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【地球生物全系列——植物篇】松柏目—松科(二)

 地球生物与人类 2021-12-15

松柏目—松科(二)

5)种子

松属的胚胎发育过程,颇复杂,具明显的阶段性,通常可分原胚阶段、胚胎选择阶段、胚的器官和组织分化阶段、胚的成熟阶段。但这些阶段是按顺序连续发育的,是相互联系和相互制约的。

①原胚阶段:

从受精卵分裂开始到细胞型原胚的形成,先后经过游离核的分裂、细胞壁的产生和原胚的形成。

受精卵接连进行3次游离核的分裂,形成8个游离核,这8个游离核在颈卵器基部排成上、下两层,每层4个,细胞壁即在此时形成,但上层4个细胞的上部不形成胞壁,使这些细胞的细胞质与卵细胞质相通,称为开放层;下层4个细胞称为初生胚细胞层。接着开放层和初生胚细胞层各自再分裂1次,形成4层,分别称为上层、莲座层、胚柄层(初生胚柄层)和胚细胞层,组成原胚。

②胚胎选择阶段

胚柄系统的发育和多胚现象的产生是这个阶段的主要特征。原胚的4层细胞从上到下,第一层(上层),初期有吸收作用,不久即解体;第二层莲座层,分裂数次之后消失;第三层胚柄层,它的4个细胞称为初生胚柄,不再分裂,但伸长;第四层胚细胞层的胚细胞,在胚柄细胞继续延长的同时,紧接着后面的胚细胞进行分裂并伸长,称为次生胚柄,由于胚柄和次生胚柄(胚管)迅速伸长,形成多回卷曲的胚柄系统。而胚细胞层的最前端的细胞发育成胚的本身,但它们不组成1个胚,而在纵面彼此分离,各个单独发育成胚,称为多胚现象。常见的多胚现象有两种:一种是简单多胚现象,即在同一个胚珠内有2个以上的颈卵器的卵细胞,可以同时受精,因而在胚胎发育的早期,可以产生2个以上的原胚;另一种是裂生多胚现象,即由1个受精卵形成的4个胚细胞,分别单独发育成为4个幼胚。在胚胎发育过程中,通过胚胎选择,通常只有1个(很少2个或更多)幼胚正常分化、发育,成为种子中成熟的胚。

大多数松柏类植物具有2个以上的颈卵器,所以简单多胚现象是普遍发生的,至于裂生多胚现象,则仅限于松柏类植物的几个属可见。

③胚的器官和组织分化阶段

胚在进一步的发育中成为1个伸长的圆柱体。这个圆柱体的近轴区(基部)同胚柄系统相接,主要是横分裂,细胞略大,形成较规则的行列,进而发育成根端和根冠组织;而在远轴区内,细胞分裂似无特定的方向,细胞较小,由这些细胞进一步分化,最后分裂出下胚轴、胚芽和子叶。

④胚的成熟阶段

成熟的胚包括胚根、胚轴(胚茎)、胚芽和子叶(通常7—10枚)。包围此胚的雌配子体(胚乳)继续生长,最后珠心仅遗留一薄层。珠被发育成种皮,种皮分为3层:外层肉质(不发达)、中层石质、内层纸质。

裸子植物的种子是由3个世代的产物组成的,即胚是新的孢子体世代(2n);胚乳是雌配子体世代(n);种皮是老的孢子体(2n)。受精后,大孢子叶球继续发育,珠鳞木质化而成为种鳞,种鳞顶端扩大露出的部分为鳞盾,鳞盾中部有隆起或凹陷的部分为鳞脐,珠鳞的部分表皮分离出来形成种子的附属物即翅,以利风力传播。种子萌发时,主根先经珠孔伸出种皮,并很快产生侧根,初时子叶留在种子内,从胚乳中吸取养料,随着胚轴和子叶的不断发展,种皮破裂,子叶露出,而随着茎顶端的生长,产生新的植物体。

