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植物的生長和發(fā)育

 思明居士 2017-12-31

 

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植物的生長需要特定的條件:光、溫度和水分。

不同的植物所需要的條件不同,三個條件中的任何一個在特定的條件下都能影響植物的生長。有些對日照長度有反應(yīng),例如三葉草對春天日益增長的日照時間有反應(yīng);一些沙漠植物只有在雨后才會生長,例如鱗葉卷柏Selaginella lepidopbylla,還有一些喬木只有在平均溫度達(dá)到特定值以上時才會長葉。例如夏櫟Quercus robur。

植物的生長和發(fā)育

夏櫟 Quercus robur ,殼斗科/櫟屬

三葉草(Shamrock):是多種擁有三出指狀復(fù)葉的草本植物的通稱,主要包括三類:豆科的車軸草屬(被認(rèn)為是最正宗的三葉草)和苜蓿屬、酢漿草科的酢漿草屬中的某些種類。

相反地,當(dāng)這些條件不適合時,植物就會停止生長,在這種情況下,植物可能會進(jìn)入休眠,也可能會死亡。

植物的生長和發(fā)育

含生草 Anastatica bierocbuntica 十字花科/含生草屬,看似枯萎卻依然活著

 

分生組織

所有生物的生長都發(fā)生在細(xì)胞水平上。在植物中,生長只局限于分生組織區(qū)域,那里的細(xì)胞快速分裂。這種微觀水平上的生長會帶來植物整體結(jié)構(gòu)的變化,并最終形成復(fù)雜的器官水平上的生長。

植物的生長和發(fā)育

顯微鏡下的植物

這些區(qū)域內(nèi)活躍分裂的細(xì)胞是原分生組織細(xì)胞,它們尚未分化成任何特化的形態(tài)。原分生組織只存在于植物特定的區(qū)域,例如分布在根尖、牙尖或莖尖的原分生組織被稱為頂端分生組織,而分布在木本植物樹皮下的形成層中的被稱為側(cè)生分生組織 —— 它可以使莖和根增粗。

分生組織的活性具有潛在不確定性,有可能伴隨植物一生,也可能只活躍一段時間。

雖然植物生長發(fā)育的類型驚人地多樣化,但所有這些都可由發(fā)生在分生組織中細(xì)胞水平上的三個步驟加以解釋。

① 細(xì)胞分裂(有絲分裂)

② 細(xì)胞增大

③ 細(xì)胞分化(一旦細(xì)胞達(dá)到其最終尺寸,就會特化,不再具有分生能力)

植物的生長和發(fā)育

這三個步驟發(fā)生方式的多樣化決定了一個植物體內(nèi)不同的組織和器官,同時也造就了不同的植物種類。

新形成的分生組織經(jīng)常在三維空間上增大,但在例如莖和根這樣細(xì)長的植物器官中,由于施加在細(xì)胞上的物理壓力,其增大主要發(fā)生在一個方向上,增大也就很快成為了伸長。在這種情況下,長大的細(xì)胞排列在分生組織之下,由此產(chǎn)生器官的伸長生長。

居間分生組織迄今為止只在單子葉植物中發(fā)現(xiàn),例如禾草類植物(包括竹子)。這些分生組織位于節(jié)的基部,或葉片的基部。居間分生組織的這種分布方式最有可能是對食草動物啃食做出的一種反映 —— 想想大熊貓吞食竹葉,或牛咀嚼草葉的場景就會明白。

 

薄壁組織

植物的生長和發(fā)育

毛茛屬植物的薄壁組織

薄壁組織也許是植物體中最豐富的組織,它由許多細(xì)胞壁較薄的“通用”細(xì)胞組成,并肩負(fù)著植物體內(nèi)各種不同的功能。更為有用的是,它們還保持著潛在的分生能力,這意味著在有需要時它們可以恢復(fù)成分生組織。

薄壁組織的功能

薄壁組織數(shù)量豐富,填充出植物的體積,但是除了作為“填充材料”外,它還有許多有用的功能:

① 蓄水:干旱地區(qū)的植物會將水儲備在薄壁組織中,同時這也是有助于保持植物正常的膨壓。

② 通氣:薄壁細(xì)胞之間的大的空隙可促進(jìn)氣體交換(有利于光合作用和呼吸作用),并且這些氣腔對需要額外浮力的水生植物很有幫助。

③ 營養(yǎng)儲存:薄壁組織可用于貯存營養(yǎng),營養(yǎng)物質(zhì)可以是固體形式也可以是溶液形式,還可以將營養(yǎng)儲存在變厚的細(xì)胞壁內(nèi)。

④ 吸收:當(dāng)植物需要時,薄壁細(xì)胞會從周圍環(huán)境中吸收水分(例如根毛細(xì)胞)。

⑤ 保護(hù):一些薄壁組織的存在是為了保護(hù)植物免受傷害。

 

厚角組織

植物的生長和發(fā)育

顯微鏡下的厚角組織

厚角組織與薄壁組織類似,但其細(xì)胞具有纖維素增厚的壁。因此,它們主要起支持作用,尤其是在幼嫩的莖和葉中,但它仍具有足夠的靈活性以適應(yīng)額外的生長。厚角組織可以再次轉(zhuǎn)化成分生組織,以形成測分生組織。

 

厚壁組織

厚壁組織細(xì)胞具有高度增厚的細(xì)胞壁,其內(nèi)含有大量的木質(zhì)素。只有當(dāng)生長完成后,厚壁組織才會成熟,因為一旦木質(zhì)素開始沉積,其細(xì)胞就不能進(jìn)一步增長了。當(dāng)組織發(fā)育成熟以后,細(xì)胞就會死亡,僅留下木質(zhì)的細(xì)胞壁。正是厚壁組織為木本植物提供了機(jī)械支撐。

厚壁組織有兩種基本形式:纖維和石細(xì)胞。纖維是頂端錐形的長細(xì)胞,并經(jīng)常聚集成束。石細(xì)胞是球狀的細(xì)胞,它們常分布于肉質(zhì)果實的果肉中。正是石細(xì)胞讓梨有了堅硬的質(zhì)感。

植物的生長和發(fā)育

梨的石細(xì)胞

 


周末啦,明日繼續(xù)植物的鄉(xiāng)野之旅 ●﹏●

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同為生命形態(tài),植物不像動物,可以鳴叫和逃走,很難得到我們同等程度的關(guān)心

專注聆聽植物的無聲細(xì)語,還有更多

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