种子是裸子植物和被子植物特有的繁殖体,它由胚珠经过传粉受精形成。一颗小小的种子承载的却是延续植物种族的伟大使命。
种子是植物生命的起源。一颗种子必须要有适合的环境条件,才能慢慢萌芽。种子生长需要充足的水分、适宜的温度和足够的氧气。满足这些条件后,种子的胚根就会穿破种皮,向土壤里生长。不久后,种子分化出的幼芽、幼叶开始进行光合作用,慢慢向上生长,并逐渐将种皮脱落,成长为一株独立的幼苗。
植物的种子一般由种皮、胚和胚乳三个部分组成。种皮是种子的盔甲,起着保护种子的作用。胚是种子最重要的部分,可以发育成植物的根、茎和叶。胚乳是种子集中养料的地方,不同植物的胚乳中所含养料不同。
种皮,由珠被发育而来,具备保护胚和胚乳的功能。裸子植物的种皮由三层组成,外层和内层为肉质层,中层为石质层。被子植物的种皮结构多种多样:如花生种子外面有坚硬的果皮;棉籽的表皮上有大量表皮毛,就是棉纤维;石榴种皮的表皮细胞伸展很长成为细线状。
胚,由受精卵发育形成,由胚根、胚芽、胚轴和子叶组成。胚将来发育成新的植物体,胚根发育成植物的根,胚芽发育成植物的茎和叶,胚轴发育成连接植物的根和茎的部分,子叶为种子的发育提供营养。
胚乳,由精子和极核融合后形成。裸子植物的胚乳一般比较发达,多储藏淀粉或脂肪。绝大多数被子植物在种子发育过程中都有胚乳形成,一般把成熟的种子分为有胚乳种子和无胚乳种子两大类。
自体传播。指依靠植物体自身进行传播,并不依赖其他的传播媒介。若果实或种子本身具有重量,成熟后会因重力作用直接掉落地面,如毛柿、大叶山榄等;而还有一些则会借果实成熟开裂之际产生的弹射的力量,将种子弹射出去,如乌心石等。
风传播。有些种子会长出形状如翅膀或羽毛的附属物,因此可以乘风飞行,如草本植物黄鹌菜、木本植物柳树和木棉,还有常见的蒲公英等。
水传播。靠水传播的种子表面有不沾水的蜡质,果皮含有气室,比重比水低,可浮在水面上,经由溪流或者洋流传播,如莲叶桐等。
鸟传播。靠鸟类进行传播的种子,大部分是肉质果实,如浆果、核果和隐花果等。通常这一类植物是比较先进的,因为鸟类传播种子的距离是所有传播方式中最远的。
蚂蚁传播。通常是由二次传播者进行传播。有些鸟类摄食种子后养分并没有全部消耗掉,掉在地上的种子,其表面上还有一些残存的养分可供蚂蚁摄食,这时蚂蚁就成了二次传播者。
哺乳动物传播。靠哺乳动物传播的种子,大部分属于一些大中型的肉质果或干果。如猕猴喜爱摄食芭蕉的果实,也帮助其进行传播。
种子成熟离开母体后仍是活的,但各类植物种子的寿命有长有短。有些植物的种子寿命很短,如巴西橡胶的种子存活仅一周左右。能活到15年以上的种子算是长寿的,而我国曾发现过一种莲的种子,它已经生活上千年了。种子的寿命长短除了与遗传特性和发育是否健壮有关外,还受环境因素的影响,也就是说可以利用良好的贮存条件来延长种子的寿命。
人的成长需要营养的摄入,植物的成长是否也需要营养呢?答案是肯定的。高等植物在根的帮助下,完成对营养的吸收、输送和贮藏,这样才能快快生长。
主根。种子萌芽后,芽突破了种皮的局限,努力向外生长时,不断垂直向下生长的那部分为主根。比如我们熟悉的石榴,当它的种子开始萌芽,一脚踹掉种皮向下生长的条状物就是根。它不断向地下越长越深,就形成了主根。
