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維管植物
來源:互聯網

維管植物(vascular plant)是植物體內有維管組織分化的植物類群,包括蕨類植物和種子植物。這兩類植物體內都具有管狀分子組成的維管組織,具體分為木質部或韌皮部,木質部中含有運輸水分和無機鹽的管胞或導管分子,韌皮部中含有運輸光合產物的篩胞或篩管。維管組織進一步組成維管系統(vascular?system),是植物適應陸生環境的產物。

維管植物均為有胚的高等植物,大多為陸生植物,植物體高度分化,形成復雜的根、莖、葉系統。生活史世代交替,其孢子體發展分化程度高,具有適應陸生的完善結構,有的形成根莖葉復雜系統;而配子體通常簡化,種子植物的配子體甚至終生寄生于孢子體。

維管植物的起源最早可追溯到距今4.26億年前,是早期森林組成植物之一,是植物由水生走向陸生的登陸節點,為陸生動物群生存和繁衍提供了優良條件。現維管植物的分類有多個系統,根據物種2000中國節點整理的《中國生物物種名錄》2024年版,維管植物門下共計36055種。

維管植物在觀賞、食用、藥用和生態保護方面都具有很高的價值,例如玉米、稻等作為日常食用主糧;紅景天、人參等是著名藥材。

起源與演化

奧陶紀末,全球冰川大范圍分布和由此引起的全球氣溫的下降對陸生植物起源和早期演化產生重要的影響。距今4億多年前的志留紀早期,地球上地殼運動劇烈,大片陸地被推升以及海洋面積縮減,一部分海洋葉狀體植物開始了向維管植物的進化。在距今大約4.3億年前的中志留世,出現了陸生維管植物,植物完成了真正意義上的登陸。

最古老和最原始的維管植物類群是裸蕨類(化石)(psilophytopsids),生活在距今4億年前后的中志留世到中泥盆世。顧名思義,它是一種植物體裸露的蕨類植物。這類植物沒有根、莖、葉的分化,但出現了與根、莖和葉相似的器官。地上的主軸和地下的似根狀莖中出現了維管束組織;枝軸表面具有角質層和氣孔,可以呼吸空氣和調節水分的蒸發;在枝軸的頂端長有孢子囊,能夠在陸地上獨立繁衍后代。裸蕨類的孢子脫離母體后不需跟其他細胞結合,即能直接發育成新的個體(配子體),屬于自由孢子(free 芽孢)繁殖。同時裸蕨類包含許多相同的孢子,屬于同孢型植物,簡化的生活史如下圖所示。與后來出現的高等植物和現代植物相比,裸蕨植物的形態特征和組織器官顯得十分簡單和原始。

目前世界上公認的最早陸生維管植物是距今4.26億年的庫克遜蕨(Cooksonia)。它們高約10厘米,沒有枝葉,也沒有根系,只是一種簡單的分叉結構,主莖頂上有小孢囊,孢囊中生有孢子,孢子隨風飄到其他地方后繼續生長。在20世紀年代中期,英國威爾士卡迪夫大學著名古植物學家愛德華茲(Edwards)等報道了具有孢子囊的庫克遜蕨表面還具有氣孔,并在早泥盆世庫克遜蕨標本中發現了管胞,于1992年終于證實這種植物確實具有陸地維管植物的三個基本特征:①具有細胞壁次生加厚的輸導水分的管胞;②具有防止水分散失的表皮角質層和交換氣體的氣孔;③具有能在空氣中傳播的三縫孢子。從而將庫克遜蕨視為早期陸生維管植物代表分子之一。

從現有的化石證據看,到志留紀末陸生維管植物個體小、結構簡單、種類少,表明在登陸后漫長的時間內,陸生維管植物在陸地嚴酷條件和自身構造適應性的束縛下演化的非常緩慢。到早泥盆世,維管植物呈爆發式演化,類群、種類和數量快速增長,并開始朝著適應各種陸生環境的方向演化,建立起最早的陸地生態系統。

1968年,美國著名植物學家班克斯(Banks)建立了早期維管植物的三個主要類群:瑞尼蕨類、工蕨類和三枝蕨類。

瑞尼蕨類植物分布于志留紀晚期到泥盆紀,代表植物為瑞尼蕨(Rhymia)和庫遜蕨(Cooksonia)。植物個體很小(<100mm),植物莖軸簡單,多為二歧分枝,具有頂生、球狀或橢球狀孢子囊,是地面陸地生態系統主體植物類群。