4.分布

松科植物是北半球常见的森林树种,各自在其适应的地带组成单纯林或混交林。其分布规律大致为:多种冷杉、云杉、落叶松和少数松树喜气候寒冷、生境潮湿或要求干燥寒冷的气候,分布于高纬度的寒带至寒温带,向南分布到暖温带与亚热带的亚高山及高山,组成寒温性针叶林。铁杉、少数云杉、冷杉、落叶松和部分松树要求温凉潮湿或温和干燥、四季分明、冬季寒冷的气候,主要分布于暖温带地区与亚热带中山以上,组成温性针叶林。银杉、黄杉、油杉、金钱松和部分松树要求温暖湿润的气候,主要分布于亚热带中山以下,向南可分布到热带地区地势较高的凉湿山地,组成暖性针叶林。

松树对陆生环境适应性极强。它们可以忍受-60℃的低温或50℃的高温,能在裸露的矿质土壤、砂土、火山灰、钙质土、石灰岩土及由灰化土到红壤的各类土壤中生长,耐干旱、贫瘠,喜阳光,因此是著名的先锋树种。

5.用途

松科植物多为高大的乔木,生长通常较快,木材蓄积量多,为建筑用材和工业用材的主要来源。有些树种为著名的园林绿化与观赏植物,如金钱松、雪松等。

松科植物的化学成分较复杂,其共同的特点是多含有树脂及挥发油,缺乏生物碱,缺少双黄酮。树脂贮存在树脂道内,与挥发油共存。树脂中含有多种有机酸(如松香中含有90%以上的树脂酸),还有树脂醇、树脂酯及大量的树脂烃类。挥发油含于针叶及树脂中,挥发油中含有多种烯类。松科植物种子油中均含有不常见的3种共存的特征脂肪酸,对顺-5,9十八碳二烯酸(18:2)、顺-5,9,12十八碳三烯酸(18:3)和顺-5,11,14,二十碳三烯酸。

6.分类

本科可分成若干亚科及属如下:

松亚科(Pinoideae):松属 Pinus(约115种)

云杉亚科(Piceoideae):云杉属 Picea(约35种)

落叶松亚科(Laricoideae):银杉属 Cathaya1种)、落叶松属 Larix(约14种)、黄杉属 Pseudotsuga5种)

冷杉亚科(Abietoideae):冷杉属 Abies(约50种)、雪松属 Cedrus2-4种)、金钱松属 Pseudolarix1种)、油杉属 Keteleeria3种)、长苞铁杉属 Nothotsuga1种)、铁杉属 Tsuga9种)

7.松树

松树(学名:Pinus):是松科、松属植物。世界上的松树种类有八十余种,松树主要分为马尾松、油松、白皮松、罗汉松、华山松、大别山五针松、红松、赤松、黑松、黄山松、云南松、金钱松、樟子松、雪松等。如分布于华北、西北几省区的油松、樟子松、黑松和赤松,华中几省的马尾松、黄山松、高山松,秦巴山区的巴山松,以及台湾松和北美短叶松,多数是我国荒山造林的主要树种。松树为轮状分枝,节间长,小枝比较细弱平直或略向下弯曲,针叶细长成束。其树冠看起来蓬松不紧凑,字正是其树冠特征的形象描述。所以,就是树冠蓬松的一类树。松树坚固,寿命十分长。

1)植物学史

相传秦始皇曾到泰山,在现在的步云桥北,忽然天下暴雨,幸而路边有2株古老的松树可以躲雨。因有护驾之功,秦始皇封其为五大夫松。意思是给松加官晋爵,属于9级的官爵,如活至今,则有2200岁以上。不料1602(相当明万历年间)泰山骤降雨,把五大夫松冲掉了。现存的3株是公元1730(清雍正八年)补种的。但在离开五大夫松处不远的一山坡上确有一株古松,人称望人松的,树龄已达2300岁,堪称松树年岁之冠军。泰山普照寺内的六朝松已有1400岁了。在山西五台山佛光寺大佛殿前有2株古松,传系唐建中年间建寺时种的,有1100多岁了;树高达30米,胸围3米。在北岳恒山有不少古松,多植于唐代,树龄有千年。内蒙古自治区准格尔旗神山林场,有一株罕见的油松,高达25米,胸围4.15米,被称为油松王,据估算有近900岁了。马尾松在南方分布广,广西全州绍水乡有一马尾松,高达近40米,胸径2米以上,树龄有千多岁。

