俗話說(shuō)“種瓜得瓜,種豆得豆”,這是對(duì)被子植物養(yǎng)殖的最妙的形容詞。那么,植物是怎樣實(shí)現(xiàn)從種子到種子的呢?現(xiàn)在,我們就來(lái)揭開(kāi)被子植物養(yǎng)殖的秘密:種子—開(kāi)花-傳粉-受精-果實(shí)-種子(第二代),在這樣一個(gè)循環(huán)往復(fù)中,種子完成了自己傳宗接代的使命,使得地球上的被子植物生生不息。
花的秘密
真正的花是被子植物獨(dú)具的主要特征,因此被子植物又叫有花植物,花是被子植物養(yǎng)殖后代的器官。
以桃花為例,在杯狀的花托上,從外向內(nèi)依次是:由5個(gè)萼片組成的花萼,它們是花的守護(hù)神;由5個(gè)花瓣組成的花冠,因色澤鮮艷,吸引著傳粉者的目光;由生有花粉的多數(shù)雄蕊組成的雄蕊群;由子房、花柱、柱頭組成的雌蕊群——在層層守護(hù)下安靜地躺在花中央。
雄蕊由花絲和花藥組成?;ㄋ幚镉谢ǚ?,當(dāng)花粉傳送到雄蕊的柱頭上時(shí),就萌發(fā)產(chǎn)生花粉管,同時(shí)花粉管穿過(guò)花柱,進(jìn)入子房中的胚珠,目的是將精子送入使其與胚珠中的卵細(xì)胞結(jié)合,這個(gè)過(guò)程就是植物的受精。受精的卵細(xì)胞可以發(fā)育形成一個(gè)“胚”,如同動(dòng)物的卵受精后會(huì)發(fā)育形成胎兒一樣,當(dāng)胚珠長(zhǎng)大時(shí),就變成一顆成熟的果實(shí)——桃子。
也許你還不知道,我們平常所吃的桃子是由三層果皮加桃核內(nèi)的胚組成的,即:一層薄薄的外果皮、一層肉質(zhì)可食的中果皮和內(nèi)果皮(即桃核的硬質(zhì)部分),而桃核內(nèi)的桃仁就是桃子的“胚”。正因如此,將桃子埋入土壤中,只要環(huán)境合適,桃的胚能發(fā)芽,就會(huì)慢慢長(zhǎng)成桃樹(shù),然后進(jìn)入下一個(gè)養(yǎng)殖循環(huán)。這種植物通過(guò)開(kāi)(閉)花受精產(chǎn)生胚,由胚進(jìn)一步生長(zhǎng)形成新植株的養(yǎng)殖方式被稱為有性養(yǎng)殖。
異花傳粉的奧妙
植物學(xué)家發(fā)現(xiàn),植物有很好的適應(yīng)異花傳粉的特性,這會(huì)讓它們的下一代生命力更強(qiáng),對(duì)植物的養(yǎng)殖很有利。
什么是異花傳粉?在自然條件下,傳粉包括自花傳粉和異花傳粉兩種形式。盡管自花傳粉受精幾率大,但卻不利于維持后代的生活力。因此,將一株植物的花的花粉傳送到另一株植物的花的胚珠或柱頭上的異花傳粉,促成了不同植株精子與卵細(xì)胞的最終結(jié)合,在自然界是更為普遍的現(xiàn)象。而被子植物在植物界如此繁茂,與花的結(jié)構(gòu)和蜜蜂(蜂媒)、蝴蝶以及小昆蟲(chóng)(甲蟲(chóng)傳粉)等辛勤的傳粉工作是分不開(kāi)的。
在異花傳粉的植物中,報(bào)春花比較典型。它是一種草花,花冠由5個(gè)花瓣臺(tái)生成筒狀,常開(kāi)兩種花,分別生在不同的植株上。一種植株上的花,花冠筒狀,花柱很長(zhǎng),柱頭位于花冠筒的上部稍外處,而雄蕊著生在花冠筒的中部?jī)?nèi)壁上;另一植株上的花柱要矮得多,柱頭只位于花冠筒中部附近,而雄蕊位于花冠筒口部位置。