工蕨類植物分布于晚志留世至早泥盆世,代表植物為工蕨(Zosterophyllum)。植物體矮小,簇狀叢生,H形或K形分枝,表面光滑,孢子囊穗位于直立枝的頂端,孢子囊側生。工蕨植物在孢子囊聚成穗狀、開裂的方式上與石松植物接近,多被視為現代石松門姐妹植物類群。

三枝蕨類植物與瑞尼蕨類植物存在很多相似之處,但前者比后者更復雜。三枝蕨類的枝軸系統更為復雜,莖為假單軸式分枝,側枝為二歧式分枝。孢子囊成對頂生在枝端,孢子囊的數目很大。該類群被視為許多重要植物類群的祖先,如真蕨植物、前裸子植物和楔葉類植物。

早泥盆世石松類、三枝蕨類不斷發展壯大,向真蕨類、楔葉類,乃至種子植物演化。到晚泥盆世,維管植物已經占據了干燥嚴苛的高地環境,當今陸生維管植物群多樣性的格局已基本構建完成。隨著早期森林生態系統的建立,為陸生動物群生存和繁衍提供了優良條件,對隨后四足動物登陸可能具有積極推動作用。而開辟植物登陸偉業的裸蕨植物在泥盆紀末期退出了歷史舞臺,取而代之的是由它們演化出來的各種蕨類植物。

隨著陸生維管植物不斷向條件更加嚴苛的高地發展,水分成了制約植物繁殖最重要的因素之一。早期陸生維管植物均以孢子繁殖后代,受到了水分的制約,為了克服這一困難,種子也就應運而生。種子出現標志著植物演化中的重大變化,從長遠的角度來看,這種植物學上的革新深刻地影響了其他生物的生存和繁衍,尤其是以果實和種子為食的各種動物。

中生代是植物界發生重大演變的時代,除了蕨類植物,裸子植物成了演化主角。針葉植物蘇鐵類和銀杏構成了中生代森林的主體。白堊紀中期,被子植物門迅速崛起,與裸子植物競相演化并首次將花朵綻放在陸地上。新生代,被子植物一統天下,由被子植物累累果實和種子維系的新型陸地生態系統形成,促使動植物進一步繁榮和發展。新生代中新世時期,草原的擴張為有蹄類的大發展提供了契機。直至今天,被子植物仍然是地球上種類最多、分布最廣泛、適應性最強的優勢類群,并與人類的生存和發展息息相關。

歷史

中國維管植物研究歷史至少可以追溯到3000年前的西周,因為當時人們已經開始用甲骨文記錄植物名稱。至公元前6世紀,古籍《詩經》上記載了130多種植物。在進入清代之前,中國對植物的實際用途和相關知識已經有了相當全面的記載及深入的理解,這些體現在經典的著作中,如《神農本草經》(公元100~200年)、《齊民要術》(公元533~544年)、《本草綱目》(1552~1578年) 等。

自20世紀20年代開始,中國植物學家開始對中國維管植物進行分類學研究,在艱苦的條件下,經過幾代人堅持不懈的努力,終于在2004年完成《中國植物志》中文版(Flora Reipublicae Popularis Sinicae,FRPS )(80卷126分冊),在2013年完成了英文版中國植物志(Flora of China, FOC)(26卷)。

近現代最早關于早期陸生維管植物的報道,始于加拿大博物學家和教育家道森(J.W. Dawson)爵士。他在1850~1890年期間采集了大量的植物化石標本,發表了一系列文章,這些文章提供了很多有關早泥盆世維管植物的信息。

1912年,英國古植物學家在蘇格蘭泥盆紀燧石層中,發現了保存很好的早泥盆世礦化植物標本。在1917~1921年間,他們對這些標本進行了詳細的研究,并發表了一系列文章,使得對泥盆紀植物的研究獲得了新生。

在20世紀80年代中期,英國威爾士卡迪夫大學的古植物學家報道了具孢子囊的庫克遜蕨標本上的氣孔,強化了它是一種維管植物的主張。此后,研究者又在德國比利時澳大利亞,以及加拿大魁北克省紐約州云南省等國家和地區陸續發現了大量志留紀泥盆紀的植物化石,為早期維管植物的起源演化提供了證據。

