中國蕨類植物志屬

蕨類植物

概述

對於蕨類植物的分類系統,由於植物學家意見不一致,過去常把蕨類植物作為一個門,其下5個綱,即松葉蕨石松綱水韭綱木賊綱(楔葉綱)、真蕨綱。前四綱都是小葉型蕨類植物,是一些較原始而古老的蕨類植物,現存在較少。真蕨綱是大型葉蕨類,是最進化的蕨類植物,也是現代極其繁茂的蕨類植物。我國的蕨類植物學家秦仁昌將蕨類植物分成5個亞門,即將上述5個綱均提升為亞門。 (圖:蕨類植物之冠——桫欏)

高等植物中比種子植物較低級的一個類群。舊稱“羊齒植物”。在古生代泥盆紀石炭紀,多為高大喬木,二疊紀以後至三疊紀時,大都絕滅,大量遺體埋入地下形成煤層。現代生存的大部為草本,少數為木本。植物體有根、莖、葉之分,有維管束,不具花,以孢子繁殖。孢子落地萌發成原葉體,其上產生頸卵器,受精卵在頸卵器內發育成胚胎。世代交替明顯,無性世代占優勢。我國多分布於長江以南各地。如鐵線蕨、卷柏、貫眾、 腎蕨、滿江紅、鱗木和桫欏等屬之,約12000種,我國約有2600種,多種蕨類植物可供食用(如蕨,紫萁),藥用(如貫眾、海金沙)或工業用(如石松)。

蕨類植物的用途

現存的蕨類植物,除熱帶樹蕨外,大多數是生於山區的多年生草本,在經濟上有多種用途,現簡要的介紹如下:

1、藥用:蕨類植物中,有許多種類自古以來就被廣泛的用於醫藥上,為人民治療各種疾病,如杉蔓石松能祛風濕,舒筋活血;節節草能治化膿性骨髓炎;烏蕨可治菌痢、急性腸炎,長柄石韋可治急、慢性腎炎、腎盂腎炎等;綿馬鱗毛蕨和其許多近親種可治牛羊的肝蛭病等。

2、食用:蕨類植物可供食用的種類也多,如在幼嫩時可做菜蔬的有蕨菜(Pteridium aquilinum),毛蕨(Pteridium revolutum),菜蕨(Callipteris esculenta),紫萁(Osmunda japonica),西南鳳尾蕨(Pteris wallichiana),水蕨(Ceratopteris thalictroides)等,不但鮮時做菜用,亦可加工成乾菜,以供食用;許多蕨類植物的地下根狀莖,含有大量澱粉,可釀酒或供食用,如食用觀音座蓮(Angiopteris esculenta),其地下莖之重,可達二、三十公斤,蕨萊(Pteridium aquilinum)的地下莖以及其他許多種類,都含有豐富的澱粉。另外,我國亞熱帶地區(雲南,廣東、廣西、台灣)的山林中,產多種高大的樹蕨,如桫欏樹(Cyathea spp.),其圓柱狀的樹幹內含有一種膠質物,可供食用,其樹幹磨光後呈現出美麗的花紋,可做裝飾品,幹部的厚壁組織細長而堅牢,如鋼絲,能編織各形籃筐和斗笠。

3、綠肥和飼料用:水田或池塘中的滿江紅是一種水生蕨類植物,它通過與籃藻的共生作用,能從空氣中吸取和積累大量的氮,成為一種良好的綠肥植物與家畜家禽的飼料植物。

4、指示植物:不同的植物種類要求不同的生長環境,有的適應幅度較大,有的較小,後者只有在滿足了它對環境條件的要求下,才能夠生存下去,這種植物相對地指示著當地的環境條件,叫做指示植物。蕨類植物,對外界自然條件的反應具有高度的敏感性,不同的屬類或種類的生存,要求不同的生態環境條件,如石蕨、腫足蕨,粉背蕨、石韋、瓦韋等屬(少數例外)生於石灰岩或鈣性土壤上;鱗毛蕨、複葉耳蕨、線蕨等屬生於酸性土壤上;有的種類適應於中性或微酸性土壤上。有的耐旱性強,適宜於較乾旱的環境,如旱蕨、粉背蕨等;相反地;有的只能生於潮濕或沼澤地區,如沼澤蕨(Thelypteris palustris),絨紫萁(Osmunda claytoniana)。因此,從生長的某種蕨類植物,可以標誌所在地的地質、岩石和土壤的種類,理化性、肥沃性以及光度和空氣中的濕度等,藉此判斷土壤與森林的不同發育階段,有助於森林更新和撫育工作。 其次,蕨類植物的不同種類,可以反映出所在地的氣候變化情況,藉此我們可以劃分不同的氣候區,有利於發展農,林、牧,提高產量,如生長著桫欏樹、地耳蕨、巢蕨的地區,標誌著熱帶和亞熱帶氣候,宜於栽培橡膠樹、金雞納等植物,生長刺桫欏樹(Cyathea spinulosa)的地區,標誌著南溫帶氣候,其絕對最低溫度經常在冰點以上,生長綿馬鱗毛蕨(Dry-opterlscrazsirhizoma)、歐洲綿馬鱗毛蕨(Dryopteris filix-mas)的地區,標誌著北溫帶氣候等。另外,生長石松的地方,一般與鋁礦有密切關係。

