维管植物(vascular plant)是植物体内有维管组织分化的植物类群,包括
蕨类植物门和种子植物。这两类植物体内都具有管状分子组成的维管组织,具体分为
木质部或
韧皮部,木质部中含有运输水分和无机盐的管胞或导管分子,韧皮部中含有运输光合产物的筛胞或筛管。维管组织进一步组成维管系统(vascular system),是植物适应陆生环境的产物。
维管植物均为有胚的高等植物,大多为
陆生植物,植物体高度分化,形成复杂的根、茎、叶系统。生活史世代交替,其
孢子体发展分化程度高,具有适应陆生的完善结构,有的形成根茎叶
复杂系统;而
配子体通常简化,
种子植物的配子体甚至终生
寄生于孢子体。
维管植物的起源最早可追溯到距今4.26亿年前,是早期森林组成植物之一,是植物由水生走向陆生的登陆节点,为陆生动物群生存和繁衍提供了优良条件。现维管植物的分类有多个系统,根据物种2000中国节点整理的《
中国生物物种名录》2024年版,维管植物门下共计36055种。
维管植物在观赏、食用、药用和生态保护方面都具有很高的价值,例如玉米、稻等作为日常食用主粮;
红景天、人参等是著名药材。
起源与演化
奥陶纪末,全球
冰川大范围分布和由此引起的全球气温的下降对
陆生植物起源和早期演化产生重要的影响。距今4亿多年前的
志留纪早期,地球上
地壳运动剧烈,大片陆地被推升以及海洋面积缩减,一部分海洋叶状体植物开始了向维管植物的进化。在距今大约4.3亿年前的中志留世,出现了陆生维管植物,植物完成了真正意义上的登陆。
最古老和最原始的维管植物类群是
裸蕨类(化石)(psilophytopsids),生活在距今4亿年前后的中志留世到中泥盆世。顾名思义,它是一种植物体裸露的
蕨类植物门。这类植物没有根、茎、叶的分化,但出现了与根、茎和叶相似的器官。地上的主轴和地下的似
根状茎中出现了
维管束组织;枝轴表面具有角质层和气孔,可以呼吸空气和调节水分的蒸发;在枝轴的顶端长有
孢子囊,能够在陆地上独立繁衍后代。裸蕨类的孢子脱离母体后不需跟其他细胞结合,即能直接发育成新的个体(
配子体),属于自由孢子(free
芽孢)繁殖。同时
裸蕨类包含许多相同的孢子,属于同孢型植物,简化的生活史如下图所示。与后来出现的高等植物和现代植物相比,裸蕨植物的形态特征和组织器官显得十分简单和原始。
目前世界上公认的最早陆生维管植物是距今4.26亿年的库克逊蕨(Cooksonia)。它们高约10厘米,没有枝叶,也没有根系,只是一种简单的
分叉结构,主茎顶上有小孢囊,孢囊中生有孢子,孢子随风飘到其他地方后继续生长。在20世纪年代中期,英国威尔士卡迪夫大学著名古植物学家爱德华兹(Edwards)等报道了具有孢子囊的库克逊蕨表面还具有气孔,并在早泥盆世库克逊蕨标本中发现了管胞,于1992年终于证实这种植物确实具有陆地维管植物的三个基本特征:①具有细胞壁次生加厚的输导水分的管胞;②具有防止水分散失的表皮角质层和交换气体的气孔;③具有能在空气中传播的三缝孢子。从而将库克逊蕨视为早期陆生维管植物代表分子之一。
从现有的化石证据看,到
志留纪末陆生维管植物个体小、结构简单、种类少,表明在登陆后漫长的时间内,陆生维管植物在陆地严酷条件和自身构造适应性的束缚下演化的非常缓慢。到早泥盆世,维管植物呈爆发式演化,类群、种类和数量快速增长,并开始朝着适应各种陆生环境的方向演化,建立起最早的
陆地生态系统。
1968年,
美国著名植物学家班克斯(Banks)建立了早期维管植物的三个主要类群:瑞尼蕨类、工蕨类和三枝蕨类。
瑞尼蕨类植物分布于志留纪晚期到
泥盆纪,代表植物为瑞尼蕨(Rhymia)和库逊蕨(Cooksonia)。植物个体很小(\u003c100mm),植物茎轴简单,多为二歧分枝,具有顶生、球状或
椭球状
孢子囊,是地面陆地生态系统主体植物类群。
