植物科学绘画+自然教学法:是以科学绘画为主要方法,把植物的形态和生命智慧作为切入点,再融入科学、博物学、国学、美学、本草学等内容,而形成的一套能够科学、客观、艺术、真实而完美的去观察、认知、学习、探究、发现、记录和展现植物的自然教育过程。(文末有购买链接)
认识植物
植物整株图(意大利五针松Pinuspinea)(孙英宝绘图)
大自然中经常见到一些花草树木,它们都属于植物。
那么,它们为什么叫作植物呢?因为它们具有以下特征。
(1)绿色,不能够自主随便移动;
(2)有明显的细胞壁与细胞核;
(3)通过光合作用,把无形的能量转化成有形的碳水化合物与淀粉等,进行自养;
(4)能够吸收二氧化碳,产生氧气,是碳氧循环的重要环节;
(5)是食物链的生产者;
(6)拥有静态生存的智慧等。
了解植物的门类
据最新统计,地球上的植物种类有40多万种。要对数目如此之多而彼此又千差万别的植物进行研究,第一步必须现根据它们的自然性质,由粗到细,由表及里地进行分门别类,否则无从下手。
人类对植物界的研究和认识有一段比较漫长的历史。从西方古希腊的提奥夫拉斯图斯(Theophrastus,约前—年)等本草学家和植物学家根据植物的经济用途或生长习性进行分门别类,到以明代的李时珍(—年)和清代的吴其濬(—年)为代表的中国古代本草学家的学者和著作,也都对所收集的很多植物进行了分门别类。
如《本草纲目》将植物分成了草、谷、菜、果和木等5部,和山草、芳草等30类。又如,《植物名实图考》将植物分为谷、蔬、山草、湿草、石草、水草、蔓草、芳草、*草、群芳、果和木12类。这些分类方法都不是根据植物的自然性和演化的亲疏关系而定,只是就一二特点或应用价值进行分类,所以这种分类方法被叫作人为的分类系统(artificialsystem)。
与此相反,自然分类系统(naturalsystem)则应该利用现代自然科学的先进手段,从比较形态学、比较解剖学、古生物学、植物化学和植物生态学等不同的角度,反映出植物界自然演化过程和彼此之间的亲缘关系。人们为了建立这样的系统,做了长期不懈的努力,使其逐渐完善。
但直到今天,大家也没研究出一个能完全反映客观规律的植物系统。植物系统的建立,首先需要将性质相近的植物进行分门别类,然后寻找各群之间的相互关系,再根据其关系的密切程度,加以排列,这样就可以从系统中看出整个植物界或是某一门植物发生和发展的过程。
整个植物界分为16个门:
裸藻门(Euglenophyta)、
绿藻门(Chlorophyta)、
轮藻门(Charophyta)、
金藻门(Chrysophyta)、
甲藻门(Chyrrophyta)、
褐藻门(Phaeophyta)、
红藻门(Rhodophyta)、
蓝藻门(Cyanophyta)、
细菌门(Bacteriophyta)、
黏菌门(Myxomycopyta)、
真菌门(Eumycophyta)、
地衣门(Lichens)、
苔藓植物门(Bryophyta)、
蕨类植物门(Pteridophyta)、
裸子植物门(Gymnospermae)、
被子植物门(Angiospermae)。
植物界的分门别类表
其中的裸子植物门和被子植物门都是以种子进行繁殖的,因此,又把它们合并成了种子植物门。这样,整个植物界共分为15个门。后来,又把苔藓植物和蕨类植物称为颈卵器植物,被子植物和裸子植物统称为维管束植物。最后,把颈卵器中的蕨类植物和维管束植物中的裸子植物和被子植物都称为高等植物,并成了维管束植物门。
各门植物之间的关系有亲疏远近,因此,又根据它们的共同点,分成若干类。如裸藻门到蓝藻门拥有植物体结构简单,没有根、茎与叶的分化,这样的形态称为叶状体(thallus),且大多数水生,具有光合作用的色素,属于自养植物,被统称为了藻类(algae)。
细菌门、黏菌门和真菌门的形态特征与藻类相似,但没有光合作用的色素,大多数寄生或腐生,是异养植物,被合称为了菌类(fungi)。
藻类和菌类是植物界出现较早而又比较低级的植物类型,所以被合称为低等植物(lowerplant)。
根据营养方式的不同,藻类又被称为绿色低等植物,菌类又被称为非绿色低等植物。地衣门是藻类和菌类的共同体,也属于低等植物的范畴之内。
苔藓植物门与蕨类植物门的雌性生殖器官,都是以颈卵器(archegonium)的形式出现,在裸子植物中,也有颈卵器退化的痕迹,因此,这三类植物又被合称为颈卵器植物(archegoniatae)。
苔藓植物和蕨类植物又以孢子进行繁殖,这和藻类、菌类相似,因此,它们又被合称为孢子植物(sporeplant)。
