為什么被子植物能成為演化最成功的植物?
小瑜子
被子植物的成功,全賴于以下幾個(gè)本領(lǐng)。其一,被子植物生有極度簡(jiǎn)化的雌、雄配子體。其二,被子植物的胚珠有心皮包被。其三,被子植物具有柱頭的識(shí)別機(jī)制。其四,被子植物具有雙受精作用。其五,被子植物體內(nèi)的導(dǎo)管性能優(yōu)異。其六,被子植物的篩管效率很高。其七,被子植物傳粉的方式多種多樣。
被子植物種類繁多、數(shù)量龐大,是當(dāng)今地球上演化最成功的植物。它的成功,全賴于以下幾個(gè)本領(lǐng)。
其一,被子植物生有極度簡(jiǎn)化的雌、雄配子體。植物從發(fā)芽、長(zhǎng)大一直到產(chǎn)生下一代成熟種子的全過程,稱為一個(gè)完整的有性生活史。這個(gè)過程中的某一段時(shí)間,植物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)會(huì)減半,此時(shí)植物便處于配子體世代,反之則處于孢子體世代。生命中的大部分時(shí)間,讓抗性較強(qiáng)的孢子體面對(duì)風(fēng)霜。參天的大樹是孢子體,未抽薹的油菜也是孢子體。配子體世代是決定植物下一代質(zhì)量的關(guān)鍵時(shí)期,配子體越簡(jiǎn)單、體積越小,本身就越安全,配子體世代也就越短越高效。陸生植物越高等,配子體世代就越簡(jiǎn)單。配子體分雌、雄。被子植物的雌配子體藏在花的胚珠珠心中,只有7個(gè)細(xì)胞,叫作胚囊;而雄配子體則是由花藥播撒出去的小小花粉粒,更是只有區(qū)區(qū)2~3個(gè)細(xì)胞。
其二,被子植物的胚珠有心皮包被。一朵花的中心有雌蕊,雌蕊的下部膨大,此處稱作子房,內(nèi)生胚珠。每顆胚珠除了包著珠被外,還裹有心皮。胚珠外裹心皮,就是被子植物名字的來歷?,F(xiàn)生的植物,除了被子植物外都沒有心皮。正是這層心皮,讓被子植物的后代多了一層保護(hù)。
其三,被子植物具有柱頭的識(shí)別機(jī)制,落在雌蕊柱頭上的花粉,只有符合柱頭上的特殊蛋白的要求,才能長(zhǎng)出長(zhǎng)長(zhǎng)的花粉管,讓花粉內(nèi)的精細(xì)胞有機(jī)會(huì)與胚珠相會(huì),完成受精,發(fā)育成種子。不同種的植物花粉和這朵花本身的花粉都不能完成受精,而只有同種植物的不同花朵所提供的花粉才能獲得成功。有了如此精巧的機(jī)制,遠(yuǎn)緣雜交和近親交配都不可能發(fā)生。
其四,被子植物具有雙受精作用。被子植物胚珠中的胚囊有7個(gè)細(xì)胞,其中5個(gè)起輔助作用,另2個(gè)都可以與外來的精細(xì)胞融合,這種融合被稱為雙受精現(xiàn)象。通過花粉管到達(dá)胚珠的精細(xì)胞有2個(gè):其中的一個(gè)與卵細(xì)胞結(jié)合,完成傳統(tǒng)的受精過程,孕育新的生命;另一個(gè)則與極核細(xì)胞結(jié)合成胚乳,為新生的胚提供營(yíng)養(yǎng)。
其五,被子植物體內(nèi)的導(dǎo)管性能優(yōu)異。陸生植物的體內(nèi)有一種死細(xì)胞,堅(jiān)硬的外壁形成一根根細(xì)小的管道,幫植物把水分和無機(jī)鹽從根運(yùn)送到身體的各個(gè)部位。在蕨類植物和裸子植物等類群里,這類死細(xì)胞叫管胞。它們的外壁仍保持相對(duì)完整,各個(gè)管胞頭尾尖尖,相互拼接,通過細(xì)胞壁上的叫“紋孔”的小洞運(yùn)輸物質(zhì)。而在被子植物體內(nèi),這類細(xì)胞卻叫導(dǎo)管,它們兩端的細(xì)胞壁完全溶解,各個(gè)導(dǎo)管分子首尾相接,變成一根貫穿植物體的虹吸管道,與管胞相比運(yùn)輸效率大為提高。
其六,被子植物的篩管效率很高。植物體內(nèi)起輸導(dǎo)作用的組織,除了導(dǎo)管、管胞這些運(yùn)輸水分和無機(jī)鹽的死細(xì)胞外,還有一類運(yùn)輸糖分的活細(xì)胞,可以為植物各部分提供能量。這類活細(xì)胞在裸子植物中叫篩胞,在被子植物中叫篩管。同樣,各篩管首尾相接成為貫穿植物體上下的細(xì)長(zhǎng)管道,它們接合處的孔洞比篩胞更大,運(yùn)輸糖分也就更加高效。篩管是一種極度特化的活細(xì)胞,必須依靠一種叫伴胞的細(xì)胞才能生存。
其七,被子植物生存于各式各樣的環(huán)境中,傳粉方式也是五花八門。除了常見的以風(fēng)力傳粉的風(fēng)媒、由昆蟲傳粉的蟲媒外,還有水媒、鳥媒等方式。果實(shí)、種子散布也是如此,靠風(fēng)力傳播者如榆錢、柳絮,靠水力傳播者如蓮蓬、椰子;蒼耳等長(zhǎng)了倒刺能鉤住動(dòng)物的皮毛,隨它們走四方;好吃的櫻桃被鳥兒吞下,種子隨鳥的糞便飛到別處;鳳仙花等的果皮像彈弓,成熟時(shí)急劇開裂把種子彈出很遠(yuǎn)。正是這些形形色色的花粉和種子的散布方式,讓被子植物的生存范圍變得如此之大。