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高等植物世界的“小矮人”——苔藓植物

日期:2016-04-11 录入:管理员 阅读:2522 次

【公益课堂

师瑞萍(点击连接) 

 

(上海自然博物馆(上海科技馆分馆)自然史研究中心 硕士 工程师

苔藓之恋公益交流平台志愿团成员

 

 

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    春天来了,我跟随爷爷穿越北方的一片森林,去感受大自然的氛围。只见爷爷满脸惊讶,感慨森林中的湖泊缩小了,与他手中一份羊皮纸地图中的不一样啦。我问起原因。爷爷解释说:眼前大片生长的泥炭藓吸水性很强,生长在湖边的泥炭藓死亡后,在湖中堆积,导致湖泊逐渐缩小,陆地不断扩大。途中,我被虫子叮咬,爷爷用泥炭藓作草药,帮我清热消肿。原来泥炭藓含有泥炭藓酚、丁香醛及多种酶,有杀菌止痒的作用,还能治疗皮肤病。

 

(摄影 韩国营

 

1、与苔藓植物认识一下

见惯了挺拔的大树、路边的花草,介绍你认识一下高等植物世界的“小矮人”——苔藓植物。它们多数只有我们一根手指的宽度那么高,最高也不我们手掌的宽度。它们结构简单,植物体有的可以分辨出茎(拟茎)和叶(拟叶),有的简单到只剩下叶状的结构;没有真正的根,只有1个或1列细胞组成的假根;没有维管束,就像一栋没有电梯的高楼,无法快速有效的运输水分和营养物质;没有花,也不制造种子,而是通过像粉末一样的孢子进行繁殖;通常看到苔藓植物是它的配子体,孢子体不能独立生活,寄生在配子体上,这与我们平常见到的其他高等植物正好相反。由于苔藓植物结构简单,无维管组织分化,在有性繁殖时,必须借助于水,这些都表明它是由水生到陆生的过渡类型。

(摄影 韩国营

 

虽然自身条件又“小”又“简陋”,可别小看它们哟,苔藓“家族”可是很庞大的,全世界约有两万种,数量仅次于会开花的被子植物,是陆生植物的第二大类群呢。因其发育过程中有胚的出现,被生物学家划分到高等植物家族。

苔藓植物分布极为广泛,除了海洋之外,在全球各地都有它们的身影。在一些极端环境中(极地、高山等),苔藓植物是那里的主角,构成苔原带。

科学家把苔藓植物分为了苔类植物、角苔类植物和藓类植物,别看它们身材小,却和其它的高等植物一样,类型多样!

 

苔藓的结构】 图中,主人公着急跺脚,说“等等,什么配子、什么孢子?你都把我说晕了!”,一旁是苔藓的结构图,重点突出配子和孢子。答案在下方显示,配子的功能、孢子的功能。

配子、孢子和种子

对于高等植物来说,配子就是卵和精子,是“爸爸”和“妈妈”派出的生命使者。它们独自不能长成一株植物,必须合二为一,最终形成孢子或种子。孢子和种子是植物“妈妈”的“宝宝”,离开植物“妈妈”后可以长成一株新的植物。

植物分为两大类,孢子植物和种子植物,好比“两兄弟”。哥哥家的“宝宝”叫孢子,弟弟家的“宝宝”叫种子。哥哥家平平淡淡,孢子分家时分到了一间房。弟弟家勤奋创业,种子分家时分到了一座有围墙、有粮仓的别墅。

苔藓植物属于孢子植物,像哥哥家,开花的植物属于种子植物,就像弟弟家。孢子是生殖细胞,多为单细胞,十分微小。种子是生殖器官,结构复杂,有种皮负责保护,有胚乳提供营养物质。

 

   

    苔藓植物与种子植物比一比】

 

   【你知道吗】

英国的研究人员在南极的西格尼岛采集了冻土样品,然后拿回实验室作进一步研究。他们把样品解冻,并在培养箱中培养。一两个月间,样品中的苔藓竟然重现生命迹象,长出新的个体。碳14测定表明,这一样品的年龄1533~1697岁。在此之前,冰冻植物材料能重新生长的记录时间只有20年左右。他们将研究结果发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上,并在文中写道,或许更加古老的苔藓也能够重新开始生长。

 

 

 

【考考你:哪些是苔藓植物?】

 

 

 

2、老祖宗是谁

苔藓植物是现存最古老的陆生植物之一。苔藓植物非常特殊,配子体发达,孢子体寄生在配子体上。对于苔藓植物的起源至今仍无定论,目前主要有两种观点:

一是起源于绿藻,因为苔藓和绿藻含有相同的光合作用色素、相同的光合作用产物,精子均具有2条等长的顶生鞭毛;孢子萌发时形成丝状的芽体,形态与绿藻中的丝藻相似;绿藻的卵囊与精子囊的构造可与苔藓植物的颈卵器和精子器相比拟;两者之间存在某些中间类型,如佛氏藻属,能够形成假根深入土壤中,能够形成单列细胞的气生分支,与叶状体苔类相似。还有类藻苔属,既像藻类,又像苔类,没有假根,颈卵器壁由多层细胞组成,染色体数目是4

另一种观点认为苔藓由裸蕨类植物退化而来,裸蕨中有些种类的横生茎上生有假根,这与苔藓植物类似;孢子囊内有中轴构造,与苔藓植物有些种类中的蒴轴类似;部分种类可以看到输导组织消失的情况,而苔藓植物中没有输导组织;根据顶枝学说,植物分枝的单一孢子囊逐渐合并演变为集中的孢子囊,裸蕨的孢子囊已具有单一的孢子囊,而藓类中发现有分叉的包子囊;裸蕨类出现于志留纪,而苔藓植物出现于泥盆纪中期,要比裸蕨晚数千万年。从进化顺序上说,它们很可能起源于同一祖先。

但最新的化石证据表明,苔藓植物出现于奥陶纪,大约4.7亿年前就存在了。


 3、苔藓的作用

开路先锋

苔藓植物是陆地植物的“开路先锋”,能继蓝藻、地衣之后,生长于荒漠、冻原、岩石等不毛之地。在生长过程中,苔藓植物能分泌一些酸性物质,可以溶解岩石,加速岩石风化,促成土壤的形成,为其他植物生长创造条件。 

                                 

     

                                (摄影 韩国营

 

地表塑型师

苔藓植物可促使沼泽陆地化和森林沼泽化,故被称为地表塑型师

泥炭藓、湿原藓等极耐水湿的苔藓植物,在湖边、沼泽地带大量生长。适宜条件下,植物上部每年产生新枝,下部逐渐死亡、腐烂,并沉降到水底。时间久了,植物遗体在水底越堆越厚,湖泊和沼泽不断地缩小,逐渐成为陆地,其他陆生高等植物得以生长,最终演替为森林。

相反,如果空气湿度过大,这些苔藓植物有强大的吸水、储水能力,使水积蓄在苔藓丛中,也能促使地面沼泽化。

 

                                   (注释:本文精简版本已被《自然与科技》2015年第10期刊发。)

 


 

 

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