物種分類

詞源

從詞源上說,vascular來自現代拉丁語 vascularis,“與液體的輸送或循環有關” 。維管植物是植物體內有維管組織分化的植物類群。植物體內具有由木質部和韌皮部組成的輸導組織,木質部將水分和無機化合物礦物從根向上運輸到葉,而韌皮部將光合作用產生的有機化合物運送到植物體的各個部分。

分類系統變動

單元論與分門論

目前,對維管植物的分類目前尚存在分歧。一種觀點認為維管植物有其共同祖先,它們是單元起源的(monophyletic),所有的維管植物都是由最初形成的原始祖先分化發展而來。因此所有維管植物在分類系統中應歸成一門,即維管植物門(Tracheo-phyta)。

但具維管組織的植物千差萬別,近年來,甚至在海藻中也發現了類似于維管組織的分子,它與其他維管植物在系統演化上相差甚遠,無法歸成一類。據此某些學者對單元論的觀點持反對意見。20世紀80年代的學者博爾德 (Bold )、亞歷克索普洛斯(Alexopoulos)與德萊沃里斯(Delevoryas)等將維管植物分得很細致,共分成9門:裸蕨門(Psilotophyta)、石松門(Micro-phynaphyta)、楔葉門(Arthrophyta)、真蕨門(Pteridophyta)、鐵樹門(Cycadophyta ) 、銀杏門(Ginkgophyta)、松柏門(Coniferophyta)、買麻藤目(Gnetophyta)、被子植物門門(Anthophyta)。

現代常用分類系統

APG分類系統

APG系統是個現代植物分類系統,由被子植物系統發育研究組(Angiosperm Phylogeny Group)1998年首次提出,基本研究方法是分支分類學和分子系統學等現代技術手段,運用了大量脫氧核糖核酸序列分析研究成果。之后APG系統經過了多次修改,有多個版本,如2003年的APGⅡ、2009年的APGⅢ以及2016年的APGIV。該系統用于被子植物門分類,打破了雙子葉綱和單子葉綱的框架,將被子植物分為11大類,64個目,416個科。

多識植物界系統

維管植物都屬于有胚植物,多識植物界系統中鏈形植物的第7個演化支——有胚植物——處理為總門,稱為有胚植物總門(Embryophyta)。其下設立2個門,即真蘚門(Bryophyta)和木賊門(Equisetophyta)。木賊門相當于現生維管植物,下設3個亞門,即石松亞門(Lycopodiophytina)、木賊亞門(Equisetophytina)和木蘭亞門(Magnoliophytina)。其中,石松亞門即現生石松植物,下設石松綱(Lycopodiopsida)和卷柏綱(Selaginellopsida);木賊亞門即狹義蕨類或鏈束植物,下設木賊綱(Equisetopsida)和水彩云閣綱(Polypodiopsida);木蘭亞門即現生種子植物,下設松綱(Pinopsida)和木蘭綱(Magnoliopsida),分別相當于現生裸子植物和現生被子植物門。在現生維管植物中,石松亞門為基部分支,與現生真葉植物(木賊亞門+木蘭亞門)構成姐妹群。

物種2000中國節點

物種2000中國節點(Species 2000 China)主要對在中國分布的所有生物物種的分類學信息進行整理和核對,建立和維護中國生物物種名錄。《中國生物物種名錄》2024版年度版于2024年5月編輯完成,于2024年5月在北京正式發布。其中維管植物門(Phylum Tracheophyta)共包含36055種植物,下設木賊綱(Class Equisetopsida)、石松綱(Class Lycopodiopsida)、木蘭綱(Class Lycopodiopsida)、松綱(Class Pinopsida)。

形態特征

整體特征

維管植物沿著一條垂直線生長,主要結構如下圖所示。地下部分是根,地上部分是枝(盡管有些植物的根可能會生長至地上,有些枝也可能會生長至地下)。雖然根和枝的基本結構不同,但是頂端生長是二者的共同特征。根穿過土壤,吸收水分和多種植物生長必需的無機鹽。根還起到了固定植物的作用。枝由莖和葉組成。莖為葉的生長提供了結構框架。葉是進行光合作用的場所。葉的排列、大小和形狀對于植物營養的產生極其重要。花與最終形成的果實和種子也生長在枝上。

