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第一章 生物的分類

植物的分類

一、 植物的基本特徵

?       植物界內的都是自養營養的真核生物。細胞內有葉綠體,內含葉綠素和其他色素,以二氧化碳作為碳的來源。(以現時的分類系統,藻不包括在內)

?       植物的細胞壁內有纖維素。

?       能進行有性和無性生殖,並出現單倍體和二倍體階段的交替(世代交替)。單倍體的配子體gametophyte)產生配子,受精後發育成二倍體的孢子體sporophyte)。孢子體在孢子囊內透過減數分裂產生單倍體的孢子,以發育成配子體。

?        植物的分類:

(1)    無種子植物

苔蘚植物門 Division Bryophyta

蕨類植物門 Division Pteridophyta

(2)    有種子植物

種子植物門 Division Spermatophyta

裸子植物綱 Class Gymnospermae

被子植物綱 Class Angiospermae

 

二、 苔蘚植物

2.1  基本特徵

?       細小的綠色植物,比藻類高等。

?       陸上生活,但局限於潮濕環境。

?       有簡單的莖和葉,但只有假根(無特化的表皮細胞的向外伸展)。

?       沒有維管組織。

?       表現出世代交替,即單倍體的配子體二倍體的孢子體在生活週期中的交替;苔蘚以配子體期佔優勢的。

 

2.2  苔蘚的形態

?       單倍體的配子體是苔蘚植物的主要形態,它有雄性和雌性的器器官,各自產生配子並進行有性繁殖。

?       精子器antheridium)(雄性性器官)透過有絲分裂產生精子;當精子器成熟時會裂開並釋放精子。

?       雌性的性器官是頸卵器archegonium),由多細胞組成,基部有一個卵細胞;成熟時會分泌含蔗糖的黏液以吸引精子。

?       二倍體的孢子體是寄生在配子體上的一條短軸,有螺旋狀排裂的葉以進行光合作用。

?       苔蘚的假根是多細胞的,功能與真根相同。

 

2.3  苔蘚的生活週期

?       配子體通常是直立、葉狀、綠色的矮小植物,精子器產生帶鞭毛的精子

?       下雨時或在露水中,精子游出精子器。

?       頸卵器的黏液吸引精子游向卵細胞,這是一種趨化性chemotaxis)的表現。每次只有一條精子與卵細胞結合形成受精卵卵孢子oospore)。

?       受精後,合子經有絲分裂發育成為二倍體的孢子體

?       孢子體生長在配子體之上,但能進行光合作用產生食物,所以是半倚賴於配子體。

?       孢子體內的孢子母細胞進行減數分裂無性生殖),產生單倍體的孢子四聯體。

?       孢子經散播後,於合適條件能發育成原絲體protonema,一種絲狀體構造)。原絲體會生長形成新配子體。

 

2.4  苔蘚植物的生物學意義

?       苔蘚是生態演替succession)過程中的先鋒。

?       苔蘚能抓緊水分,減少泥土的水分流失。

?       經濟價值不算高;泥炭蘚(Sphagnum)可用作女性衛生用品材料。

 

三、 蕨類植物

3.1  基本特徵

?       陸生植物,於潮濕陰暗處生長。

?       擁有完整個維管組織木質部韌皮部)。木質部大都只有管胞tracheids),少數有導管(vessels);韌皮部有篩管起輸導和支持作用。

?       組織亦有明顯的分化,有構造。

?       能進行光合作用。

?       明顯的世代交替

Ø      孢子體:佔優勢的二倍體階段;葉片上有孢子囊能產生孢子

Ø      配子體:能獨立生長的單倍體階段。

?       有些蕨類植物產生同型孢子,有些產生異型孢子

?       同型孢子發育成同時具有精子器和頸卵器的原葉體prothallus)。

 

3.2  蕨類的形態

?       有大型frond),較莖部大和明顯。

?       莖部於泥土中橫向生長,稱為根莖rhizome)。根莖上有大量不定根adventitious roots)作水分吸收和抓住基層。

 

3.3  蕨類的生活週期

?       葉下有大量孢子囊群sorus)。

?       每個孢子囊群被囊群蓋indusium)所覆蓋和保護,內有大量孢子囊

?       孢子囊內的孢子母細胞進行減數分裂產生單倍體的孢子。

?       具同型孢子的蕨類只會產生一類孢子(同型孢子),孢子發育形成兩性的bisexual,兼具雄性和雌性)配子體

?       孢子於合適時候萌芽形成原葉體(配子體)。

?       原葉體有葉綠素,能獨立生長,無需倚賴孢子體。

?       精子因趨化性受吸引到頸卵器。

?       受精作用後,胚發育成為孢子體。

?       孢子體從配子體獲取營養並生長,配子體會被分解。

 

四、 種子植物

?       植物界中最大的門,有超過196 000物種,分佈於全球各種生境。絕大部分是陸生的,少部份是水生的。

?       全部生產種子(受精的胚)。生產裸露種子的是裸子植物,種子被保護的是被子植物。

?       表現世代交替以孢子體作為生活史中的持久階段(即佔優勢的階段),有獨立的植物體,自給自足;配子體大為縮小,完全倚賴於孢子體

?       孢子體:

Ø      分化為根、莖、葉

Ø      高度的細胞特化和組織特化

Ø      有高度發展的維管組織

Ø      有特化的繁殖構造(裸子植物:雄性和雌性毬果;被子植物:

?       配子體:

Ø      雄性配子體在小孢子內(microspore,即花粉粒內),透過傳粉送到雌性配子體。

Ø      雌性配子體在大孢子內(megaspore),保留於孢子體內。

?       繁殖和生活週期:

Ø      所有被子植物都是具異型合子的,即在孢子體階段產生兩類不同的孢子:大孢子是雌性的配子體,而小孢子是雄性的配子體

Ø      花粉粒生出花粉管,把雄性的核傳送到雌性的核,以進行體內受精

Ø      受精後,合子在胚珠(種子)內發育。

?       生長:除了有初生生長外,部分被子植物出現次生生長

?       種子植物門有兩個綱:裸子植物和被子植物。被子植物再分為兩個亞綱:單子葉植物和雙子葉植物。

 

五、 裸子植物

?       常綠植物;孢子體特別發達,能長至30 m高以上。例子:松、柏、杉。

?       莖部主幹能無限制地生長。

?       營養葉foliage leaves)和棕色鱗葉brown scale leaves)。營養葉是針狀,有很厚的角質層覆蓋。

?       木質部只有管胞,沒有導管。維管組織有形成層和出現次生生長

?       根部屬於直根系taproot system),即長而直的主根;直根上有大量側根

 

六、 被子植物

6.1  基本特性

?       世界上佔優的植物。

?       明顯的外在特性是有花和果實。

?       除了一些被人工改造的無核果實外,所有被子植物產生種子,並以子房保護

?       分為兩個亞綱:單子葉植物和雙子葉植物。

單子葉植物

葉:平行葉脈;背面和腹面構造相同

 

莖:維管組織分散;通常沒有形成層(沒有次生生長)

根:鬚根系

子葉:一塊

雙子葉植物

葉:網狀葉脈;背面和腹面構造不同

 

莖:維管組織成輪狀排列;通常有形成層(有次生生長)

根:直根系

子葉:兩塊

 

?       被子植物分佈廣泛,生存於不同的生境:

(a)    旱生植物xeorphyte生活於乾旱生境或沙漠,具有旱生結構的特徵

(b)    鹽生植物halophyte生活於海洋/海邊的植物,能在含鹽土壤生長繁茂的植物

(c)    水生植物hydrophyte生活在淡水上或水中的生物

?       花包含四個whorls):

(a)    花萼calyx):最外輪層,就是萼片sepals

(b)    花冠corolla):整個花冠都是花瓣petals

(c)    雄蕊群androecium):包含雄蕊stamens),每個雄蕊是一條花絲filament)支持著末端的花葯anther)。花葯內花粉囊(被子植物的小孢子囊)透過減數分裂製造花粉粒pollen grains,小孢子)。每粒花粉粒內皆有一粒管核tube nucleus)和一粒生殖核generative nucleus)。

(d)    雌蕊群gynoecium):花的最內輪層的雌蕊carpels)。每個雌蕊包括柱頭stigma)、花柱style)和子房ovary)。子房內有一些胚珠ovules,被子植物的大孢子囊)。

?       傳粉時,花粉粒從花葯帶到柱頭。傳粉包括風媒傳粉蟲媒傳粉

 

6.2  被子植物的受精作用和生活週期

?        花粉囊是小孢子囊,內婺g減數分裂形成的花粉粒是小孢子。花粉管是成熟的雄性配子體。

?        子房內的胚珠進行減數分裂產生大孢子,再經連續三次有絲分裂產生胚囊embryo sac,雌性配子體)內的八粒核。三粒形成反足細胞(antipodal cells),兩粒形成極核polar nuclei),剩餘三粒會停留於近珠孔處,一粒形成卵細胞,兩粒形成助細胞(synergid cells)。

?        當花粉管進入胚囊時,管核會被分解,生殖核會分裂成兩粒精核sperm nuclei)(n)。一粒精核與卵細胞的核結合,產生胚胎;另一粒與兩粒極核結合,形成三倍體的胚乳核(endosperm nucleus)。這過程稱為雙受精作用double fertilization)。

 

6.3  適應陸生生活

?        受精作用無須倚賴環境提供水分。不能活動的雄性配子體大為縮小,並被孢子體所保護。透過花粉管,受精作用能在陸上缺水的環境下進行。

?        發達的維管組織以運輸水分及支持作用。

?        建立真根,使植物能更有效地使用泥土中的水分。

?        角質層和木栓是不透水的,減少水分因蒸發而流失。

?        形成層的次生生長為植物提供額外的支持作用。

 

6.4  種子的意義

(1)    被特化的構造以便散播,避免擁擠。

(2)    種皮有助種子抵抗惡劣環境條件

(3)    子葉內的食物貯備為胚的發育提供食物。

(4)    種子內的胚是多細胞的,內有發展成根和莖的生長點,加快胚發育為成年的植物。

資料來源:以撒之家