书城科普读物探究式科普丛书-万紫千红的花
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第1章 仙子下凡——花的进化

万事万物都有始终,只不过有一些来得轰轰烈烈,而有些来得默默无闻。花是美丽的仙子,飘然而至,给我们的世界增添了一道亮丽的风景线,给人们的生活带来了五颜六色的色彩,给世界带来了无限生机!

第一节应时而生-花的起源

对于花,我们并不陌生,在我们日常生活中随处可见花的身影。

它们不仅是我们生活中香味和色彩的来源,同时也是必不可少的点缀!许多植物都能开出鲜艳、芳香的花朵。这些花朵是植物种子的有性繁殖器官,可以为植物繁殖后代。花是由花冠、花萼、花托、花蕊(包括雄蕊与雌蕊)组成,颜色不一,有的花朵大,娇艳美丽,有的花朵小,但是香气浓,总之各具特色。

既然花能够带给我们这么多好处,和我们的生活也那么贴近,可是你了解花吗?你对花的知识知道多少呢?

1.花的定义

德国着名的博物学家和哲学家哥德,是第一个为花下定义的人。18世纪90年代,他提出植物一切器官的共同性的观点和多种多样植物形态的统一性观点。他认为,植物的器官是统一的,是一种器官按不同功能的变态(指植物中的变异),于是他提出花是更适合于繁殖的变态枝。这一见解被认为是基本上正确的。当植物由营养生长转变为生殖生长时,茎尖的分生组织,不再形成叶原基和腋芽原基,而是形成花原基和花序原基。因此,从演化上看,花是变态的枝条,是不分枝的变态短枝,节间缩短,其上生着变态叶,以适应生殖功能的变态短枝。

花最终发育成果实和种子,因此花是果实和种子的先导,花是植物鉴定的特征之一。

2.花的起源

植物界中的显花植物出现在裸子植物与被子植物出现以后,因此花的起源与裸子植物、被子植物的进化是分不开的。裸子植物是种子植物中较低级的一类。它们具有颈卵器,是一种既属颈卵器植物,又能产生种子的种子植物。它们的胚珠外面虽然没有子房壁,不形成果皮,但种子是裸露的,因此被称为裸子植物。裸子植物是原始的种子植物,其发生发展历史悠久。最初的裸子植物出现在古生代,在中生代至新生代它们是遍布各大陆的主要植物。现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而被保留下来,并繁衍至今。

被子植物又称显花植物,是植物进化最后阶段出现的植物种类。

对于被子植物而言,有明显的花和种子,它的种子藏在富含营养的果实中,果实为种子提供了生命发展良好的环境。部分显花植物的受精作用可由风来当传媒,大部分则是由昆虫或其他动物传播,这使得显花植物的分布更为广泛。

被子植物在植物界中是最高级的一类,自新生代以来,它们在地球上占着绝对优势。

被子植物不仅种类多,而且适应性较广,这与它复杂而又完善的结构是分不开的,特别是繁殖器官-花的结构和生殖过程的特点,为被子植物提供了适应、抵御各种环境的内在条件,使它在生存竞争、自然选择的斗争过程中,不断产生新的变异,产生新的物种。

所以,在花卉中,大部分花都是被子植物。

第二节神秘之旅-花的形成

花起源于裸子植物与被子植物,但是花是如何在裸子植物或被子植物的植株上成花的呢?

又是在植株发育到什么时候出现的呢?

植物生长发育到生殖阶段,茎干上部分或全部顶端分生组织停止发生营养叶,植株从无限生长变成有限生长,花可以在主茎的顶端或在侧枝的端上发生,或者两处都发生。许多植物的成花,也包含花序的形成。

生殖阶段开始时,体轴的迅速生长是最容易看到的现象,这在禾本科植物和具鳞茎的植物中特别明显。伸长的轴上产生单个花或1个花序。如果花是着生在分枝的花序上的,当加速产生腋芽时,也就接近成花了。

花形成的时期(或称为花芽的分化时期)以及方式是由植物内在的遗传基因决定的。植物只有完成营养生长,并在某种外界环境下,达到一定的生殖阶段时,才能形成花。植物生长到一定阶段后能否形成花,在大多数情况下,是由光照和温度等环境因素所决定的,许多植物对昼夜相对长度的变化(光周期)和温度有一定的需要范围。在这两种因素的综合影响下,进入生殖时期。

在顶端诱发成花的时候,原来营养茎端的分生组织细胞发生很大变化。这时细胞质明显变得浓厚,原来具有的大液泡,分散成为许多小液泡。其他细胞器,特别是线粒体数目大大增加,细胞的呼吸作用也得到增强。以后,小液泡又明显增多变大,且伴有细胞核的增大,核仁的体积也明显增大。这时顶端分生组织的细胞内,核糖核酸合成速度加快,随着新的核糖体的形成,总蛋白质数量也在增加。另外,由于早期受到成花因素的刺激,顶端分生组织的细胞分裂十分旺盛,有丝分裂指数随之骤然升高。

诱发期之后,也激起了脱氧核糖核酸的合成和进一步的有丝分裂活动。这样一来,细胞的数量明显增多,从而发生出花原基。上述这一发生过程,也就是人们通常所说的花形态发生时期。

在进入生长期后,顶端分生组织的形态改变相当显着。这些变化与营养阶段无限生长的停止和产生侧生附属器有密切关系。在营养生长时期,顶端分生组织在新的叶间隔期开始以前,向上生长和增宽。与之相反,在花发育时,顶端分生组织随着花器官的连续发生,面积逐渐减少。有些花在心皮发生以后,还存留一些数量的顶端分生组织,但是这些组织的活动却停止了;而有的植物,则是由顶端分生组织的顶端部分产生心皮。根据花的不同类型,花器官可呈螺旋顺序向顶端发生;或者某一种器官(例如花瓣)在同一水平上形成一轮或两轮,然后另一器官如雄蕊群,紧接着发生。

当花芽形成以后,如果不受外界环境的影响,花芽会慢慢地长大,然后直到开出美丽的花朵!在美丽的花朵绽放的那一刻,花儿的使命其实刚刚开始,它把最美好的一面展现给了人们。过了开花期就进入了凋落期,等它褪尽了华丽之后就把果实留在枝头,以此方式繁殖后代。它们就这样平凡地来平凡地去,把美好留给人类。