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 gudian386 2016-04-28

维管植物(蕨类和种子植物)由胚芽发育而来的体轴部分。其下部连在根上,上部着生有叶、花和果实。茎的主要功能是输导营养物质和水分;支持叶、花和果实在一定空间;也有的茎具有贮藏营养物质的作用,有的具有繁殖功能;幼年期的嫩茎及某些植物的茎(如仙人掌),还有进行光合作用的功能。茎具有节和节间的分化,节上生有叶。茎的顶端和叶腋处都生有芽。叶子脱落后,节上留有叶痕。大多数种子植物茎的外形为圆柱形,也有少数植物的茎有其他形状,如莎草科植物的茎呈三角柱形,唇形科植物茎为方柱形,有些仙人掌科植物的茎为扁圆形或多角柱形。不同植物的茎在适应外界环境上,有各自的生长方式,使叶能在空间开展,获得充分阳光,制造营养物质,并完成繁殖后代的作用。依其生长方式的不同,可分为直立茎、缠绕茎、攀援茎、匍匐茎等。一般植物很少只具一个茎,通常由腋芽发育而形成分枝,各种分枝有一定规律。茎的高度差别很大,从长数厘米到高达150米。以茎中所含木质化细胞成分多少,分为木质茎和草质茎两大类。木质茎里有维管形成层,能够形成坚硬的木质部,增加茎的坚固性,这类植物就是乔木和灌木。草质茎有多种类型,有的是1年生的,只能生活一个生长季;有的是2年生的;也有的是多年生的。木质茎多为实心(竹类的节间为中空的),草质茎除实心者外,尚有中空的,如蕹菜等。禾本科的部分植物,在节间的地方是中空的,而在节的地方则是实心的。茎的构造,依照植物种类的不同,差异很大。草本植物茎与木本植物的幼茎结构相似,但大多数的一、二年草本植物没有或仅有少量的次生结构。单子叶植物茎一般没有维管形成层,所以也没有次生结构,有些单子叶植物茎可以加粗,是由茎端基部的初生加厚分生组织细胞进行分裂的结果。裸子植物和双子叶植物的茎,除有初生结构外,还具有由维管形成层形成的次生韧皮部和次生木质部,以及由木栓形成层形成的周皮;由于次生结构的增加,使茎加粗。植物的茎,由于适应环境的变迁而形态结构出现改变,形成茎的变态,可分为地上茎变态和地下茎的变态。植物的茎有多种经济用途,多年生木本茎内,次生木质部占的体积最大,即为木材,在建筑、采矿、交通、制家具上广为使用;此外,有的还可用于造纸或制松节油、松香等;有的树皮产生经济价值很高的物质,如橡胶、漆、杜仲胶等;一些变态茎,如马铃薯的块茎、葱、蒜的鳞茎为食用或调味品。

直立茎

明显地背地生长的茎。茎干垂直地面,直立空间向上生长,使叶片伸展,充分接受阳光。大多数植物具有直立茎,如桃、向日葵、棉、松、柏、杨、柳等。

缠绕茎

缠绕于支持物向上生长的茎。这种茎幼小时期较为柔软,不能直立,用茎干缠绕于支持物上升,方能使枝叶生长良好;如离开支持物则倒伏地面。按缠绕的方向不同,可分为左旋,即按逆时针方向旋转,如菜豆、牵牛花茑萝、马兜铃等;右旋,即按顺时针方向旋转,如忍冬、葎等。此外,有的植物的茎既可左旋,也可右旋,称为中性缠绕茎,如何首乌的茎。

攀援茎

攀援他物向上生长的茎。这类茎幼小时柔软细长,不能直立,以特有的结构攀援支持物上升。按攀援结构的性质,可分为5种:以卷须攀援,如南瓜、豌豆、葡萄的茎;以气生根攀援,如常春藤、络石、薜荔的茎;以叶柄攀援,如旱金莲铁线莲的茎;以钩刺攀援,如白藤、猪殃殃的茎;以吸盘攀援,如爬山虎的茎。有缠绕茎和攀援茎的植物,统称为藤本植物,又有木本和草本之分。前者如葡萄、紫藤、忍冬等。热带、亚热带森林里藤本植物特别茂盛,形成林内特有的景观。

匍匐茎

沿地平方向生长的茎。这种茎细长又柔弱,蔓延生长在地面上,基部的旁枝节间较长,每个节上可生叶、芽和不定根,与整体分离后,能长成新个体,故可进行人工营养繁殖,如草莓甘薯植物,其茎叶蔓生于地表;也有的匍匐茎则生长于地下,如马铃薯等。

变态茎

植物在长期系统发育的过程中,由于环境的变迁,引起器官形成某些特殊的适应,以致形态、结构都发生了改变的茎。茎的变态,有两种发展趋向。变态部分,有的特别发达,有的却格外退化。无论发达或退化,变态的部分都保存着茎特有的形态特征:有节和节间,有退化成膜状的叶,有顶芽或腋芽。根据形态上的差异,可分为两大类型:地上变态茎,如肉质茎、叶状茎、茎卷须、茎刺等;地下变态茎,如根状茎、块茎、球茎、鳞茎等。

