孢子植物是指能产生
孢子作用于
生殖的植物总称,用孢子繁殖的
植物,主要包括
藻类植物、菌类植物、
地衣植物、
苔藓植物和
蕨类植物五类。孢子植物一般喜欢在阴暗、潮湿的地方生长,属于
真核生物。
简介
孢子植物是指能产生孢子的植物总称。主要包括
藻类植物、
地衣植物、菌类植物、
苔藓植物和
蕨类植物五类。
孢子植物是地球上最古老的生命类群,它们大多生长在潮湿、阴暗的地方。
形态特征
孢子是
植物所产生的一种有
繁殖或休眠作用的细胞,能直接发育成新个体,孢子一般微小,单细胞。由于它的性状不同,发生过程和结构的差异而有种种名称。植物通过
无性生殖产生的孢子叫“
无性孢子”,如
分生孢子、
孢囊孢子、
游动孢子等;通过
有性生殖产生的孢子叫“有性孢子”,如
接合孢子、
卵孢子、
子囊孢子、
担孢子等;直接由
营养细胞通过
细胞壁加厚和积贮养料而能抵抗不良环境条件的孢子叫“
厚垣孢子”、“
休眠孢子”等。孢子有性别差异时,两性孢子有同形和异形之分。前者大小相同;后者在大小上有区别,分别称大孢子、小孢子,并分别发育成雌、雄
配子体,这在
高等植物较为多见。
地衣植物
一般特征
地衣是某些真菌和藻类共生,形成的具有高度遗传稳定性的特殊植物体。但是,并非任何真菌和藻类都能生成地衣。地衣的形态主要是由共生真菌决定的,共生真菌在地衣中起了主导作用。
地衣中的真菌,多数是
子囊菌亚门的
盘菌纲和核菌纲,少数属于
担子菌亚门的伞菌目和非褶菌目,极少数是半知菌,只有一种(Cystocoleus racodium)产于中欧,是藻状菌;地衣中的藻类多数是绿藻和蓝藻,其中共球藻属、橘色藻属和念珠藻属的种类占了90%以上。
共生的藻类主要是单细胞
蓝藻(
念珠藻等)和
绿藻。共生的真菌绝大多数为
子囊菌,少数为
担子菌,极少数为
半知菌。藻类为整个植物体制造养分;菌类吸收水分和无机盐。为藻类制造养分提供原料,并围裹藻类细胞,以保持一定的湿度。
只有特定的蓝藻(念珠藻等)和绿藻与特定的真菌结合到一起,才能建立
共生关系、形成特定的地衣。这样的真菌称为地形型真菌。
地衣类型
1、地衣的分类
地衣约15500种,分类以共生的真菌为主进行,分为
子囊菌地衣纲、
担子菌地衣纲和
半知菌地衣纲。
2、地衣的形态类型
从形态上地衣有3种类型,即
壳状地衣——植物体紧贴基质——岩石、树皮和土壤等,难以分开。
占地衣数量的80%,岩生类主要是茶渍衣属和网衣属,树生种类主要是
文字衣属。
叶状地衣——植物体扁平、有背腹面,以假根或脐固着于基物上,易于采下。
岩生和树生叶状地衣,主要是梅衣属的种类;地生种类主要属于地卷衣属和脐衣属两类。
枝状地衣——植物体直立或下垂如丝,多分枝。
地生和石生种类多直立生长,如:石蕊属。树生类多悬垂生长,如:松萝属。
同层地衣——藻细胞散乱分布,无藻胞层和髓层的区别。壳状地衣是同层地衣,多缺乏
皮层或只有上皮层。
异层地衣——菌类和藻类细胞明显分层的地衣,称为异层地衣。叶状地衣和枝状地衣属于异层地衣。叶状地衣的植物体由上皮层、藻胞层、髓层和
下皮层组成。上下皮层是由
横向分裂的
菌丝紧密交织而成。藻胞层位于上皮层之下,由疏松的菌丝包着藻细胞构成;在藻胞层之下和下皮层之上为髓层。髓层由无色的蛛网状菌丝组成,菌丝间有许多大的空隙。髓层的主要功能是贮存空气、水分和养分,也是多数无色
地衣酸所沉积的部位。枝状地衣只有
皮层、藻细胞层和髓层。
地衣所呈现的各种色彩,主要是因为上皮层内通常含有大量橙色与黄色色素。
地衣的繁殖
1、营养繁殖:是地衣最普通的繁殖方式,通过地衣体断裂和碎裂为数个裂片,每个裂片再可发育为一个新个体。
地衣还可以通过形成
粉芽进行营养繁殖。粉芽是由少数菌丝包裹着几个藻细胞形成的特殊的繁殖体,脱离母体后,在环境条件适宜的地方发育为一个新个体。
2、有性繁殖:由共生的真菌独立进行。共生的真菌通过有性生殖方式产生
子囊孢子或者是
担孢子,散布到环境中,如果遇到与该真菌共生的藻类细胞而且环境条件适宜,孢子萌发后就能与藻类细胞不断发育成新的地衣。如果遇不到相应的藻类细胞,真菌的孢子即使萌发,也很快死去。共生蓝藻主要以细胞分裂方式增殖,共生绿藻则多以孢子进行无性繁殖。
经济意义
地衣的生长非常缓慢,几年才长几公分。地衣能忍耐长期的干旱和低温,干旱时休眠,需要的土壤、营养和水湿条件很低。所以地衣能在其他植物不能生长的裸露的岩石、土壤或树干上生长,也能在寒带积雪的