工
蕨类植物门分布于晚志留世至早泥盆世,代表植物为工蕨(Zosterophyllum)。植物体矮小,簇状丛生,H形或K形分枝,表面光滑,孢子囊穗位于直立枝的顶端,孢子囊侧生。
工蕨植物在孢子囊聚成穗状、开裂的方式上与石松植物接近,多被视为现代
石松门姐妹植物类群。
三枝蕨类植物与瑞尼蕨类植物存在很多相似之处,但前者比后者更复杂。三枝蕨类的枝轴系统更为复杂,茎为假单轴式分枝,侧枝为二歧式分枝。
孢子囊成对顶生在枝端,孢子囊的数目很大。该类群被视为许多重要植物类群的祖先,如真蕨植物、前裸子植物和楔叶类植物。
早泥盆世石松类、三枝蕨类不断发展壮大,向真蕨类、楔叶类,乃至
种子植物演化。到晚泥盆世,维管植物已经占据了干燥严苛的高地环境,当今陆生维管植物群多样性的格局已基本构建完成。随着早期森林生态系统的建立,为陆生动物群生存和繁衍提供了优良条件,对随后四足动物登陆可能具有积极推动作用。而开辟植物登陆伟业的裸蕨植物在
泥盆纪末期退出了历史舞台,取而代之的是由它们演化出来的各种
蕨类植物门。
随着陆生维管植物不断向条件更加严苛的高地发展,水分成了制约
植物繁殖最重要的因素之一。早期陆生维管植物均以孢子繁殖后代,受到了水分的制约,为了克服这一困难,种子也就应运而生。种子出现标志着植物演化中的重大变化,从长远的角度来看,这种
植物学上的革新深刻地影响了其他生物的生存和繁衍,尤其是以果实和种子为食的各种动物。
中生代是植物界发生重大演变的时代,除了蕨类植物,裸子植物成了演化主角。
针叶植物、
苏铁类和银杏构成了中生代森林的主体。
白垩纪中期,
被子植物门迅速崛起,与裸子植物竞相演化并首次将花朵绽放在陆地上。
新生代,被子植物一统天下,由被子植物累累果实和种子维系的新型
陆地生态系统形成,促使动植物进一步繁荣和发展。新生代
中新世时期,草原的扩张为有蹄类的大发展提供了契机。直至今天,被子植物仍然是地球上种类最多、分布最广泛、适应性最强的优势类群,并与人类的生存和发展息息相关。
历史
中原地区维管植物研究历史至少可以追溯到3000年前的
西周,因为当时人们已经开始用
甲骨文记录植物名称。至公元前6世纪,古籍《
诗经》上记载了130多种植物。在进入清朝之前,中国对植物的实际用途和相关知识已经有了相当全面的记载及深入的理解,这些体现在经典的著作中,如《
神农本草经》(公元100~200年)、《
齐民要术》(公元533~544年)、《
本草纲目》(1552~1578年) 等。
自20世纪20年代开始,中国植物学家开始对中国维管植物进行
分类学研究,在艰苦的条件下,经过几代人坚持不懈的努力,终于在2004年完成《
中国植物志》中文版(Flora Reipublicae Popularis Sinicae,FRPS )(80卷126分册),在2013年完成了英文版中国植物志(Flora of China, FOC)(26卷)。
近现代最早关于早期陆生维管植物的报道,始于
加拿大博物学家和
教育家道森(J.W. Dawson)爵士。他在1850~1890年期间采集了大量的植物化石标本,发表了一系列文章,这些文章提供了很多有关早泥盆世维管植物的信息。
1912年,
英国古植物学家在苏格兰
泥盆纪燧石层中,发现了保存很好的早泥盆世矿化植物标本。在1917~1921年间,他们对这些标本进行了详细的研究,并发表了一系列文章,使得对泥盆纪植物的研究获得了新生。
在20世纪80年代中期,英国威尔士
卡迪夫大学的古植物学家报道了具
孢子囊的库克逊蕨标本上的
气孔,强化了它是一种维管植物的主张。此后,研究者又在
德国、
比利时、
澳大利亚,以及
加拿大的
魁北克省、
纽约州、
云南省等国家和地区陆续发现了大量
志留纪到
泥盆纪的植物化石,为早期维管植物的起源演化提供了证据。
物种分类
词源
