自然史 · 第五章 蕨類植物

蕨類植物是指根、莖、葉等營養器官出現分化，並以孢子進行繁殖，在植物體內進化出微管組織的陸生植物。這些器官的出現對於蕨類植物的生長而言有著非常重要的意義，同時讓蕨類植物更容易適應地球的環境。儘管蕨類植物不是完全的陸生植物，但它是高等植物中比較原始的一大類群，也是最早的陸生植物，有著頑強而旺盛的生命力。 第一節 蕨類植物的特徵和結構 蕨類植物是比藻類植物更高級的植物，因為它擁有根、莖、葉等營養器官，並以產生孢子的方式進行繁殖。最重要的一點是，蕨類植物的內部進化出了微管組織，它只比種子植物低一級，也被稱為「羊齒植物」。 過去，我們習慣將蕨類植物作為一個單獨門類，其下包含了五個綱目：松葉蕨綱、石松綱、水韭綱、木賊綱（即楔葉綱）、真蕨綱。蕨類植物分化出現的根、莖、葉等營養器官，為植物進化史增添了重要的價值。由於根的出現，植物體也因此更加穩定，並深入到土壤的深層以吸收更多的水分和礦物質；莖部一方面使植物體直立起來，另一方面，莖內部微管結構的形成，為植物體創建了比較完善的疏導系統，方便營養物質輸送到植物體的各個部分，有利於植物的生長；葉片對於光合作用的進行起到了巨大作用，相比藻類植物，蕨類植物的葉片表面增大了許多，使植物體能夠更多地吸收太陽光中的能量，得以更好地生長。但是，蕨類植物的受精作用依舊離不開水，因此，儘管它分化出了許多器官，但仍然不屬於完全的陸生植物。此外，蕨類植物和苔蘚植物一樣，也存在明顯的世代交替現象。 蕨類植物的生殖方式主要有兩種，一是直接產生孢子的無性生殖，另一種是有性生殖，其生殖器官是精子器和頸卵器。由於蕨類植物分化出了根、莖、葉等營養器官，內部還出現了維管組織，因此遠比配子體發達，這也是蕨類植物區別於苔蘚植物的最顯著特徵。不過，儘管蕨類植物能夠形成高等孢子，卻無法形成種子，而且它的孢子體和配子體都能獨立存活，這就是蕨類植物與種子植物的不同之處。 地球上目前已知的蕨類植物大約有12000種，其中大部分是草本植物。蕨類植物與許多植物一樣，適合在潮濕溫暖的環境中生長，不過多為土生、石生或者附生，少數是水生或者亞水生。蕨類植物廣泛分布於除了海洋和沙漠之外的平原、森林、草地、岩縫、溪溝以及沼澤、高山、水域等地方，但主要還是分布在熱帶和亞熱帶地區。蕨類植物的葉片儘管十分複雜，但類型上只有兩類：小型葉和大型葉。小型葉是單葉，葉片很小，幾乎看不見葉柄，葉片內也沒有葉隙，只有單一的一枝葉脈，如石松綱類植物。大型葉顧名思義是指葉子較大，葉片中含有葉柄，葉內有葉隙，同時維管束大部分有分枝。除了石松和卷柏之外的蕨類植物，基本都是大型葉。不過，也有一些特殊蕨類植物，部分葉片完全著生於孢子囊群，人們將之稱為孢子葉或可育葉；而另一部分不能生成孢子囊群的葉片，則被稱為營養葉或者不育葉。蕨類植物的根一般都是不定根，為鬚根狀；大多數是根狀莖，匍匐生長，少部分長有地上莖，逐漸呈喬木狀，如桫欏。蕨類植物的莖上常常長著鱗片或者毛茸，鱗片是膜質，上面布滿了或粗或細的篩孔；毛茸也有許多種類，如單細胞毛、腺毛、結狀毛、星狀毛等。 蕨類植物的葉子非常漂亮，因此常被當作觀賞植物栽種，如巢蕨、卷柏、桫欏和槲蕨等。此外，一些蕨類植物還被廣泛應用到醫藥業，如杉蔓石松能祛風濕、舒筋活血；節節草能夠治療化膿性骨髓炎；烏蕨能夠治療菌痢、急性腸炎等。蕨類植物對生長環境非常敏感，不同的屬類或種類對於生態環境條件的要求也各不相同，因此它也是地質學家尋找礦物的明顯標誌，如石蕨、腫足蕨、粉背蕨、石韋、瓦韋等植物，生長在石灰岩或者鈣含量豐富的土壤中；鱗毛蕨、複葉耳蕨、線蕨等植物，則生長在酸性土壤中；還有一些種類適宜生長在中性土壤或者鹼性土壤中。 