植物分类学蕨类植物(上课版).ppt
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第四章蕨类植物(Pteridophyte),2,一、蕨类植物概述,羊齿植物;维管植物;孢子植物;颈卵器植物;世代交替明显;孢子体远比配子体发达,但都能独立生存绝大多数为草本,极少数为木本。
二、蕨类植物的主要特征,1)植物体的形态结构孢子体:
(1)孢子体有根、茎和叶的分化。
(2)根:
主根不发达。
大多数具不定根。
(3)高等蕨类大多仅具根状茎;低等蕨类多具气生茎;一些种类既有气生茎,又有根状茎。
(4)维管组织主要由初生木质部和初生韧皮部构成,木质部含有管胞或导管,韧皮部含有筛管或管胞。
(5)出现了支持和输导作用的中柱。
(1)原生中柱包括单中柱、星状中柱、编织中柱,
(2)网状中柱、真中柱和散状中柱是最进化的类型,(6)叶的类型多样。
从进化水平上分为小型叶和大型叶。
小型叶:
无叶柄、叶隙,仅有一条不分枝的叶脉。
石松科、卷柏科,大型叶:
具叶柄,有或无叶隙,叶脉多分枝。
如真蕨类。
从功能上分为营养叶和孢子叶。
孢子叶:
能产生孢子囊和孢子的叶,又称能育叶。
营养叶:
仅能进行光合作用的叶,也称不育叶。
同型叶:
同一植株上的叶没有明显分化,兼有营养和生殖的功能异型叶:
同一植株上的营养叶和孢子叶有明显的形态差异。
从形态上分为同型叶和异型叶。
(7)孢子囊和孢子,孢子囊穗:
小型叶蕨类,单生在孢子叶叶腋,孢子叶通常在枝的顶端形成穗状。
孢子囊群:
大型叶陆生蕨类,孢子囊长在一个特化的孢子叶背面边缘。
孢子果:
大型叶水生蕨类。
孢子果,孢子囊穗,孢子囊群,孢子囊从结构和发育上分为2类:
厚孢子囊:
孢子叶的一群原始细胞发育产生,孢子囊成熟时壁由多层细胞组成。
原始类型,薄孢子囊:
孢子叶的一个原始细胞发育产生,孢子囊成熟时壁由一层细胞组成。
进化类型,松叶蕨厚孢子囊,蕨薄孢子囊,孢子囊壁由单层或多层细胞构成,在细胞壁上有不均匀增厚的环带环带着生的位置有多种形式,如海金沙的顶生环带,芒萁属的横行中部环带,金毛狗脊属的斜形环带,水龙骨属的纵形环带等。
孢子,同型孢子:
同一个孢子体上的孢子囊中经减数分裂形成单倍体的孢子,孢子的形态、大小相同。
绝大多数蕨类。
异型孢子:
同一植物体上产生的大小两种孢子,称异形孢子。
孢子体上的孢子囊有大小两种类型,大孢子囊中产生大而少的大孢子,在小孢子囊中产生较小而多的小孢子,大孢子萌发产生雌配子体,小孢子萌发产生雄配子体。
卷柏和少数水生蕨类。
1)植物体的形态结构配子体:
孢子萌发后直接形成配子体,蕨类植物的配子体又称原叶体。
配子体小,绝大多数为背腹性的叶状体,心形,绿色,下生假根,精子器与颈卵器均生在腹面。
精子螺旋状,具多数鞭毛。
原始类型:
生长在地下,辐射对称的圆柱体或块状,无叶绿素,与真菌共生获取营养,形体小。
大多数蕨类:
生在阴湿的地表,具背腹分化的绿色叶状体。
腹面产生颈卵器和精子器。
独立生活,松叶蕨配子体,颈卵器,精子器,精子和卵子,精子多鞭毛。
配子体产生的精子和卵,在受精时还不能脱离水的环境。
受精卵发育成胚,幼胚暂时寄生在配子体上,长大后配子体死亡,孢子体即行独立生活。