从词源上说,vascular来自现代拉丁语 vascularis,“与液体的输送或循环有关” 。维管植物是植物体内有
输导组织分化的植物类群。植物体内具有由
木质部和
韧皮部组成的输导组织,木质部将水分和
无机化合物矿物从根向上运输到叶,而韧皮部将
光合作用产生的
有机化合物运送到植物体的各个部分。
分类系统变动
单元论与分门论
目前,对维管植物的分类目前尚存在分歧。一种观点认为维管植物有其共同祖先,它们是单元起源的(monophyletic),所有的维管植物都是由最初形成的原始祖先分化发展而来。因此所有维管植物在分类系统中应归成一门,即维管植物门(Tracheo-phyta)。
但具
输导组织的植物千差万别,近年来,甚至在海藻中也发现了类似于维管组织的分子,它与其他维管植物在系统演化上相差甚远,无法归成一类。据此某些学者对单元论的观点持反对意见。20世纪80年代的学者博尔德 (Bold )、亚历克索普洛斯(Alexopoulos)与德莱沃里斯(Delevoryas)等将维管植物分得很细致,共分成9门:裸蕨门(Psilotophyta)、
石松门(Micro-phynaphyta)、楔叶门(Arthrophyta)、真蕨门(Pteridophyta)、
铁树门(Cycadophyta ) 、银杏门(Ginkgophyta)、
松柏门(Coniferophyta)、
买麻藤目(Gnetophyta)、
被子植物门门(Anthophyta)。
现代常用分类系统
APG分类系统
APG系统是个现代植物分类系统,由被子植物系统发育研究组(Angiosperm Phylogeny Group)1998年首次提出,基本研究方法是分支
生物分类学和分子系统学等现代技术手段,运用了大量
脱氧核糖核酸序列分析研究成果。之后APG系统经过了多次修改,有多个版本,如2003年的APGⅡ、2009年的APGⅢ以及2016年的APGIV。该系统用于
被子植物门分类,打破了双子叶纲和
单子叶植物纲的框架,将被子植物分为11大类,64个目,416个科。
多识植物界系统
维管植物都属于有胚植物,多识植物界系统中链形植物的第7个演化支——有胚植物——处理为总门,称为有胚植物总门(Embryophyta)。其下设立2个门,即真藓门(Bryophyta)和木贼门(Equisetophyta)。木贼门相当于现生维管植物,下设3个
亚门,即
石松亚门(Lycopodiophytina)、木贼亚门(Equisetophytina)和木兰亚门(Magnoliophytina)。其中,石松亚门即现生石松植物,下设石松纲(Lycopodiopsida)和卷柏纲(Selaginellopsida);木贼亚门即狭义蕨类或链束植物,下设木贼纲(Equisetopsida)和水龙骨纲(Polypodiopsida);木兰亚门即现生
种子植物,下设松纲(Pinopsida)和木兰纲(Magnoliopsida),分别相当于现生裸子植物和现生
被子植物门。在现生维管植物中,
石松亚门为基部分支,与现生真叶植物(木贼亚门+木兰亚门)构成姐妹群。
物种2000中国节点
物种2000中国节点(Species 2000 China)主要对在中国分布的所有生物物种的分类学信息进行整理和核对,建立和维护中国生物物种名录。《中国生物物种名录》2024版年度版于2024年5月编辑完成,于2024年5月在北京正式发布。其中维管植物门(Phylum Tracheophyta)共包含36055种植物,下设木贼纲(Class Equisetopsida)、石松纲(Class Lycopodiopsida)、木兰纲(Class Lycopodiopsida)、松纲(Class Pinopsida)。
形态特征
整体特征
