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，即單倍體的配子體和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（木質部和韌皮部）。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，有根、莖、葉構造。

?       能進行光合作用。

?       有明顯的世代交替：

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

?       有大型葉（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      有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：花）

?       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。

?       有營養葉（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

?       花包含四個輪（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。傳粉包括風媒傳粉和蟲媒傳粉。

 

6.2  被子植物的受精作用和生活週期

?        花粉囊是小孢子囊，內裏經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。

?        有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