裸子植物与被子植物以种子进行繁殖,被称为种子植物(seedplant),还能够开花结果,所以还被称为显花植物(phanerogamae),而孢子植物则没有开花结实的现象,就被称为隐花植物(cryptogamae)。
苔藓、蕨类、裸子、被子这四门植物,植物体的结构比较复杂,大多都有根、茎、叶的分化,内部也分化到了高级的程度,拥有胚的构造,大多都是陆生,因此,又被合称为高等植物(higherplant),可以与低等植物相比较。
被子植物门中包含有近30万种植物。
植物界的分类等级
门的分类只不过是一个大的单位,必须以很多等级来进行继续分类,于是,就形成门、纲、目、科、属、种等分类阶层。
有的时候,在各个阶层下分别加入了亚门、亚纲、亚目、亚科、族、亚族、亚属和亚种等,每一个阶层都有相应的拉丁词和词尾。
种(species)是分类的基本单位,具有一定的自然分布、形态特征和生理特征的生物类群。同一种中的各个体有相同的遗传性状,而且彼此交配可以产生后代,但一般不与其他植物中的个体交配,或交配后一般不能产生有生殖能力的后代。所以,种是生物进化与自然选择的产物。
认识植物的生长结构
植物的整体生长结构主要由营养器官和繁殖器官组成。其中,营养器官为根、茎、叶;繁殖器官为花、果实和种子。这些器官结构都各有独特的功能与生长智慧,共同联合在一起而形成了一个完美的植物生长整体。但由于植物的种类比较繁多,各生长结构也都有很大的区别,为了较全面和系统地提高大家的认知,笔者把相关内容进行了编排和整理,供大家认知和学习使用。
植物的营养器官——根
植物的根,千姿百态,大小不一,从生长结构的发生方面分为直根系和须根系两大类。
根的不同类型图(引自《中国高等植物图鉴》)
直根系
生长结构主要分为主根、侧根、纤维根。特点是主根比较粗大,侧根与须根较少,这也是双子叶植物根系的特点。
须根系
生长结构主要由很多粗细相等的不定根组成,这也是单子叶植物根系的特点。
一年生根从种子萌芽到开花结果在一年之内完成的植物根,如水稻、小麦等,根系很短,须根系的较多。
二年生根
植物第一年的种子萌芽过冬到第二年开花结果后枯死的根,如白菜、萝卜等。此类植物的根直根系较多,类型也较多。
多年生根(储藏根)
成长和生存的时间在3年以上的植物根。除了木本植物之外,也有些草本植物地上部分会每年冬季枯萎,但根部会吸收营养并储存能量,在每年春天会继续发芽生长,常年保持着生长能力。此类根形态较多且结构也较复杂,被统称为宿根,如蒲公英、麦冬、绣球等。
地生根
生长在土壤和岩石中的根,类型较多,形态复杂多样。
气生根
从植物的茎部或根部发生而暴露在地面上的不定根,顶端扁平,没有根冠和根毛,可以依附并攀缘在其他物体的表面生长,属于变态根,如榕树、吊兰、常春藤等植物。
寄生根
根深入并寄生在其他植物的组织中,靠吸收寄主的水分和养料来生长,是变态根的一种,如桑寄生、菟丝子等寄生植物。
水生根
随着植株整体漂浮在水面或淤泥里的根系,外形较细长,须根和纤维根较多,如睡莲、瓶蓬草和水葫芦等。
植物的营养器官——茎
不同的种类,其茎的形状与功能也各具特色。根据茎的质地可以分为木质茎和草质茎;根据茎的生长方式,可以分为直立茎、缠绕茎、攀缘茎、斜升茎、斜倚茎、平卧茎及匍匐茎等7种;根据茎的变态,可以分为茎卷须、茎刺、根茎、块茎、鳞茎、球茎等。
茎的不同类型图(引自《中国高等植物图鉴》)
木质茎
内部构造有木质化细胞,质地坚实而高大,如木本植物的茎。
草质茎
茎内部构造中没有或极少有木质化细胞,茎秆柔弱,生长中大都保持绿色,如各种草本植物的茎。
直立茎
茎秆垂直地面而向上直立生长,包含有很多直立木质茎和草质茎。
缠绕茎
茎细长而柔软,不能直立,不具有攀缘结构,必须用茎的本身缠绕其他物体才能向上生长,如牵牛花、葛藤等。
攀缘茎
茎细长柔软,不能直立,拥有攀缘结构依赖于其他物体为支柱生长,如丝瓜、葡萄等。
斜升茎
植株茎生长偏斜而上,下部弧曲,上部直立,不横卧地面,如酢浆草、麻*等。
斜倚茎
植株基部斜倚地面而不完全卧倒,上部接近地面向四周扩展生长,如萹蓄、马齿苋等。
平卧茎
茎草质而细长,基部在地表面分枝并平卧地面向四周蔓延生长,节间不发达,没有不定根,蔓延距离不大,如地锦、蒺藜等。
匍匐茎
茎细长柔弱,平卧地面蔓延生长,节间较长而生长有不定根,如蛇莓、番薯等。
茎卷须
茎节上生长出由枝条变化成可以攀缘使用的卷须,如爬山虎、*瓜等。
茎 刺
茎节上生长出由枝条发育成的刺状组织,如皂荚、枸橘等。
根 茎多年生植物地下茎的变态,形状像根,如芦苇、竹子等。
块 茎