肉质茎

地上茎变态的一种。茎绿色,肥大多浆液,薄壁组织特别发达,适于贮存水分,并营光合作用。叶片高度退化或成刺状,以降低蒸腾作用,适于生长在干旱地区。茎的形态多种,有球状、圆柱状或饼状的,如仙人掌属、仙人球植物即具肉质茎。

根状茎

地下变态茎的一种。多年生植物的地下茎,形状似根,横卧在地下,有明显的节和节间;具顶芽和腋芽,节上往往有退化的鳞片叶。由于顶芽和腋芽的活动,茎轴既保持在地下生长,且每年能有新枝长出地面。每节生有不定根。由于根状茎衰老部分的死亡,由它产生的地上的新枝分离,故能进行营养繁殖。竹的根状茎称竹鞭,竹鞭上的顶芽能够不断向前生长;腋芽又称竹笋,由此生长地上茎。莲的地下茎称为藕,节特别细,节间粗大,可供食用。白茅的根状茎繁殖力强,是常见的田间杂草。根状茎中贮存有大量营养物质,可供发育需要;有的含有药用物质(如缬草)、染料(如木香)和鞣质(如翻白草)等。

木质茎

木质部发达,支持力强的茎。具这种茎的植物一般为多年生,寿命长,含木质化细胞多,茎内有维管形成层,能够形成坚硬的木质部,增强茎的坚固性,包括乔木和灌木,前者具粗大的主干,后者在离地面处同时有粗细相似的分枝,主干不明显。

草质茎

木质部不发达,支持力弱的茎。具有这种茎的植物,木质化细胞较少,茎干软弱,植物一般较矮小,寿命较短,多数在生长季终了时,其整体或地上部分死亡。一些多年生草本植物仅在茎的基部或根中具有次生生长,大多数一、二年生草本植物茎内没有或仅有少量次生生长。草质茎的结构与木本植物幼茎结构相似,维管束往往排列成一圈。

球茎

地下变态茎的一种。变态部分膨大成球形、扁圆形或长圆形,有明显的节和节间,有较大的顶芽。节上着生膜状的鳞片和少数腋芽。在肥大的肉质茎中贮存有丰富的营养物质,是适于越冬的变态茎。球茎可供繁殖之用。荸荠、慈菇、芋等食用的部分就是球茎。

鳞茎

地下变态茎的一种。变态茎非常短缩,呈盘状,其上着生肥厚多肉的鳞叶,内贮藏极为丰富的营养物质和水分。能适应干旱炎热的环境条件。鳞茎也具顶芽和腋芽,可从其上发育出地上的花茎,开花结实。从鳞茎盘的下部可生出不定根,每年可从腋芽中形成一个或数个新的鳞茎,称为子鳞茎,可供繁殖用。鳞叶的宽窄不一,洋葱的鳞叶较宽,百合的鳞叶较窄。随着鳞茎的生长,外鳞叶变得薄而干,有时呈纤维状,可保护内鳞叶不致枯萎。百合科、石蒜科的植物,如洋葱、百合、贝母、蒜等都具鳞茎。

块茎

地下变态茎的一种。地下茎末端形成膨大而不规则的块状,是适于贮存养料和越冬的变态茎。顶部肥大,有发达的薄壁组织,贮藏丰富的营养物质。块茎的表面有许多芽眼,一般作螺旋状排列,芽眼内有23个腋芽,仅其中一个腋芽容易萌发,能长出新枝,故块茎可供繁殖之用。块茎的顶端具有一个顶芽,如马铃薯的块茎较为典型。马铃薯的地下枝条在土层中匍匐生长,当伸长912厘米时,末端膨大,形成具有短节间的肥厚块茎。在长成的块茎上,表层有周皮,上有少数皮孔。在块茎的横切面上尚可分出皮层、外韧皮部、木质部、内韧皮部和中央的髓部。从外形或构造上看,可以说明它是茎的变态。菊芋、半夏、甘露子(草石蚕)等都有块茎。

地上茎

植物的茎大都长在地面上,这种茎叫做地上茎。茎上生有枝、叶,顶端有顶芽,侧面生有侧芽。地上茎在适应外界环境上有各自的生长方式,产生了不同的地上茎类型:直立茎、缠绕茎、匍匐茎、攀援茎。也有的地上茎出现了变态,形成不同类型的地上变态茎,如茎卷须、枝刺、肉质茎和叶状茎(茎扁化成叶状,但具明显的节与节间,叶片退化,如竹节蓼、假叶树、天门冬等)。

地下茎

植物生长在地下的变态茎的总称。有节和节间之分,节上常有退化的鳞叶,鳞叶的叶腋内有腋芽,以此与根相区别。常见有4种类型:根状茎、如莲、竹的根状茎;块茎,如马铃薯、菊芋的块茎;球茎,如荸荠、慈菇的球茎;鳞茎,如洋葱水仙的鳞茎。

茎卷须

地上茎变态的一种,多见于藤本植物。在植株的茎节上生长出的枝条,常常变成一种须状的攀附物,借以缠绕于支持物上,牵引植物向上攀援生长。葡萄的卷须长在腋芽的对方,黄瓜的卷须生在腋芽处。南瓜丝瓜等植物亦具茎卷须。