當(dāng)昆蟲(chóng)造訪時(shí),如果光臨短花柱的花,它先觸及到的是花冠筒口部的雄蕊,身上沾上了花粉;而當(dāng)它再去長(zhǎng)花柱的花拜訪時(shí),正好將身上順帶的花粉作為見(jiàn)面禮抹在長(zhǎng)柱花的柱頭上,從而實(shí)現(xiàn)了異花傳粉。對(duì)此,達(dá)爾文曾做過(guò)試驗(yàn),證實(shí)這種異花傳粉受精所產(chǎn)生的種子,飽滿充實(shí),生命力強(qiáng)。反之,則不產(chǎn)生種子,即或偶爾有種子,也是瘦弱的,發(fā)芽力極差。
一串紅原產(chǎn)南美洲,屬鼠尾草屬。在適應(yīng)異花傳粉上,鼠尾草屬植物堪稱一絕。如果仔細(xì)觀察家里的一串紅植株,你會(huì)發(fā)現(xiàn):一串紅花的花冠呈唇形,最奇特的是它的花有2個(gè)雄蕊。正常的花藥有兩個(gè)藥室,由藥隔相連,而一串紅的花藥藥隔伸長(zhǎng)成臂形,上端藥室發(fā)育產(chǎn)生花粉,而另一端(下端)藥室已退化消失。由于其伸長(zhǎng)的藥隔與花絲相連,起到杠桿作用。當(dāng)蜜蜂入花采蜜時(shí),蜜蜂頭部推動(dòng)了藥隔的下臂(即已退化消失的藥室);同時(shí),上臂(上端)藥室因杠桿作用向下傾倒,正好將其中的花粉抹在蜜蜂背上。
由于一串紅的花,常常是雄蕊先成熟,雌蕊后成熟,雌雄并不同時(shí)成熟。未成熟時(shí),花柱常藏于上唇之內(nèi),故不致于出現(xiàn)同朵花受粉的情況。當(dāng)蜜蜂采完蜜再去其他花朵時(shí),可能那朵花的雄蕊早已熟過(guò),此時(shí)雌蕊成熟,花柱剛好彎曲下來(lái)。這時(shí),蜜蜂進(jìn)入花中正好將背上的花粉抹在柱頭上,全滿完成了異花傳粉的任務(wù)。
種子傳布有奇招
高等維管植物通過(guò)雄配子借花粉管將成熟花粉傳送到雌配子體上,使植物受精不再以水為媒介,這對(duì)適應(yīng)陸生環(huán)境意義重大。但有性養(yǎng)殖產(chǎn)生的果實(shí)(種子),如果都散落在自己周圍,這樣年復(fù)一年,原有的生長(zhǎng)地盤會(huì)擁擠不堪,不利于后代繼續(xù)生存繁衍。為了讓子孫后代有個(gè)更“舒適”的環(huán)境,植物們紛紛使出了自己傳布種子的“奇招”。
風(fēng)媒:風(fēng)媒花的特點(diǎn)是花小、不明顯、顏色不鮮艷,沒(méi)有蜜腺和氣味。在被子植物中,風(fēng)媒花的柱頭大,分枝,粗糙具毛,常暴露在外,以適應(yīng)借風(fēng)力傳粉的要求。如,蒲公英。蒲公英開(kāi)花結(jié)實(shí)后,成熟的果實(shí)上端有個(gè)喙,喙上有一絲白色的毛。當(dāng)果實(shí)離開(kāi)母株時(shí),借助風(fēng)力,白毛張開(kāi)宛如一把降落傘,可以飛到很遠(yuǎn)的地方去落下,只要環(huán)境適宜即可發(fā)芽長(zhǎng)成新的個(gè)體。又如,楊樹(shù)和柳樹(shù)的種子有毛,常被稱為楊花、柳絮;槭樹(shù)等植物的果實(shí)有翅。它們都是隨風(fēng)散布的。
鳥(niǎo)媒:大約有2000種鳥(niǎo)可以為植物傳粉。有些植物的果實(shí)為小型漿果,成熟時(shí)紅艷可愛(ài),引得鳥(niǎo)類來(lái)啄食。但鳥(niǎo)兒消化不了它的種子,種子就通過(guò)鳥(niǎo)的糞便排出體外,也因此來(lái)到了新的生長(zhǎng)地。又如,寄生植物——槲寄生,它的種子有粘液。當(dāng)鳥(niǎo)啄食時(shí),種子就粘在鳥(niǎo)的嘴上;為了擺脫嘴巴上粘有種子的煩惱,鳥(niǎo)兒會(huì)飛到別的樹(shù)上,在枝杈上使勁啄。種子就這樣被粘在樹(shù)枝上,并在枝上發(fā)芽生長(zhǎng),開(kāi)始了新生活。
