第二章 植物器官
植物的器官可分為營養器官及生殖器官。
一、營養器官
營養器官通常指植物的根、莖和葉。營養器官的基本功能是維持植物生命,這些功用包括了如:光合作用等。但在某些狀況之下,可能有無性生殖/營養生殖,意思是指,這些營養器官可能成為繁衍的親本,由這些器官生長出新的個體。
⒈根
種子的胚在吸收營養物質后,胚根、胚芽迅速生長發育。胚根發育成幼根突破種皮,與地面垂直向下生長為主根。當主根生長到一定程度時,從其內部生出許多支根,稱側根。根構成植物體的地下部分,向地下伸長,使植物體固著在土壤里,并從土壤中吸取水分和營養物質。
⑴植物根系分類
一株植物全部根的總體稱為根系,根系可分為直根系和須根系。
①直根系:直根系的主要特點是主根明顯比側根粗而長,從主根上生出側根,主次分明,并在土壤中延伸較深的根,也稱深根系。大多數的裸子植物和雙子葉植物的根系,屬直根系。
②須根系:由莖基部生出許多較長、粗細相似的呈須狀根系。須根系的主要特點是主根不發達或早期停止生長,和側根無明顯區別。由于其在土壤中延伸較淺,也稱淺根系。大多數單子葉植物的根系屬須根系。
植物的生存環境,如土壤、水分、濕度和溫度等,影響著根系的形態。植物的根具有向地生長、向肥生長和向水生長等特性。一般木本植物的根深達10~12米。而生活在沙漠地區的駱駝刺可深入地下20米,以吸收地下水。
⑵依根的發生部位分類
根據發生部位不同,根可分為定根和不定根。
①定根:直接或間接地由胚根生長出來的根稱為定根,它有固定的生長部位。定根包括主根和側根兩類。
②不定根:是植物的莖或葉上所發生的根,這些根的位置不固定。大多數情況下,不定根的發生是由于植物器官受傷或激素、病原微生物等外界因素的刺激,因此表現為植物的再生反應。
⒉莖
莖由種子的胚芽發育而來,是植物體中軸部分,呈直立或匍匐狀態,莖上生有分枝,分枝頂端具有分生細胞,進行頂端生長。葉原基是在莖尖生長點的基部形成的突起,將來發育成幼葉。
莖具有輸導營養物質和水分以及支持葉、花和果實在一定空間的作用,有的莖還具有光合作用、貯藏營養物質和繁殖的功能。
莖上著生葉的位置叫節,兩節之間的部分叫節間。葉柄與莖相交(節)的內角為葉腋。節上葉腋處都生有芽,芽是由芽原基逐步發育而成,一般腋芽原基的發生晚于葉原基,常在離開莖尖一段距離后發生。當葉子脫落后,節上留有痕跡叫做葉痕。
⑴根據莖的生長習性,可將莖分為:
①直立莖:莖垂直地面,直立生長,如各種樹木及玉米、辣椒等。
②平臥莖:莖平臥地面生長,不能直立,如蒺藜、地錦草等。
③匍匐莖:莖平臥地面生長,但節上生不定根,如甘薯、蛇莓等。
④攀援莖:莖上發出卷須、吸器等攀援器官,借此使植物攀附于它物上,如葡萄、爬山虎等。
⑤纏繞莖:莖不能直立,螺旋狀纏繞于它物上,如牽牛、菜豆等。
另外,還有斜升莖、斜倚莖。
⑵由于環境的變遷,有些植物的莖在長期適應某種特殊的環境過程中,引起器官形成某些特殊的適應,逐步改變了它原來的功能,以致形態、結構都發生了改變的莖。