维管植物沿着一条垂直线生长,主要结构如下图所示。地下部分是根,地上部分是枝(尽管有些植物的根可能会生长至地上,有些枝也可能会生长至地下)。虽然根和枝的基本结构不同,但是顶端生长是二者的共同特征。根穿过土壤,吸收水分和多种植物生长必需的
无机盐。根还起到了固定植物的作用。枝由茎和叶组成。茎为叶的生长提供了结构框架。叶是进行
光合作用的场所。叶的排列、大小和形状对于植物营养的产生极其重要。花与最终形成的果实和种子也生长在枝上。
细胞核
植物中除最低等的类群——
蓝藻外,所有的生活
细胞都具有细胞核。通常一个细胞只有一个核,维管植物中少数细胞可有两个以上的核。例如,乳汁管具多核,绒毡层细胞常具两核。
维管组织
维管组织(vascular tissue)在高等植物中特有,是由多种组织共同形成的承担物质长距离运输功能的一种复合组织,分为
木质部和
韧皮部两部分。次生生长的植物(大多数裸子植物和木本
双子叶植物纲),其维管组织包括来源于原
维管形成层的初生木质部和初生韧皮部(合称为初生维管组织)及来源于维管形成层的次生木质部和次生韧皮部(合称为次生维管组织)。只有初生生长的植物(大多数
蕨类植物门和
单子叶植物),维管组织只包括来源于原形成层的初生木质部和初生韧皮部。
韧皮部
韧皮部(phloem)由筛管、伴胞、韧皮纤维与韧皮薄壁细胞共同构成,其质地坚韧,抗曲折能力较强,故称为韧皮部。主要功能是双向运输有机物质,如
糖类及其他含氮化合物。叶
光合作用制成的
有机化合物通过
韧皮部而运输到根部和茎部保存,或运到生长中的
分生组织供生长之用。根部储藏的物质经消化后也通过韧皮部而向上运输到茎、叶、果实等部分。韧皮部还有支持作用。
木质部
木质部(xylem)由木纤维、管胞、导管和木薄壁细胞共同构成,能单向运输水与溶解在水中的
无机盐。根所吸收的水分可通过茎单向运输到叶。木质部中的纤维也有支持作用。
维管束
维管束(vascular bundle)是由韧皮部和木质部组成的束状复合组织,常因植物种类和器官的不同而异。维管束贯穿于植物体的各种器官中,彼此相连形成一个完整的输导系统,同时对器官起着支持作用。
维管束由原
维管形成层分化而来,在其分化成熟过程中可分为有限的和无限的两类维管束:
(1)有限维管束(closed bundle)
有限维管束形成时,原形成层全部分化为初生
木质部和初生
韧皮部,不产生形成层,不能形成次生组织,不能继续增粗发展,如大多数
单子叶植物中的维管束。
在初生木质部和初生韧皮部之间还保留一层
分生组织——束中形成层(fascicular cambium),能分裂产生次生组织而继续扩大,如裸子植物和
双子叶植物纲的维管束。
还可根据维管束中的木质部和韧皮部的排列情况将维管束分为4种:
(1)外韧维管束(collateral vascular bundle)
韧皮部在外侧,
木质部在内侧的,一般
种子植物茎、叶中的维管束属于此类型。
(2)双韧
维管束(bicollateralvascular bundle)
木质部的内、外两侧都有韧皮部,常见于瓜类、茄类、马铃薯、
番薯等植物的茎中。
(3)周韧维管束(concertric vascular bundle)
韧皮部围绕木质部呈同心圆排列,如
蕨类植物门的
根状茎内,大黄、
秋海棠等植物的茎中均有存在。
(4)周木维管束(amphivasal vascular bundle)
木质部包围于
韧皮部的外围,如
香蒲、
鸢尾的根状茎中,
芹菜和胡椒科的一些植物茎中有此类
维管束。
此外,幼根的木质部和韧皮部呈辐射状相间排列,一些人习惯上称其为辐射维管束,其实幼根的初生结构中,木质部分成若干辐射角,韧皮部间生于辐射角之间,二者交互排列,并不连接成束状的维管束,故宜将二者合称为辐射排列的
输导组织或维管柱。
维管系统
