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被子植物門(Angiospermae)是當今世界植物界中最進化、種類最多、分布最廣、適應性最強的類群。現知全世界被子植物共有20多萬種,占植物界總數的一半以上。中國已知的被子植物約2700多屬,3萬餘種。被子植物與人類有着及為密切的關係,如中國的被子植物可提供食物的達2000餘種;果樹有300多種;花卉植物數不勝數;藥用被子植物有10 027種(含種以下分類單位),占中國藥用植物總數的90%,是藥用種類最多的類群,絕大多數中藥均來自於被子植物。[1]
基礎信息
被子植物在植物分類學上,被命名為被子植物亞門。 是植物界中 高等的類群---種子植物門中的一個最高等的類群(學名:Angiospermae)也是植物界最大 的一個類群 。由少數(典型的是8個)細胞構成的胚囊和雙受精現象被視為被子植物在進化上的一致性和與其他植物類群區別證據。被子植物在形態上具有不同於裸子植物所具有的孢子葉球的花;胚珠被包藏於閉合的子房內,由子房發育成果實;子葉1~2枚(很少3~4枚);維管束主要由導管構成;在生殖上配子體大大簡化,以最少的分裂次數而發育,雌配子體中的頸卵器已不發育;在生態上適應於廣泛的各式各樣的生存條件;在生理功能上具有比裸子植物和蕨類植物大得多的對光能利用的適應性。全世界約有300~450個科(各個分類系統科概念不同)、25萬種,大多數科分布在熱帶,2/3的種限於熱帶或其鄰近地區。中國約2.5萬種,分別隸屬於291科和3050屬。
功能
真正的花為被子植物獨具的主要特徵,所以被子植物又叫有花植物。花基本上由4個系列的成分組成:
①外層系列為由萼片組成的花萼,通常呈綠色,有保護花的作用;
②內層系列為由花瓣組成的花冠,通常質地柔軟多汁,色澤鮮艷,具有引誘傳粉者的作用;
③一至多個系列的生有花粉的雄蕊,合稱雄蕊群;
④一個(至多個)系列的內含胚珠的心皮,構成子房或雌蕊群。
被子植物群,通過子房上的花柱和柱頭接受花粉粒(雄配子體)。花粉萌發後,雄配子體有1個粉管細胞和2個精子(雄核);在胚珠中,雌配子體(胚囊)通常有8個細胞(1個卵細胞、2個助細胞、3個反足細胞、2個極核細胞)。雙受精後,由一個花粉粒產生的雄核(配子)與卵受精發育成胚,另一個雄核與二個雌核結合發育成胚乳。花的樣式和不同綱的傳粉者的感覺或知覺作用緊密相連,而且在昆蟲與花的相互關係上存在着平行的協同進化。原始的葉狀心皮通過摺疊和邊緣或縫線的癒合而封閉很可能與蟲媒授粉有關,這不僅可以保護胚珠免受攫食昆蟲的侵食,而且可以利用來訪昆蟲作為傳遞花粉的媒介。
被子植物細胞的結構和分化水平也是最進化的,除了若干原始的成員外,在水分輸導組織(木質部)中都有稱為導管的管狀細胞。在體型上,被子植物大小的變化從高達150米的澳大利亞的桉樹到長不足1毫米的、結構簡單的微粒狀漂浮水生植物無根萍。在熱帶雨林中,巨大的藤本植物(如榼藤子)攀援而上高聳雲霄;也有附生在大樹上的蘭科、天南星科和鳳梨科植物,它們僅依靠樹槎上的薄薄積土而生長;茅膏菜、捕蠅草、狸藻和豬籠草等食蟲植物則在捕蟲設計上結構巧妙和複雜。被子植物中還有各種寄生植物如槲寄生、菟絲子,靠從別的植物中吸取營養物質來生活。特別是分布在加里曼丹和蘇門答臘的奇異的大花草,營養器官退化到只剩下幾根生長在其寄主植物的根或莖上的絲狀物,但它那巨大的花,直徑卻達45厘米,重7千克,而且充滿着為蠅類所喜愛的屍臭味。還有原產於中美洲和南美洲荒漠的多漿汁的仙人掌科植物,約有2000種,形態別致,有高達20米的巨大的仙人柱,有直徑達1米的笨重的仙人球,也有延地而生,形似游蛇的仙人鞭。乾燥的環境使得這些植物特別耐旱:植物體95%以上都是水,莖的外皮堅硬而不通氣,葉變成了刺,而且有些種遍體密布毛茸——這一切都是為了防止水分蒸發。
高水平的生理效率和範圍廣泛的營養體可塑性以及花的多樣性使被子植物得以占領幾乎所有極端的生境,並使這些生境特徵化——森林、草原、沙漠和許多水生生境。被子植物在主要的植物地理區域內形成了一個常由占優勢的科、屬和種為特徵的一系列廣泛的生態群落。
分類
有性
又分為異體受精和自體受精兩部分。
經濟利用