還有些植物靠自身的特殊技能實(shí)現(xiàn)周游世界的夢(mèng)想。如,鬼針草。它的果實(shí)上端有2~3根硬刺,刺上有倒鉤;當(dāng)動(dòng)物或人走近時(shí),就可以借硬刺上的倒鉤鉤在動(dòng)物皮毛或人的衣服上,從而被帶到各地,生根發(fā)芽。
以前,錫蘭(即如今的斯里蘭卡)所屬的馬爾代夫群島上的居民,在海上發(fā)現(xiàn)了一些較大形的果實(shí),很像椰子,卻不知道它們來(lái)自何方,還以為是海底里的椰子所結(jié)的果實(shí),就稱其為海椰子。后來(lái)才知道,這些“海椰子”是生長(zhǎng)在印度洋西南部塞舌爾群島上的一種椰子樹(shù)所結(jié)的果實(shí)。它們成熟后掉落入海,竟然漂流到了印度洋中央的馬爾代夫群島的海面上。椰子的果實(shí)怎么能浮在海面上不下沉呢?原來(lái),它的果皮里有纖維,包含了空氣,所以能浮在水上。我國(guó)南方海岸的椰子與此相似,也能浮于水上。
無(wú)性也能養(yǎng)殖
被子植物養(yǎng)殖的另一種方式是無(wú)性生殖。所謂無(wú)性生殖,是指植物完全靠匍匐莖、根莖、塊莖、珠芽和冬芽等營(yíng)養(yǎng)體傳宗接代,也包括用無(wú)性方法產(chǎn)生胚胎和種子的任何類型。它不需要兩性細(xì)胞的結(jié)合,而是由分生組織直接分裂的體細(xì)胞即可產(chǎn)生新的個(gè)體。
草莓的生長(zhǎng)蔓延能力驚人。只要有長(zhǎng)匍匐枝的一端觸地,草莓即可生根發(fā)芽,起初需依靠親本供養(yǎng)料,不久即獨(dú)立為個(gè)體,而連接母體的莖蔓則枯死;新獨(dú)立的個(gè)體又產(chǎn)生匍匐枝,再不斷依此方式養(yǎng)殖另外的個(gè)體。
大蒜(蒜頭)即鱗莖,將之種下,可以長(zhǎng)成新個(gè)體;百合、洋蔥的生長(zhǎng)養(yǎng)殖都如此。而我們平時(shí)所吃的土豆就是馬鈴薯植株的塊莖,只要將有芽的塊莖切成小塊(包含一個(gè)芽),經(jīng)過(guò)培植就能長(zhǎng)成新株。
秋海棠的葉子能自己養(yǎng)殖,將葉子平鋪在潮濕的沙地上,它就能生出新芽,長(zhǎng)成新的植株。俗語(yǔ)有“無(wú)心插柳柳成蔭”,從柳樹(shù)上取下一段枝條,將其下端插入潮濕的沙土或水中,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,就會(huì)從上下切割表面長(zhǎng)出芽和不定根來(lái)。這大大彌補(bǔ)了柳樹(shù)因葉子微小,發(fā)芽力短暫所引發(fā)的靠種子發(fā)芽成新株效率太低的缺憾。又如,銀杏、云杉、刺槐、蘋(píng)果、櫻桃等許多樹(shù)木,用其幼苗枝條扦插,也很容易生根長(zhǎng)成新株。
自1839年德國(guó)學(xué)者T.A.H.施萬(wàn)提出,如果提供適宜的外界條件,多細(xì)胞有機(jī)體的每一個(gè)細(xì)胞都能獨(dú)立地發(fā)育這一觀點(diǎn)后,植物學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到,植物的一小塊組織,甚至單個(gè)細(xì)胞也能長(zhǎng)成完整的植株。如今,植物的組織培養(yǎng)已成為一門促進(jìn)農(nóng)作物、花卉、藥用植物等大規(guī)模養(yǎng)殖的新技術(shù)。