冻原生长。
地衣在岩石表面生长后,通过分泌
地衣酸,腐蚀、分解岩石,对于
岩石风化、
土壤形成都起促进作用,并且是其他植物的
开路先锋,所以称为
先锋植物。
有的地衣可作药用,如
石蕊(Cladonidcristutella)、
松萝(Usneasubrobusta)等,地衣酸具有抗菌作用,多种地衣体内的多糖有抗癌能力。地衣中含地衣淀粉,因此,多种地衣可供食用和作饲料。
滇金丝猴的主要食物就是地衣。
另外,地衣对SO2反应敏锐,工业区附近地衣不能生长,所以地衣可用作对
大气污染的监测指示植物。有的地衣,如染料衣(Roccellatinctoria)、红粉衣(Ochrolechiatartarea)等的
菌丝含有各种色素,可以提取色素物质,如
地衣红、
石蕊红等,作为化学指示剂、生物染料等等。
地衣也有危害的一面,如
云杉、冷杉林中,树冠上常被
松萝挂满,导致树木死亡。有的地衣生长在
茶树和柑橘上,危害较大。
低等植物小结
(1)植物体结构简单:或单细胞,或
多细胞的
丝状体,或叶状体,没有根茎叶分化;
(2)生殖器官是单细胞的(极少数是多细胞,但是没有不育的外套包围);
(3)受精卵不在母体内发育成多
细胞结构的幼小的植物体——胚,而是脱离母体后在环境中直接发育。胚得不到保护和营养,后代成活力低。——最为重要和关键。
(4)多数生活在水中或潮湿的环境中——适应
陆生环境的能力弱。
地衣的主要习性和主要类群
地衣的适应能力很强,特别能耐寒、耐旱,因而遍布世界各地,且多生于高寒地区。地衣的生长虽然缓慢,但是寿命极长。有人研究过生长在格陵兰岛上的某些地衣,证明它们已经生活了1000~4500年。
据统计,全世界已发现的地衣有500余属2600余种,通常分为三个纲。
藻类植物
一般特征
1.主要特征:(1)植物体为单细胞,或群体,或丝状体,或叶状体,没有根茎叶分化;
(2)有纤维素的
细胞壁:外层为果胶质,黏滑;内层为纤维素;
(3)细胞内含有
叶绿素或其它色素,能进行光合作用;
(4)多数种类在
生活史的某些单细胞时期具有
鞭毛——高度依赖水环境。
2.分门:
藻类植物约2.5万种,7门,多数生于海水、淡水中,少数生于陆地。
蓝藻门
1.一般特征
(1)细胞为
原核细胞,没有细胞核、
细胞器只有
核糖体;
(2)通常是单列细胞的
丝状体,细胞之间的联系松散;由丝状体再组成块状或片状。
(3)
光合色素为
叶绿素a和
藻蓝素,故植物体呈蓝色。光合产物贮藏物质主要是蓝藻淀粉。
(4)无有性生殖。通过细胞一分为二进行裂殖繁殖,或丝状体断裂进行营养繁殖。
2.分类和代表植物
已经发现和记载的
蓝藻门植物大约有1500种,只有一个纲,即
蓝藻纲(Cyanophyceae),3个目,即
色球藻目(Chroococcales)、
管胞藻目(Chamaesiphonales)和
颤藻目(Osillatoriales)。
念珠藻属于颤藻目,念珠藻(Nostoc)。
单列细胞构成的不分枝的
丝状体,称为藻丝。许多藻丝集合成片状、
球状群体,有公共
胶质鞘。藻丝上有
异形胞,较其他细胞大,常在此处断裂行
营养生殖。冬季时有的细胞成为
厚壁孢子(厚桓孢子),经过休眠后萌发成为新藻丝。
常见的种类有地木耳(Nostoccommune)和发菜(Nostoccommunevar.flagelliforme),均可食用。
绿藻门
1.一般特征
绿藻植物的细胞含有与高等植物细胞相同
光合色素,即叶绿素a、
叶绿素b、叶黄素和
胡萝卜素,因而都呈绿色。贮藏养分也相同,有淀粉和油类。
游动细胞有2或4条等长的顶生鞭毛。绿藻的植物体有单细胞的、群体的和
丝状体的。
分布很广,以淡水为多,常见于流水与静水中,陆地上阴湿处,海水中也有分布。
2.分类和代表植物
绿藻门约430属,6700种,通常分为
绿藻纲(Chlorophyceae)和
轮藻纲(Charophyceae)。
(1)
衣藻属(Chlamydomonus),属于绿藻纲。
衣藻属有100多种,生活于富含有机质的淡水沟和池塘中,早春和晚秋大量繁殖时,常形成大片群落,使水变成绿色。
植物体为单细胞,卵形,细胞内有一个核,一个杯状
叶绿体,叶绿体中有
淀粉核,细胞前端有2条等长的鞭毛,鞭毛基部有2个
