciurn)
G代表雌蕊群(Gynoecium)
P代表花被(Perianth)
花各部分的數(shù)目可用數(shù)字來表示,,如該部分缺少時就用“0”表示,,數(shù)目很多就用“∞”來表示,并把它們寫于代表各部分字母的右下角處,。
如果某部分在一輪以上時就用“+”來表示,,如果某一部分其個體相互連合就用“( )”表示。
子房的位置可以在雌蕊的字母下邊加一道橫線表示上位子房( ),,在上面加一道橫線表示下位子房( ),,上下各加一道橫錢表示半下位子房( )。
同時在心皮數(shù)目的后面用“:”號隔開的數(shù)字表示子房室的數(shù)目,。
輻射對稱花(整齊花)用“*”表示,;兩側(cè)對稱花(不整齊花)用“↑”表示;♀表示雌花,,♂表示雄花, 表示兩性花,,書寫在花程式的前邊,。
為了簡單地說明一朵花的結(jié)構(gòu),花各部分的組成,、排列位置和相互關(guān)系,,可以用一個公式或圖案把一朵花的各部分表示出來,前者稱為
花程式(floral formula),,后者稱為
花圖式(floral diagram),。
花圖式(flower diagram)實際上就是
花的各部分在垂直于花軸的平面上的投影,并用各部分橫切面簡圖表示其實際情況所得到的圖形,。
花圖式是花的橫切面簡圖,,用以表示花各部分的
輪數(shù)、數(shù)目,、離合,、排列(包括花被卷疊方式)、胎座式等,?;▓D式還能表示花的遠軸面和近軸面,在繪制花圖式時,用黑色圓點在花圖式上方表示花著生的花軸,;用空心的弧片在花圖式的兩側(cè)表示苞片,;用帶有線條的弧片表示萼片,弧片中央尖突的部分表示萼片的中脈,;實心的弧片表示花瓣,,雄蕊和雌蕊就用花藥和子房的橫切片面來表示;用連接線表示雄蕊的連合或與花冠的貼生,;子房的胎座式應(yīng)繪出子房室數(shù)和胚珠的著生方式,。
繪制花圖式的大致方法是:
1.花軸:先用黑色圓點在圖的上方表示花軸; 2.雌花器:花的中心位置為心皮 (雌花器),,常見為空心圓線,,模擬子房橫切面;圓中可以實線或虛線的分隔線表示心皮數(shù)目及黏合狀態(tài) (合生或離生的心皮,、子房室壁的狀態(tài)),,胎座型以及胚珠著生情況等。
3.雄蕊:雄蕊常采用二個空心小圓圈表示花藥的橫切面,,并表示出現(xiàn)相應(yīng)的排列方式,、輪數(shù)、合生或離生等,;假雄蕊常采同樣圖形,、但為實心?! ?.花被:視花被是否區(qū)分為花萼及花瓣 (或花冠,,合生的花瓣),并依萼瓣合生或離生相互連接或分離,?! ?.苞片:以空心的弧線表示苞片及其著生位置?! ?/b>
編輯本段經(jīng)濟利用
被子植物雙子葉植物亞門典型的葉
被子植物的用途很廣,。人類的大部分食物都來源于被子植物,如谷類,、豆類,、薯類、瓜果和蔬菜等,。被子植物還為建筑,、造紙、紡織,、塑料制品,、油料,、纖維、食糖,、香料,、醫(yī)藥、樹脂,、鞣酸,、麻醉劑、飲料等提供原料,。綠色植物具有調(diào)節(jié)空氣和凈化環(huán)境的重要作用,,據(jù)報道,地球上的綠色植物每年能提供幾百億噸寶貴的氧氣,,同時從空氣中取走幾百億噸的二氧化碳,,故綠色植物是人類和一切動物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。木材還可以為人類提供能源,,中國的園林植物資源極為豐富,,素有世界園林之母的雅號,栽種花卉已成為城市人們美化環(huán)境,、調(diào)節(jié)空氣和凈化環(huán)境的重要時尚,。被子植物與人類生活息息相關(guān)。
被子植物又名瓶狀遼寧果
朝陽發(fā)現(xiàn)1.25億年前被子植物 命名為瓶狀遼寧果 |
穿越1.25億年的歷史,,又一種有花植物驚現(xiàn)朝陽,。中科院南京地質(zhì)古生物研究所王鑫研究員和渤海大學(xué)韓剛副教授在剛剛出版的《地質(zhì)學(xué)報》英文版上報道稱,他們在這一化石植物上發(fā)現(xiàn)了迄今世界上最早的被子植物的瓶狀心皮和基生胎座,,因而把這種植物命名為瓶狀遼寧果,。
被子植物又稱有花植物。包括人類在內(nèi)的哺乳動物是隨著被子植物的興起而繁盛,,并進化發(fā)展到現(xiàn)在的高級階段,因而被子植物的起源和早期演化長期以來一直是古植物學(xué)家研究的焦點,??茖W(xué)家先后在朝陽市北票地區(qū)的義縣組地層中發(fā)現(xiàn)了梁氏朝陽序、遼寧古果,、中華古果,、始花古果、十字中華果,、迪拉麗花等被子植物化石,。瓶狀遼寧果和梁氏朝陽序、遼寧古果,、迪拉麗花一樣,,都是在遼西北票地區(qū)黃半吉溝發(fā)現(xiàn)的,。瓶狀遼寧果保存的是該植物的果實,但科學(xué)家可以推斷出它的心皮屬于瓶狀類型,。產(chǎn)出這一化石的地層在地質(zhì)學(xué)上稱為義縣組,,屬于早白堊世,形成于1.25億年前,。王鑫稱:這么多被子植物化石在早白堊世義縣組的出現(xiàn)再次提示人們,,早白堊世不會是被子植物起源的時代,否則就會非常難于解釋被子植物的爆發(fā)式涌現(xiàn),。
心皮是植物進化的產(chǎn)物,,是被子植物特有的器官。傳統(tǒng)的被子植物演化理論認(rèn)為,,像豆莢狀的對折心皮是最原始的,,而且認(rèn)為對折心皮中的邊緣胎座是最原始的胎座形式。但近年來對于被子植物的系統(tǒng)學(xué)研究表明,,瓶狀心皮和基生胎座都應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)在原始的早期被子植物中,,而這一觀點此前一直缺乏相應(yīng)的化石證據(jù)。瓶狀心皮和基生胎座在早白堊世的瓶狀遼寧果中的出現(xiàn)是支持上述觀點的第一件化石證據(jù),。