茎表皮

位于茎的最外层,通常由一层细胞组成,细胞形状比较规则,呈砖形,长径与茎的纵轴平行。表皮细胞排列紧密,无细胞间隙,具保护作用,属保护组织。表皮细胞是活细胞,但一般不含叶绿体,有的植物茎的表皮细胞含花青素(如蓖麻)。表皮细胞的外壁比较厚,角质化并有角质层,有的还含有蜡质(如蓖麻茎)。但沉水植物茎的表皮细胞没有角质层或角质层很薄。茎的表皮还具有气孔和表皮毛。气孔是气体出入植物体的通道;表皮毛是由表皮细胞分化而成的,形状结构各异,生理功能也不相同。一般具有加强保护作用的功能。还有的表皮具有分泌作用的腺毛;在葎草的茎上还有钩毛,使茎具攀援作用。

单子叶植物茎

单子叶植物的茎。茎内一般无维管形成层,所以没有次生结构,不能无限加粗。有些单子叶植物茎可以加粗,是由茎端基部的初生加厚分生组织细胞进行分裂的结果。茎的结构一般由表皮、机械组织、薄壁细胞和维管束所组成。一些禾本科植物茎的结构有两种情况:一类的茎里有许多维管束,分散在整个茎的基本组织(薄壁细胞)中,如玉米;另一类是维管束分布在茎的周围,很有规则地排列成两圈,茎表皮层的内侧,有一环厚壁组织,对于茎起着很大的支持作用。茎中心的髓部,在节间生长过程中,被破坏,形成空的髓腔,如小麦水稻、竹等。禾本科植物茎的节间基部有居间分生组织。在一定时期内,节间上部的各类组织虽已基本成熟,但这部分仍保留分生能力,当茎上每节的居间分生组织同时活动时,茎干则迅速伸长。例如玉米、小麦、水稻、竹的拔节,这就是居间生长。

双子叶植物茎

双子叶植物的茎。除具初生结构外,还有次生结构。茎的初生结构是由顶端分生组织通过细胞分裂,产生许多新细胞,其中在顶部的细胞仍旧保持顶端分生组织的特性,能够继续进行细胞分裂。在基部的细胞经过生长,渐渐分化为3种组织系统:保护系统(表皮)、基本系统(皮层、髓部)和维管系统。由顶端分生组织产生新的细胞或组织的过程,叫做初生生长;由各种初生组织组成的结构,叫做初生结构。表皮在茎的外面,具保护作用,属保护组织。一般由一层细胞所组成,细胞形状较规则,排列紧密;一般不含叶绿体,外壁较厚,角质化并有角质层;表皮上具气孔,是气体出入的通道。皮层是多层细胞构成,主要是薄壁细胞,常为球形、椭圆形,壁薄,由纤维素和果胶质组成,具细胞间隙。有的植物细胞间隙发达,构成通气系统。靠近外方的薄壁细胞常具叶绿体,故使幼茎呈绿色。无色的薄壁组织具贮藏作用。茎的皮层还常具厚角组织,有的还具纤维或石细胞。一般植物茎无内皮层,只有沉水植物的茎或一些地下茎,有凯氏带加厚。维管系统是由分开的维管束和束间的薄壁组织构成,称为维管柱(亦称中柱);但在有些植物中,维管柱可以成为差不多是连续的。维管束由初生韧皮部、形成层、初生木质部组成。在茎的中心是髓,一般由薄壁组织构成,具细胞间隙。双子叶茎的次生结构是维管形成层活动的结果。由维管形成层形成的次生韧皮部和次生木质部,以及由木栓形成层形成的周皮,称为次生结构。由次生结构的增加,使茎加粗,称为次生生长。维管形成层的来源有两个:一是由初生韧皮部和初生木质部之间保留下的分生组织,它在维管束内,称为束中形成层;另一是髓射线里面与束中形成层部位相当的薄壁细胞,又具有分生能力,形成束间形成层。束中形成层与束间形成层连接在一起成圆筒状,在横切面上为一个圆环。维管形成层的活动,主要进行细胞的切向分裂,向内形成木质部细胞(次生木质部),加添在原有木质部(初生木质部)的外方;向外形成韧皮部(次生韧皮部),加添在原有韧皮部(初生韧皮部)的内方。维管形成层在不断形成次生结构的同时,也进行径向分裂或横分裂,增加原始细胞,扩大维管形成层的圆周,以适应茎的不断加粗。有些草本双子叶植物的茎,仅有束中形成层,而不具束间形成层,次生结构比较少。还有少数草本双子叶植物,不仅没有束间形成层,连束中形成层也很不明显,次生结构更少,甚至完全没有(如毛茛)。维管形成层的活动,使维管组织不断扩大,其外围的表皮或皮层细胞恢复分裂能力而形成木栓形成层,产生新的保护组织——周皮(由木栓形成层、木栓层和栓内层组成)。木栓层形成后,木栓外方的组织,由于断绝水分和养料而死亡。

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