配子体上长成孢子体,胚的结构,2)蕨类植物的生活史,蕨类植物的生活史均具世代交替,孢子减数分裂。
但和苔藓植物相比又有所不同,蕨类植物是孢子体发达的异形世代交替,配子体虽微小,但大多可独立生活。
三、蕨类植物的分类,1植物体无真根,仅具假根,孢子囊形成聚囊松叶蕨亚门1植物体均具真根,不形成聚囊,孢子囊单生,或聚集孢子囊群。
2植物体具明显的节和节间,叶退化成鳞片状,不能进行光合作用,孢子具弹丝楔叶亚门2植物体非如上状,叶绿色,小型叶或大型叶,可进行光合作用,孢子均不具弹丝。
3小型叶,幼叶无拳曲现象。
4茎多为二叉分枝,叶小形、鳞片状,孢子叶在枝顶端聚集成孢子叶穗,孢子同型或异型,精子具2条鞭毛石松亚门4,茎粗壮似块茎,叶长条形似韭菜叶,不形成孢子叶穗,孢子异型,精子具多鞭毛水韭亚门3大型叶,幼叶有拳曲现象,孢子囊在孢子叶的背面或边缘聚集成孢子囊群。
真蕨亚门,蕨类植物的分类,各植物学家观点不一致。
我国蕨类植物学家秦仁昌教授将蕨类植物分为5个亚门:
石松亚门、水韭亚门、松叶蕨亚门、楔叶亚门和真蕨亚门。
(1)石松亚门,代表植物1石松,孢子体具有根茎叶分化,茎多二叉分枝;编织中柱;小型叶;孢子囊着生在孢子叶叶腋处,形成孢子囊穗。
孢子同型。
配子体为不规则的块状体,有假根,无叶绿体,与特定的真菌共生。
石松配子体纵切,精子器和颈卵器生于配子体并埋在组织中。
精子器卵圆形,具厚壁,产生双鞭毛的精子。
颈卵器露出配子体外。
受精时,精子借助于水游入其中,与卵结合为受精卵,并发育为胚。
代表植物2卷柏,叶有叶舌,小型叶,鳞片状;茎分为表皮、皮层和中柱3部分。
内有横桥细胞。
初生木质部中有导管。
原叶体独立生活时间短。
孢子异型。
示叶舌,孢子异型。
孢子囊穗,四棱形。
大孢子囊产生大孢子,发育为雌配子体。
小孢子囊产生小孢子,发育为雄配子体。
配子体极度退化,是在孢子壁内发育的。
胚形成孢子体并附着在雌配子体上。
孢子体附着在雌配子体,孢子囊穗,示大小孢子囊,小孢子囊,小孢子(中间为小孢子囊),
(2)水韭亚门,代表植物水韭,1、植物体为草本,有根、茎叶的分化;2、具根托(属于茎),先端生不定根;3、茎块茎状,原生中柱,有次生生长结构;4、叶条形丛生,具叶舌;5、孢子叶有大小之分,孢子异型;6、配子体极度简化,有雌雄配子体之分。
中华水韮,(3)松叶蕨亚门,代表植物松叶蕨,1、植物体为草本,有茎、叶的分化;2、无真根、具单细胞假根;3、茎分为根状茎和二叉分枝的气生枝;为星状中柱。
4、叶鳞片状,小型叶,无叶脉和气孔;5、孢子三个聚生,孢子囊3室,生于叶腋,孢子同型;6、配子体小,雌雄同株。
松叶蕨根状茎,气生茎,表皮外壁角质加厚,示气孔,孢子囊、茎、叶,孢子同型,配子体呈不规则圆柱状、棕色,有单细胞假根。
有共生菌丝。
配子体表面有颈卵器和精子器,精子多鞭毛,受精时离不开水,胚的发育需要菌丝的共生。
松叶蕨配子体,示表面精子器,(4)楔叶亚门,代表植物犬问荆,1、植物体有根、茎叶的分化;2、有不定根;3、茎有节和节间之分,有时生块状茎,管状中柱到具节中柱,木质部内始式;4、叶小型,不发达,轮生成鞘状;5、孢子叶又称孢囊柄,孢子同型或异型;孢子的外壁分裂成4条弹丝,水分减少时松开,水多时又可以卷起来。
6、配子体具背腹性。
成熟孢子弹丝,问荆配子体,常见植物举例,1、木贼:
茎有明显的节和节间。
2、犬问荆:
营养枝节上具多数轮生分枝,生殖枝顶端生孢子叶球,3、节节草:
节、节间明显,叶成为膜状。
(5)真蕨亚门,1、植物体有根、茎、叶的分化;2、根为不定根;3、除树蕨外,茎为根状茎,中柱有原生中柱、管状中柱和多环网状中柱,木质部有各式管胞,有的具导管。
表皮往往具各式磷片或毛,具保护作用。
4、叶为大型叶,幼叶拳卷,成熟后由叶柄和叶片2部分组成。
结构如图所示:
5、孢子囊一般生在孢子叶的边缘或背面,由多数孢子囊聚集一起构成孢子囊群。
有的孢子囊群具有囊群盖。
原始种类的孢子囊壁是多层细胞,无环带;较进化的种类孢子囊壁为1层细胞,有环带。
孢子囊群,较进化的孢子囊结构,6、孢子在适宜的环境中,萌发成为心脏形的扁平配子体,称为原叶体。
配子体能进行光合作用,行独立生活。
为扁平叶状结构,腹面生有假根。
配子体的假根之间生有许多精子器。
腹面心形凹陷之处生有许多颈卵器。
分别产生精子和卵,在有水条件下受精,产生合子。
合子在颈卵器中发育成胚,而后成长为幼孢子体,暂依附配子体。
不久配子体死去,成长为独立的孢子体。
精子器,颈卵器,球子蕨精子,蕨类的生活史,真蕨亚门可分为3个纲:
厚囊蕨纲、原始薄囊蕨纲和薄囊蕨纲,
(1)厚囊蕨纲孢子囊壁由几层细胞。
孢子囊较大,有几个细胞共同起源,为同型孢子。
配子体的发育需要菌根共生。
瓶尔小草,福建莲座蕨,
(2)原始薄囊蕨纲孢子囊壁由单层细胞,在一侧具有盾形环带。
孢子囊由1个细胞发育,但囊柄可由多细胞发生。
配子体为长心形的叶状体。
紫萁,紫萁:
营养叶绿色,具开放性二叉分枝叶脉,孢子叶小,黄褐色,狭线形,边缘生有大量孢子囊,孢子绿色。
根茎粗短,被众多的叶柄残基所包围,不定根棕褐色。
(3)薄囊蕨纲孢子囊起源于1个细胞,聚集成孢子囊群。
囊群盖有或者无。
水生蕨类形成孢子果,异型孢子,大多数种类为同型孢子。
孢子囊壁由1层细胞构成,具各式的环带。
有2个不加厚的细胞称为唇细胞。
孢子果,薄囊蕨纲可分为3个目:
水龙骨目、苹目和槐叶萍目,水龙骨目,肾蕨,贯众,里白,芒其,巢蕨,孢子异型。
孢子生长在孢子果中。
苹目,苹,苹:
根状茎横走,节上生有不定根。
叶柄长,顶生4小叶呈十字形排列。
槐叶萍目,槐叶萍,满江红,满江红:
植株呈三角形,幼时呈绿色。
秋冬时节,它的叶内含有很多花青素,群体呈现一片红色,所以叫做满江红。
个体很小,呈三角形、菱形或类圆形。
根状茎细弱,横卧,羽状分枝,须根下垂到水中。
叶细小如鳞片,肉质,在茎上排列成两行,互生;每一叶片都深裂成两瓣:
上瓣肉质,浮在水面上,绿色,秋后变红色,能进行光合作用;下瓣膜质,斜生在水中,没有色素;孢子囊果成对生于分枝基部的沉水叶片上。
满江红常与蓝藻中的鱼腥藻共生,鱼腥藻能固定大气中的氮气,(6)蕨类植物的起源和进化,据化石证明:
蕨类植物起源于裸蕨植物。
而多数人认为,裸蕨起源于绿藻。
少数认为起源于苔藓植物。
裸蕨代表莱尼蕨。
没有真正的根、茎、叶分化。
有根状茎和气生茎的分化。
根状茎上有单细胞的假根,气生茎常二叉分枝,表皮角质化并具有一定的气孔。
单中柱:
木质部为环纹管胞,外围薄壁细胞组成的韧皮部。
孢子囊壁有几层细胞组成,没有自行扩散孢子的结构,孢子具坚韧的外壁等。