书城科普读物植物王国奇妙事
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第6章 裸子植物——种子植物先驱者(1)

在有机物被赋予了生命,成为了细胞之时,它们同时也被剥夺了不朽的权利,衰亡对于每个生命体都是必然的过程。既然单个生物无法永生,那么繁殖后代便成为了延续种族的唯一方式。想在地球史上留下点痕迹,怎样更好地繁衍后代就成为了生物们面临的一个首要的问题。

生命的延续方式——有性与无性

最原始的单细胞生命采用了“分身术”来制造下一代。首先,它们体内的遗传物质会加倍,之后平分到细胞两侧,最后细胞从中间一分为二,成为了两个新生命,遗传物质也平分到了两个细胞中,这两个细胞无论外形和内部组成基本都与原来的细胞没什么区别。我们称这种生殖方式为分裂生殖。

分裂生殖属于生物体无性繁殖中的一种,它的过程简单,对细胞的结构复杂程度要求也很低。由于地球的原始生存环境相当恶劣,结构复杂的细胞在当时的环境中根本无法生存,分裂生殖就成为了当时一个简单高效的繁殖方式。虽然通过分裂生殖产生的后代会一成不变地延续上一代的所有生活方式,但这种保守的态度至少能保证整个种族在恶劣环境中的存活。变形虫、眼虫藻等就是采用这种生殖方式。

此外,营养生殖、出芽生殖和孢子生殖等生殖方式都属于无性生殖。现存的许多生物还在延续着无性生殖的方式,而一些有性生殖的生物在特定条件下也能够以无性生殖的方式繁衍后代。植物界中的大部分成员都保持了无性生殖的特性,构成它们身体的任何一个单独细胞都拥有再生为完整植株的能力,现代植物研究中广泛运用的组织培养技术就是利用了植物的这一特点。

然而动物们却失去了这种强大的能力,直接导致它们更容易受到伤害。如果人们的肢体或器官因事故而受到伤害后能够再生,那将是一件多么伟大与幸福的事。

那么,为什么植物可以再生,而动物却不能呢?

这是因为植物体的结构简单,身体远没有动物的器官那么复杂,每个细胞中都含有这种植物的所有遗传信息,而且这些遗传信息都能够自然表达。这就使植物细胞具有了高度的再生长能力,它脆弱身体的任何一部分受到损伤后都可以轻松地再生。不过,植物为此也付出了沉痛的代价——永远停留在低级阶段。

生命的演化其实就是一个生命体基因变异的过程。基因控制着生物体的外形与内部构造,因而基因的变异直接影响着生物体的生活方式。

在一些极端环境中,比如强辐射、高温或非正常的细胞增殖过程中,基因都可能发生变化。有的基因变化可能将生物体置于死地,有的却可能帮助生命体改造结构,以避免一些极端环境对其身体造成的伤害。

单个生物体产生基因突变的概率毕竟有限,在有性生殖产生以前,子代的基因只是来自上一辈单个个体,有利基因的积累完全是一脉相承的,速度相当慢;有性生殖出现之后,子代的基因就同时来自父本和母本两个不同的个体,不同生物为抵抗不同恶劣环境而产生的基因变异则有机会混合于他们的子孙身上。如此一来,生物体经过自然选择产生出来的一些有利基因就在有性生殖产生之后,以成倍的速度向后代传递,这对于后代有着极为重大的意义。

物种新纪元——有性生殖

在裸子植物出现之前,分裂生殖与孢子生殖仍然是植物所采用的主要生殖方式,两种生殖方式均不能离开水环境进行,并且新个体在还是一个弱小孢子的时候就已经被放置于自然环境中了,处于自生自灭的境地中,母体并不能对后代进行任何保护。