侧根。当主根长到一定的长度后,产生的一些分支为侧根。比如我们常吃的豆芽,从它的生长过程中就能看到,当它的主根长得较长时,主根的近末端就朝侧面长出了一些分支,这些分支就是豆芽的侧根。
定根与不定根。由胚根发育而成、有固定生长部位的根,叫作定根。定根包括主根和侧根。植物在生长过程中从茎、叶、老根等处长出的根,叫作不定根。比如折断一根柳枝插入潮湿的泥土中,不久就会长出一些根,这些就是不定根。
从外部形态来看,根有两种类型:直根、须根。直根一般是由主根和侧根共同构成的,从外观上看,主根发育得很好,长得较为粗壮,周围有一些比较细小的侧根,如蒲公英的根;须根就没有主根、侧根之分,是由许多大小差不多的根组成的,就像一脑袋乱蓬蓬的鬈发,如小麦的根。
对于植物来说,根大多生长在土壤里,一般来说是植物的地下部分,是营养器官。植物的根能将其地上部分牢固地固定在土壤上,能吸收土壤中的水分和无机盐,能运输以及储藏养分,并进行一系列有机化合物的合成、转化。如玉米、胡萝卜的根具有巩固植株、储藏养分等作用。
绿色,是生命的颜色,是大自然的颜色。植物的绿叶不仅装点了我们身处的这个世界,还像一只只小小的手,竭尽全力地接收阳光,进行光合作用和蒸腾作用,制造营养,为植物的生长做贡献。
植物的叶子可分为叶片、叶柄、托叶三部分,这三部分都有的叶子叫完全叶。如果缺少其中的一部分或两部分,则叫不完全叶。不过,禾本科植物的叶除外,因为它们通常由叶片、叶鞘、叶耳、叶舌四部分组成,如小麦、玉米、稻米、高粱等。
叶片由表皮、叶肉和叶脉构成。叶片有一层排列紧密的细胞,分别称为上表皮和下表皮,也有的叶片呈圆柱形,所以没有两面的区别。表皮包在叶片的外面,起到保护叶片组织的作用。叶肉是由薄壁组织组成的,通常分为栅栏组织和海绵组织。叶肉细胞含有大量的叶绿体,能旺盛地进行光合作用。叶片上明显的脉络叫叶脉,在中央的叫中脉,从中央向边缘分出的许多脉络叫侧脉,叶脉可以为叶片输送水分和养料。
叶柄是叶片与枝相接的部分,是为叶片输送水、营养物质和同化物质的通道。叶柄能使叶片转向有阳光的方向,从而改变叶片的位置和方向,使各叶片不致互相重叠,从而可以充分接收阳光。
托叶是叶柄基部的细小绿色或膜质片状物,通常成对而生。如棉花的托叶为三角形,对幼叶有保护作用;豌豆的托叶大而呈绿色,可起叶的作用。
植物的叶子有一定的生长期。一般来说,叶子的生长期不过几个月,但也有能生长几年的。叶子生长到一定时期便会自然脱落,这种现象叫作落叶。落叶一方面是由于叶子机能的衰老引起的,另一方面是对不利环境的一种适应,因为落叶可以大大减少蒸腾面积,避免植物因缺水而死亡。所以有时落叶对植物并不是一种损失,而是一种很好地适应现象。
木本植物的落叶有两种情况:一种是叶子只存活一个生长季节,每当冬天来临,就全部脱落,这种植物叫作落叶植物,如杨树、柳树等;而另一种是叶子可存活两年至多年,在植株上逐渐脱落,看上去这种树是终年常绿的,叫作常绿植物,如松树、柏树等。