伸缩泡,旁边有1个红色眼点。
衣藻既有无性生殖又有有性生殖。无性生殖常在夜间进行,生殖时藻体通常静止,鞭毛收缩或脱落变成
游动孢子囊,细胞核先分裂,形成4个子核,有些种分裂3-4次,形成8-16个子核,随后细胞质纵裂,形成2、4、8或16个子
原生质体,每个子原生质体分泌一层
细胞壁并生出两条鞭毛,子细胞由于母细胞壁胶化破裂而放出,长成新的植物体。有性生殖在多代的无性无殖后进行。生殖时,细胞内的原生质体经过分裂形成8=64个小细胞,称
配子。配子在形态上和游动孢子无大差别,只是比游动孢子小。
成熟的配子从母细胞中放出后,游动不久,即成对配合,形成双倍体、具4条鞭毛、能游动的合子。合子游动数小时后变圆,鞭毛脱落,分泌形成厚壁合子,合子壁上有刺囊。合子经过休眠,在环境适宜时内部经过
减数分裂,产生4个
单倍体的
原生质体。以后合子壁破裂,单倍体的原生质体被放出,并在几分钟之内生出鞭毛,发育为新个体。
多数种的有性生殖为
同配生殖,即配合的两个配子形状相似、大小相同。
有的为卵式生殖
从不同衣藻的生活史中,可以看出有性生殖起源于无性生殖,有性生殖中又是从同配生殖发展到异配生殖,再发展到卵式生殖。
本属约300种,全部是淡水产,是常见的淡水绿藻,在小河、池塘、沟渠或水田等处均可见到,繁盛时大片生于水底或大块飘浮于水面,用手触及有黏滑的感觉。
植物体是由长筒形细胞连成的不分枝的丝状体。每个细胞中有一至数条带状的
叶绿体,螺旋形绕于原生质体内,上有一列
淀粉核。细胞中有一个核和一个大
液泡。细胞壁外富有
胶质,触手滑腻。
水绵的营养繁殖可通过丝状体断裂成两条或丝状体的每个
细胞分裂来进行。水绵没有无性生殖。有性生殖为
接合生殖(conjugation),多发生在春季或秋季。繁殖时两条丝状平等靠近,在两细胞相对的一侧相互发生突起,突起渐伸长而接触,于是接触的壁消失,连接成管,称为
接合管。两条
丝状体之间可以形成多个横列的接合管,外形很像梯子称“
梯形接合”(scalariformconjugation)。细胞中的
原生质体收缩形成
配子,一条丝状体中的配子以变形虫式运动,通过接合管移至相对的第二条丝状体的细胞中,并与细胞中的配子结合。结合后,第一条丝状体的细胞只剩下一条空壁,此种丝状体是雄性的;第二丝状体的细胞在结合后,每个细胞中都有一个合子,此种丝状体是雌性的。配子融合时细胞质先融合,稍后两核才融合成合子。此外还有
侧面接合(lateralconjugation)。合子耐旱,水枯不死,待环境适宜时萌发,一般是在
合子形成后数周或数月,甚至一年以后萌发,由此长成新的植物体。
轮藻多生于淡水,在静水或不大流动的水底大片生长,少数生长在微盐性的水中。植物体直立,具轮状分枝,体表常常含有钙质,以单列细胞分枝的假根固着于水底淤泥中,主枝分化成“节”和“节间”,节间的中央有一个大细胞,外围由长细胞所组成。“节”的四周轮生短村,短枝称作“叶”;叶也有“节”和“节间”。无论是主枝或短枝,顶端有一个半球形的细胞,叫做顶端细胞(api-calcell)。植物的生长即由顶端细胞不断分裂形成的,主枝能无限生长;短枝到一定程度便停止生长。
轮藻属的有性生殖是
卵式生殖。雌性生殖器官称
卵囊(oogonium),雄性生殖器官称为
精子囊(spermatangium),雌雄生殖器官皆生于短枝的节上。卵囊生于刺状体上方,长卵形,内含一个狼胞;精子囊生于刺状体下方,其内产生精子。精子形状细长、螺旋形,生于其前端的两条鞭毛拖向后端,成熟后的精子被释放到水中,卵囊成熟时,精子进入卵囊与卵结合。合子分泌形成厚壁,脱离藻体,休眠后经减数分裂萌发,可长出数个
轮藻植株。
轮藻属的
营养繁殖:一种是断裂的藻体沉在水中长出“假根”和“芽”,成为新的植株;另一种是藻体的基部长出
珠芽,内含大量淀粉,很像
种子植物的块根或
块茎。
轮藻的植物体高度进化,生殖器官构造复杂,外面有一层营养细胞包围着,可以与
高等植物的性器官相比,因此,有人将它们列为独立一门。
除上述介绍的几属
绿藻以外,常见的绿藻还有小球属(Chlorella),植物体为浮游性的单细胞体,圆形或椭圆形、
细胞壁薄而均匀;
绿球藻属(Chloroccum),单细胞植物体,幼时圆形、壁薄;细胞有一个大叶绿体,一个
淀粉核及一个细胞核;