维管组织系统(vascular tissue system)简称维管系统,是植物全部维管组织的总称。维管系统包括输导有机养料的
韧皮部和输导水分的
木质部,它们连续地贯穿于整个植物体内,把生长、发育区与有机养料制造区和贮藏区连接起来。
根据维管组织系统形成的先后和组成特性,可将其分为初生维管系统和次生维管系统。初生维管系统主要存在于初生成熟组织,如绝大多数
单子叶植物、裸子植物、
双子叶植物纲幼嫩的根、茎、叶等的
输导组织。次生维管系统则是次生成熟组织中的维管组织,主要存在于双子叶植物和裸子植物的老根和老茎之中。在植物进化过程中,维管组织系统的出现,对于植物适应陆生环境具有重大意义。
辨别方式
维管植物的主要特征是具有维管组织,含有木质化的组织(即木质导管或管胞),可以让植物生长到一个较大的体积。非维管植物则没有维管结构,没有真正根、茎、叶的分化,一直保持着较小的体积。维管植物中,
木质部和
韧皮部的水分皆会被不停地运送:木质部将水和
无机化合物溶质从根部运送往叶片,而韧皮部则会把植物中的有机溶质送往全株植物。
分布范围
蕨类植物门广泛分布在世界各地,但随着气候条件,特别是温度、雨量的不同而分布亦有所变化。总的看来,
热带和
温带是它分布的中心。中国长江江以南,蕨类植物种类多而蕴藏量大,特别是
云南省最丰富,
四川省、
贵州省、
广东省、台湾亦多,而
西北则较少,但亦有百余种。
种子植物,尤其是
被子植物门在
植物群落中,无论是种的数量,还是在群落中的作用都占有明显的优势。种子植物结构复杂,适应性强,分布范围广,从热带到
寒带,从高山到平原,从陆地到水体,几乎到处都存在。
生长习性
与动物生长不同,植物生长的特点是生长有持续性,即从胚开始生长到死亡这段时间内,可以不断重复产生新的器官。维管植物的种子萌发形成幼苗以后,进入营养体的发展时期,生长出根、茎、叶,这种生长是由于
细胞的分裂和增大的结果。由于植物体内细胞活动的部位和时间不同,可以分为初生生长和次生生长,其中初生生长对维管植物的生长繁殖有着重要意义,而次生生长关系着植物
输导组织的形成。
初生生长
在植物中,初生生长是由顶端
分生组织形成的生长,活跃的
细胞分裂发生在根和枝的顶端。这种分生组织的生长主要产生了植物体的伸长生长。
初生生长是植物的一种基本生长方式。维管植物中绝大部分的单子叶植物的茎和根以及所有
被子植物门的叶,一般都只有初生生长,因此,这些植物的茎和根在初生生长结束以后就不能再长大了。在小麦、水稻、
玉蜀黍属等植物器官中,当它们的器官原始体奠基后,最初的生长是均匀的扩展生长,以后则靠在节间或叶的基部保留一部分分生组织的活动来生长,称为居间分生组织。
次生生长
双子叶植物纲的茎和根,在初生生长结束后的部分,虽然在长度上不再生长,但在横向(粗向)上依靠着侧生
分生组织形成层的活动,仍然使植物的茎不断加粗,这种生长方式就叫次生生长。
维管形成层一般的是指由多层
细胞组成的形成区,位于根、茎等器官的
木质部和
韧皮部之间,具有持续不断的
细胞分裂的活动能力。严格地说,其中只有一层原始细胞形成层向外形成韧皮部,向内分裂形成木质部,使得植物的根和茎不间断地加粗。植物中有两类侧生分生组织:维管形成层,最终使次生木质部和次生韧皮部加粗;木栓形成层,产生根和枝的树皮外层。
维管结构与作用
维管植物中大多数植物具有根、茎、叶,但是它们在不同植物中的形态可能并不相同。
输导组织贯穿整个植物体,将根、茎、叶联系起来,与植物的运输与营养息息相关。
蒸腾作用
植物根部吸收的水分,只有很少部分用于代谢,绝大部分以水蒸气形式从叶面散失到体外。植物体内水分以气体状态散失到大气中去的过程,叫做蒸腾作用(transpiration)。
在维管系统的运输途径中,水分沿着