植物叶子的形状各有不同,有卵形、心形、扇形、三角形,还有针形等许多形状。叶子的边缘也不一样,有的很光滑,有的又像锯齿一般。如枫叶,像人的手掌;银杏叶,像一把小扇子;松树叶,像一根根绣花针……
卵形
心形
扇形
针形
羽形
掌形
三角形
大多数植物的叶子里含有大量的叶绿素,所以叶子就是绿色的。也有一些植物的叶子除了含叶绿素外,还含有类胡萝卜素、藻红素、花青素等多种色素成分。如秋海棠,它的叶子就因为含有较多的花青素而呈现出红色。
植物的茎上生长叶子的方式及规律就是叶序。叶子可以掉了再生长,但它们并不是毫无章法地胡乱生长,而是遵循一定的规则,常见的有簇生、轮生、互生、对生这几种方式。如互生叶的植物,每节只有一片叶子;对生叶的植物,每节在茎的相对两侧各有一片叶子。
簇生
轮生
互生
对生
植物的叶在阳光的照射下,在叶绿体内利用光能及由外界吸收来的二氧化碳和水分,制造出以碳水化合物为主的有机物,并放出氧气。植物的叶子既为植物提供了生长所必需的养分,又为调节空气质量、降低噪声做出了巨大贡献。
如果说根是植物的脚,有了健康的根才能站得稳,长得高,那么茎相当于脊梁,能把植物的根、芽、叶、花等各个部分紧密地连接在一起。
茎的外形是多样的,有的粗,有的细,有的长,有的短。大多数植物茎的外形为圆柱形,也有部分植物的茎为其他形状,比如香附、荆三棱的茎的横切面为三角形,薄荷、薰衣草的茎的横切面为方形,益母草、广藿香的茎的横切面为棱形,仙人掌、蟹爪兰的茎为扁平状。
茎一般分为两个部分。长有芽、叶、花等的部分叫节;两个节之间没有长叶的部分叫节间。茎顶端和节上叶腋处都生有芽,当叶子脱落后,节上留有的痕迹叫作叶痕。
按生长方式分类,茎可以分为地上茎和地下茎两种类型。
地上茎,顾名思义,植物的茎长在地面上。茎上生有枝、叶,顶端有顶芽,侧面生有侧芽。地上茎在适应外界环境上有各自的方式,为了使叶有展开的空间,获得充足的阳光,制造出营养物质,地上茎产生了不同的类型:直立茎、缠绕茎、匍匐茎、攀缘茎等。除了这些类型的茎,也有的地上茎出现了变态,形成不同类型的变态茎:卷须,如黄瓜的卷须;茎刺,如皂荚的茎刺;肉质茎,如仙人掌的肉质茎;叶状茎,如竹节蓼、天门冬等的叶状茎。
地下茎是植物生长在地下的变态茎的总称。地下变态茎的形状很像根,但它有节和节间之分,节上常有退化的鳞叶,鳞叶的叶腋内有腋芽,这是与根不同的地方。常见的地下茎有4种类型:根状茎,如莲、竹的根状茎;块茎,如马铃薯、菊芋的块茎;球茎,如荸荠、慈姑的球茎;鳞茎,如洋葱、水仙的鳞茎。
按照茎内木质部发达的情况分类,茎可以分为草质茎和木质茎两种类型。
草质茎的构造差异很大,有一些多年生草本植物(具有草质茎的植物)仅在茎的基部和根中有次生生长,大多数一二年生的草本植物茎内没有或仅有少量的次生生长。具有草质茎的植物基本上都生得矮小、柔软。
木质茎里有维管形成层,能够形成坚硬的木质部,增强茎的坚固性。木本植物(具有木质茎的植物)的茎较为坚硬,木本植物有乔木和灌木的区别。乔木的茎为粗大的主干;灌木的茎在地面处有粗细相似的分枝,分不出主干。
茎的分枝能够增加植物的体积,有利于繁殖后代。各种植物的分枝包括二叉分枝、单轴分枝、合轴分枝、假二叉分枝等。
