什麽是裸子植物？

名稱來源裸子植物是指種子植物，其胚珠位於開放孢子葉的上邊緣或葉表面，其子葉通常呈圓錐形排列。另壹組主要的種子植物是被子植物，其胚珠位於心皮(具有相鄰邊緣的子葉)中。英文裸子植物來源於希臘語“gumnosperm”，意思是“裸露的種子”，因為裸子植物的種子已經從胚珠露出來了。裸子植物概述，種子植物的壹個低等綱。它有頸卵器，頸卵器不僅是頸卵器植物，也是能產生種子的種子植物。它們被稱為裸子植物，因為它們的胚珠沒有子房壁，不形成果皮，它們的種子是裸露的。孢子體是植物，極其發達，多為喬木，少數為灌木或藤本(如熱帶藤本)，通常常綠，有針狀、線狀、鱗狀葉，很少有扁平闊葉(如竹、柏)。大多數次生木質部只有管胞，少數有導管(如麻黃)。韌皮部只有篩細胞，沒有伴胞和篩管。大多數雌配子體有頸卵器，少數種類的精子有鞭毛(如蘇鐵和銀杏)。裸子植物出現於古生代，興盛於中生代，後因地質歷史變遷而逐漸衰落。現代裸子植物約有800種，分屬於蘇鐵、銀杏、松柏、紅豆杉和桂枝5個綱，9個目，12個科，71個屬。中國有5綱8目11科41屬236種及部分變種和栽培種。許多裸子植物是重要的樹木，尤其是在北半球。大型森林80%以上是裸子植物，如落葉松、冷杉、華山松、雲杉等。各種木材質輕、強度大、不易彎曲且富有彈性，是建築、車輛、船只和造紙的好材料。蘇鐵葉和種子、銀杏種子、松花粉、松針、松油、麻黃、柏子仁都可以入藥。單寧、揮發油、樹脂和松香可從各種樹皮和樹幹如落葉松和雲杉中提取。刺蘇鐵的嫩葉是可以食用的，髓可以用來制作西米。銀杏、華山松、紅松、香榧的種子是可食用的幹果。裸子植物是具有悠久發生和發展歷史的原始種子植物。最早的裸子植物出現在古生代，它們是從中生代到新生代遍布各大洲的主要植物。現代存在的裸子植物種類很多，出現在第三紀，然後熬過冰河期，壹直繁衍至今。據統計，世界上約有850種裸子植物，隸屬於79屬15科。雖然種類數僅占被子植物的0.36%，但它們分布在世界各地，尤其是北半球的寒溫帶和亞熱帶的中山-高山帶，往往形成大面積的針葉林。演化在古生代蕨類植物形成地球上第壹片原始森林的時候，比蕨類植物更高級的裸子植物在晚泥盆世悄然出現。但當時地球上氣候溫暖濕潤，蕨類植物的發展較為順利，裸子植物無法獲得優勢。二疊紀晚期，氣候變冷變幹。蕨類植物不能很好地適應這種新環境，逐漸退出了植物界的中心舞臺。裸子植物開始發揮其潛在的優勢並得到很大發展，其繁榮壹直持續到白堊紀晚期。可以說爬行動物界的植被以裸子植物為特征。晚二疊世以前，蕨類植物能夠大量繁殖，主要依靠其孢子體產生大量孢子，孢子分散在各處，在溫暖濕潤的氣候條件下容易萌發成配子體。配子體獨立生活，在水的幫助下受精形成合子，合子萌發形成新壹代孢子體。但在氣候幹燥的情況下，孢子很難萌發成配子體，萌發的配子體也不容易存活。特別是沒有水就無法進行受精，使得蕨類植物的繁殖無法正常進行。具有生物學特性的裸子植物孢子體發達，占據絕對優勢。種類多為常綠喬木，有長枝和短枝；維管系統發達，具有網狀中柱、無限側維管束、形成層和次生結構。木質部只有管胞，沒有導管和纖維，南蛇藤屬植物除外。韌皮部有篩細胞，無篩管和伴胞。葉有針狀、條狀、針狀、鱗片狀，極少數為條狀；葉片表面有較厚的角質層，氣孔呈條狀分布。