蕨类植物是产生孢子的维管束植物,例如蕨类植物、木贼草、棒状苔藓和穗状花序。蕨类植物与其他产生孢子的植物、苔藓植物的区别在于它们的维管组织。它们没有种子也使它们有别于其他维管植物,例如裸子植物和被子植物。
蕨类植物是维管植物
蕨类植物是一大类被称为气管植物的植物的一部分。气管植物是具有血管系统的植物,可以让水和养分在整个植物中移动。数百万年前,当蕨类植物从苔藓植物中分化出来时,蕨类植物成为第一批形成维管组织的植物。蕨类植物含有两种维管组织——木质部和韧皮部。木质部运输水和矿物质。 韧皮部运输糖和碳水化合物等营养物质。 大多数蕨类植物具有成束的维管组织。换句话说,当观察茎的横截面时,有明显的木质部和韧皮部束。一些蕨类植物在茎的髓部周围有维管环。维管束和维管环类似于两个被子植物群单子叶植物和双子叶植物的维管组织组织。显示黑色维管束的树蕨茎。
蕨类植物及其近亲属维管束植物,但它们的繁殖方式与裸子植物和被子植物的繁殖方式有很大不同。. 与种子植物不同,蕨类植物不产生球果、花朵或果实。相反,蕨类植物会产生孢子。孢子是活的单细胞结构,对许多植物的生命周期至关重要。
蕨类植物的生命周期
蕨类植物的生命周期与其他产生孢子的植物有许多相似之处。在接下来的部分中,我们将探索蕨类植物如何繁殖以及所涉及的独特结构。
蕨类植物与许多其他植物一样,也经历了世代交替。因此,蕨类植物必须完成两个独立的世代才能完成其生命周期。
孢子体
主要世代是孢子体,它是优势相。唯一引人注目的世代是孢子体。因此,所有生长在森林中的蕨类植物都属于孢子体世代。在每个孢子体细胞中发现每条染色体的两个拷贝,使其成为二倍体(2n) 生物体。孢子体成熟时在可育叶和茎的下面产生孢子囊。这种肥沃的叶子被称为孢子叶。孢子囊是一种结构,在减数分裂过程中种子孢子在其中发育。当外壳破裂并打开时,在干燥条件下从孢子囊中释放出孔隙。为了开始下一代,配子体,孢子被风或水散布。
当蕨类植物产生一种类型的孢子时,它被称为同孢子。与异孢植物不同,同孢植物只产生一种包含雄性和雌性部分的孢子。由此产生的配子体是雌雄同株的。相反,产生不止一种孢子的蕨类植物被称为异孢子植物。异孢子植物产生两种类型的孢子——大孢子和小孢子——分别是雌性和雄性。因此,由异孢子植物产生的配子体是雌雄异体的,无论是雌性还是雄性。
配子体
配子体,有时称为原叶体,是多细胞的、微小的,通常寿命很短。与孢子体不同,配子体有性繁殖。因为它不能自我受精,所以它必须与附近的、基因不同的个体一起繁殖。通过有丝分裂,配子体产生配子(卵子和精子)。这些配子是单倍体(1n),仅包含植物一半的遗传信息,并且在称为古菌或花药的结构中形成。卵由弓卵器产生,而精子由花药器产生。精子利用它的鞭毛游向被水中的化学信号吸引的颈卵器。一旦它到达,它就会使里面的卵子受精。只有在有水的情况下才能进行有性繁殖。因此,蕨类植物很少能在沙漠等干燥、极热的气候条件下生长。 精子和卵子融合产生合子。新结构为二倍体,通过有丝分裂成为新的孢子体。最后,我们到达了生命周期的终点。
蕨类植物群落和多样性
大约有 12,000 种蕨类植物。尽管蕨类植物和它们的盟友不像其他植物群(如开花植物)那么多样化,但它们仍然表现出令人印象深刻的形式和功能。 一段时间以来,蕨类植物分类学一直在不断变化。不再存在的“蕨类植物”组曾经被用来涵盖蕨类植物和蕨类植物。由于遗传和分子分析,近年来蕨类植物分类发生了巨大变化。在本文中,我们遵循由蕨类植物系统发育组制定的最新且被广泛接受的蕨类植物分类。有几个较小的蕨类植物目和科未包括在以下列表中。
石松纲
石松类是蕨类植物和蕨类植物的“盟友”,有时也被称为石松类植物。石松属是最古老的维管束植物群,因为它们是最早在蕨类植物中进化的。
在石松科中,clubmosses(有时写作 clubmoss)是最古老的。它们起源于大约 3.8 亿年前。石松科大约有 400 种,属于石松目。该家族中最大的属是石松属。Clubmosses 是细长的草本植物,叶子称为小叶。当小叶被压缩到茎上时,它们会形成鳞片状结构,并赋予植物史前的外观。人们普遍认为,clubmosses 是同孢子的,它们的孢子生长在称为 strobili 的特殊结构上。strobilus 位于茎的末端,并为 clubmoss 命名。