真正的花是被子植物獨(dú)具的主要特征,因此被子植物又叫有花植物,花是被子植物養(yǎng)殖后代的器官。
以桃花為例,在杯狀的花托上,從外向內(nèi)依次是:由5個(gè)萼片組成的花萼,它們是花的守護(hù)神;由5個(gè)花瓣組成的花冠,因色澤鮮艷,吸引著傳粉者的目光;由生有花粉的多數(shù)雄蕊組成的雄蕊群;由子房、花柱、柱頭組成的雌蕊群——在層層守護(hù)下安靜地躺在花中央。
雄蕊由花絲和花藥組成?;ㄋ幚镉谢ǚ?,當(dāng)花粉傳送到雄蕊的柱頭上時(shí),就萌發(fā)產(chǎn)生花粉管,同時(shí)花粉管穿過(guò)花柱,進(jìn)入子房中的胚珠,目的是將精子送入使其與胚珠中的卵細(xì)胞結(jié)合,這個(gè)過(guò)程就是植物的受精。受精的卵細(xì)胞可以發(fā)育形成一個(gè)“胚”,如同動(dòng)物的卵受精后會(huì)發(fā)育形成胎兒一樣,當(dāng)胚珠長(zhǎng)大時(shí),就變成一顆成熟的果實(shí)——桃子。
也許你還不知道,我們平常所吃的桃子是由三層果皮加桃核內(nèi)的胚組成的,即:一層薄薄的外果皮、一層肉質(zhì)可食的中果皮和內(nèi)果皮(即桃核的硬質(zhì)部分),而桃核內(nèi)的桃仁就是桃子的“胚”。正因如此,將桃子埋入土壤中,只要環(huán)境合適,桃的胚能發(fā)芽,就會(huì)慢慢長(zhǎng)成桃樹(shù),然后進(jìn)入下一個(gè)養(yǎng)殖循環(huán)。這種植物通過(guò)開(kāi)(閉)花受精產(chǎn)生胚,由胚進(jìn)一步生長(zhǎng)形成新植株的養(yǎng)殖方式被稱為有性養(yǎng)殖。
異花傳粉的奧妙
植物學(xué)家發(fā)現(xiàn),植物有很好的適應(yīng)異花傳粉的特性,這會(huì)讓它們的下一代生命力更強(qiáng),對(duì)植物的養(yǎng)殖很有利。
什么是異花傳粉?在自然條件下,傳粉包括自花傳粉和異花傳粉兩種形式。盡管自花傳粉受精幾率大,但卻不利于維持后代的生活力。因此,將一株植物的花的花粉傳送到另一株植物的花的胚珠或柱頭上的異花傳粉,促成了不同植株精子與卵細(xì)胞的最終結(jié)合,在自然界是更為普遍的現(xiàn)象。而被子植物在植物界如此繁茂,與花的結(jié)構(gòu)和蜜蜂(蜂媒)、蝴蝶以及小昆蟲(chóng)(甲蟲(chóng)傳粉)等辛勤的傳粉工作是分不開(kāi)的。
在異花傳粉的植物中,報(bào)春花比較典型。它是一種草花,花冠由5個(gè)花瓣臺(tái)生成筒狀,常開(kāi)兩種花,分別生在不同的植株上。一種植株上的花,花冠筒狀,花柱很長(zhǎng),柱頭位于花冠筒的上部稍外處,而雄蕊著生在花冠筒的中部?jī)?nèi)壁上;另一植株上的花柱要矮得多,柱頭只位于花冠筒中部附近,而雄蕊位于花冠筒口部位置。
當(dāng)昆蟲(chóng)造訪時(shí),如果光臨短花柱的花,它先觸及到的是花冠筒口部的雄蕊,身上沾上了花粉;而當(dāng)它再去長(zhǎng)花柱的花拜訪時(shí),正好將身上順帶的花粉作為見(jiàn)面禮抹在長(zhǎng)柱花的柱頭上,從而實(shí)現(xiàn)了異花傳粉。對(duì)此,達(dá)爾文曾做過(guò)試驗(yàn),證實(shí)這種異花傳粉受精所產(chǎn)生的種子,飽滿充實(shí),生命力強(qiáng)。反之,則不產(chǎn)生種子,即或偶爾有種子,也是瘦弱的,發(fā)芽力極差。