配子體退化，寄生在孢子體上，不能獨立生活。成熟的雄配子體(花粉粒)有4個細胞，包括1個生殖細胞、1個管胞細胞和2個退化的原葉細胞。大多數物種仍有頸卵器結構，但簡化為2-4個細胞，有1個卵。裸子植物的胚珠和種子是裸露的。裸子植物的雌雄生殖結構(大孢子葉和小孢子葉)聚合形成單性的大孢子葉和小孢子葉球根，它們是同壹株或不同株；大孢子葉平展，腹面被裸露的倒生胚珠覆蓋，形成裸子。種子的出現可以保護胚胎，保證胚胎發育和新孢子體初期生長所需營養物質的供應，使植物能夠在不良環境中生存，適應新的環境。小孢子葉背面簇生小孢子，小孢子內的小孢子或花粉粒單槽，有氣囊，能發育成雄配子體，產生花粉管，將精子送入卵子，從而擺脫了水對受精的限制，更適合陸地生活。少數物種，如蘇鐵和銀杏，仍然有大部分鞭毛可以遊泳。因此，裸子植物是介於蕨類植物和被子植物之間的壹類維管植物。花粉成熟後，被風傳播到胚珠的珠孔，萌發產生花粉管。花粉管中的生殖細胞分裂為兩個精子，其中1個精子與成熟的卵子受精，受精卵發育為具有胚、胚根、下胚軸和子葉的胚胎。部分原雌配子體發育為胚乳，單層珠被發育為種皮，形成成熟種子。多胚現象裸子植物常有多胚，產生多胚有兩種方式:壹種是簡單多胚，即壹個雌配子體上的幾個頸卵器同時受精形成多胚；另壹種是卵裂多胚，只有壹個卵子受精，但在發育過程中，原胚分裂成幾個胚胎。在早期階段，裸子植物被認為是壹個“自然”群體。然而，壹些化石的發現表明，被子植物可能是由壹種裸子植物的祖先進化而來的，這將使裸子植物形成壹個聯合群，如果把所有滅絕的物種都考慮在內的話。現代的親緣分支分類只接受單系的分類，可以追溯到壹個共同的祖先，包括這個共同祖先的所有後代。因此，雖然“裸子植物”壹詞仍被廣泛用於指代其他不屬於被子植物的種子植物，但曾經被視為裸子植物的植物物種壹般被分為四個類群，從而使植物界中的門具有相同的綱。考慮到其他已滅絕的裸子植物，現存物種的分子系統發育與其形成開花植物的單系或聯合群的形態學範疇相沖突。目前仍有爭議的是，買馬藤門會是被子植物的壹個分支，還是其他已滅絕的裸子植物的壹個分支，或者同源。壹個低等的種子植物綱。它有頸卵器，頸卵器不僅是頸卵器植物，也是能產生種子的種子植物。它們被稱為裸子植物，因為它們的胚珠沒有子房壁，不形成果皮，它們的種子是裸露的。裸子植物裸子植物出現於古生代，繁盛於中生代。後來由於地質歷史的變遷，裸子植物逐漸衰落。現代裸子植物約有800種，分屬於蘇鐵、銀杏、松柏、紅豆杉和桂枝5個綱，9個目，12個科，71個屬。中國有5綱8目11科41屬236種及部分變種和栽培種。許多裸子植物是重要的樹木，尤其是在北半球。大型森林80%以上是裸子植物，如落葉松、冷杉、華山松、雲杉等。蘇鐵植物起源於古生代二疊紀，甚至可能起源於石炭紀，繁盛於中生代，是現代裸子植物最原始的類群。種子蕨的發現和研究表明它們關系密切。形態上，莖不很高，分枝少或無分枝，葉基留在莖表面，頂端有壹簇羽狀復葉；內部都是髓大皮層厚，木質疏松；在生殖器官的結構上，小孢子葉保留羽狀分裂的特征，數粒種子以羽狀排列方式種植在大孢子葉兩側；它們的種子結構也非常接近。這些都表明蘇鐵植物是由種子蕨類進化而來的。