5、綠化和觀賞用:有不少種類的蕨類植物,由於具有獨特、美觀、整雅、別致等體形和無性繁殖力強,可作盆景,綠化庭園和住宅。有些藤本種類,還可製作各種編織品。我國是世界蕨類植物種類最多的一區,資源極為豐富,對它們的研究利用有待於進一步開展。

蕨類植物的特徵

1、植物體有根、莖、葉的分化和較原始的維管組織;

2、根多為有交較好吸收能力的不定根,原始的種類具假根;

3、莖為地下莖(根狀莖)或地上莖(氣生莖),維管系統構成中柱(原生中柱、管狀中柱、網狀中柱、多環中柱),具有保護作用的毛和鱗片;

4、葉:

小型葉:沒有葉隙和葉柄,僅有一條不分枝的葉脈,是原始類型。
大型葉:均有葉隙和葉柄,葉脈多分枝,是進步類型。
孢子葉(能育葉):能產生孢子囊和孢子的葉。
營養葉(不育葉):僅能進行光合作用,能產生孢子囊和孢子的葉。
同型葉:營養葉與孢子葉不分,既能製造有機物又可產生孢子。
異型葉:同一植物體具2種不同形狀和功能的葉。
演化順序:同型葉→異型葉;小型葉→大型葉

蕨類植物的一般特徵

當你走在野外,看到路邊或林下有一株如拳頭般捲曲的幼葉,或者不經意間發現一種草本植物的葉背有許多棕色蟲卵狀的結構(孢子囊群),或者仔細觀察到某種草本植物的葉背(特別是葉柄基部)生有一些棕色披針形的毛狀結構(鱗片),這些植物都是蕨類植物。可以說,識別蕨類植物的三把金鑰匙是:拳卷幼葉、孢子囊群、鱗片。

蕨類植物的一生要經歷兩個世代,一個是體積較大、有雙套染色體的孢子體世代,另一個是體積微小、只有單套染色體的配子體世代。蕨類的孢子體也就是我們一般熟悉的蕨類植物體,包括根、莖、葉、孢子囊群等結構,其孢子囊中的孢子母細胞經減數分裂即形成具有單套染色體的孢子,孢子成熟後,借風力或水力散布出去,遇到適宜的環境,即開始萌發生長,最後形成如小指甲大小的配子體,配子體上生有雄性生殖器官(精子器)和雌性生殖器官(頸卵器),精子器里的精子,藉助水游入頸卵器與其中的卵細胞結合,形成具有雙套染色體的受精卵,如此又進入孢子體世代,即受精卵發育成胚,由胚長成獨立生活的孢子體。
1. 孢子囊群 是蕨類植物的有性生殖器官。在小型葉蕨類中單生在孢子葉的近軸面葉腋或葉子基部,孢子葉通常集生在枝的頂端,形成球狀或穗狀,稱孢子葉穗或孢子葉球。較進化的真蕨類,孢子囊一般著生在葉片的下表面,邊緣或集生在一個特化的孢子葉上,往往由多數孢子囊集成群,其形狀與顏色也各式各樣,又稱孢子囊群,大多數水生蕨類的孢子囊群特化成孢子果。多數發育成熟的孢子呈棕色或褐色,能保持較長時間的發芽力,但發芽力隨著保存時間的延長而降低;少數種類的孢子為綠色,這類孢子的壽命很短,一般只有幾天,應即采即播。大多數蕨類植物的孢子同型,卷柏與少數水生蕨類的孢子異型。多數孢子囊群的外面有孢子囊群蓋保護。
2. 鱗片與毛類 在蕨類植物的莖、葉、孢子囊體及孢子囊群蓋上著生各種各樣的鱗片與毛類,它們對這些器官起著保護作用,也是進行類群與物種劃分的主要根據。鱗片是由單細胞組成的薄膜片狀物,多出現在基部的根狀莖和葉柄上,有各種形狀與顏色,其表面有大小、透明或不透明的多邊形網眼,邊緣有齒或無齒。其類型可分為毛狀原始鱗片、細篩孔鱗片和粗篩孔鱗片等。蕨類植物毛的類型很多,多出現地葉柄、葉軸、葉脈以及上下葉面上。其類型有單細胞或多細胞的針狀毛、有由多細胞組成的節狀毛、有分枝帶長柄的星狀毛、也有絲狀柔毛及頂部帶腺體的腺毛等。
3. 葉 蕨類植物的葉形千差萬別,有小型葉與大型之分,小型葉如松葉蕨、石松等的葉,沒有葉隙與葉柄,只具一個單一不分枝的葉脈,小型葉的來源為莖的表皮細胞而成,為原始的類群。大型葉大都由葉柄與葉片兩部分組成,有維管束而葉隙,葉脈多分枝,其來源是多數頂生枝經過扁化而形成。多數蕨類植物均屬此類。它的葉柄為一般為圓柱形,有些種類葉柄與葉片分不開,近無柄。葉片由葉脈與葉肉兩部分組成,葉片的分裂方式多種多樣,有不分裂的單葉,也有各種羽狀分裂的複葉。蕨類植物的葉片按功能可分為營養葉與孢子葉,營養葉又叫不育葉,主要功能是用來進行光合作用製造有機物。孢子葉又叫能育葉,能產生孢子囊與孢子。有些蕨類植物的營養葉與孢子葉是不分的,而且形狀完全相同,叫同型葉;孢子葉與營養葉形狀完全不同的稱為異型葉,異型葉比同型葉高等。另外,有些種類的葉片末端或葉表面還能產生芽孢形成新的植株。