栅藻属(Scenedesmus),植物体为群体,细胞纺锤形或长筒形,通过4或8个横着连成一排;还有
团藻属(Volqox)图)等。另外
石莼属(Ulva)的生活史中还出现了同形
世代交替。
绿藻和
高等植物之间有很多相似之处,它们有相同的色素,光合作用的产物都是淀粉,鞭毛类型都是
尾鞭型。因此,多数学者承认高等植物的祖先是绿藻。
绿藻门在植物界的
系统发育中居于主干地位。然而高等植物究竟从那一类绿藻发展来的,还没有肯定的答案。
褐藻门
1、一般特征
褐藻几乎全为
海产。藻体含有
叶绿素a、叶绿素c和胡萝卜素及叶黄素。其中以胡萝卜素和叶黄素的含量较多,因此常呈黄褐色。贮藏的养分主要是褐藻淀粉(海带糖,一种水溶性的
多糖类)和甘露醇。
褐藻是多细胞的植物体,有大形带状或分枝的
丝状体。有的植物体很大,如
巨藻属(Macrocystis)可长达400m。植物体分为带片、带柄和假根三部分。
褐藻都具有有性生殖,包括同配、异配和
卵配生殖。无性繁殖产生
游动孢子或
不动孢子。游动孢子和配子都具有侧生的两根不等长的鞭毛,一般向前的一根较长,向后的较短。通常都有
世代交替,有
同型世代交替和异型世代交替。
2、分类和代表植物
海带属(Laminaria)本属约有30种,在我国常见的海带(Laminariajaponica)。它是人们喜爱的食品。海带要求水温较低,夏季平均温度不超过20℃,而
孢子体生长的最适宜温度是5-10℃。
海带的孢子体分成三部分:固着器、柄和带片。固着器呈分枝的根状;柄没有分枝,为圆柱形或略侧扁,柄
组织分化为三层,
表皮、
皮层和髓;带片生长于柄上,不分枝,没有中脉,幼时常常凸凹不平,内部构造和柄相似,也分为三层。
海带的
生活史有明显的
世代交替,孢子体成熟时,在带片的两面产生棒状单室的
游动孢子囊,孢子囊中间夹着长的细胞称隔丝(paraphsis)。
孢子囊聚生为暗褐色的
孢子囊群,
孢子母细胞经过
减数分裂及多次普通分裂,产生许多单倍侧生双鞭毛的同型游动孢子。游动孢子梨形,两条侧生鞭毛不等长(北方海带的孢子多在9、10月间成熟,10月底到11月底间放出大量孢子)。同型的孢子在生理上是相同的,可萌发为雌雄
配子体。雄配子体是由十几到几十个细胞组织的分枝的
丝状体,其上的
精子囊由一个细胞形成,可产生一个侧生双鞭毛的精子,其构造和
游动孢子相似。雌配子体是由少数较大的细胞组成,分枝也很少,在2-4个细胞时,枝端即产生单细胞的卵囊,内有一枚大卵,成熟时卵排出,附着于卵囊顶端,卵在母体外受精,形成二倍的合子。合子不离母体,几日后即萌发为新的海带。在适宜条件下,次年6月可长至133~167cm。海带的
孢子体和配子体差异很大,孢子体大而有
组织分化;配子体只有十几个细胞组成。所以是孢子体发达的异型
世代交替。
世代交替:有些植物的生活史中,具有两种独立生活的阶段,一种是两倍体的孢子体阶段,它由受精卵发育而来,并通过
减数分裂产生孢子,称为孢子体世代;另一个阶段是
单倍体的配子体阶段,它由孢子发育而来,并产生配子。
高等植物和较进化的
藻类植物具有世代交替现象。
经济意义
藻类分布广、大多数生长于湖泊、海洋中,是
湿地生态系统食物链的重要环节,具有世界维护生态平衡的重要作用。对环境的要求非常高,指示作用。
对人类的意义有:
1、工业、化工、医药等的原料
2、食用
3、药用
苔藓植物
高等植物一般特征:受精卵在母体(卵囊)内发育成多细胞结构的胚(即受精卵在母体内发育而成的幼小的植物体);有茎、叶乃至根的分化(苔藓植物没有真正的根);生活史中具有明显的世代交替;具有由多细胞构成的生殖器官及其外围的保护性结构(不是花!卵囊、精子囊?);多数是陆生。包括
苔藓植物门、
蕨类植物门、
种子植物门。
一般特征
1、有明显的世代交替。
2、
配子体显著(发达),自养,生活时间较长;有类似茎和叶的分化而没有真正的根,只有假根。没有
维管束,没有完善的
组织分化,即没有
保护组织、
输导组织和
机械组织等分化。成熟时产生
颈卵器和
精子器,属于
颈卵器植物。
精子借水的作用游至颈卵器与卵结合,受精卵在颈卵器内(母体的一部分)发育成为胚,再发育成
孢子体。
3、孢子体简单,在颈卵器内发育成熟,通常由
孢蒴、蒴柄和基足三部分构成,通过基足寄与配子体联系(具体是颈卵器)。孢子体成熟时,孢蒴内的