植物化石典型地代表了銀杏植物的地質歷史，其研究提供了可靠而豐富的依據。根據化石資料的記載，其歷史可以追溯到石炭紀和晚石炭紀出現的叉藻屬。後來的早二疊世毛葉、晚二疊世銀杏(Ginkgoites)和Baiera、三疊紀銀杏(Sphenobaiera)可能是銀杏的遠祖。到了侏羅紀中期，許多銀杏植物存活了下來。從銀杏和白臘的孢子葉來看，它們的小孢子葉上有5-6個(偶爾3-7個)小孢子，而銀杏有3個小孢子。毛葉、白臘和銀杏的大孢子葉上的胚珠數量也多於現代銀杏。從這個角度來看，銀杏現存的小孢子囊和大孢子囊可能是經過壹系列“簡化”過程進化而來的。另壹方面，銀杏和科迪迪也有壹些相似之處。更重要的是，它們單葉的葉基結構和葉脈形態是相同的。尤克德丘的胚珠與銀杏相似，都有花粉儲存室，可能是遊動精子受精，這表明它們起源於同壹個祖先。在現代裸子植物中，南蛇藤屬的植物是完全孤立的。現有三個屬，即麻黃屬、萱草屬和蘭屬。這三個屬缺乏密切相關的分類群，形成三個獨立的科和目。它們在外觀上與其生活環境有很大不同，萱草屬植物的地理分布也很遠。但從這三個屬中，或多或少可以看出從雌雄同體到單性，從雌雄同株到外來植物的發展趨勢，都屬於壹個相對退化和特化的類型。對古植物學中紅豆杉的研究為我們提供了該類植物在地質歷史中的興衰和演化趨勢的信息。但由於化石材料的不完全性和研究程度的限制，紅豆杉屬現存科、屬與滅絕類型之間的演化線索尚未完全理清。壹般認為杉科的三個科:羅漢松科、三尖杉科(三尖杉科)和杉科(杉科)在系統發育上關系密切。三尖杉科的孢子葉中沒有營養體鱗片，很可能是晚古生代的歐內斯特龍，它是通過早中生代的Palissya和水蘇屬的方式進化而來的。但羅漢松科和杉科與科迪利亞植物相似，特別是大孢子鱗莖和異常大孢子葉的結構；穗狀小孢子葉小球保持了與Cordedi相似的原始性狀。說明這兩個科的植物可能是從科迪利亞直接進化而來的。針葉樹是現代裸子植物中最多的種類和屬。它們植物的形態結構比蘇鐵和銀杏更能適應寒冷幹燥的自然環境。它們的胚珠受精方式相對進化，小孢子(花粉粒)萌發時產生花粉管，遊動精子消失。這是因為這類植物在地質歷史過程中能夠抵抗自然環境的變化，被保存的比較多。關於針葉樹的起源，不是很清楚。地質歷史上出現較早的克地迪可視為針葉樹的先驅，因為它在形態和結構上與古代針葉樹有許多重要的相似之處，特別是與石炭紀和二疊紀針葉樹Lebachia的孢子和裂片結構相似。中國現狀(1)中國裸子植物的多樣性中國幅員遼闊，氣候和地貌類型復雜。從中生代到新生代第三紀壹直是溫暖的氣候，第四紀冰期沒有受到北方大陸冰蓋的直接破壞，基本保持了第三紀以來相對穩定的氣候，造成了中國裸子植物種類豐富、起源古老、古殘遺多、特有成分多樣、針葉林類型多樣的特點。據統計，我國有裸子植物10科、34屬、約250種，分別占世界裸子植物科、屬、種總數的66.6%、41.5%和29.4%，是世界上裸子植物最豐富的國家。中國的裸子植物很多是北半球其他地區早已滅絕的古老殘遺種或孑遺種，往往是獨特的單型或寡型屬。比如獨特的單型科——銀杏；特有的單型屬有水杉屬、水松屬、銀杉屬、金錢松屬和金錢松屬。半特有的單型屬和寡型屬包括禿杉屬、杉木屬、福建柏屬、側柏屬、穗花杉屬和油杉屬，以及蘇鐵屬等剩余種。和冷杉。