細胞核

植物中除最低等的類群——藍藻外,所有的生活細胞都具有細胞核。通常一個細胞只有一個核,維管植物中少數細胞可有兩個以上的核。例如,乳汁管具多核,絨氈層細胞常具兩核。

維管組織

維管組織(vascular tissue)在高等植物中特有,是由多種組織共同形成的承擔物質長距離運輸功能的一種復合組織,分為木質部和韌皮部兩部分。次生生長的植物(大多數裸子植物和木本雙子葉植物綱),其維管組織包括來源于原形成層的初生木質部和初生韌皮部(合稱為初生維管組織)及來源于維管形成層的次生木質部和次生韌皮部(合稱為次生維管組織)。只有初生生長的植物(大多數蕨類植物和單子葉植物),維管組織只包括來源于原形成層的初生木質部和初生韌皮部。

韌皮部

韌皮部(phloem)由篩管、伴胞、韌皮纖維與韌皮薄壁細胞共同構成,其質地堅韌,抗曲折能力較強,故稱為韌皮部。主要功能是雙向運輸有機物質,如糖類及其他含氮化合物。葉光合作用制成的有機化合物通過韌皮部而運輸到根部和莖部保存,或運到生長中的分生組織供生長之用。根部儲藏的物質經消化后也通過韌皮部而向上運輸到莖、葉、果實等部分。韌皮部還有支持作用。

木質部

木質部(xylem)由木纖維、管胞、導管和木薄壁細胞共同構成,能單向運輸水與溶解在水中的無機鹽。根所吸收的水分可通過莖單向運輸到葉。木質部中的纖維也有支持作用。

維管束

維管束(vascular bundle)是由韌皮部和木質部組成的束狀復合組織,常因植物種類和器官的不同而異。維管束貫穿于植物體的各種器官中,彼此相連形成一個完整的輸導系統,同時對器官起著支持作用。

維管束由原形成層分化而來,在其分化成熟過程中可分為有限的和無限的兩類維管束:

(1)有限維管束(closed bundle)

有限維管束形成時,原形成層全部分化為初生木質部和初生韌皮部,不產生形成層,不能形成次生組織,不能繼續增粗發展,如大多數單子葉植物中的維管束。

(2)無限維管束(open bundle)

在初生木質部和初生韌皮部之間還保留一層分生組織——束中形成層(fascicular cambium),能分裂產生次生組織而繼續擴大,如裸子植物和雙子葉植物綱的維管束。

還可根據維管束中的木質部和韌皮部的排列情況將維管束分為4種:

(1)外韌維管束(collateral vascular bundle)

韌皮部在外側,木質部在內側的,一般種子植物莖、葉中的維管束屬于此類型。

(2)雙韌維管束(bicollateralvascular bundle)

木質部的內、外兩側都有韌皮部,常見于瓜類、茄類、馬鈴薯、番薯等植物的莖中。

(3)周韌維管束(concertric vascular bundle)

韌皮部圍繞木質部呈同心圓排列,如蕨類植物的根狀莖內,大黃、秋海棠等植物的莖中均有存在。

(4)周木維管束(amphivasal vascular bundle)

木質部包圍于韌皮部的外圍,如香蒲鳶尾的根狀莖中,芹菜和胡椒科的一些植物莖中有此類維管束。

此外,幼根的木質部和韌皮部呈輻射狀相間排列,一些人習慣上稱其為輻射維管束,其實幼根的初生結構中,木質部分成若干輻射角,韌皮部間生于輻射角之間,二者交互排列,并不連接成束狀的維管束,故宜將二者合稱為輻射排列的維管組織或維管柱。

維管系統

維管組織系統(vascular tissue system)簡稱維管系統,是植物全部維管組織的總稱。維管系統包括輸導有機養料的韌皮部和輸導水分的木質部,它們連續地貫穿于整個植物體內,把生長、發育區與有機養料制造區和貯藏區連接起來。

根據維管組織系統形成的先后和組成特性,可將其分為初生維管系統和次生維管系統。初生維管系統主要存在于初生成熟組織,如絕大多數單子葉植物、裸子植物、雙子葉植物綱幼嫩的根、莖、葉等的維管組織。次生維管系統則是次生成熟組織中的維管組織,主要存在于雙子葉植物和裸子植物的老根和老莖之中。在植物進化過程中,維管組織系統的出現,對于植物適應陸生環境具有重大意義。