孢子母细胞减数分裂产生孢子,一个孢子萌首先发育成一个
原丝体,一个原丝体再形成若干个
配子体。
由于结构的限制——没有根、没有
维管束、没有完善的
保护组织,
苔藓植物个体矮小,而且多数只能生活于阴湿的环境中,是从水生到陆生的过渡类群。(如何解释)
假根:单细胞或一列细胞,没有维管束;苔藓及以前的植物只有假根。
真根:多细胞,有维管束的分化。蕨类植物和
种子植物(即
维管植物)才有真根。
代表种(分类)
现有40000种,中国约2100种。分为
苔纲、
藓纲(和
角苔纲)。
1、苔纲
2、藓纲
藓纲——植物体有拟茎、
拟叶的分化。假根由单列细胞构成。叶常具中肋,植物体多为辐射对称。孢子萌发形成
原丝体(protonema)。
配子枝(game-tophpre)为原丝体上生出的带叶的枝。
孢子体的结构较苔类复杂,孢蒴有蒴轴。
葫芦藓(FunarriahygrometricaSibth.)P204
茎叶体,
二叉分枝,直立,具有多细胞假根,
雌雄同株异枝。
常生活在有朵质丰富的土地上。植物体(
配子体)直立矮小,多呈黄绿色,具茎、叶分化和假根;叶长舌形,有一条中肋,生物茎的中上部。雌雄同株,但为雌雄异枝;雌雄先生长,雌枝稍后生长。雌枝端的叶集生呈芽状,其中有几个具柄的
颈卵器,但通常只有一个颈卵器发育成孢子体。雄枝端的叶较大,枝顶端集生多个
精子器。当生殖器官成熟时,精子器顶端裂开,精子溢出,借助于水游入
卵器中与卵结合,卵受精后形成合子,合子不经休眠,在颈卵器中发育成胚,胚逐渐分化,发育成
孢子体。颈卵器随着孢子体的增长而增长。孢子体的柄迅速增长,使颈卵器断裂成为上下两部分,上部成为
蒴帽(calytra)。孢子体由
孢蒴、蒴柄和基足三部分组成。
孢子体的主要部分是孢蒴,其中的造孢组织发育为
孢子母细胞,孢子母细胞经
减数分裂形成
四分体孢子。孢子成熟后从孢蒴中散出,在适宜的环境条件下萌发形成
原丝体。原丝体细胞含
叶绿体,能独立生活,它向上生成芽体,再形成具有茎、叶和假根分化的
配子体。
作用及经济意义
(1)苔藓植物能生活于沙碛、荒漠、冻原地带及裸露的石面上,能不断分泌酸性物质,分解岩石,本身死亡的残体亦堆积其上,年深日久,即为其他高等植物他造了生存条件。它是继蓝藻、地衣之后,植物界的石荒者之一。
(2)由于
苔藓植物多具丛生的习性,植株之间空隙很多,可起到毛吸管的吸水作用。因此苔藓植物有很大吸水能力,吸水量高时可达植物体本身重量的15-20倍,而其蒸发量却只有净水面的1/5。因此,苔藓植物对林地、山野的水土保持有一定作用。
(3)苔藓植物与湖泊和森林的变迁有密切关系。多数水生或湿生的
藓类,常在湖泊、沼泽形成广大群落,在适宜的条件下,上部逐年产生新枝,下部老的植物体逐渐死亡、腐朽,经过长时间的积累,腐朽部分愈堆愈厚,可使湖泊、沼泽干枯,逐渐陆地化,为陆生的草本植物、灌木和乔木生活创造条件。从而使湖泊、沼泽演替为森林。
如果空气中湿度过大,同些藓类能吸收空气中的湿气,使水长期积蓄于藓丛之中,也能促进地面
沼泽化,形成
高位沼泽,造成林木大批死亡,对森林危害甚大。因此,它对湖泊、沼泽的陆地化和陆地的沼泽化,起着重要的演替作用。
(4)在不同生态条件下,常出现不同种类的
苔藓植物,因此,苔藓植物可作为某一生态条件的
指示植物。如
泥炭藓类多生于我国北方的
落叶松和冷杉林中,
金发藓多生于
红松和
云杉林中。
(5)因苔藓植物对空气中
二氧化硫和
氟化氢等有毒气体很敏感,可作监测
大气污染的指示植物。
(6)一些苔藓植物可作药用,如
大金发藓(Poltrichumcommune),全草能乌发、利便、活血、止血。
另外,由于苔藓植物有很强的吸水能力,在园艺上常用以包装运输新鲜苗木或作播种后的覆盖物,苔藓类形成的
泥炭,可作燃料及肥料。
菌类植物
特征及分门
一般特征:菌类植物不是一个具有自然亲缘关系的类群。它是一群没有根、茎、叶分化,一般无
光合色素,并依靠有机物质而生活的一类
低等植物。绝大部分菌类植物的营养方式是异养(heterolrophy)的。异养的方式有寄生和
腐生。从活的动植物体吸取养分的称为寄生(parasitism)。通过分解死亡的植物体或无生命的有机物质获得养分的称为腐生(saprophytism)。
菌类植物约有9万余种,可分为细菌门,
黏菌门和
真菌门。
