书城童书青少年应该知道的进化
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第9章 趋向顶峰—裸子植物

1.进化阶梯

在蕨类植物之后登上地球舞台的是裸子植物。裸子植物也是一种在进化等级上“比上不足,比下有余”的植物,即它介于蕨类植物和被子植物之间,它既是最进化的颈卵器植物,又是较原始的种子植物,因其胚珠外面没有子房壁包被,不形成果皮,种子是裸露的,故称“裸子”植物。

2.鼎盛时期

最初的裸子植物出现在古生代,在中生代时,蕨类植物由于不适应当时大气、气候以及地貌的变化,大都相继退出了历史舞台,裸子植物完全取而代之,中生代为裸子植物的“鼎盛时期”,历时约1.4亿年。

现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而保留下来,并繁衍至今。

3.类别与分布

据统计,目前全世界生存的裸子植物约有800种,隶属5纲,即苏铁纲、银杏纲、松柏纲、红豆杉纲和买麻藤纲。而这5纲我国全部都有,另外还有一些变种和栽培种。裸子植物的种数虽仅为被子植物种数的0.36%,但却分布一点儿也不逊色,世界各个地方都有,特别是在亚热带的中山至高山,常组成大面积的各类针叶林,尤其在北半球,大的森林80%以上是裸子植物,如落叶松、冷杉、华山松、云杉等。

4.裸子植物的特征

裸子植物有两大主要特征:

裸子植物的特性是孢子体发达,可以说这是它特别明显的特征。多数种类为常绿乔木,有长枝和短枝之分;它的维管系统发达,呈网状中柱,并生型维管束,有形成层和次生结构。除买麻藤纲植物以外,木质部中只有管胞而无导管和纤维。韧皮部中有筛胞而无筛管和伴胞。叶子各形各样,针形、条形、披针形、鳞形等什么都有,极少数呈带状;叶表面有较厚的角质层,气孔呈带状分布。

当然,裸子植物最大的特性还是莫过于它的胚珠和种子的裸露了。裸子植物的雌、雄性生殖结构是大、小孢子叶,分别聚生成单性的大、小孢子叶球,同株异株都有;小孢子叶背部丛生小孢子囊,孢子囊中的小孢子或花粉粒可发育成雄配子体,产生花粉管,将精子送到卵子处,摆脱了水对受精作用的限制,从而更适应陆地生活。当然,少数种类如苏铁和银杏,仍有多数鞭毛可游动。大孢子叶平展,腹面着生裸露的倒生胚珠,形成裸露的种子。

种子的出现使胚受到保护,以及保障供给胚发育和新的孢子体生长初期所需要的营养物质,可使植物渡过不利环境和适应新的环境,这就是它们能取代蕨类植物的重要原因。

裸子植物的配子体退化,寄生在孢子体上,无独立生活能力。成熟的雄配子体,即花粉粒,具有4个细胞,包括1个生殖细胞、1个管细胞和2个退化的原叶细胞。花粉成熟后,借风力传播到胚珠的珠孔处,并萌发产生花粉管,花粉管中的生殖细胞分裂成2个精子,其中1个精子与成熟的卵受精,受精卵发育成具有胚芽、胚根、胚轴和子叶的胚。原雌配子体的一部分则发育成胚乳,单层珠被发育成种皮,形成成熟的种子,这样,一个新生命就要诞生啦!

5.裸子植物的用途

裸子植物的用途相对而言比蕨类植物的要更重要一些。由于裸子植物中的多种木材质轻,强度大、而且不弯、富弹性,因而是林业生产上的主要用材树种,我国用在建筑、枕木、造船、家具上的大量木材,大部分就是松柏类植物,如红松、杉木等。而且裸子植物又是重要的工业原料植物,可以提供松节油、松香、单宁、树脂、栲胶等,在人们生活中都有重要的用途。

在食用方面裸子植物也应用广泛,如刺叶苏铁幼叶可食,髓可制西米,银杏、华山松、红松和榧树的种子是可以食用的干果。

裸子植物还可作药用,如红豆杉属植物全株含三尖杉生物碱,供作抗癌药物;草麻黄为著名中药材,含麻黄碱,枝叶有镇咳、发汗、止喘、利尿等功效,根可止汗。

大多数裸子植物为常绿树,树冠美丽,在美化庭院、绿化环境上有很大价值。世界五大庭院植物雪松、南洋杉、金钱松、日本金松和巨杉都是裸子植物。我国的黄山松、水杉、水松、侧柏、龙柏等作为园林观赏树种,也为我们带来了千百年来的美的享受,其中我国安徽黄山的迎客松还享受“保险”待遇。

我国由于特殊的自然环境—第四纪冰河分散,使裸子植物在我国的残余种类特别丰富,很多稀有种类生活到现在,如水松、银杉、白豆杉等都是地史上遗留的古老植物,堪称“活化石”,它们在研究地史和植物界演化上具有极其重要的学术意义,但由于天然更新能力弱而造成资源日益枯竭,目前这些濒危植物种的数量已屈指可数。因此,必须杜绝乱砍滥伐,保护好现存树种,同时开展繁殖技术研究,大力育苗造林,以求缓解这些“活化石”的生存危机。