辨別方式

維管植物的主要特征是具有維管組織,含有木質化的組織(即木質導管或管胞),可以讓植物生長到一個較大的體積。非維管植物則沒有維管結構,沒有真正根、莖、葉的分化,一直保持著較小的體積。維管植物中,木質部和韌皮部的水分皆會被不停地運送:木質部將水和無機化合物溶質從根部運送往葉片,而韌皮部則會把植物中的有機溶質送往全株植物。

分布范圍

蕨類植物廣泛分布在世界各地,但隨著氣候條件,特別是溫度、雨量的不同而分布亦有所變化。總的看來,熱帶溫帶是它分布的中心。中國長江江以南,蕨類植物種類多而蘊藏量大,特別是云南省最豐富,四川省貴州省廣東省、臺灣亦多,而西北則較少,但亦有百余種。

種子植物,尤其是被子植物門在植物群落中,無論是種的數量,還是在群落中的作用都占有明顯的優勢。種子植物結構復雜,適應性強,分布范圍廣,從熱帶到寒帶,從高山到平原,從陸地到水體,幾乎到處都存在。

生長習性

與動物生長不同,植物生長的特點是生長有持續性,即從胚開始生長到死亡這段時間內,可以不斷重復產生新的器官。維管植物的種子萌發形成幼苗以后,進入營養體的發展時期,生長出根、莖、葉,這種生長是由于細胞的分裂和增大的結果。由于植物體內細胞活動的部位和時間不同,可以分為初生生長和次生生長,其中初生生長對維管植物的生長繁殖有著重要意義,而次生生長關系著植物維管組織的形成。

初生生長

在植物中,初生生長是由頂端分生組織形成的生長,活躍的細胞分裂發生在根和枝的頂端。這種分生組織的生長主要產生了植物體的伸長生長。

初生生長是植物的一種基本生長方式。維管植物中絕大部分的單子葉植物的莖和根以及所有被子植物門的葉,一般都只有初生生長,因此,這些植物的莖和根在初生生長結束以后就不能再長大了。在小麥、水稻、玉蜀黍屬等植物器官中,當它們的器官原始體奠基后,最初的生長是均勻的擴展生長,以后則靠在節間或葉的基部保留一部分分生組織的活動來生長,稱為居間分生組織。

次生生長

雙子葉植物綱的莖和根,在初生生長結束后的部分,雖然在長度上不再生長,但在橫向(粗向)上依靠著側生分生組織形成層的活動,仍然使植物的莖不斷加粗,這種生長方式就叫次生生長。

形成層一般的是指由多層細胞組成的形成區,位于根、莖等器官的木質部韌皮部之間,具有持續不斷的細胞分裂的活動能力。嚴格地說,其中只有一層原始細胞形成層向外形成韌皮部,向內分裂形成木質部,使得植物的根和莖不間斷地加粗。植物中有兩類側生分生組織:維管形成層,最終使次生木質部和次生韌皮部加粗;木栓形成層,產生根和枝的樹皮外層。

維管結構與作用

維管植物中大多數植物具有根、莖、葉,但是它們在不同植物中的形態可能并不相同。維管組織貫穿整個植物體,將根、莖、葉聯系起來,與植物的運輸與營養息息相關。

蒸騰作用

植物根部吸收的水分,只有很少部分用于代謝,絕大部分以水蒸氣形式從葉面散失到體外。植物體內水分以氣體狀態散失到大氣中去的過程,叫做蒸騰作用(transpiration)。

在維管系統的運輸途徑中,水分沿著木質部導管或管胞上升的動力,主要來自蒸騰拉力。植物的蒸騰作用越強,從導管或管胞中拉水的力量也就越大,失水越多。特別是許多高大的樹木,如果沒有由蒸騰拉力所引起的吸水過程,則較高的部位就無法獲得水分。同時,根系吸收的礦質鹽以及由根部合成的某些有機物質,主要也是隨蒸騰液流上升的。所以蒸騰作用對于維管植物的水分及物質運輸有著重要作用。

營養運輸

維管系統與植物的營養運輸密切相關,維管系統的出現使得蕨類植物的運輸效率大大提升,個頭也比苔蘚植物大得多,成為第一種在陸地上廣泛分布的植物。

維管植物的各個器官有高度的分工與協作關系,例如地上部分需要根系供應水分、礦質營養和根系合成的一些微量有機物質,根系需要地上部分供給光合產物。這種分工與協作關系在很大程度上是通過物質(水、無機鹽有機化合物)的運輸把它們聯系起來的。