地下茎末端膨大,形成块状体,如马铃薯、洋姜等。
鳞 茎
茎变得肥短,呈扁圆盘状,外面包有多片变化后的叶,如洋葱、百合等。
球 茎
地下茎先端膨大成球形,如荸荠、慈姑等。
植物的营养器官——叶
植物的叶是由茎尖周围的叶原基发育而成,主要分为单叶和复叶两大类。叶基本都是植物进行光合作用以及生产糖分和淀粉等能量的重要部分。但植物种类不同,其形态与功能也各有很大的差别。
叶的结构
正常而完整的单叶是由托叶、叶柄和叶片组成。叶柄是叶生长在茎(或枝)上的连结部分;托叶一般都成对生长在叶柄的基部,形状有很多种,大都在叶片生长中脱落;叶片的结构又分为叶基、叶缘、叶脉(中脉、小脉、侧脉)和叶尖等部分。
叶的结构图(孙英宝绘图)
叶的生长顺序
叶片生长在茎或者茎枝条的各个节上面,两个平行相对生长的叫对生;左右开展并上下呈“十”字生长的叫互生;三个以上而有规则排列同一个平行节面上的叫轮生;两个或者两个以上生长在同一个枝条顶端的叫簇生;相互交叠成二列的叫套折生;位于或者从茎部发出的叫基生叶;叶基生莲座状排裂,茎干极短或者没有茎干的叫莲座生叶。
叶的生长顺序(引自《中国植物志》)
完整叶片的形状
针形:细长,顶尖像针,横切面三角形或菱形。
条形(线形):长而狭窄,长度是宽度的5倍以上,全长略等宽,两侧边缘近平行。
披针形:长度是宽度的4~5倍,中部或中部以下较宽,上下两端渐狭;中部以上最宽,自中部到基部渐狭。
倒披针形:中部以上较宽,向下逐渐变狭窄。
镰形:狭长形,弯曲像镰刀状。
短圆形(长圆形):长度是宽度的3~4倍,两侧边缘近平行。
椭圆形:长度是宽度的3~4倍,两侧边缘不平行而成弧形,顶端和基部略相等。
宽椭圆形:长度是宽度的2倍以下,两侧边缘呈圆弧形,顶端和基部略相等。
卵形:形状像鸡蛋,上边小,下边大,近似椭圆形。
倒卵形:像倒立的鸡蛋,上边大、下边小。
心形:长度和宽度的比例如同卵形,但基部宽圆而凹缺,凹缺处叫湾缺。顶端宽圆而凹缺的为倒心形。
肾形:横径较长,就像肾的形状。
圆形:形状如同圆盘。
三角形:基部宽呈平截形,三个边缘近相等。
菱形:外形就像等边斜方形。
楔形:上端宽,而两侧向下呈直线逐渐变狭窄。
匙形:全形狭长,上端宽而圆,向下渐狭窄,形状如同汤匙。
扇形:顶端宽而圆,向下渐狭窄,如同扇面。
提琴形:一半段比另一半段有明显的宽度,在宽部位转变到狭窄的部位时,较缓慢地或中间紧束,强烈地把叶片分成上下两部分。
钻形:叶较细短,从基部到顶端逐渐变细瘦而变细尖。
剑形:形状成条形,通常很厚、坚实强壮而具有尖锐的顶端,就像剑的形状。
带形:较宽阔而特别长。
管状形:多汁,长度超过其宽度多倍,横切面呈圆形,中间空。
鳞形:形状像鱼鳞。
箭头形:基部的两个裂片直伸如箭,整体形状像弓箭的箭头。
盾形:叶柄从叶片叶央部位向垂直方向连接,好像盾和把柄一样。
锥形:形状像锥子一样。
心形:像心一样的形状。
倒正三角形:形状像倒立的等腰三角形。
倒心形:形状像倒立的心形,叶尖部位有较深的凹缺,叶的两侧稍内缩。
戟形:叶形像古代兵器“戟”。叶像箭头的形状,基部的二个裂片向外斜伸或者叶脉略成为直角的形状。
倒椭圆形:长度是宽度的3~4倍,两侧边缘不平形而成弧形,顶端比基部宽。
楔形:叶片中部以下向基部两边都逐渐变狭窄,形状像楔子。
茎穿叶:茎枝从叶身的近叶基处穿过。
叶的不同形状图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
叶片顶端的形状
常见的有卷须状、芒尖状、尾状、渐尖状、锐尖状、骤凸形、钝形、圆形、截形、尖凹、凸尖、微凸、凹缺、倒心形、刺凸等。
叶片顶端的不同形状图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
叶片基部的形状
常见的有心形、耳垂形、箭形、楔形、戟形、截形、圆形、钝形、渐狭、盾状、歪斜、穿茎、抱茎、合生穿茎等形状。
叶片基部的不同形状图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
叶的不同羽状裂
裂片排列成羽状而具有羽状脉序,分为羽状浅裂、羽状半裂、羽状深裂和羽状全裂。在羽状分裂中顶端裂片特大,向下渐小生长的,叫为大头羽裂,如萝卜叶片;各侧生裂片倒向基部生长的,叫倒向羽裂,如蒲公英的叶。
叶片的不同羽状裂图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
