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古老美妙的孢子植物

2016-02-10  秦岭之尖


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(封面照片:新西兰南部,坎贝尔岛,雨量充沛,地衣、苔藓、蕨类及野生动物资源丰富)


习惯上,人们把陆地上的绿色植物、各种菌菇还有水中的藻类都称为植物,又按照繁衍方式把植物分为孢子植物和种子植物。顾名思义,孢子植物通过孢子繁殖,种子植物(又分裸子植物与被子植物)通过种子繁殖。


植物是从海洋走上陆地的,从生物演化的序列上来说,孢子植物比较低等,因为生殖的过程还离不开水,或生活在水中,或生活在陆地上比较阴暗潮湿的地方;根系及输导支撑组织不发达,一般体型也比较矮小。


与更高等的种子植物相比,不起眼的孢子植物较少得到关注,却也更得野趣。

本期节目就说说那些古老而美妙的孢子植物。


※ 说是“孢子植物”,其实按照生物分类学,植物界的定义要狭窄得多,比如菌菇类是属于真菌界,藻类则大多属于原生生物界。为方便聊天,先简单复习一下生物分类。



孢子植物分五类,藻类、真菌、地衣、苔藓、蕨类


— 藻类 —



藻类主要生活在水中,无根茎叶的分化,能进行光合作用。按照生物分类学的定义,藻类是一类原生生物,属于原生生物界,并不算植物,甚至最古老的蓝藻门的藻类和细菌一样属于原核生物,所以有时候蓝藻也被叫作蓝细菌。


藻类共有8个门,人们熟悉的食用、药用藻类多集中在蓝藻门、绿藻门、红藻门、褐藻门。常见的有蓝藻门的螺旋藻、发菜;绿藻门的小球藻、水绵;红藻门的紫菜、石花菜、鹧鸪菜;褐藻门的海带、羊栖菜。



藻类除了食用、药用,另有重要的生态意义。约30亿年前,地球本是缺氧环境,是古老的蓝藻进行光合作用使地球充满氧气,其他更高等的生物才得以衍绎。


(大气中50%的氧是藻类制造的)


可是,藻类也给现代人类带来困扰,当人类活动导致水体富营养化,某种藻类过度繁殖,会产生藻华 (Algal Blooms)现象。这些藻类死亡时,细菌分解藻类,水中缺氧最终导致鱼、虾等水生生物大量死亡。


(近年太湖蓝藻、东部沿海浒苔的大爆发都是湖泊、海洋生态环境恶化的警示。)



— 真菌 —


有别于看不见摸不着有点可怕的细菌(原核生物)、稀奇古怪的黏菌(原生生物,见别篇[黏菌君的各种古怪]),真菌让人感觉比较亲切,蘑菇木耳是再普通不过的素菜食材。



可是真菌没有叶绿素,不能进行光合作用,要通过溶解吸收周围环境中的有机质来生存。虽然人们把吃蘑菇叫吃素,可在生物分类学中,真菌是单独属于真菌界的,甚至很多科学家认为,比起植物,真菌与动物之间的关系要更近一些。


真菌在自然界物质循环的过程中扮演着重要的角色,简单来说,植物作为生产者,通过光合作用,把无机物变成有机物;动物是消费者,直接或间接以植物为食物;细菌、真菌等腐生微生物是分解者,将动植物的遗体或粪便分解还原为无机物。


真菌界一般下分四门,即接合菌门、壶菌门、担子菌门和子囊菌门。

子囊菌门是种类最多的门,包括很多酵母菌、冬虫夏草菌。青霉菌、曲霉菌。

担子菌门是最高等的门,包括木耳、银耳、灵芝、猴头菌、茯苓、蘑菇、香菇、口蘑等很多著名的食用菌。




— 地衣 —


前面说到我们常吃的木耳是一种真菌,另有一种比较少见的食材叫石耳,形状有点像细小的木耳,吃法也可以像木耳一样,炒鸡蛋或炖汤都好。不过石耳却不是单纯的真菌,它是一种地衣。


(石耳)


地衣是一类真菌与藻类共生的特殊生物,在生物分类学上划归真菌界。

在地衣这个复合体中,真菌和藻类互惠互利,真菌是主体,菌丝吸收水分和无机盐供给藻类;藻类被菌丝包裹在内部,通过光合作用制造有机物供给真菌。


地衣常被人与苔藓相提并论,都被叫做陆地上最早出现的先锋植物。它们能攀附在裸露的岩石上,分泌一种酸性物质,腐蚀岩石,促进岩石风化,进而转变为土壤。

而地衣比苔藓还要原始,没有根茎叶的分化,呈壳状、叶状或枝状,或与苔藓一起,或单独出现在连苔藓都到达不了的极端环境里。


地衣能耐强光、耐严寒,和苔藓一样喜欢潮湿,也能耐受长期的干旱,荒原、沙漠、高山、冻土、南北极地,其他植物难以生存的地方地衣都能适应,也是驯鹿等极地动物的主要食材。