二叉分枝,分枝时顶端分生组织平分为两半,每半各形成一小枝,并且在一定时候再进行同样的分枝,如苔藓植物和蕨类植物的分枝。
单轴分枝,主茎的顶芽不断向上生长,成为粗壮主干,主茎上的腋芽形成侧枝,侧枝再形成各级分枝,但它们的生长均不超过主茎,如柏、杉等的分枝。
合轴分枝,茎的顶芽生长迟缓,或枯萎,或为花芽,顶芽下面的腋芽迅速展开,代替顶芽的作用,如此反复交替进行,成为主干,如桃、李、苹果、番茄、桉树等的分枝。
假二叉分枝,顶芽长出一段枝条,停止发育成为花芽,顶芽两侧对生的侧芽同时发育为新枝,新枝的顶芽、侧芽生长活动与母枝相同,实际上是特殊形式的合轴分枝,如丁香、茉莉、石竹等的分枝。
任意一棵成熟的植物都会有健壮的茎,茎就像一条公路,源源不断地为植物身体的各处输送水和养料,有的还具有进行光合作用、贮藏营养物质和繁殖的功能。因此,如果一株植物的茎部遭到破坏,那么植物将因无法吸收水和养分而慢慢死去。
人们常常被花朵鲜艳夺目的色彩、婀娜多姿的形态和芳香迷人的气味所吸引,并赋予了它们许多美好的寓意。实际上,植物的花朵不单单是大自然的装饰,它们还担负着孕育新生命的伟大使命。
花梗,也叫花柄,是连接茎的小枝,也是茎和花朵相连的通道。
花托,是花梗顶端略呈膨大状的部分,花朵的各部分按一定的方式排列于花托之上,有多种形状。
花萼,花朵最外轮的变态叶,由若干萼片组成,通常为绿色,有离萼、合萼、副萼等,它们有保护幼花的作用。
花冠,花朵第二轮的变态叶,由若干花瓣组成,常有各种颜色和芳香味道。花冠有离瓣花冠、合瓣花冠之分,可吸引昆虫传粉,并保护雄蕊、雌蕊。
雄蕊群,一朵花内所有雄蕊的总称,有多种类型。
雌蕊群,一朵花内所有雌蕊的总称。多数植物的花只有一个雌蕊。
花朵的形状可以说是千姿百态,在大约25万种被子植物中,就有约25万种花朵的形态。花朵的形态实际上是因花冠的不同而不同,有漏斗状的牵牛花就像一个个小喇叭;有高脚碟状的水仙花就像一个个精致的高脚杯;有钟形的风铃草就像一串串可爱的小铃铛……
花朵的颜色五彩缤纷,它们的艳丽色彩总能带给人们美的享受。这些美丽的颜色其实是由花瓣里的色素决定的。花瓣里有很多种色素,但最重要的要数类黄酮、类胡萝卜素和花青素。目前,已发现的类胡萝卜素有80多种,类黄酮有500多种。花青素在不同的酸碱环境中能使花朵产生多种多样的颜色。
花粉是裸子植物和被子植物特有的结构。只有通过花粉的传播,植物才能有种子,并由种子发育成果实。植物有两种花粉囊:一种花粉囊叫胚珠,胚珠是在花的底部形成的,它们由子房保护着;另一种花粉囊叫花粉粒,花粉粒成熟后需要和来自其他花的胚珠相结合才能发育出种子。当一朵花的花粉被昆虫、鸟、风或水带到同种植物的另一朵花的柱头上,完成了传粉受精过程,才能结出果实。
生物媒介传粉,即花朵吸引和利用昆虫、鸟类或其他动物来帮助自己传播花粉。通常,这类花朵都有特殊的形状、颜色、香味以及雄蕊生长方式,以确保生物媒介能被吸引来,这样花粉粒就能通过生物媒介顺利传到其他花朵上。一般情况下,靠昆虫传粉的花朵,花粉的体积较大,表面粗糙突起,有的甚至有黏性,容易附着在昆虫身上,便于昆虫携带与传播;靠鸟类传粉的花朵,花粉的生长位置比较显眼,花期长,通常都在白天开放,花蜜的分泌量也很大。