4. 根狀莖 蕨類植物的莖多為根狀莖,只有少數種類具有高大直立的地上莖,如蘇鐵蕨、桫欏等。另外,少數原始的種類兼具根狀莖與氣生莖。根狀莖形狀多種多樣,生長在地下的通常粗而短,生長在地表的多成葡匐狀。葡匐莖粗壯的內含有大量的水分與有機物,具有貯藏營養的功能,葡匐莖細小的,僅含少量水分與有機物,能沿著地表、岩石面、樹幹等攀援生長。莖中具有各種各樣的維管組織,現代蕨類中除極少種類如水韭、瓶爾小草外,一般沒有形成層的結構。大多數蕨類植物的根狀莖都具有無性繁殖新個體的功能。
5. 根 蕨類植物的根除極少數原始的種類為假根外,大多為具有較好吸收能力的不定根,但沒有真正的主根。根通常生長在根狀莖上,只生長在土壤的表層,因此其保水能力較差。蕨類植物的根具有固定植物、吸收水分與養料的作用,有些種類的根還可以萌發幼苗並形成新的植株。

蕨類植物的生境與分布

蕨類植物體內輸導水分和養料的維管組織,遠不及種子植物的維管組織發達,蕨類植物的有性生殖過程離不開水,也不具備種子植物那樣極其豐富多樣的傳粉受精、用以繁殖後代的機制,因此,蕨類植物在生存競爭中,臣服於種子植物,通常生長在森林下層的陰暗而潮濕的環境裡,少數耐旱的種類能生長於乾旱荒坡、路旁及房前屋後。

其實,除了大海里、深水底層、寸草不生的沙漠和長期冰封的陸地外,蕨類植物幾乎無處不在。從海濱到高山,從濕地、湖泊,到平原、山丘,到處都有蕨類的蹤跡。它們有的在地表匍匐或直立生長,有的長在石頭縫隙或石壁上,有的附生在樹幹上或纏繞攀附在樹幹上,也有少數種類生長在海邊、池塘、水田或濕地草叢中。蕨類植物絕大多數是草本植物,極少數種類,比如桫欏,能長到幾米至十幾米高。

現在地球上生存的蕨類約有12 000 種,分布世界各地,但其中的絕大多數分布在熱帶亞熱帶地區。我國約有2600種,多分布在西南地區和長江流域以南。我國西南地區是亞洲、也是世界蕨類植物的分布中心之一,雲南的蕨類植物種類達到約1400種,是我國蕨類植物最豐富的省份。我國寶島台灣,面積不大,但蕨類植物有630餘種之多,台灣是我國蕨類植物最豐富的地區之一,也是世界蕨類物種密度最高的地區之一。

參考資料:

1.中國植物網:http://green.lagoo.com.cn/
2.馨意芳香植物網:http://www.herbun.com/
3.白雲山植物網:http://202.116.65.193/jinpinkc/zhiwuxue/web2004/source/bys/baiyun/tour.htm
4.景觀66網>>植物庫:http://www.landscape66.com/plant/Index.html

5.中國入侵生物網:http://go.sciencer.net/ias/

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