第二節 桫欏和鐵線蕨 最常見的蕨類植物多是草本植物，但也有一些長得像樹的，被稱為樹蕨，桫欏就是其中的代表。桫欏一般生長在濕度大、溫度高的樹林中或者涼陰地上，主要分布在熱帶和亞熱帶地區。在1.8億萬年前的地球中生代，如果說動物界的霸主是恐龍，那植物界的霸主就是桫欏。它們的足跡在那個世代遍布全球，同屬「爬行動物」的時代標誌。 由於種子植物的出現，樹蕨開始逐漸衰落，到現在僅僅剩下少數珍貴的種類，而桫欏就是其中之一。桫欏的存在對於研究古植物學、植物系統學有著重大意義。桫欏株高在1至6米之間，胸徑的長度是10至20厘米，樹幹上有殘留的葉柄，上面覆蓋著暗褐色的鱗片和鱗毛。桫欏莖直而沒有分枝，莖的頂端有數枚巨大的葉子，它們是三回羽狀複葉，長1至2米，寬約0.5米，遠遠望去，桫欏就好像一把巨大的綠傘。 鐵線蕨也被稱為鐵絲草、鐵線草，多年生草本植物，高度為20至45厘米，在溫暖濕潤、半陰暗的環境中生長，主要分布在溫帶、亞熱帶、熱帶的某些地區。鐵線蕨根狀莖呈黃褐色，橫向生長，覆蓋著條形或者披針形的淡褐色鱗片，上面長著質地較薄的葉，葉柄細弱，呈紫黑色，並有一定光澤，看起來很像鐵線，因而得名「鐵線蕨」。鐵線蕨的根莖中部以下是二回羽狀複葉，羽片呈互生關係，小羽片呈斜扇形，邊緣從淺裂一直到深裂，基本呈闊楔形。 鐵線蕨株形很小，形態優美，又容易培育，因此是蕨類植物中被栽培最普遍的種類之一，出現在許多花園和植物園中。 第三節 鱗木和鹿角蕨 鱗木是已經滅絕的鱗木目中最具代表性的植物，它是石炭紀時期常見的大型蕨類植物，呈喬木狀。鱗木在二疊紀時期慢慢消失，滅絕之後被埋在深深的地下，經過數億年的時間演變為煤炭。 現代人多是通過對化石的研究來了解鱗木。通過分析得知，鱗木是高大的木本植物，主幹粗，樹皮厚，高度在30至50米不等，莖部的直徑大約是2米，二叉分枝形成樹冠，葉子呈針形，螺旋狀排列；老樹葉凋落之後，莖枝的表面會留下菱形或紡錘形的葉基，這也是「鱗木」這個名字的由來。鱗木樹莖內部有維管層和木栓層，莖幹基部的器官與根相似，所以被稱為根座，根座也是二叉分枝，根自根座四周長出。鱗木屬的孢子葉聚集形成孢子葉球，位於小枝的頂端。每個孢子葉的表面都長著一個孢子囊，孢子囊分大小兩種，小孢子囊中包含著許多小孢子，而大孢子囊中含有4、8或16個大孢子。 鹿角蕨在全球共有15種，主要分布在熱帶雨林，屬於附生性多年生蕨類草本植物。鹿角蕨生長在陰濕的地方，有特彆強的抗陰性，多數附生在高大樹木的莖稈開裂處或分枝處，也能在淺薄的泥炭土、腐葉土或者潮濕的岩石上生存。鹿角蕨的根狀莖肉質，橫向生長的葉叢生、下垂，葉片分為兩種類型，一種是能進行光合作用，可以製造植物生長所需養分的正常葉片，這種葉片的幼葉呈灰綠色，而成熟葉呈深綠色；另一種是不能進行光合作用，但可以幫助植物體吸收枯枝敗葉、雨水、塵土等的腐殖葉，這種葉片在一些細菌和微生物的幫助下，可以將有機物分解成無機物，以便植物能夠更好地吸收。鹿角蕨的植株形態奇特，姿態優美，是非常好的室內懸掛觀葉植物，因此常常被作為觀賞植物引種和栽培，還有人將它貼在枯木或者樹幹上，作為牆壁的裝飾物。鹿角蕨也有一定的藥用價值，被應用於製藥業。人工種植鹿角蕨通常使用分株繁殖的方式，分株的最佳時間是每年的二三月份或者六七月份。分株時，首先從鹿角蕨的母體上選擇長勢比較好的植株，再用刀片順著底部慢慢切開，最後移植到花盆中培育。