變態的部分都保存著莖特有的形態特征:有節和節間,有退化成膜狀的葉,有頂芽或腋芽。莖變態是一種可以穩定遺傳的變異,可分為地上變態莖和地下變態莖。
①地上變態莖:Ⅰ葉狀莖(枝):有些植物的真葉退化或轉變為刺,而莖枝則特化為扁平的葉狀結構,常呈綠色而具有葉的功能,能進行光合作用,稱為葉狀莖或葉狀枝。如令箭、文竹、仙人掌等;Ⅱ枝刺:由莖變態為具有保護功能的刺。如山楂和皂莢莖上的刺,都著生于葉腋,相當于側枝發生的部位;Ⅲ莖卷須:由莖變態成的具有攀援功能的卷須。如黃瓜和南瓜的莖卷須發生于葉腋,相當于腋芽的位置,而葡萄的莖卷須是由頂芽轉變來的,在生長后期常發生位置的扭轉,其腋芽代替頂芽繼續發育,向上生長,而使莖卷須長在葉和腋芽位置的對面,使整個莖成為合軸式分枝;Ⅳ肉質莖:由莖變態成的肥厚多汁的綠色肉質莖。可行光合作用,發達的薄壁組織已特化為貯水組織,葉常退化,適于干旱地區的生活。如仙人掌類的肉質植物,變態莖可呈球狀、柱狀、或扁圓柱形等多種形態。
②地下變態莖:Ⅰ根狀莖:由多年生植物的莖變態成的橫臥于地下、形狀似根的地下莖。根狀莖上具有明顯的節和節間,具有頂芽和腋芽,節上往往還有退化的鱗片狀葉,呈膜狀,同時節上還有不定根,營養繁殖能力很強,如竹類;Ⅱ塊莖:由莖的側枝變態成的短粗的肉質地下莖。呈球形、橢圓形或不規則的塊狀,貯藏組織特別發達,內貯豐富的營養物質。從發生上看,塊莖是植物莖基部的腋芽伸入地下,先形成細長的側枝,到一定長度后,其頂端逐漸膨大,貯積大量的營養物質而成,如馬鈴薯;Ⅲ球莖:由植物主莖基部膨大形成的球狀、扁球形或長圓形的變態莖。節與節間明顯,節上生有退化的膜狀葉和腋芽,頂端有較大的頂芽。從發生上看,有些球莖,如荸薺、變態莖慈菇等是由地下匍匐枝(側枝)末端膨大形成的。球莖內都貯有大量的營養物質,供營養繁殖之用;Ⅳ鱗莖:扁平或圓盤狀的地下變態莖。其枝(包括莖和葉)變態為肉質的地下枝,莖的節間極度縮短為鱗莖盤,頂端有一個頂芽。鱗莖盤上著生多層肉質鱗片葉,如水仙、百合和洋蔥等。營養物質主要貯存在肥厚的變態葉中。鱗片葉的葉腋內可生腋芽,形成側枝。大蒜的營養物質主要貯存在肥大的肉質腋芽(即蒜瓣)中,包被于其外圍的鱗片葉,主要起保護作用。
⒊葉
葉是由葉原基發育而成,通常綠色,有規律地著生在枝 (莖)的節上,是植物進行光合作用,制造有機營養物質和蒸騰水分的器官。
葉的大多數內部組織分化成富含葉綠素的薄壁組織,使葉呈現綠色。在葉的薄壁組織之間分布著維管束,稱為葉脈。葉脈起著支持葉片伸展和輸導的作用。
葉片是葉的主體部分,通常為一很薄的扁平體,有利于光穿透葉的組織以及最大面積的吸收光、二氧化碳進行光合作用。
葉片由表皮、葉肉和葉脈組成的葉的主要部分。表皮分為上表皮和下表皮,通常因上下兩面的性質不同而形成背腹面,也有的葉片呈圓柱形,完全沒有兩面的區別。葉脈的走向(脈系)以及葉片的頂端(葉尖)、邊緣(葉緣)、莖部(葉莖)等形態是區別植物種類的重要性狀之一。
⑴葉序
葉在莖或枝條上的排列方式叫葉序,常見葉序:
①葉互生:每節上只著生一片葉,如楊樹、蘋果樹;
②葉對生:每節上相對著生兩片葉,如丁香;