菌物:不包括细菌在内、具有细胞壁的真核菌类植物。
细菌门
(Schizomycophyta,Bacteriophyta)
1、一般特征和分类
细菌是微小的单细胞植物,有
细胞壁(无纤维素),但没有细胞核,与蓝藻相似属于
原核生物。绝大多数细菌不含叶绿素(
紫细菌含有细菌叶绿素)为
异养植物。有的细菌(如
硫细菌、
铁细菌等)是自养的,能利用CO2及
化学能自制养料。细菌通过
细胞分裂进行繁殖,没有有性生殖;有的可以形成
芽胞渡过不良环境,待环境适宜时重新发育成一个细菌。细菌的分裂繁殖速度很快,在外界条件适宜时,20-30分钟可以分裂繁殖一次,一天24小时可以繁殖47-71代,所以细菌传播的疾病速度快,有时难以控制。
芽孢细胞壁加厚,内部代谢降低,能够非常有效的抵抗外界不良条件——低温、高温、干旱。有的芽孢在-253℃下不死,或在100℃下30分钟不死,或在非常干旱的环境中不死。所以医疗和科研中的
灭菌、消毒的要求就比较严格。
细菌在形态上可以分为三种基本类型
球菌:细胞为球形或半球形,直径在0.5-2um的范围,无鞭毛。
杆菌:细包呈杆棒状,长度在1.5-10um的范围,在生活中的某一个时期生长出鞭毛,能够游动。
螺旋菌:细胞长而弯曲,略弯曲的称为
弧菌,其形态又常因
发育阶段和生活环境的不同而改变,在生活中的某一个时期生长出鞭毛,能够游动。
另外,
放线菌类(Actinomycetes)也是细菌中的一类。其细胞为杆状,不游动,在某种生活情况下变成分枝
丝状体,从细胞的结构看,它是细菌;从分枝丝状体来看,则像真菌,故有人认为它是细菌和真菌的中间形态。
腐生细菌占绝大多数,它们通过分解各种有机物(动物尸体、粪便,植物的枯枝落叶等等),使其腐烂,从中取得有机碳作为养料。
寄生细菌种类和数量少,寄生于动植物体的活细胞内,靠吸取活细胞内的养分生活,并使植物和动物致病。它们从植物的气孔、伤口等处进入植物体的细胞;从动物的口腔、呼吸道及伤口等进入动物体的细胞。
目前已经发现的细菌种类约2000余种。分布很广,几乎遍布地球的各个角落、空气、水、土壤及生物体的内、外,一切物体的表面都有细菌存在。
2、细菌在自然界中的作用和经济意义
腐生细菌和其他腐生真菌联合起来,能把动、植物的残遗物(尸体、枯枝落叶和排泄物等)分解为简单的
无机物,完成自然界的
物质循环——
矿化作用。所有的
高等植物都不能直接消化纤维素,也不能直接吸收蛋白质。而这些物质是地球上数量最多的物质,只有通过多种腐生细菌的配合分解,才能变成简单的无机物——水、
二氧化碳和氨,重新被植物体利用,重新进入
生物循环。
根瘤细菌与一些植物尤其是豆科植物的根共生形成根瘤,可以把空气中的氮固定为含氮化合物,供给植物利用。
磷细菌能把磷酸钙、
磷灰石、磷灰土分解为植物容易吸收的养分。
硅酸盐细菌能促进土壤中的磷、钾转化为植物可以吸收的物质。
很多细菌是致病菌,可以使人、家畜、家禽致病,甚至危害生命,如
伤寒杆菌、猪
霍乱菌等。从
狭义的或生产的观点,使生产受到损失。从种群角度说,加速了老弱个体的死亡,减少对食物的消耗、减少不良后代的产生等等,有利于种群的发展,是一种有益的自然选择。
细菌在化学工业、造纸、制革和炼糖等工业领域也广为应用。
在医药卫生方面,可以利用细菌生产多种药物,利用杀死的病原菌或处理后丧失毒力的活病原菌,制成各种预防和治疗疾病的疫苗和卡介苗。
有些放线菌能产生抗菌素。如
链霉素、
四环素、
土霉素等,都是从
放线菌类中提取出来的抗生素。
真菌门
(Eumycophyta)
1、一般特征
真菌的营养体除少数原始种类是单细胞外,一般都是由向四周伸展的分枝
丝状体所构成,特称菌丝体(mycelium),每一根丝称为菌丝(hyphae)。
菌丝有的分隔,有的不分隔,不分隔的菌丝实为一个多核的大细胞。菌丝缠绕在一起形成菌丝体。高等类型的真菌进行有性生殖时,常形成特殊的菌丝组织结构,其中产生有性孢子,此种组织结构称
子实体(sporophore)。
大多数真菌
细胞壁是由
几丁质(chitin)组成,部分低等真菌的细胞壁是由纤维素组成。菌丝细胞内包含有细胞、细胞质、液泡,贮存有油滴、肝糖等养分。有些真菌细胞的
原生质体含有色素而使
菌丝(尤其是老的菌丝)呈现不同的颜色,但是,这些色素是非光色素。