裂片形成掌状排列而具有掌状脉序的,分为掌状浅裂和掌状半裂等。根据裂片数目来分,有二浅裂、三浅裂或掌状三浅裂、掌状五浅裂、掌状五深裂、羽状多半裂、细锯齿状裂、锯齿状裂、羽状全裂、羽状深裂、三四羽状半裂、鸟足状裂、三齿状裂等。
复叶
两片至两片以上分离的叶片生长在一个总叶柄或总叶轴上,而叶柄与叶片间具有明显的关节,叫复叶。从叶片生长的位置和形态,分为羽状复叶和掌状复叶两大类。
不同的复叶类型图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
在羽状复叶中,依据叶片的数目或形状,分为三出羽状复叶、单数羽状复叶、双数羽状复叶、一回羽状复叶、二回或多回羽状复叶。在掌状复叶中,根据分歧的回数,分为掌状三出复叶、掌状五出复叶、掌状七出复叶等。还有单叶复叶。
叶脉
叶片主要是由叶肉和叶脉组成。位于中央较粗的脉叫中脉或主脉;在中脉两侧第一次分出的脉叫侧脉;连接各侧脉间的次级脉叫小脉。侧脉与中脉平行延伸到大叶顶断或各自中脉分出走向叶缘而没有明显的小脉连接,叫平行脉。叶脉多次分枝而有小脉相连成网状,叫网状脉。侧脉由中脉分出排成羽毛状,叫羽状脉。羽状脉的最下一对由离叶片基部不远处生出的,叫离基三出脉,有的离基五出脉或离基多出脉。有的植物叶子有几条等粗的主脉由叶柄的顶部射出,叫掌状脉;在掌状叶脉基部发出,根据脉的数目分为掌状三出脉、掌状五出脉等;盾状叶的脉叫射出脉。
不同的叶脉类型图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
植物的繁殖器官——花
花是植物有性繁殖后代的重要器官,它们的五颜六色、形态各异、芳香气味和蜜汁分泌,主要是为各类昆虫和动物而定制。所以,很多植物是与昆虫一起协同进化的。
花 序
花密集或稀疏地按照一定的排列顺序,以规律的排列方式生长在特殊的总花柄上,称为花序。
花序的总花柄或主轴称为花轴,也称为花序轴。花序下部的叶有的退化,但也有的特大而具有颜色。花柄及花轴的基部生长有苞片,有的花序苞片密集一起,组成总苞。
花序的形态变化比较繁多,主要的表现方式为主轴的长短,分枝或不分枝,各花有没有花柄,各花开放的顺序,以及其他特殊因素所产生的变异等。
无限花序
花序的主轴在开花期间可以继续向上延伸生长,不断产生苞片和花芽,犹如单轴分枝,所以也称为单轴花序或总状花序。总体花的开放顺序是花轴基部先开,然后向上方顺序依次推进开放。如果花序轴缩短,各个花密集在一起,形成一个平面或者球面的时候,开花的顺序是先从边缘开始,然后向中央依次开放。
总状花序:花轴单一,较长,自下而上依次生长有柄的花朵,各花的花柄大致长短相等,开花的顺序由下而上。例如,欧洲油菜、芜菁等的花序。
穗状花序:花序轴直立、较长,排列生长着许多没有花柄的两性小花。禾本科、莎草科、苋科和蓼科中,许多植物都具有穗状的花序。
柔荑花序:花轴较软,上面生长多数无柄或有短柄的单性花(雄花或雌花),花没有花被或有花被,花序柔韧,下垂或直立,开花后经常会整个花序一起脱落。例如,杨、柳的花序;栎、榛等的雄花序。
伞房花序:也叫平顶总状花序,是变形的总状花序,开花顺序由外向里,与总状花序不同的是花序上面各花的花柄长短不一,下部花的花柄最长,越接近花轴上部花的花柄越短,结果使得整个花序上的花几乎都排列在一个平面上。花有梗,排列在花序轴的近顶端,下边的花梗较长,向上逐渐变短,花的位置都在一个近似于很平的面上,例如,麻叶绣球、山楂等。如果有几个伞房花序排列在花序总轴的近顶端部,称为复伞房花序。例如,绣线菊的花序。
伞形花序:花轴缩短,大多数花生长在花轴的顶端部位。每朵花生长有近于等长的花柄,从一个花序梗顶部伸出多个花梗近等长的花,整个花序的形状像伞,称为伞形花序,每一个小花梗称为伞梗。例如,报春、人参、常春藤等的花序。
肉穗花序:基本结构和穗状花序相同,所不同的是花轴粗短,肥厚而肉质化,上面生长多数为单性没有柄的小花,例如,玉米、香蒲的雌花序。有的肉穗花序外面还包有一片大型的苞叶,称为佛焰苞,因而这类花序又称佛焰花序。例如,天南星、芋等的花序。
圆锥花序:又称为复总状花序。长花轴上分生出许多小枝,每个分枝又自己形成一个总状的花序。例如,南天竺、稻、燕麦、丝兰等的花序。
隐头花序:花序轴特别膨大而内陷形成中空头状,许多没有柄的小花隐藏生长在凹陷空腔的腔壁上,几乎全部隐藏看不见,整个花序仅留顶端的一个小孔与外面相通,这是为昆虫进出腔内传布花粉而特意留出来的通道。小花多数是单性,雄花分布在内壁的上部,雌花分布在下部。例如,无花果、薜荔等的花序。
复伞形花序:花轴的顶端丛生若干个长短相等的分枝,各分枝又形成一个伞形的花序,一个分枝又能自成为一个伞房花序。例如,胡萝卜、前胡、小茴香等的花序。