水分的運輸

土壤中的水分通過根毛和根的表皮細胞進入根內,經數層細胞進入導管,沿根、莖中的導管上升,到達葉柄和葉脈導管,直至葉內活細胞,而后經氣孔散到大氣中去。

水分在植物體內通過的途徑可分兩部分:

一部分是通過活細胞,包括水分由根毛→根的皮層→根的中柱→根的導管,以及由葉脈導管→葉肉細胞→葉細胞間隙與氣孔下腔。水分在活細胞間的運輸是滲透過程,其動力為細胞的吸水壓差。葉細胞由于蒸騰失水產生的吸水壓,引起水分在細胞間移動,速度很慢,所以不適于長距離運輸。因此沒有輸導系統的低等植物,如苔蘚和地衣,不能長高。

水分在植物體內通過的另一途徑是導管和管胞,它們是植物體內長距離運輸水分的專門組織。由于導管和管胞都是中空而無原生質的死細胞,所以阻力小,運輸速度快。所以,只有通過植物在進化過程中出現了維管束的分化,解決了水分運輸問題,才使高大陸生植物得以在地球上出現。

礦質的運輸

根由土壤中吸收的礦質營養元素以無機離子的形式,在導管中隨蒸騰流向上運到地上部分生命活動最旺盛的部位(如生長點、幼葉、幼芽、果實),參與物質的合成。

蒸騰流在上運過程中,導管中離子還可以向周圍組織(包括篩管)運轉,而發生橫向運輸,形成層和木射線細胞是重要途徑。礦質營養元素也可通過韌皮部進行雙向運輸,根部吸收的礦質離子可經韌皮部往上運,葉片吸收的礦質離子可經韌皮部向下運。

有機物的運輸

植物的葉片是進行光合作用的重要場所。它所制造的有機物,除少數供本身利用外,都大量運送到根、莖、花、果實、種子中去,從中獲得維持其生命的有機物質。從葉片到各器官各組織之間必然有一個運輸過程,光合產物主要是通過韌皮部往下運輸,而水分則是經木質部向上運輸。

有機物運輸途徑是韌皮部。韌皮部是由篩管、伴胞與韌皮薄壁細胞所組成,其中篩管是運輸的主要通道,篩管中有機物通常以直線方式運輸、即向上或向下運輸。在很多植物如柳樹、向日葵、菜豆有較明顯的橫向運輸、有機化合物可以通過韌皮部和木質部連接的薄壁細胞或髓射線(相鄰兩個維管束之間的薄壁組織,外接皮層,內接髓)進行。

韌皮部中運輸的有機物質有90%以上是糖類,最多的是蔗糖,多數植物是以蔗糖為主要運輸形式;有的樹木如梣屬、榆樹以棉子糖水蘇糖為主要運輸形式,蘋果則以秋子梨糖醇作為運輸形式。含氨化合物中則以氨基酸、酰胺形式運輸為主。韌皮部中進行運輸的還有其它一些有機物質,最重要的是生長素、維生素和其它生長物質。

繁殖方式

維管植物同時具有有性繁殖和無性繁殖兩種方式,生活史為孢子體世代和配子體世代交替。從受精卵萌發開始,到孢子母細胞進行減數分裂前為止,這一過程稱為孢子體世代或無性世代,它的細胞染色體是雙倍體的(2n)。從孢子產生到精卵結合前的階段,稱為配子體世代或有性世代,其細胞染色體數目是單倍體的(n)。

維管植物的孢子體非常發達,具有根、莖、葉等營養器官,并能產生具孢子的孢子囊。但配子體通常簡化。蕨類植物的孢子萌發后直接形成配子體,配子體又稱為原葉體(prothallus)。絕大多數蕨類植物的配子體為綠色,具有背腹分化的葉狀體,有假根和葉綠體,能獨立生活,在腹面(少數為背面)產生頸卵器精子器。精子多鞭毛,受精卵不能脫離水環境,卵成熟后受精發育成胚,胚暫時寄生在配子體上,長大后配子體死亡,孢子體獨立生活。