真菌的生殖方式有营养繁殖、无性生殖和有性生殖三种,其中,无性生殖极为发达,形成各种各样的孢子。
真菌的生活方式是导养的,一部分是寄生的,一部分是
腐生的。有的是腐生为主,兼有寄生活;有的是寄生为主,兼有腐生生活。只有一小部分是绝对寄生的,这部分常常造成农作物病害——如
小麦秆锈病(Puccciniagraminis)等的主要病原菌。
真菌的分布极广,陆地、水中及大气中都有,尤其以上土壤中最多。
2、分类和代表植物
真菌的种类很多,约有3800多属,已知道的有70000种以上,可分为4纲:
藻菌纲、
子囊菌纲、
担子菌纲和
半知菌纲。
(1)
藻状菌纲(Phycomycetes)植物体多为分枝的
丝状体,菌丝不具横隔,含多核。繁殖方式与某些藻类很相似,本纲约有200多属,常见植物为黑根毒。
黑根霉(匐枝根霉)(Rhizopusnigricans)也称
面包霉,多腐生于富含淀粉的食物上,
菌丝横生,向下生有假根;向上可生出
孢子囊梗,其先端分隔形成孢子囊,其中产生许多生孢子,孢子成熟后呈黑色,当孢子散落在适宜的基质上,就萌发成新的植物。它们可进行有性
接合生殖。黑根霉常使蔬菜、水果、食物等腐烂。
甘薯贮藏期间,如遇高温、高湿和通风不衣,常由它引起软腐病。
(2)子囊菌纲(Ascomycetes):菌丝有分隔,有性生殖时形成子囊(ascus)、
子囊孢子(ascuspore)及
子囊果。
子囊是有性生殖的两性核结合的场所,结合的核经
减数分裂,形成子囊孢子,一般是8个。本纲的子实体也称为子囊果(asco-carp),其周围是菌丝交织而成的包被(peridium),即子囊果的壁。子囊果内排列的子囊层,子囊之间有丝。子囊果有3种类型:①
子囊盘(apothecium);子囊果呈盘状、杯状或碗状,
子实层常露在外;②
子囊壳(perithe-cium);子囊果呈瓶状,顶端有孔口,这种子囊果常理于
子座中(stroma);③闭囊壳(cleistothecium):子囊呈球形,无孔口,完全闭俣。
子囊果的形状是
子囊菌纲分类的重要依据,但有的种类则无子囊果。
本纲常见的属有
酵母菌属、
青霉属、
曲霉属和
虫草属等等。
①酵母菌属(Saccharomyces)是本纲中最原始的种类,常用于制造啤酒。植物体为单细胞,卵形,有一个大
液泡,核很小。酵母菌的重要特征是出芽繁殖。首先在母细胞的一端形成一个小芽,(也叫
芽生孢子blasto-spore),老
核分裂后形成的
子核,移入其中一个小芽,小芽长大后脱离母细胞,成为一个新酵母菌。芽细胞可以相连成为
假菌丝。有性生殖时合子不转变为子囊,以
芽殖法产生
二倍体的细胞,由二倍体的细胞转变成子囊,减数分裂后形成4个
子囊孢子。酵母能将糖类在无氧条件下分解为二氧化碳和酒精,与人类密切关系。
②
青霉属(Penicillium)主要是以
分生孢子繁殖,从
菌丝体上产生很多直立的
分生孢子梗,梗的先端分枝数次,呈扫帚状,最后的分枝称小梗(sterigma),生小梗的枝叫
梗基。小梗上有一串青绿色的分生孢子。有性生殖仅在少数种中发现,
子囊果是闭囊壳。
青霉素(盘尼西林)是20世纪医学上的一大发现,其主要是从黄青霉(Penicilliumchrysogenum)和点心青霉(P.notatum)中提取的。但有的青毒有毒,同时它们也是常见的污染菌。与青霉相近的是
曲霉属(Aspergillus)。其
分生孢子梗顶端膨大成球,不分枝,可区别于前者。其中的
黄曲霉(A.flaqus)的产毒菌株产生
黄曲霉素,毒性很大,能使动物致死和引起癌症。
③
虫草属(Cordyceps)在鳞翅目昆虫体内寄生的
子囊菌,其中
冬虫夏草(C.sinensis)最著名。该菌的
子囊孢子秋季侵入
鳞翅目幼虫体内,幼虫仅存完好的外皮,虫体内
菌丝形成
菌核。越冬后,次年春天从幼虫头部长出有柄的棒状
子座。由于子座伸出土面,状似一颗褐色的小草,故该菌有冬虫夏草之名。该菌为我国特产,是一种名贵补药,有补肾和止血止痰之效。
(3)
担子菌纲(Basidiomycetes)菌丝有分隔,有性生殖时形成担子(basidi-um),它是两性核配的场所,担子上
常生有4个
担孢子(basidiospore),担子菌的子实体也称为担子果,是高等担子菌产生担子和担孢子的一种结构、其大小、形状、地质、色泽差异很大。
①伞菌属(A.garicus)