非生物媒介传粉。花朵利用大自然的风力、水力帮助自身传粉。如桦树、杨树、枫树等靠风力传播花粉的植物,因为它们无需吸引动物进行传粉,所以其花朵往往不太引人注目,而且它们的花粉都较干燥、光滑、轻巧,便于被风带走。
花粉大小因花朵种类的不同而不同。大多数花粉直径为20-50微米。目前已知最小的花粉来自紫草科的勿忘草,已知最大的花粉来自葫芦科的西葫芦。
植物通过根、茎吸收养分,长出绿叶,开出花朵,下一步就是结出果实。植物的果实是由雌蕊经过传粉受精,由子房或者花朵的其他部分参与发育而成的,一般包括果皮和种子的器官。
一般情况下,花朵的花药上的细胞产生花粉粒,经过传粉,花粉落到其他花朵雌蕊的柱头上。花粉粒萌发的花粉管伸入胚珠,精子穿过花粉管,与卵细胞融合。胚珠发育成种子,受精卵发育成胚,子房和其他结构发育成果实。由雌蕊子房形成的果实称真果,如桃子、大豆等;由子房与花托或花被等共同形成的果实称假果,如雪梨、苹果等。
果实种类繁多,根据果实来源,可分为单果、聚合果、复果三大类:
单果,由一朵花中的单雌蕊或复雌蕊的子房发育而成的果实,如李子、杏等。
聚合果,由一朵花内若干个离生心皮雌蕊发育形成的果实,每一离生心皮雌蕊形成一独立的小果,聚生在膨大的花托上,如草莓等。
复果,由整个花序发育而成的果实,如桑葚、凤梨、无花果等。
通常又根据成熟果实的果皮是脱水干燥还是肉质多汁而分为干果与肉质果。干果成熟时果皮干燥,根据果皮会不会开裂,可分为裂果和闭果。肉质果是指果实成熟时,果皮或其他组成部分肉质多汁。供食用的果实大部分是肉质果。
果实一般包括果皮和种子两部分。其中,果皮又可分为外果皮、中果皮和内果皮三个部分。当然,在自然条件下,也有不经传粉受精而结果实的,或者受某种刺激而形成果实的,这些果实就没有种子,如香蕉、番茄等。
果实在生长过程中,除了形态和结构会发生变化,它的味道也会有明显的变化。
涩味。柿、李等果实未成熟时,由于细胞液中含有较多的单宁物质,所以有涩味。在果实成熟过程中单宁物质被酶氧化成无涩味的过氧化物,或凝集成不溶于水的胶状物质,便能使涩味消失。
酸味。未成熟果实中含有多种有机酸,这使水果具酸味。主要的有机酸有苹果酸、柠檬酸和酒石酸等。随着果实的成熟,有的酸转变成糖,有的被氧化,有的被钾离子和钙离子等中和,所以酸味下降。苹果中苹果酸占多数,柑橘中柠檬酸最多,葡萄中则以酒石酸为主。
涩味
甜味。果实中积累的淀粉,在成熟过程中逐渐被水解,转变为可溶性糖,使果实变甜。果实中的主要糖类有葡萄糖、果糖和蔗糖。不同果实糖的种类及含量不同。如葡萄含葡萄糖多;桃、柑橘以蔗糖为主;柿、苹果既含较多的葡萄糖和果糖,也含少量的蔗糖。
酸味
甜味
果实与人类生活关系极为密切。在人类的食物中,绝大部分是禾谷类植物的果实,如小麦、水稻和玉米等。人们常吃的果品有苹果、桃、柑橘和葡萄等,它们富含葡萄糖、果糖与蔗糖,以及各种无机盐、维生素等营养物质。果实不仅可以鲜食,而且还能加工成果干、果酱、蜜饯、果酒、果汁和果醋等各类食品和饮品。此外,在中国民间使用的中药材中,枣、茴香、木瓜、柑橘、山楂、杏和龙眼等果实或果实的一部分还能入药。