卷柏 (Spikemoss)
另一组主要的石松类动物称为尖苔藓。卷柏目卷柏中只有一个属,即卷柏,它包含所有穗状花序。Spikemoss 与 clubmoss 的不同之处在于它有叶舌,这是叶和茎之间的微小结构。此外,穗状花序是异孢子的,穗状花序的一般生长形式也不同于棒状苔藓。穗苔通常沿着地面生长,很少长得超过一米。
蕨类植物或 Polypodiopsida 是蕨类植物的主要类群。蕨类植物分为几个目,共有10,500种。蕨类植物产生的叶子通常比石松类植物更复杂。蕨类植物的叶子被称为复叶,通常分枝多次。
木贼目
Equisitales 中的植物通常与蕨类植物无关。然而,它被认为是蕨类植物,因为它属于 Polypodiopsida 组。Equisitales 的主要属,Equisetum,包含木贼和冲刷。该属植物的每个节都有一个分段的茎和轮生的薄叶。在许多受干扰的地方,它们通常是水生的或杂草丛生的。问荆都是同孢子的,在球果上产生孢子,很像石松。
Psilotales 组包含一个科,Psilotaceae 和两个主要属,Psilotum 和 Tmesipteris。在这些蕨类植物中,叶子相对较小,孢子囊在茎上形成黄色球。Psilotum 蕨类植物通常被称为 whisk 蕨类植物。这些细长的蕨类植物几乎只生长在美洲和亚洲的热带地区。Tmesipteris 属主要生长在澳大利亚、新西兰和新喀里多尼亚。
耳舌目
Ophioglossales 包含一个单一的科,Ophioglossaceae,也称为舌蕨。舌蕨类植物和其他蕨类植物有两个非常有趣的区别。许多舌蕨类植物每年只产生一片叶子。其次,配子体生活在地下条件下,使用菌根真菌作为能量来源。
同样,Hymenophyllales 仅由一个科组成,Hymenophyllaceae。由于其精致的、有时半透明的叶状体,这些蕨类植物通常被称为薄膜蕨类植物。薄膜蕨类植物常见于雨水充沛或流水充足的栖息地,因为它们的叶子娇嫩且容易变干。
萨尔维尼亚目
水蕨科 Salviniales 的独特之处在于所有物种都是水生的。第二个独特的特征是它们都是异孢子的,这与大多数其他蕨类植物不同。蚊蕨(红萍属)是这些蕨类植物中的一种,是地球上生长最快的植物之一。另一个迷人的成员 Marsilea 类似于三叶草,几千年来一直被澳大利亚土著人食用。
桫椤目蕨类植物群被称为树蕨类植物,是最独特的蕨类植物群之一。最高的蕨类植物,这些巨大的植物可以达到 10 米(30 英尺)的高度。这个群体的独特之处在于它的树状习性可能是通过趋同进化进化而来的。在桫椤目中,这种类型的生长并不是一个群体所独有的,许多群体的蕨类植物看起来更像典型的蕨类植物。
Polypodiales 是迄今为止种类最多的蕨类植物。在这个目中,有 26 个蕨类植物科,占整个蕨类植物的 80%。在这一组中,所有蕨类植物都有一个环状结构,这是一种在孢子囊上发现的特殊结构,有助于分散孢子。当环变干时,它会折断孢子囊,机械地将孢子从植物中发射出去。在 Polypodiales 中,环状物是独一无二的,将这个群体与所有其他蕨类植物区分开来。该组中一些最重要的家族是:
石竹科
蕨科蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物蕨类植物( Pteridium aquilinum)在世界范围内均有分布。蕨类植物的超轻孢子帮助该物种在世界范围内传播。
蕨科包含铁线蕨 (Adiantum)、鞋带蕨 (Vittaria) 和蕨类植物 (Pteris)。
蕨科
蕨科是最大的蕨类植物科之一,包含许多不同的属,例如 Elaphoglossum、Polystichum 和 Dryopteris。
尽管历史悠久,但蕨类植物已经存在了数百万年,并发展出多种多样的生长形式。蕨类植物是世界上唯一的无籽维管植物,代表了苔藓植物和种子植物之间的过渡。它们构成了全球许多栖息地和生态系统的重要组成部分。尽管蕨类植物不是作为农作物种植的,但它们以许多传统方式使用。蕨类植物也因其脆弱和史前外观而被用作各种艺术的中心装饰品。