裸子植物门

 

裸子植物门(Gymnospermae)

裸子植物是介于蕨类植物和被子植物之间的一群高等植物。它们既是最进化的颈卵器植物,又是较原始的种子植物。因其种子外面没有果皮包被,是裸露的,故称为裸子植物。

与蕨类植物相比,其主要特征有如下几点:

(1)孢子体发达。裸子植物均为木本植物,大多数为单轴分枝的高大乔木,有强大的根系。茎的基本结构和被子植物双子叶木本茎大致相同,初生结构由表皮、皮层和维管柱三部分组成。长期存在形成层,产生次生结构,使茎逐年增粗,并有明显的年轮。次生木质部主要由管胞、木薄壁细胞和木射线组成。除少数种类外,一般没有导管,无典型的木纤维。管胞兼具输导水分和支持的双重作用。因木质部主要由管胞组成,所以木材结构比较均匀,但其次生木质部中也有早材和晚材、边材和心材之分。韧皮部由筛胞、韧皮薄壁细胞和韧皮射线组成,无筛管和伴胞,少数种类的次生韧皮部中有韧皮纤维和石细胞。有些种类在茎的皮层、韧皮部、木质部和髓中分布有树脂道(resin canal),如松香、加拿大树胶等都是松柏类植物树脂道的分泌产物。

叶多为针形、条形或鳞形,极少数为扁平的阔叶。松属植物的叶子为针形,有时称为松针。松针的结构可分为表皮、下皮层(hypodermis)、叶肉组织和维管组织四部分。表皮是一层厚壁细胞,角质层较厚,气孔下陷,纵行排列成浅色的气孔带(stomatal band);下皮层在表皮之下,为1~数层木质化的厚壁细胞组成;下皮层之内为叶肉组织,其细胞壁内陷,形成皱褶,叶绿体多沿皱褶分布,以扩大光合面积,叶肉组织中常有若干树脂道;叶肉组织内方有明显的内皮层,细胞内含有淀粉粒,细胞壁可增厚并木质化;中央是维管组织,有1~2个外韧维管束,即木质部在近轴面,韧皮部在远轴面,维管束周围是传递细胞(转输管胞和转输薄壁细胞),有助于叶肉组织与维管束之间的物质交流。松属叶的形态和结构都具旱生叶的特点,与其能适应低温和干旱的冬季环境相一致。

(2)具胚珠,产生种子。裸子植物的孢子叶大多聚生成球果状(strobiliform),称孢子叶球(strobilus),孢子叶球单生或多个聚生成各种球序,单性同株或异株。小孢子叶(雄蕊)聚生成小孢子叶球(雄球花 male cone),每个小孢子叶下面生有小孢子囊(花粉囊)。大孢子叶(心皮)丛生或聚生成大孢子叶球(雌球花 female cone),大孢子叶的近轴面(腹面)或边缘生有胚珠,因大孢子叶(心皮)边缘不相互接触闭合,即不形成子房,所以胚珠是裸露的。
胚珠是种子植物特有的结构,由珠心和珠被组成。珠心相当于蕨类植物的大孢子囊,珠被是珠心(大孢子囊)基部产生的附属物(有人认为是可育的大孢子叶),向上延伸包在珠心外面的保护结构。胚珠成熟后形成种子。种子的产生是植物界进化过程中的一个里程碑式的重大飞跃。由于生殖体(胚)受到了很好的营养(胚乳提供)和保护(种皮承担),后代能免受各种外界损伤,其寿命得以延长,并增加了散布的机会,因而能够成功地繁衍,促使植物界有更大发展,达到更高级的进化水平。

(3)配子体进一步退化,不能独立生活。裸子植物的小孢子(单核花粉粒)在小孢子囊(花粉囊)里发育成仅有4个细胞的雄配子体(成熟的花粉粒)。被风吹送到胚珠上,经珠孔直接进入珠被内,在珠心(大孢子囊)上方萌发产生花粉管,吸取珠心的营养,继续发育为成熟的雄配子体。即雄配子体前一时期寄生在花粉囊里,后一时期寄生在胚珠中,而不能独立生活。大孢子囊(珠心)里产生的大孢子(单核胚囊),在珠心里发育成雌配子体(成熟胚囊)。成熟的雌配子体由数千个细胞组成,近珠孔端产生2~7个颈部露在胚囊外面的颈卵器。颈卵器内无颈沟细胞,仅有1个卵细胞和1个腹沟细胞。雌配子体(胚囊)寄生在孢子体的大孢子囊(珠心)中,而不能独立生活。

(4)形成花粉管,受精作用不再受水的限制。裸子植物的雄配子体(花粉粒)在珠心上方萌发,形成花粉管,进入胚囊,将2个精子直接送入颈卵器内。1个具功能的精子使卵受精,另1个被消化。受精作用不再受水的限制,能更好地在陆生环境中繁衍后代。

(5)具多胚现象。裸子植物中普遍存在两种多胚现象(polyembryony)。一为简单多胚现象(simple polyembryony),即由1个雌配子体上的几个颈卵器的卵细胞同时受精,形成多个胚;另一种是裂生多胚现象(clearage polyembryony),即由1个受精卵,在发育过程中,胚原组织分裂为几个胚的现象。在发育过程中,两种多胚现象可以同时存在,但通常只有1个能正常发育,成为种子中的有效胚。裸子植物广泛分布于全世界,特别是在北半球亚热带高山地区及温带至寒带地区形成大面积的森林。

裸子植物现存约700余种,分为苏铁纲(Cycadopsida)、银杏纲(Ginkgopsida)、松柏纲(Coniferopsida)、红豆杉纲(Taxopsida)和买麻藤纲(Gnetopsida)5个纲。
 


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