子实体由
菌盖(pileus)
菌褶(gills)、黄柄(stipe)和
黄环(annulus)菌盖张开时残留在
菌柄上的环状膜)组成。菌褶的表面是
子实层,子实层中有不产生孢子的测丝、无隔担子、担子棒状,顶端有4个小梗,每个小梗上长1个担孢子,担孢子成熟后脱落,生成单核菌丝,经过复杂的变化,又生成子实体。
本纲常见的食用菌有
平菇(Pleurotusostreatus)、香菇(Lentinusedodes)、口磨(Tricholmagambosum)等,它们都是美味和营养丰富的食品。作为食用和药用还有木耳(Auriculariaauricula)、
银耳(Tremellafusiformis)、猴头(Hericiumerinaceus)等。药用的有
猪苓(Polyporusumbellatus)、灵芝(Ganodermalucidium)、茯苓(Poriacocos)等。常见的植物病原菌有麦菌秆锈病菌(Pucciniagraminis)、玉米黑粉病菌(Ustilagomaydis)等。
注意:真菌部分必须介绍
子囊菌和
担子菌,才能与
地衣植物的组成联系起来。
真菌在自然界中的作用和经济意义
真菌的
矿化作用仅次于细菌,能把动、植物的尸体和排泄物以及各种遗弃物分解为简单的无机物,完成自然界的物质循环——矿化作用。
发酵工业——医药、化工、食品的作用
使动植物致病。
蕨类植物门
一般特征
1、生活史中,孢子体发达、占优势,但孢子体和配子体都独立生活,都是自养。
2、通常所见的为
孢子体,较大。孢子体有茎叶根的分化(
松叶蕨无根,例外),体内产生
维管束,是
维管束植物。孢子体产生孢子,散布后,孢子发育成
配子体。维管束通常无
形成层,
木质部只有
管胞和木
薄壁细胞,
韧皮部只有
筛胞和韧皮薄壁细胞。
3、配子体为叶状体,小型的绿色心脏型,结构简单,无根茎叶分化,无维管束,称为
原叶体,自养。配子体产生
颈卵器和精子器。精子借水的作用游至颈卵器与卵结合,受精卵在颈卵器内(母体的一部分)发育成为胚,再发育成孢子体,此时配子体死亡,新一代的孢子体独立生活。
分类
12000种,我国2600种。
代表植物
代表种属(
石松属、
卷柏属、
木贼属、
蕨属)的特征;蒴类植物的生活史。
1、松叶蕨纲
2、水韭纲:约有70多种,我国有两种,常见的为
中华水韭(I.SinensisPalmer)。
3、石松纲(Lycopodinae)
孢子体多为二叉式(dichotomy)分枝,小型叶(
拟叶),常螺旋状排列,有时对生或轮生,有或无叶舌,
孢子囊有厚壁,单生于
孢子叶(sporphyll)腋的基部,或聚生于枝端成
孢子叶球(strobile),或称为孢子叶穗(sporophyllspike)。孢子同型(homospory)产生的孢子大小相同或
孢子异型(heterospory)产生的孢子有大小之分,现仅有
石松目和
卷柏目。
茎有明显的节和间节,叶小,鳞片状轮生。
孢子囊穗生于枝顶,孢子叶盾状,下生多个孢子囊,孢子同型,有2条
弹丝(elater),螺旋形
游动孢子,具有多数鞭毛。
现在仅存
木贼属(Equisetum)1属,约30多种,我国约有9种,常见的有
问荆(E.ArqenseL.),是一种杂草,有清热利尿的作用。
节节草(E.ramosissimumDesf.)、木贼(E.hiemaleL.)可作药用和磨光材料。
叶为大型叶,具有
孢子囊群盖(indusim),孢子同型。
配子体常为心形,生殖器官生于腹面。真蕨是现今最繁茂的蕨类植物,约10000种以上,我国有40科2500种,以
菜蕨为例说明蕨类植物
生活史。
适应陆生生活
起源:古代绿藻;由裸蕨类进化而来。
苔藓植物是原始的
高等植物:
1、
配子体虽有茎叶分化,但结构简单,无真正的根,无
输导组织和
机械组织以及
保护组织。
2、有性生殖时,必须借助于水才能完成受精,为水生到陆生的过渡类型。
经济意义
蕨类植物和人类关系十分密切。
古代蕨类植物形成的煤炭,可提供大量能源;
许多
蕨类植物可作为药用,如
卷柏、
海金沙、贯众等,有些蕨可食用,如
蕨菜。
在工业上,
石松可作为治金工业上的优良脱膜剂;还可在火箭、
信号弹、照明等各种照明工业上,用作突然起火的燃料。
农业上,
满江红因和
蓝藻共生,是水稻良好的绿肥,也可做饲料。