(极地荒原上的地衣)


(地衣和苔藓攀附岩石,促进岩石风化)


(各种形态的地衣)


(驯鹿最爱的地衣)



— 苔藓植物—


这才说到真正的植物了。


如果把藻类、真菌、地衣等都算作植物,那么苔藓作为一类已经从水生过渡到陆生,开始有了茎叶分化的绿色植物,繁殖过程也出现了更适应陆地环境的胚,可以算是高等植物了。可是按照生物分类学的定义,在真正的植物界的门槛内,苔藓还只是非常原始或者说最原始的一个门类。



苔藓植物只有假根,只能起到攀附固定的作用,基本不能吸收水分和养料;植物体内没有维管束※,没有支撑,植物体站不起来也长不高;只有简单的茎叶分化,叶子只有薄薄一层没有保护的叶细胞,吸收水分养料、进行光合作用全靠它;没有储存水分的器官,生长还必须依赖高湿度的环境。


总之,从适应陆地生活的能力上来说,苔藓还只是一类弱小低等的植物。


(苔藓生长离不开潮湿的环境)


※ 维管束

维管束是蕨类植物、裸子植物、被子植物等较高等植物特有的输导组织,由木质部和韧皮部共同组成束状结构,存在于幼茎、叶等器官中(叶中的维管束就是叶脉)。

维管束相互连接构成维管系统,为植物体输导水分、无机盐和有机养料,同时也起到支持植物体的作用。

苔藓植物还没有维管束。

(芹菜茎的截面可以看到维管束)


苔藓植物通常门下分三纲,苔纲、角苔纲和藓纲。

藓纲家族最为庞大,生物演化程度也更高。我们常说的美丽青翠的苔藓,长得像绿油油的小草般的种类基本上都属于藓纲。

苔纲或角苔纲的植物并不讨人喜欢,常见的就是阴沟里滑腻腻一片墨绿色小木耳般的东西。

所以,虽然苔字听起来更诗意,我们喜欢的其实都是藓类植物。


(藓类 / 金发藓)


(苔类 / 地钱)



— 蕨类植物—



蕨类植物又叫羊齿,大多生活在比较潮湿的热带?温带的森林里,不过因为蕨类植物耐阴,又富含单宁物质不易发生病虫害,很多形姿优美的品种被培育为室内观叶植物流通于市场,比如波斯顿蕨、肾蕨、鸟巢蕨、鹿角蕨、铁线蕨……



初生的蕨叶毛茸茸蜷成一个小拳头,叫做蕨拳。我们常吃的蕨菜就是一些蕨科植物带着蕨拳的嫩芽。



古生物学家认为,地球上除了苔藓以外※的所有陆生植物,都有一个共同的祖先,都是起源于距今约4亿年前从水生藻类演化而来的裸蕨。

※也有研究者认为苔藓也不是直接起源于藻类植物,也是经由裸蕨演化出来的一个旁支。


蕨类植物门一般下分五个纲,裸蕨纲(松叶蕨纲)、石松纲、水韭纲、木贼纲、真蕨纲。

前四个纲都是结构简单,比较古老原始的蕨类植物,种类也很少,常见的有石松纲的卷柏、木贼纲的木贼。


(卷柏,又叫九死还魂草,干了卷起来,据说可以随风移动,遇水即复苏 )


(木贼,又叫锉草,一节一节的茎表面很粗糙,从前被用来打磨家具)


真蕨纲是进化程度最高、现代最常见的蕨类植物,根茎叶的分化很鲜明,长得更像普通草木(种子植物),只是不开花不结果,翻开成熟的叶子(孢子叶)※背面,可以看到明显的斑点状孢子囊。

※ 有的叶子是营养叶,只能进行光合作用,没有繁殖功能,不能形成孢子囊。


(最常见的蕨类植物,叶子背面能看到一点一点的孢子囊 — 密恐症患者不要随便翻开看)


蕨类植物已经有了维管组织,所以和苔藓植物不同,它们可以站起来,可以长得很高大。

2、3亿年前的古生代石炭纪,地球上曾遍布20-30米高的大型树蕨,到了恐龙繁盛的中生代基本都已灭绝,现在只能从埋在地下的煤炭和化石中找到它们曾经存在过的痕迹。

现存的蕨类植物中只有桫椤是唯一幸存的木本蕨,其他都是比较矮小的草本蕨。


(美丽魔幻的桫椤,有过和恐龙在一起的日子,今生只静静站在地球的某个角落里)



本文中的图片来自网络。


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