一串紅原產(chǎn)南美洲,屬鼠尾草屬。在適應(yīng)異花傳粉上,鼠尾草屬植物堪稱一絕。如果仔細(xì)觀察家里的一串紅植株,你會(huì)發(fā)現(xiàn):一串紅花的花冠呈唇形,最奇特的是它的花有2個(gè)雄蕊。正常的花藥有兩個(gè)藥室,由藥隔相連,而一串紅的花藥藥隔伸長(zhǎng)成臂形,上端藥室發(fā)育產(chǎn)生花粉,而另一端(下端)藥室已退化消失。由于其伸長(zhǎng)的藥隔與花絲相連,起到杠桿作用。當(dāng)蜜蜂入花采蜜時(shí),蜜蜂頭部推動(dòng)了藥隔的下臂(即已退化消失的藥室);同時(shí),上臂(上端)藥室因杠桿作用向下傾倒,正好將其中的花粉抹在蜜蜂背上。
由于一串紅的花,常常是雄蕊先成熟,雌蕊后成熟,雌雄并不同時(shí)成熟。未成熟時(shí),花柱常藏于上唇之內(nèi),故不致于出現(xiàn)同朵花受粉的情況。當(dāng)蜜蜂采完蜜再去其他花朵時(shí),可能那朵花的雄蕊早已熟過(guò),此時(shí)雌蕊成熟,花柱剛好彎曲下來(lái)。這時(shí),蜜蜂進(jìn)入花中正好將背上的花粉抹在柱頭上,全滿完成了異花傳粉的任務(wù)。
種子傳布有奇招
高等維管植物通過(guò)雄配子借花粉管將成熟花粉傳送到雌配子體上,使植物受精不再以水為媒介,這對(duì)適應(yīng)陸生環(huán)境意義重大。但有性養(yǎng)殖產(chǎn)生的果實(shí)(種子),如果都散落在自己周圍,這樣年復(fù)一年,原有的生長(zhǎng)地盤會(huì)擁擠不堪,不利于后代繼續(xù)生存繁衍。為了讓子孫后代有個(gè)更“舒適”的環(huán)境,植物們紛紛使出了自己傳布種子的“奇招”。
風(fēng)媒:風(fēng)媒花的特點(diǎn)是花小、不明顯、顏色不鮮艷,沒(méi)有蜜腺和氣味。在被子植物中,風(fēng)媒花的柱頭大,分枝,粗糙具毛,常暴露在外,以適應(yīng)借風(fēng)力傳粉的要求。如,蒲公英。蒲公英開(kāi)花結(jié)實(shí)后,成熟的果實(shí)上端有個(gè)喙,喙上有一絲白色的毛。當(dāng)果實(shí)離開(kāi)母株時(shí),借助風(fēng)力,白毛張開(kāi)宛如一把降落傘,可以飛到很遠(yuǎn)的地方去落下,只要環(huán)境適宜即可發(fā)芽長(zhǎng)成新的個(gè)體。又如,楊樹(shù)和柳樹(shù)的種子有毛,常被稱為楊花、柳絮;槭樹(shù)等植物的果實(shí)有翅。它們都是隨風(fēng)散布的。
鳥(niǎo)媒:大約有2000種鳥(niǎo)可以為植物傳粉。有些植物的果實(shí)為小型漿果,成熟時(shí)紅艷可愛(ài),引得鳥(niǎo)類來(lái)啄食。但鳥(niǎo)兒消化不了它的種子,種子就通過(guò)鳥(niǎo)的糞便排出體外,也因此來(lái)到了新的生長(zhǎng)地。又如,寄生植物——槲寄生,它的種子有粘液。當(dāng)鳥(niǎo)啄食時(shí),種子就粘在鳥(niǎo)的嘴上;為了擺脫嘴巴上粘有種子的煩惱,鳥(niǎo)兒會(huì)飛到別的樹(shù)上,在枝杈上使勁啄。種子就這樣被粘在樹(shù)枝上,并在枝上發(fā)芽生長(zhǎng),開(kāi)始了新生活。