③葉輪生:每節上著生三個或三個以上的葉,如夾竹桃;
④葉簇生:二個或二個以上的葉著生于極度縮短的短枝上,如銀杏、油松等;
⑤葉基生:葉著生在莖基部近地面處,如車前、蒲公英等。
⑵葉的形狀
葉形通常是指葉片的形狀,常見葉形:
①心形:全形似心臟,如牽牛花;
②圓形:形如圓盤,如獼猴桃;
③針形:葉細長,先端尖銳,如松屬;
④線形:如小麥、韭菜;
⑤扇形:形狀如扇,如銀杏;
⑥橢圓形:如玫瑰。
⑦管狀:圓管狀,中空,常多汁,如蔥;
⑧帶狀:寬闊而特別長的條狀葉,如高粱;
⑶常見觀葉植物
龜背竹、綠蘿、一葉蘭、發財樹、鴨腳木、富貴竹、散尾葵等。
二、生殖器官
生殖器官指的是植物的花、果實和種子。
⒈花
花是被子植物的繁殖器官,其生物學功能是結合雄性精細胞與雌性卵細胞以產生種子。這一進程始于傳粉,然后是受精,受精過后,從而形成種子并加以傳播。
⑴花的主要結構
花由花冠、花萼、花托、花蕊組成,有各種顏色,有的很艷麗,有的味很香。
①花托:是花梗的頂端部分,一般略呈膨大狀,花的其他各部分按一定的方式排列在上面,由外到內(或由下至上)依次為花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群。
②花萼:位于最外層的一輪萼片,通常為綠色,但也有些植物的呈花瓣狀。
③花冠:位于花萼的內輪,由花瓣組成,較為薄軟,常有顏色以吸引昆蟲幫助授粉。
雙子葉植物通常有4或5(或者4或5的倍數)片花瓣,而單子葉植物多為3或3的倍數。
④雄蕊群:一朵花內雄蕊的總稱,花藥著生于花絲頂部,是形成花粉的地方,花粉中含有雄配子。
⑤雌蕊群:一朵花內雌蕊的總稱,可由一個或多個雌蕊組成。組成雌蕊的繁殖器官稱為心皮,包含有子房,而子房室內有胚珠(內含雌配子)。
⑵雌雄同花
大多數植物的花同時具有雌蕊和雄蕊,這在植物學上稱為“完全花”、“兩性花”或者“雌雄同花”。
⑶雌雄異株
有一些植物的花是“不完全花”或“單性花”,即只有雄蕊或雌蕊的花。此種情況下,如果雌花與雄花分別生長在不同的植株上,則稱為“雌雄異株”。
⑷常見花木
①草本花卉:慈菇花、瓜葉菊、荷花、睡蓮、萬壽菊、虞美人、仙客來、報春花、四季海棠等。
②木本花卉:迎春、玉蘭、丁香、茉莉花、桂花、石榴花等。
⒉果實
被子植物的雌蕊經過傳粉受精,由子房或花的其他部分(如花托、花萼等)參與發育而成的器官。果實一般包括果皮和種子兩部分。
在自然條件下,也有不經傳粉受精而結實的,這種果實沒有種子或種子不育,故稱無子果實,如無核蜜橘、香蕉。此外,未經傳粉受精的子房,由于某種刺激形成果實,如番茄、葡萄,也是無種子的果實。
常見的觀果植物有:柑橘類、石榴、木瓜、珊瑚豆等。
⒊種子
種子起傳播與繁殖的作用,種子是一個處在休眠期的有生命的活體,種子休眠受內在或外在因素的限制,一時不能發芽或發芽困難的現象,是植物對外界條件長期形成的一種適應性。
種子收獲后在適宜發芽條件下由于未通過生理后熟階段,暫時不能發芽的現象稱為生理休眠;由于種子得不到發芽所需的外界條件,暫時不能發芽的現象稱為強迫休眠。