雖然我國裸子植物僅占被子植物種類的0.8%，但它們形成的針葉林面積略高於闊葉林，約占森林總面積的52%。東北、華北和西北的針葉林中裸子植物很少，而西南的針葉林中有豐富的裸子植物。在華南、華中、華東地區，除原生針葉林外，大面積的人工杉木林、馬尾松林、柏樹林較為常見。(2)我國裸子植物的威脅與保護雖然我國裸子植物和森林資源豐富，但大多數裸子植物樹幹筆直，材質優良，木材產量高，因此其形成的針葉林常被作為優先采伐對象，正受到強烈的人類活動的威脅和破壞。比如，20世紀50年代，中國最大的針葉林區——大興安嶺、小興安嶺、長白山的天然林得到了不同程度的開發利用，而到了60、70年代，另壹個大的針葉林區——橫斷山區的天然林被密集地相繼砍伐，只保留了人跡罕至的山地和河谷深坡，以及自然保護區的天然針葉林。在華中、華東、華南地區，由於人口密度和經濟發展的需求，中山的各類天然針葉林大多被砍伐，代之以人工馬尾松林、杉木林、柏樹林。隨著各種天然針葉林的砍伐和破壞，改變了原有的生態環境，加速了林下生物的消失和瀕危。同時，具有重要觀賞價值和經濟價值的裸子植物也受到嚴重破壞，如攀枝花蘇鐵、貴州蘇鐵、多形蘇鐵(多羽蘇鐵)和叉枝蘇鐵(米氏蘇鐵)，在新發表或發現新的分布點後，均受到嚴重破壞。三尖杉和紅豆杉是20世紀60年代和80年代末90年代初發現的新型抗癌藥用植物，隨即遭到大規模砍伐破壞，資源急劇減少。初步發現金鐘柏蘇川裸子植物是中國已滅絕的裸子植物，已被重新發現但未滅絕。只有栽培植物而沒有野生植物的野生滅絕物種是蘇鐵、臺灣蘇鐵和四川蘇鐵。分布區域極窄，植物數量很少的極瀕危物種有:多裂蘇鐵、毛油杉、長白蘇鐵、海南蘇鐵、百山祖冷杉、元寶山雲杉、白皮杉、太白紅杉、短葉鐵杉、龍鱗松、公山三尖杉、臺灣花杉、雲南杉等。瀕危和受威脅的裸子植物約63種，約占種類的28%，其中百山祖冷杉和臺灣穗花杉被列為世界最瀕危植物(表1)。表1中國珍稀瀕危裸子植物種類:三尖杉科*康定雲杉屬雲杉*海南粗榧屬海南粗榧*巨果雲杉屬新雲杉*輪葉粗榧、貢山粗榧*橄欖粗榧、三尖杉、大別山松、柏科、柏科、廣東松、大環柏木、雅加松。海南馬尾松臺灣省柏翠紅杉木。臺灣喬家五針松、赤松、紅柏、紅松、長白松、樟子松。岷江柏、興凱湖松、赤松。烏蘇裏木、巨柏、望加松、福建柏、短葉鐵杉、紅葉鐵杉、金鐘柏鐵杉、金鐘柏鐵杉、蘇鐵科金鐘柏鐵杉、麗江鐵杉、蘇鐵。長苞鐵杉麻黃科麻黃科羅漢松科麻黃麻黃草紋皮松毛果松松科盧俊松紅果石松百山祖冷杉百山祖竹柏長白冷杉秦嶺秦嶺冷杉海南羅漢松海南羅漢松範靜梵凈山冷杉藍雨羅漢松臺灣卡氏冷杉羅漢松臺灣卡氏冷杉短葉冷杉*元寶山冷杉*臺灣穗花杉*資源冷杉。雲南落羽杉*銀杉落羽杉*海南紅豆杉*紅豆杉。*榧樹。在油杉的所有種類中。*毛油杉屬杉科*太白紅杉*水杉四川紅杉臺灣落葉松*水杉雲杉*我國裸子植物的優先保護物種臺灣杉的保護已經引起了人們的註意，少數保護區(如臺灣柳杉、百山祖冷杉、攀枝花蘇鐵、元寶山冷杉、水杉等。)已經成立。其他裸子植物在其產地所建的保護區中已被列為主要保護對象。為了保持我國在裸子植物方面的優勢，應禁止或限制對天然針葉林的采伐，在必須采伐時，應選擇適當的采伐方式，保證天然更新。自然保護區也應建在極度瀕危物種(如多環蘇鐵)的原產地。