木质部导管或管胞上升的动力,主要来自蒸腾拉力。植物的蒸腾作用越强,从导管或管胞中拉水的力量也就越大,失水越多。特别是许多高大的树木,如果没有由蒸腾拉力所引起的吸水过程,则较高的部位就无法获得水分。同时,根系吸收的矿质盐以及由根部合成的某些有机物质,主要也是随蒸腾液流上升的。所以
蒸腾作用对于维管植物的水分及物质运输有着重要作用。
营养运输
维管系统与植物的营养运输密切相关,维管系统的出现使得蕨类植物的运输效率大大提升,个头也比
苔藓植物大得多,成为第一种在陆地上广泛分布的植物。
维管植物的各个器官有高度的分工与协作关系,例如地上部分需要根系供应水分、矿质营养和根系合成的一些微量有机物质,根系需要地上部分供给光合产物。这种分工与协作关系在很大程度上是通过物质(水、
无机盐、
有机化合物)的运输把它们联系起来的。
水分的运输
土壤中的水分通过
根毛和根的表皮
细胞进入根内,经数层细胞进入导管,沿根、茎中的导管上升,到达叶柄和
叶脉导管,直至叶内
活细胞,而后经
气孔散到大气中去。
水分在植物体内通过的途径可分两部分:
一部分是通过活细胞,包括水分由根毛→根的皮层→根的中柱→根的导管,以及由叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙与气孔下腔。水分在活细胞间的运输是渗透过程,其动力为细胞的吸水压差。叶细胞由于蒸腾失水产生的吸水压,引起水分在细胞间移动,速度很慢,所以不适于长距离运输。因此没有输导系统的低等植物,如苔藓和地衣,不能长高。
水分在植物体内通过的另一途径是导管和管胞,它们是植物体内长距离运输水分的专门组织。由于导管和管胞都是中空而无
原生质的死细胞,所以阻力小,运输速度快。所以,只有通过植物在进化过程中出现了
维管束的分化,解决了水分运输问题,才使高大陆生植物得以在地球上出现。
矿质的运输
根由土壤中吸收的矿质营养元素以无机离子的形式,在导管中随蒸腾流向上运到地上部分生命活动最旺盛的部位(如生长点、幼叶、幼芽、果实),参与物质的合成。
蒸腾流在上运过程中,导管中离子还可以向周围组织(包括筛管)运转,而发生横向运输,
维管形成层和木射线
细胞是重要途径。矿质营养元素也可通过
韧皮部进行双向运输,根部吸收的矿质离子可经韧皮部往上运,叶片吸收的矿质离子可经韧皮部向下运。
有机物的运输
植物的叶片是进行
光合作用的重要场所。它所制造的有机物,除少数供本身利用外,都大量运送到根、茎、花、果实、种子中去,从中获得维持其生命的有机物质。从叶片到各器官各组织之间必然有一个运输过程,光合产物主要是通过韧皮部往下运输,而水分则是经
木质部向上运输。
有机物运输途径是韧皮部。韧皮部是由筛管、伴胞与韧皮薄壁
细胞所组成,其中筛管是运输的主要通道,筛管中有机物通常以直线方式运输、即向上或向下运输。在很多植物如柳树、向日葵、
菜豆有较明显的横向运输、
有机化合物可以通过
韧皮部和木质部连接的薄壁细胞或髓
射线(相邻两个
维管束之间的
薄壁组织,外接皮层,内接髓)进行。
韧皮部中运输的有机物质有90%以上是
糖类,最多的是
蔗糖,多数植物是以蔗糖为主要运输形式;有的树木如
梣属、榆树以
棉子糖、
水苏糖为主要运输形式,
苹果则以
秋子梨糖醇作为运输形式。含氨化合物中则以氨基酸、
酰胺形式运输为主。韧皮部中进行运输的还有其它一些有机物质,最重要的是生长素、
维生素和其它生长物质。
繁殖方式
维管植物同时具有有性繁殖和无性繁殖两种方式,生活史为
孢子体世代和
配子体世代交替。从
受精卵萌发开始,到孢子母
细胞进行
减数分裂前为止,这一过程称为孢子体世代或无性世代,它的细胞
染色体是双倍体的(2n)。从孢子产生到精卵结合前的阶段,称为配子体世代或有性世代,其细胞
染色体数目是单倍体的(n)。
维管植物的孢子体非常发达,具有根、茎、叶等营养器官,并能产生具孢子的
孢子囊。但配子体通常简化。