還有些植物靠自身的特殊技能實(shí)現(xiàn)周游世界的夢(mèng)想。如,鬼針草。它的果實(shí)上端有2~3根硬刺,刺上有倒鉤;當(dāng)動(dòng)物或人走近時(shí),就可以借硬刺上的倒鉤鉤在動(dòng)物皮毛或人的衣服上,從而被帶到各地,生根發(fā)芽。
以前,錫蘭(即如今的斯里蘭卡)所屬的馬爾代夫群島上的居民,在海上發(fā)現(xiàn)了一些較大形的果實(shí),很像椰子,卻不知道它們來(lái)自何方,還以為是海底里的椰子所結(jié)的果實(shí),就稱其為海椰子。后來(lái)才知道,這些“海椰子”是生長(zhǎng)在印度洋西南部塞舌爾群島上的一種椰子樹(shù)所結(jié)的果實(shí)。它們成熟后掉落入海,竟然漂流到了印度洋中央的馬爾代夫群島的海面上。椰子的果實(shí)怎么能浮在海面上不下沉呢?原來(lái),它的果皮里有纖維,包含了空氣,所以能浮在水上。我國(guó)南方海岸的椰子與此相似,也能浮于水上。
無(wú)性也能養(yǎng)殖
被子植物養(yǎng)殖的另一種方式是無(wú)性生殖。所謂無(wú)性生殖,是指植物完全靠匍匐莖、根莖、塊莖、珠芽和冬芽等營(yíng)養(yǎng)體傳宗接代,也包括用無(wú)性方法產(chǎn)生胚胎和種子的任何類型。它不需要兩性細(xì)胞的結(jié)合,而是由分生組織直接分裂的體細(xì)胞即可產(chǎn)生新的個(gè)體。
草莓的生長(zhǎng)蔓延能力驚人。只要有長(zhǎng)匍匐枝的一端觸地,草莓即可生根發(fā)芽,起初需依靠親本供養(yǎng)料,不久即獨(dú)立為個(gè)體,而連接母體的莖蔓則枯死;新獨(dú)立的個(gè)體又產(chǎn)生匍匐枝,再不斷依此方式養(yǎng)殖另外的個(gè)體。
大蒜(蒜頭)即鱗莖,將之種下,可以長(zhǎng)成新個(gè)體;百合、洋蔥的生長(zhǎng)養(yǎng)殖都如此。而我們平時(shí)所吃的土豆就是馬鈴薯植株的塊莖,只要將有芽的塊莖切成小塊(包含一個(gè)芽),經(jīng)過(guò)培植就能長(zhǎng)成新株。
秋海棠的葉子能自己養(yǎng)殖,將葉子平鋪在潮濕的沙地上,它就能生出新芽,長(zhǎng)成新的植株。俗語(yǔ)有“無(wú)心插柳柳成蔭”,從柳樹(shù)上取下一段枝條,將其下端插入潮濕的沙土或水中,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,就會(huì)從上下切割表面長(zhǎng)出芽和不定根來(lái)。這大大彌補(bǔ)了柳樹(shù)因葉子微小,發(fā)芽力短暫所引發(fā)的靠種子發(fā)芽成新株效率太低的缺憾。又如,銀杏、云杉、刺槐、蘋(píng)果、櫻桃等許多樹(shù)木,用其幼苗枝條扦插,也很容易生根長(zhǎng)成新株。
自1839年德國(guó)學(xué)者T.A.H.施萬(wàn)提出,如果提供適宜的外界條件,多細(xì)胞有機(jī)體的每一個(gè)細(xì)胞都能獨(dú)立地發(fā)育這一觀點(diǎn)后,植物學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到,植物的一小塊組織,甚至單個(gè)細(xì)胞也能長(zhǎng)成完整的植株。如今,植物的組織培養(yǎng)已成為一門促進(jìn)農(nóng)作物、花卉、藥用植物等大規(guī)模養(yǎng)殖的新技術(shù)。
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