裸子植物起源于古生代,繁盛于中生代,曾与巨型蕨类植物和恐龙共同生活在地球上。在晚二叠世的全球性剧烈地质活动以及随后到来的数次冰川期侵袭中,恐龙与高大的蕨类植物双双退出了历史舞台,而裸子植物凭借自身特有的一些优势存活了下来。并进化出了木质部与韧皮部,这些都是密集的导管系统,不仅能够运输营养,同时还有很高的硬度与韧性,使其有可能承受剧烈的冲击及震动。它们的叶通常为针形或密集层叠的小型鳞片状,因此在冰川期寒冷干燥的环境之中具有极强的耐寒性。而且这种叶片结构最大限度地保持水分蒸发与光合作用之间的平衡,能够保存少得可怜的水分,从而使植物挺过长达千余年的寒冬。

相对35201襸于被子植物来说,裸子植物虽然同样是种子植物,但种子外部并没有被子植物的特有结构——果皮以及果肉的包裹,而是裸露在外,因而得名“裸子植物”。

其实,裸子植物真正为人所重视的,并非其学术价值,而是它本身所蕴含的巨大经济价值。因为裸子植物中的许多品种都是重要的经济林木,尤其在北半球,森林中80%以上的植物都是裸子植物,它们自然也就成为了人类口中“有用之材”。历经数次世界末日的裸子植物现在又一次受到了人类的威胁。

人类在拥有了思考和创造能力的同时,又用这天赋不断挤压着其他生物的生存空间。然而,当其他物种消亡殆尽的时候,人类又能去往何处呢?那一天也许就是人类灭绝的日子。这个冰冷而遥远的未来并不一定会发生,只要我们与自然界和谐共处,在大自然的再造能力之内合理地开发、利用资源,我们的世界仍然会是丰富多彩的。

相信经过人类的努力,这样的馥郁葱茏一定会常留人间。

裸子植物因为它的特殊器官结构具有很强的耐力,因而能够挺过长达数千年的冰川期。不过因为这些特殊结构,它们也就注定不可能像被子植物那样有那么多的种类。

裸子植物门中共有大约种植物,分属于个纲,即苏铁纲、银杏纲、松杉纲和盖子植物纲。其中松杉纲是裸子植物门中最大的一纲,它拥有整个裸子植物门一半以上的植物,共计多种。

松柏泛指的是松科和柏科的植物,它们隶属于松柏目。这一目中还有我们所熟知的杉科植物以及与杉科植物外形很相似的南洋杉科。而松柏目中的这四科植物数量则汇集了松杉纲的绝大部分,共有多种。

松、柏、杉是人们使用的通俗名称,其中有不少植物由于外形类似而被错认为相同的科,如冷杉、云杉属于松科,但名称上用了杉字,而水松和金松则是杉科植物,这些名称沿用至今已约定俗成。目前各科植物应用的名称常常是混杂的,想要辨别这三科植物只依靠植物名是不够的。而从外形来看,这三科植物多是植株挺拔,高大参天,想要将这些巨木分门别类,我们就需要研究一下三科植物各自具有的一些特殊结构。

松、柏、杉——从远古走来的巨人

从叶形来说,松科和柏科植物最容易辨认,因为松科是细长的针状叶,且在枝上螺旋状互生,也就是说松枝的每个节上只生有一片叶,而且每根枝条上的叶都呈螺旋状排列。同时,由于松树针叶的尖端十分尖锐,因此摸上去十分扎手。而柏树则是对生或轮生叶,也就是说每节上会着生2~3片叶,且叶上多会分布龙鳞状的鳞片。

杉科和柏科植物相比,其中许多种的叶形和叶序已经十分相似,要区分这些种,我们就要从两科植物的球果种鳞与苞鳞联合的紧密程度来判别了,其中杉科植物球果由于种鳞同苞鳞是半合生式,因此较易被掰开。而柏科植物由于种鳞和苞鳞采取全合生方式,因此想要掰开柏科植物的球果会比杉科植物困难得多。

松科共10属约230种,主要生于北半球,为森林的主要树种,亦是重要的造林树种,如松属、云杉属、落叶松属、冷杉属、铁杉属和黄杉属。