蕨类植物门的孢子萌发后直接形成配子体,配子体又称为原叶体(prothallus)。绝大多数蕨类植物的
配子体为绿色,具有背腹分化的叶状体,有假根和
叶绿体,能独立生活,在腹面(少数为背面)产生
颈卵器和
精子器。精子多鞭毛,
受精卵不能脱离
水环境,卵成熟后受精发育成胚,胚暂时
寄生在配子体上,长大后配子体死亡,
孢子体独立生活。
种子植物的配子体更加简化,几乎终生
寄生在孢子体上,受精时借
花粉管将精子送入胚囊与卵受精。尤其在
被子植物门的孢子体中产生了输导效率更高的导管和筛管,适应陆地生活的能力更强,这也是当今被子植物在地球上占绝对优势的主要原因之一。
主要价值
食用价值
维管植物中很多具有食用价值,例如
水蕨、
莼菜、
水芹、等具较高的食用价值,水稻、小麦、玉米等更是我们日常食用的主粮。而菰、
紫萍、
槐叶萍、
浮萍等也可作为牛、猪、鸭等禽畜的优质饲料。
观赏价值
维管植物中的部分花朵艳丽、叶片碧绿、形态奇特,具有很高的观赏价值,常作为造景之用,如睡莲、莲、
菖蒲、慈姑、等可作为营造园林水景的重要素材。
药用价值
维管植物的药用部位多样,可分为全草、根及根茎类、茎类、叶类、果实类、种子类、花类、皮类等,其中包括了
红景天、
小白及、紫帝榆等著名药材。例如人参,属于
五加科植物,药用部位为干燥根和
根状茎,可大补元气,复脉固脱,补脾益肺,生津养血,安神益智。
生态保护
维管植物均可作为初级生产者能给微生物和动物提供摄取食物、栖息、繁衍后代的场所,同时还具有净化环境、保持水土的功能,在生态修复和保护中有着重要作用。例如
水葱能净化水中的酚类;慈姑对水体中氮的去除率达75%,对磷的去除率达65%;芦苇具有净化水中的悬浮物、
氯化物、有机氮、
硫酸盐的能力,能吸收汞和铅。
物种保护
物种现状
1987 年,中国第一份关于濒危物种的名录《中国珍稀濒危保护植物名录》由环境保护局和中科院植物研究所发布,该名录包含了388种维管植物,每种植物附有保护级别(共三级)和濒危等级,濒危等级有濒危、稀有和渐危三级。2004年,汪松和解焱发表《中国物种红色名录 第一卷 红色名录》对中国4408种
种子植物进行了评估,结果如下图所示。对4408 种红色名录收录的物种分布统计,它们主要集中在中国西南地区。仅
云南省一省就占据近半物种(2295种),
四川省有1077种。
20 世纪90 年代起,人们认识到要保护物种,特别是濒危物种,必须要了解其濒危过程,弄清物种生存所需要的条件,然后才能采取有效措施。IUCN 对全球生物物种濒危状况进行分析后,将导致物种濒危的原因归结为生境丧失与退化、过度采集、外来入侵种、物种内在因素、环境污染和自然灾害等几种类型。
濒危物种代表与保护措施
荷叶铁线蕨
第二版《国家重点保护野生植物名录》被列为国家I级重点保护野生植物,主产重庆石柱、
万州区,生于海拔350 m左右覆有薄土的岩石上及石缝中;为
重庆市特有植物,极小
种群物种。由于人为采摘破坏严重,保护区成效不显著,种群自然更新和维持困难。目前
石柱土家族自治县荷叶铁线蕨产地已在调查的基础上,开展了回归引种和人工抚育、监测等相关保护工作初步研究,探索有效的保护措施,以期达到荷叶铁线蕨野生种群延续的目的,使其资源可持续利用成为可能。
崖柏
崖柏是恐龙时代
白垩纪的
孑遗植物,是世界上最稀有、最古老的裸子植物,生长于海拔700—2100米的悬崖峭壁间,是中国特有的狭域独有种,主要分布在重庆城口、
开州区以及四川宣汉等区域。属于国家一级保护野生植物,世界自然保护联盟(IUCN)将其列为濒危(EN)物种,认为人为过度采伐获取其芳香、优质木材是其绝灭的原因。目前已建立雪宝山国家级自然保护区崖柏繁育科研基地,开展崖柏无性系良种选育研究,对于扩大崖柏的
种群数量、改善崖柏种群结构和开展崖柏良种规模化繁育及推广种植有着重要意义。