复伞房花序:花序轴的分枝像伞房一样的形状排列,每一个分枝又自己形成一个伞房花序。例如,花楸属植物的花序。
不同的无限花序类型图1(引自《中国高等植物图鉴》)
复穗状花序:花序轴有1或2次的穗状分枝,每一个分枝自己形成一个穗状的花序,也叫小穗。例如,小麦、马唐等的花序。
头状花序:花轴极度缩短而膨大,扁形铺展开,各个苞片的叶常集合成总苞,花没有梗,多数花集中生长在一个花托上,形成如像头一样的花序。例如,蒲公英、向日葵等的花序。
复头状花序:单头状花序上有分枝,各分枝又自己形成一个头状花序。例如,合头菊的花序。
不同的无限花序类型图2(引自《中国高等植物图鉴》)
有限花序
与无限花序相反,花轴的顶端或最中心部位的花先开,因此主轴的生长受到了限制,而由侧轴继续生长,但是侧轴上也是顶花先开放,所以开花的顺序是由上而下或者由内向外,又被称为聚伞类花序。
单歧聚伞花序:主轴的顶端先生出一个花,然后,在顶花下面主轴的一侧形成了一个侧枝,同样在枝的顶端生长花,侧枝上有向前面一样可以分枝生长的花朵,所以整个花序是一个合轴分枝。如果分枝的时候,各分枝成左、右间隔生长出来,而分枝与花不在同一个平面上,这种聚伞花序称为蝎尾状聚伞花序,例如,委陵菜、唐菖蒲的花序。如果各侧分出的侧枝都向着一个方向生长,则称为螺状聚伞花序,例如,勿忘草的花序。
二歧聚伞花序:也称为歧伞花序。顶花下面的主轴向着两侧各分别生长一个枝,枝的顶端生长花,每枝再在两侧分枝,如此反复地进行。例如,卷耳、繁缕、大叶*杨等的花序。
多歧聚伞花序:主轴的顶端发育出一个花后,顶花下面的主轴上又分出3数以上的分枝,各分枝又自己形成一个小聚伞花序,例如,泽漆、益母草等的花序。泽漆短梗花密集,称为密伞花序;益母草的花没有梗,多层对生,称为轮伞花序。
伞房花序形状的聚伞花序:近乎圆球形状的花序。例如,绣球花的花序。
聚伞圆锥花序:花序窄小,圆柱状或圆筒状。轮状聚伞花序:从对生叶或苞片腋部伸出的假轮生的聚伞花序,着生密集而围绕茎。例如,野芝麻的花序。
单生花:只在花序轴的顶端上生长一朵花,不能形成花序,如郁金香的花。而在分枝顶上产生的花,不是单生花。
不同的有限花序类型图(引自《中国高等植物图鉴》)
花的结构
各种植物的花,形式不同,颜色各异,但是它组成的各部分都是自茎叶两部变化而成的。茎的变化部分是总梗、花梗、花托及花盘等;叶的变化部分是苞花被片(花萼、花瓣)、雄蕊、雌蕊及苞等。
花的结构图(孙英宝绘图)
花萼
花萼生长在花最外层的花托上面,有上位、下位、周位的区别。排成一轮的叫单萼;排成两轮的叫复萼。互相分离的,叫离片花萼;上端裂成很多片,下部互相结合的叫合片花萼。大小形状相等的叫整齐花萼;大小形状不同的叫不整齐花萼。各萼片离生兼整齐的,叫整齐离片花萼;各片离生而不整齐的,叫不整齐离片花萼。各萼片合生整齐的,叫整齐合瓣花萼;各片合生而裂片不整齐的,叫不整齐合片花萼。
花冠
花冠生长在花萼的内面,拥有美丽的颜色。花瓣通常娇嫩多汁,单花瓣排列成一轮,重花瓣多轮重叠排列。花瓣离生的,称为离生花冠;合生的,称为合瓣花冠。花瓣的形状、大小均相等而离生的花瓣,称为整齐离瓣花冠;花瓣的形状、大小不同而离生者,称为不整齐离瓣花冠。花冠为同一个形状、同等大小的花瓣合成者,称为整齐合瓣花冠;由不同形状、不同大小的花瓣结合而成者,称为不整齐合瓣花冠。各种花,大都根据其本身的形状来命名,如钟状花冠、坛状花冠等。
不同的花冠类型图(引自《图解植物学词典》)
雄蕊
由花药、花丝、花粉囊、花粉四部分组成。完全退化只有花药没有柄的叫无柄雄蕊。雄蕊花丝互相分离的叫离生雄蕊;花丝相互结合的叫合生雄蕊。离生雄蕊里面,有同样形状和大小的叫正常雄蕊;长短不等的叫异常雄蕊。合生雄蕊里面,全体花丝结合成一束的叫单体雄蕊;花丝结合成两束的叫两体雄蕊;花丝结合成三束的叫三体雄蕊;花丝结合成四束以上的,叫多体雄蕊。四枚雄蕊,2枚较长,2枚较短的,叫二强雄蕊;六枚雄蕊,4枚较长,2枚较短的,叫四强雄蕊。雄蕊生长在花冠基部的叫冠生雄蕊,花药聚合在一起的叫聚药雄蕊。
不同的雄蕊结构与类型图(引自《中国高等植物图鉴》)
花药生长在花丝上,普通生长的形态有“丁”字着药、“个”字着药、广歧着药、全着药、基着药、背着药。侧生花药中有内向药和外向药的区分。药隔生长特别分开的叫远隔花药。花药中的药室有二胞药、单胞药和四胞药的区分。花药开裂的种类有纵开、孔开、瓣开。
雌蕊