人類的大部分食物和營養來源於被子植物,不是直接地通過農作物或園藝作物如穀類、豆類、薯類、瓜果和蔬菜等,就是間接地為牧場提供牲畜所需的飼料。被子植物還提供建築、造紙、紡織和塑料製品、油料、纖維、食糖、香料、蟲蠟、醫藥、樹脂、鞣酸、麻醉劑、飲料等多得不可計數的原材料。此外,世界上大約有25億人口從木材和煤炭來獲得能源。
被子植物由於它們在種和個體數量上的優勢而在覆蓋陸地的植物組成中起着主要的作用,形成了作為自然環境景觀的大部分植被,並且提供了為大多數陸生動物的生存所需的生境。在生態學上,被子植物對人類的重要意義在於營造防風林和栽種覆蓋植物以防止水土流失和海水侵蝕陸地。但人類不僅僅利用自然所賦予的植物,而且還通過植物栽培來改善他們的生活環境,而被子植物在這方面提供了建築庭園、公園、運動場地、街道綠化、住宅裝飾等娛樂和消遣所需的大部分材料。
被子植物在發展人類的文化意識方面起着重要的作用,在宗教和禮儀上占有重要的地位,而且為全世界各族人民的文化提供了大量的象徵。莖、葉和花的形狀和樣式曾被廣泛地用作世界上許多地方的藝術、建築和圖案設計的原型。
據估計在農業、林業、果樹和蔬菜栽培和生藥學上有用的種最少在6000個以上。其中有些在世界貿易中有用,有些則嚴格說來具有地方性的價值,如那些純粹屬於生產地方性的食物、藥物和其他與民間日常生活有關者。此外,還有比這多一倍的種是純粹的觀賞園藝植物。
進化特徵
被子植物是現代植物界中最高級、最完善、最繁茂和分布最廣的一個類群。自其從中生代出現以來,迅速發展繁盛,現已知有近30萬種,占植物界的半數以上。它與裸子植物比較,有如下5個進化特徵:
- 具有真正的花 典型的被子植物花由花萼、花冠、雄蕊和雌蕊等四個部分組成。被子植物花的各部分在數量和形態上變化多樣,這些變化是在進化過程中,適應於蟲媒、鳥媒、風媒或水媒的傳粉條件,被自然界選擇,得以保留,並不斷加強形成的。
- 具有雌蕊 雌蕊由心皮組成,包括子房、花柱和柱頭三部分。胚珠包藏在子房內,得到子房保護,避免昆蟲咬噬和水分喪失。子房在受精後發育成果實,果實具有不同的色、香、味;多種開裂方式;果皮上常有各種鈎、刺、翅、毛,果實所有這些特點,對於保護種子成熟,幫助種子散布有着十分重要的作用。
- 具有雙受精現象 雙受精現象是指兩個精細胞進入胚囊後,1個與卵細胞結合形成合子,另1個與2個極核結合,形成3倍體的初生胚乳核,再發育成胚乳;幼胚以3倍體的胚乳為營養,使新植物體具有更強的生活力和適應性。
- 孢子體高度發達,配子體寄生在孢子體上 被子植物的孢子體,在形態、結構、生活型方面,比其他各類植物更完善、更具多樣性。有世界上最高大的喬木(杏仁桉 Eucalyptus amygdalina Labill.),高達156米;也有非常小的草本(無根萍 Wolffia arrhiza Wimm.),每平方米水面可容納300萬個個體。有重達25kg僅含一顆種子的果實(大王椰子Lodicea sechellarum Lab.);也有5萬顆種子僅重0.1g的附生蘭。有壽命長達幾千年的龍血樹(Dracaena draco L.);也有幾周內開花結籽完成生命周期的短命植物(如一些生長在乾旱荒漠地區的十字花科植物)。有水生植物,也有在各種陸地環境中生長的植物。有自養植物,也有腐生和寄生植物。被子植物的輸導組織更完善,木質部有導管,韌皮部有篩管和伴胞,使得體內物質運輸更暢通。
- 配子體進一步退化(簡化) 被子植物的小孢子(單核花粉粒)發育為雄配子體,大部分雄配子體僅具2個細胞(2核花粉粒),其中一個營養細胞,一個生殖細胞,少數植物在傳粉前生殖細胞分裂一次,產生2個精子,這類植物(如油菜、玉米、小麥等)的雄配子體為3核花粉粒。被子植物的大孢子發育的雌配子體稱為胚囊,通常是8核或7細胞胚囊,即3個反足細胞,2個極核(或1個中央細胞),2個助細胞和1個卵細胞。被子植物的雌雄配子體無獨立生活的能力,終生寄生在孢子體上,結構比裸子植物更簡化,更進化。
同蕨類植物和裸子植物相比,被子植物的上述特徵,使它具備了在生存競爭中,優越於其他各類植物的內部條件。在植物進化史上,被子植物產生後,大地才變得鬱鬱蔥蔥,絢麗多彩,生機盎然。被子植物的出現和發展,不僅大大改變了植物界的面貌,而且促進了動物,特別是以被子植物為食的昆蟲和相關哺乳類動物的發展,使整個生物界發生了巨大的變化。[2]