種子植物的配子體更加簡化,幾乎終生寄生在孢子體上,受精時借花粉管將精子送入胚囊與卵受精。尤其在被子植物門的孢子體中產生了輸導效率更高的導管和篩管,適應陸地生活的能力更強,這也是當今被子植物在地球上占絕對優勢的主要原因之一。

主要價值

食用價值

維管植物中很多具有食用價值,例如水蕨莼菜水芹、等具較高的食用價值,水稻、小麥、玉米等更是我們日常食用的主糧。而菰、紫萍槐葉萍浮萍等也可作為牛、豬、鴨等禽畜的優質飼料。

觀賞價值

維管植物中的部分花朵艷麗、葉片碧綠、形態奇特,具有很高的觀賞價值,常作為造景之用,如睡蓮、蓮、菖蒲、慈姑、等可作為營造園林水景的重要素材。

藥用價值

維管植物的藥用部位多樣,可分為全草、根及根莖類、莖類、葉類、果實類、種子類、花類、皮類等,其中包括了紅景天小白及、紫帝榆等著名藥材。例如人參,屬于五加科植物,藥用部位為干燥根和根狀莖,可大補元氣,復脈固脫,補脾益肺,生津養血,安神益智。

生態保護

維管植物均可作為初級生產者能給微生物和動物提供攝取食物、棲息、繁衍后代的場所,同時還具有凈化環境、保持水土的功能,在生態修復和保護中有著重要作用。例如水蔥能凈化水中的酚類;慈姑對水體中氮的去除率達75%,對磷的去除率達65%;蘆葦具有凈化水中的懸浮物、氯化物、有機氮、硫酸鹽的能力,能吸收汞和鉛。

物種保護

物種現狀

1987?年,中國第一份關于瀕危物種的名錄《中國珍稀瀕危保護植物名錄》由環境保護局和中科院植物研究所發布,該名錄包含了388種維管植物,每種植物附有保護級別(共三級)和瀕危等級,瀕危等級有瀕危、稀有和漸危三級。2004年,汪松和解焱發表《中國物種紅色名錄 第一卷 紅色名錄》對中國4408種種子植物進行了評估,結果如下圖所示。對4408?種紅色名錄收錄的物種分布統計,它們主要集中在中國西南地區。僅云南省一省就占據近半物種(2295種),四川省有1077種。

20?世紀90?年代起,人們認識到要保護物種,特別是瀕危物種,必須要了解其瀕危過程,弄清物種生存所需要的條件,然后才能采取有效措施。IUCN?對全球生物物種瀕危狀況進行分析后,將導致物種瀕危的原因歸結為生境喪失與退化、過度采集、外來入侵種、物種內在因素、環境污染和自然災害等幾種類型。

瀕危物種代表與保護措施

荷葉鐵線蕨

第二版《國家重點保護野生植物名錄》被列為國家I級重點保護野生植物,主產重慶石柱、萬州區,生于海拔350 m左右覆有薄土的巖石上及石縫中;為重慶市特有植物,極小種群物種。由于人為采摘破壞嚴重,保護區成效不顯著,種群自然更新和維持困難。目前石柱土家族自治縣荷葉鐵線蕨產地已在調查的基礎上,開展了回歸引種和人工撫育、監測等相關保護工作初步研究,探索有效的保護措施,以期達到荷葉鐵線蕨野生種群延續的目的,使其資源可持續利用成為可能。

崖柏

崖柏是恐龍時代白堊紀孑遺植物,是世界上最稀有、最古老的裸子植物,生長于海拔700—2100米的懸崖峭壁間,是中國特有的狹域獨有種,主要分布在重慶城口、開州區以及四川宣漢等區域。屬于國家一級保護野生植物,世界自然保護聯盟(IUCN)將其列為瀕危(EN)物種,認為人為過度采伐獲取其芳香、優質木材是其絕滅的原因。目前已建立雪寶山國家級自然保護區崖柏繁育科研基地,開展崖柏無性系良種選育研究,對于擴大崖柏的種群數量、改善崖柏種群結構和開展崖柏良種規模化繁育及推廣種植有著重要意義。

參考資料 >

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中國生物名錄分類樹.物種2000中國節點.2024-05-30

中華人民共和國藥典.人參.2024-05-31

vascular (adj.).Online Etymology Dictionary.2024-05-30

多識植物界系統.多識植物百科.2024-05-30

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