生长在花的中心部位,完整的雌蕊由柱头、花柱、子房三部分组成,如果缺一部分,那就是不完全雌蕊。由一片心皮合成的叫单雌蕊;由两片以上的心皮合成的叫复雌蕊。在复雌蕊中心皮相互结合的叫合生雌蕊,相互分离的叫离生雌蕊。
不同的雄蕊结构与类型图(引自《中国高等植物图鉴》)
子房的种类有单子房与复子房的区别。子房的位置如果是雌蕊上位的,叫上位子房;雌蕊下位的,叫下位子房;雌蕊周位的,叫半下位子房。子房内胚珠生长的部分叫胎座,因生长情况的不同,大体可分为侧膜胎座、中轴胎座、特立中央胎座、边缘胎座、全面胎座、悬垂胎座(即顶生胎座)、基底胎座7种。胚珠生长在子房里面,根据它着生的情况,可以分为直立胚珠、弯生胚珠、半倒生胚珠和倒生胚珠4种。
花被
花被是花萼与花冠的总称,位于雄蕊和雌蕊的外围部分,分为内外两轮,外面的叫花萼,内侧的叫花冠,主要的作用是保护雌蕊、雄蕊和吸引昆虫进行传粉采蜜。由于植物的种类繁多,不同种类植物的花构造各不相同,大致分为单被花、两被花、无被花和同被花。单被花是花萼与花冠合二为一,没有办法进行区别,可分为萼状花被,如大麻;冠状花被,如荞麦等。两被花是具有明显的花萼与花冠,并且有非常明确的区分,如紫荆、桃类等。无被花是没有花萼与花冠,这类的植物都是通过风媒进行传粉,如柳树、小麦等。同被花是花被有二轮,但花萼与花冠的形态和原色都无法区分,每一个瓣片可以叫做被片,如百合、丝兰等。
不同的花被图(引自《中国高等植物图鉴》)
植物的繁殖器官——果实与种子
植物在花期授粉过后,子房就会逐渐孕育成果实。果实主要包含果皮和种子两部分。其中的果皮分为外果皮、中果皮和内果皮。里面的种子主要是植物传播与繁衍后代的器官。有的果实不经过受精发育而成,也没有种子或者种子不育,这类果实叫无子果实,如无核蜜橘、香蕉等。另外,还有很多不同类别的植物也都各有不同的繁殖方法。例如,蕨类植物用孢子进行传播与繁衍后代;裸子植物用种子进行传播与繁衍后代;用果实与种子相结合的方式进行传播与繁衍后代的是被子植物。
裸子植物的果实
祼子植物的果实属于球果,也是一种假果,主要是由胚轴、苞鳞、不发育的短枝、种子和种鳞组合而成,属于密型和松散型的聚合果。胚珠自幼外面没有子房包被,在果实成熟之后,苞鳞和种鳞会裂开,种子就会裸露在外面,所以称为裸子植物。
裸子植物的果实与种子(华山松Pinusarmandivar.armandi)(冯晋庸绘图)
被子植物的果实
被子植物的果实是由子房发育而成的,也被称为真果。由于被子植物的种类非常繁多,其果实与种子的类型和种类也比较复杂多样。果实的形态与内部等特征,在植物分类学研究过程中占有非常重要的地位。
不同被子植物的果实类型图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
根据果实的形成特点分类
单 果
是由一朵花中的一个子房或者心皮发育而成的单个果实。根据果实成熟之后不同果皮的性质,单果可以分为干果和肉质果两大类。其中,干果在成熟之后,果皮会失去水分后变干燥,有的开裂但有的不开裂。常见的开裂干果有荚果、蓇葖果、长角果、短角果、蒴果(室背开裂、室间开裂、孔裂、盖裂、齿裂)。常见的不开裂干果有瘦果、颖果、翅果、坚果、双悬果。肉质果在成熟时的果皮和其他部分的组织肉质多汁,常见的有浆果、核果、瓠果、柑果、梨果。
聚合果
又被称为花序果、复果,是由一朵花中的多枚离生心皮发育而成的果实,每一个心皮都会形成一个独立的小单果,集中生长在膨大的花托上。根据聚合果小果的不同,可以分为聚合蓇葖果(如玉兰、金莲花等)、聚合坚果(如莲、板栗等)、聚合瘦果(如草莓、毛茛等)、聚合核果(如悬钩子、覆盆子等)、聚合浆果(如番荔枝、南五味子等)。
复 果
也叫聚花果、花序果,由生长在一个花序上的许多花和其他花器联合发育而成的果实。如桑的果实是由雌花序发育而成,每一个雌花的子房发育成一个小单果(核果),包藏在厚而多汁的花萼中,我们所食用的肉质而多汁的部分是雌花的花萼。这些果实在成熟之后,有的种类会变成较大的果实,如凤梨、面包树等;有的果实很小,如桑葚、榕等。
根据果实的种类分类
瘦 果
是由下位子房与萼筒共同生长形成,是由1~3枚心皮构成的小型闭果,果皮坚硬,干燥不易开裂,里面只有一粒种子,果皮与种皮仅有一处相连接,很容易分离开。如向日葵等。
核 果
是由一个新皮发育而成的肉质果;外果皮膜质;中果皮肉质;内果皮木质化形成核。如桃子、杏等。
柑 果
由很多心皮合生雌蕊发育而成,外果皮厚而致密;中果皮较疏松,呈海绵状;内果皮膜质分室,内壁上密布着平而膨大多汁的囊状毛,包围着种子。如橘子、柚子等。
梨 果