松树不仅有古寿星,而且有的形态奇特,安徽九华山有一古松,在主干3米处,分出3个分枝,中枝呈曲线上升状,侧枝之一侧微曲且平缓下伸,另一侧枝斜伸而略翘起,整个松如凤凰展翅状,人称之为凤凰松。江苏连云港的云台山上有一奇松,树干全长约15米,干粗1米多,主干竟有8米多是卧在地面生长的,如卧龙之状,几度扭曲后又上升,成为一奇景。安徽黄山以有奇松闻名于世,如玉屏峰文殊院附近的迎客松,唐朝即已有记述,有1500多岁了,树干中部伸出7.6米长两大侧枝,如展臂迎客状。许多松都生在石缝中,树身和枝干奇形怪状。针叶又极短,这些都是黄山松。常以其形状象形而名之;如倒挂松、飞龙松、龙爪松、连理松、蒲团松……

2)形态特征

松树较幼时的树冠呈金字塔形,树枝多呈轮状着生。幼苗出土、子叶展开以后,首先着生的为初生叶,单生,螺旋状排列,线状披针形,叶缘具齿。初生叶行使叶的功能13年后,才出现针叶,通常235枚成束,着生于短枝的顶端。每束针叶基部有叶鞘,早期脱落或宿存。叶肉组织中的树脂道的位置在成年植株比较恒定,可分为外生、中生、内生3种类型。

松树针叶横切面中可见12个维管束,特殊环境下可在双维管束松树中出现维管束合并的情况。球花单性,雌雄同株。球果多数由种鳞组成,成熟后木质化。种鳞的裸露增厚部分称鳞盾,鳞盾先端的瘤状突起称鳞脐。有的树种鳞脐具刺,有的无。球果成熟时种鳞张开,种子脱落;但少数树种种鳞则长期保持关闭状态。每个种鳞具种子2粒,种子上部具一长翅,少数具短翅或无翅。

松树最明显的特征是叶成针状,常2针、3针或5针一束。如油松、马尾松、黄山松的叶2针一束,白皮松的叶3针一束,红松、华山松、五针松的叶5针一束。松树为雌雄同株植物,而且孢子叶成球果状排列,形成雌、雄球花。雌球花单个或24个着生于新枝顶端,雄球花多数聚集于新枝下部。松树的球花一般于春夏季开放,但花粉传到雌球花上后,要到第二年初夏才萌发,使雌花受精,发育成球果(俗称松塔或松球,不是果实)。球果于秋后成熟,种鳞张开,每个种鳞具两粒种子。

松属植物中的多数种类是高大挺拔的乔木,而且材质好,不乏栋梁之材。中国东北的木材之王”——红松、北美西部广为分布的高大树种(高达75米)西黄松、原产于美国加州沿海生长速度最快的松树——辐射松、原产于美国东南部的湿地松、美洲加勒比海地区原产的加勒比松、广布于欧亚大陆西部和北部的欧洲赤松等等,都是著名的用材树种。

松树的观赏价值也是有目共睹的。在中国,从皇家古典园林到现代居民家中都能见到松树的倩影,例如北京北海、颐和园中的油松、白皮松,树桩盆景中广泛使用的五针松等,一些名山胜地,更是山以松壮势、松以山出名。黄山的迎客松、华山的华山松、长白山的美人松……无一不令游人赞叹。另外,松树的树根部位常常会有大型真菌生长。它们有的是木腐菌,可以对松树进行分解,造成树木根腐;有的是外生菌根菌,可以与松树互换营养,防止树木营养缺乏,从而导致影响生长。成熟后高达45米,胸径1.5米;树皮红褐色,下部灰褐色,裂成不规则的鳞状块片;枝平展或斜展,树冠宽塔形或伞形,枝条每年生长一轮,但在广东南部则通常生长两轮,淡黄褐色,无白粉,稀有白粉,无毛;冬芽卵状圆柱形或圆柱形,褐色,顶端尖,芽鳞边缘丝状,先端尖或成渐尖的长尖头,微反曲。

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