是由下位子房的花托和子房壁发育而成的一种假果。其中的子房发育成了木质化的子房室(内果皮);花托发育成了果肉(含外果皮与内果皮,外果皮较薄,与中果皮不容易区分),胚发育成了种子。如苹果、梨等。
蔷薇果
是专属蔷薇科植物的果实,也是一种假果,由一朵花的子房发育而成,诸多离生心皮雌蕊各自发育成了一个相对独立的果实,最终聚集在一个花托上形成,成熟之后是橘红色、红色。
荚 果
是由单心皮发育而成的果实,果皮在果实成熟后,大部分会沿腹缝线和背缝线开裂成两片,弹出或者露出里面的种子,以达到传播后代的任务。但有些成熟后不裂,如紫荆、皂荚;有的荚果成熟后,在种子间隔处呈节断裂,每个节内含有1粒种子,也不开裂,如含羞草、山蚂蝗等。有的荚果呈螺旋状,如苜蓿;还有的荚果呈肉质的念珠状,如槐。荚果的长短与大小会根据植物的种类而变化较多。
浆 果
是由子房或者联合其他花的部分器官发育成的柔软多汁的肉质果。外果皮由一到数层薄壁细胞组成;中果皮一般与果肉很难区分;中果皮、内果皮和台座均是肉质化,并且含有丰富的浆汁。如葡萄、番石榴等。
蒴 果
是由合生心皮的复雌蕊发育成的果实,子房1室或多室,每室有多粒种子。形成蒴果的雌蕊具有中轴胎座、特立中央胎座和侧膜胎座3类(如锦葵科为中轴胎座,石竹科为特立中央胎座,杨柳科为侧膜胎座)。成熟之后蒴果有各种开裂的方式,分为室间开裂(如马兜铃、蓖麻等),室背开裂(如百合、鸢尾等)和室轴开裂(如牵牛、曼陀罗等);除了纵裂以外,还有孔裂(果实的顶端呈小孔状开裂,种子由小孔处散出来,如罂粟、桔梗等),盖裂(果实中部呈环状开裂,上部的果皮呈帽状脱落,如马齿苋、车前草等),齿裂(果实的顶端呈星齿状开裂,如王不留行、瞿麦等)。
两个心皮子房分为二室的角果中,随着果实的成熟变成细长角状,各室中生长着多数种子的为长角果,这是十字花科植物果实的特点,如白菜、油菜等。一个心室内有两个心皮,随着果实的成熟,宽度较大,长度较短,边缘有宽翅的为短角果,果实在成熟之后从基部向上裂开,如荠菜。
颖 果
又叫单果,是禾本科植物特有的果实类型,果实发育成熟之后,果皮与种皮结合得很紧密,必须借助特殊的碾磨工具才能分开。很多颖果聚生在一起,形成穗,如我们经常食用的水稻、玉米等。
坚 果
的果皮比较坚硬,里面只有一个由单个心皮成长发育而成的种子。如核桃等。
瓠 果
的肉质部分是子房和被丝托共同发育而成的假果。如丝瓜、冬瓜等。
翅 果
又叫翼果,在子房壁上生长出由纤维组织构成的薄翅状附属物。在果实成熟之后,翅会借助风的力量把果实带到离开母树很远的地方发芽生长。如榆属的种子,果皮部位全部形成了一个翅膀;槭树科的则是由两个离生心皮构成的两枚果皮分别变成了一个翅。
双悬果
由2个心皮合生雌蕊发育而成,果实成熟后心皮分离成2个分果,具有5条棱,挂在心皮柄上端,每个分果内各含有1粒种子,种子仍包含在心皮中,以后脱离。
副 果
是由多汁花托而不是由雌蕊发育成的肉质果实。成熟子房为花托表面的小瘦果。
槲 果
是橡树的不开裂坚硬干果,具有单个大的种子和杯状基部。
刺 果
是指常具钩、倒刺或者附属物的果实。
小核果
小的核果,如悬钩子果实中的单个果。
蓇葖果
由单个心皮形成的沿一侧开裂的干果,如马利筋。
节 荚
变成一节节的荚果,每个节之间急缩,形成串珠状。
隐头果
花序的分枝肥大并愈合成肉质的花座,生长有花。花座从四周把与花相对的面包围起来,形成隐头状花序,果实被称为隐头果。
种子
由于植物的种类比较繁多,不同植物的种子形状也都不一样,如有球形、椭圆形、三角形、扁圆形、肾形等。大小也都各有差别,例如,大的像刀豆的种子,小的像土罂粟的种子。种子的外种皮通常是由外珠皮变成的,有的会带有各种色渍或者斑纹;有的时候还生长有附属物,就像翅膀或者绒毛。
不同种子类型图(引自《图解植物学词典》)
植物的毛与刺
有很多植物都会生长有毛被和刺,而且形态和种类比较多。其中,毛被在很多植物的各个生长结构都存在,涵盖了根、茎、叶、花、果实和种子,不仅形态、颜色多样,而且还各有自己存在的意义和价值。经过长期研究发现,大部分毛被都有保护功能;有的毛被借助风力传播种子,如蒲公英等;有的毛具有机关功能,有助于植物捕获昆虫,如食虫植物类的捕蝇草、狸藻等;还有的毛可以吸收水分,如根毛。
植物的毛
根 毛
是由根部发出的表皮细胞向外突出的、顶端密闭的管状结构,很容易与土壤紧密地贴在一起,数量很多,密集地生长在根尖的成熟区,形成了根毛区。根毛的细胞壁很薄,细胞质紧贴细胞壁,中央是大液泡,细胞核随着根毛的生长而逐渐移到它的末端,是吸收水分和无机盐的主要部位。根毛对湿度的变化非常敏感,在湿润的环境中,根毛的数目很多;在水大的情况下,根毛很少;在干旱的土壤中,根毛不能发育,这也是干旱构成减产的主要原因之一。所以,这些根毛对扩大根的吸水能力具有举足轻重的作用。
鳞状毛
是生长的像鳞片一样的毛,形状从圆形、卵圆形、卵长圆形、糠秕状、条形至尾状条形等,形态比较多样化。鳞状毛在蕨类植物里面出现较多,一般根部与叶柄基部的为糠秕状、尾状长条形;叶柄中部的为尾状椭圆形、尾状卵长圆形;叶柄上部的为尾状卵圆形、糠秕状卵圆形;羽片上的为卵圆形、扁圆形等。
棉 毛
以棉花植物的种子表面生长的长棉毛和灰色不容易脱离的短棉毛形态而命名。棉毛在一些特殊地带生长的植物叶片与果实上面存在。如沙漠里面的仙人掌科植物—“老人柱”,高原地带生长的菊科植物—雪兔子,杨、柳的果实表面。
糙 毛
是比较粗糙而没有规律的毛,形状也有很多。此类毛大多生长在植物的茎、叶(叶柄,叶片)、果实表面等地方,如锦葵科冬葵子植物的茎、叶及花萼,秋海棠的叶片表面,禾本科很多植物的茎和叶片等,在众多植物的植株上都会拥有。
刚 毛
是生长比较直而带有尖刺的毛,质地硬而脆,有的内部空腔,一般生长在很多草本植物的茎、叶和果实之上。葫芦科的大多植物都有刚毛。如*瓜、南瓜等的茎、叶和果实,西红柿和茄子的茎、花萼,虞美人的花梗等。
绢状毛
两种毛的形态和数量很相似,柔毛的质地比较柔软,绢毛的质地柔软中带有丝滑的感觉。其中,柔毛生长在很多植物的叶、花萼、花萼筒、雄蕊的花丝部位,如爵床科的马蓝属植物;绢毛生长在叶片的背面、叶鞘、花萼等地方,如蔷薇科的银叶羽依草。
绒 毛
是生长柔软而密集的绒状毛,不同生长部位的疏密差异较大。生长在叶片部位的绒毛较稀疏,覆盖着整个叶片,叶片的轮廓隐约可见,如唇形科的水苏;生长在花萼部位的绒毛密度较大,毛绒绒的就像兔子的耳朵一样,如菊科的火绒草。
星状毛
在掌状的平盘上生长出5~9根长短相同或者不同的毛,形状像星星一样,贴伏着生在植物的茎、根,集中生长在叶片、花与果的各部位,如大戟科植物野桐的花萼,茄科植物的茎与叶片的背面。
柔 毛
是比绒毛长、柔软而有弹性的毛,颜色和种类较多,有短柔毛、疏柔毛、曲柔毛等,主要生长在植物的茎、叶柄、花萼、花瓣和种子部位。如菊科的白头翁的花梗、花萼与果实部位,唇形科毛边毛地*的唇瓣部位。
刺状毛
毛硬而脆,带有具*液的内腔,就像毛虫一样。刺入身体后刺就会断裂,*汁会随着断掉的刺尖而刺入肉内,导致皮肤红肿痛痒和过敏。刺状毛主要生长在茎、叶柄和叶片上。如荨麻科的蝎子草,茄科的大部分植物。
钩状毛
比较坚硬,顶端有单个或者多个倒钩,主要作用是钩挂在其他物体上,辅助植物本身往高处生长,或者协助果实钩在动物的身上,把种子传播到远方。如茜草科钩毛茜草,菊科的苍耳和*针草。
丛 毛
是丛状生长的毛,很多毛的基部呈圆形合生或者密集地生长在同一部位,一般在种子的顶端部位。如夹竹桃科的丛毛鹿角藤,莎草科的羊胡子草。
腺 毛
是植物表皮系统的腺结构,呈毛状生长,但顶端膨大。在纤毛细胞中,有丰富的原生物质和分泌物,主要生长在叶的表面、锯齿和花上,以及食虫植物分泌的消化液毛。腺毛会在角质层和细胞壁之间的细胞间隙中蓄积分泌物,如挥发性的油脂、树脂、黏液、树胶质等,也有的分泌糖分、水和酶。
机关毛(感应毛)
某些特殊植物的特定部位,生长着几根呈刚毛状或者长柔毛状的毛被,被称为“机关毛”,也称“感应毛”。如捕蝇草的夹子内侧部位生长的带有关节状的刚毛,狸藻捕虫囊开口处的四周生长的长柔毛等。
植物的刺
茎 刺
是由植物的幼枝变态之后形成的狭长形木质刺状物结构。茎刺一般生长在茎上与叶腋的分枝位置,内部的维管组织结构直接与茎相连,不容易折断。如皂荚的分枝状刺,芸香科植物的茎刺,石榴小枝上的刺等。
叶 刺
是叶的一种变态形式。叶或者叶尖、叶缘部位形成刺状。如仙人掌生长在肉质茎上的由叶片变态形成的刺,枸骨的叶尖和叶缘变态形成的刺,两面针的叶面生长的硬刺等。
皮 刺
是植物体的表皮或者皮层所形成的尖锐的凸起部位。皮刺的基部与茎没有维管组织相连接,很容易剥落,而且掉落面较平坦。如蔷薇科植物茎上生长的很多皮刺。
果 刺
是果实的外果皮表面凸起部位所形成的刺,质地坚硬,不容易剥落。如板栗、刺梨和苍耳的果实等的果刺。
毛与刺的不同类型图(引自《中国高等植物图鉴》《图解植物学词典》)
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路漫漫其修远兮
吾等将上下求索
一花一草一世界
巧文妙笔释由来
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