“苔花”曾在很多古詩中出現(xiàn)過,如“濺石苔花潤,隨流木葉紅”“古殿有基還草色,斷碑無字半苔花”等。這些詩中的“苔花”多指苔蘚植物,也可能是指地衣或藻類。之前我們曾了解過何為“苔花”(可見《知識(shí)就是力量》2022年12月刊),現(xiàn)在我們將更加深入地探尋“苔花”的奧秘,它不但有著詳細(xì)的分類,而且它的背后還蘊(yùn)藏著苔蘚植物獨(dú)特的生殖方式。
苔蘚植物的生命周期中有明顯的世代交替現(xiàn)象,即有性配子體世代和無性孢子體世代。
配子體是我們通??吹降木G色植物體,其細(xì)胞內(nèi)同源染色體的數(shù)目為單倍體(n)。通常苔蘚的配子體包括假根、莖、葉和生殖器4部分,又可以分為雌配子體和雄配子體2類,有雌雄同株、雌雄異株和雌雄雜株3種類型。
而孢子體包括基足、蒴柄和孢蒴3部分,其細(xì)胞內(nèi)同源染色體的數(shù)目為二倍體(2n)。
苔蘚植物的兩個(gè)世代的示意圖(繪圖/ 黃金)
苔蘚植物生殖的世代交替表現(xiàn)為:孢子體(2n)進(jìn)行無性生殖,通過減數(shù)分裂產(chǎn)生孢子,孢子萌發(fā),通過有絲分裂產(chǎn)生新的配子體。配子體進(jìn)行有性生殖,發(fā)育成熟的雄配子體的生殖器官——精子器,會(huì)產(chǎn)生精子,精子游到雌配子體的生殖器官——頸卵器的結(jié)構(gòu)中,與里面的卵細(xì)胞結(jié)合形成受精卵,受精卵發(fā)育為胚,再逐步發(fā)育為孢子體。
胚的出現(xiàn),使得苔蘚植物成為高等植物的開始類群,也是相對簡單和原始的一類,植物體在形態(tài)上有了根、莖、葉的初步分化,但內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺少維管束,故嚴(yán)格意義上應(yīng)稱為假根、擬莖、擬葉。而實(shí)際使用中,苔蘚植物研究者和《中國苔蘚志》等工具書都是直接使用假根、莖、葉。
其中假根是由植物體表皮細(xì)胞突出形成的,外形和根很像,但結(jié)構(gòu)更為簡單,由無色的單列細(xì)胞組成。假根具有固定和支撐植物體的功能,還有一定的吸收功能。苔蘚植物的莖構(gòu)造同樣簡單,沒有維管束,有時(shí)莖的橫切面結(jié)構(gòu)可以幫助識(shí)別類群。
而苔蘚植物的葉多數(shù)由單層細(xì)胞構(gòu)成,少數(shù)種類是多層細(xì)胞,沒有葉脈。蘚類葉常具有中肋,有的不明顯或無;莖葉體苔類葉無中肋,葉狀體苔類有的具有中肋;角苔類無中肋。蘚類植物的葉形變化較大,是識(shí)別類群的重要特征,通常需要借助顯微鏡觀察。
中國目前有苔蘚植物3000多種,其中蘚類植物2000余種,約占中國苔蘚植物的2/3,其配子體為莖葉體。蘚類的孢蒴初期會(huì)戴著一個(gè)帽子狀結(jié)構(gòu),苔蘚學(xué)者稱之為蒴帽。蒴帽是頸卵器壁的一部分,即屬于配子體,因此也為單倍體(n)。
有些蘚類植物的中文名就是依據(jù)蒴帽的形狀來取名,因而名字都特別形象又好記。有一個(gè)屬的蘚類植物蒴帽特別大,罩覆整個(gè)孢蒴,形狀就像我們在日常生活中會(huì)遇到的紅白相間的交通錐,因此苔蘚學(xué)者將它取名大帽蘚。還有一類蘚,其蒴帽如同鐘狀,像是公園里老爺爺揮鞭抽打的陀螺,又像是一個(gè)粗短的竹筍,被取名為鐘帽蘚。
不同形態(tài)的孢蒴
大多數(shù)蘚是蒴柄,先把孢蒴的雛形慢慢推出頸卵器,頂破的頸卵器壁形成蒴帽罩在孢蒴上,孢蒴被舉在半空中,慢慢成長變大。初期蒴帽起到保護(hù)孢蒴的作用,后期完成使命便隨風(fēng)掉落。孢蒴內(nèi)含有孢子,孢子為單倍體(n)。
蘚類下的泥炭蘚屬和黑蘚屬是個(gè)例外,它們孢蒴下的小柄是在孢蒴成熟時(shí),由基鞘下部突出形成的,在組織構(gòu)造上屬于配子體(n),故叫作假蒴柄。
蘚類孢蒴的形態(tài)也有許多種,例如,孢蒴直立或傾立的有短月蘚屬、立碗蘚屬等的一些物種;孢蒴平列的有平蒴蘚屬等;孢蒴下垂的有真蘚屬、匐燈蘚屬等的一些物種。因此,蘚類植物孢蒴的形狀、形態(tài)也是區(qū)分類群的特征依據(jù)。
中國苔類植物已知1000余種,配子體大部分為莖葉體類型,和上面的蘚類結(jié)構(gòu)相似。還有少部分為葉狀體類型,沒有莖,在片狀葉上直接長出孢子體,例如異溪苔;或者特化成雌、雄生殖器托,孢子體生長在雌生殖器托上,例如地錢。
當(dāng)?shù)劐X長出孢子體時(shí),一根細(xì)小的半透明蒴柄,頂著一個(gè)蛋黃似的圓球形孢蒴,我們湊近了裸眼就能觀察到,用微距相機(jī)拍照則看得更明顯。雌生殖器托的指狀芒線和孢子體構(gòu)成的造型,就跟游樂園里的旋轉(zhuǎn)飛騎似的。
苔類的蒴柄生長也不盡相同,據(jù)《中國苔綱和角苔綱植物屬志》記載:“多數(shù)苔類孢子體發(fā)育后期,蒴柄由于它的細(xì)胞迅速延長增大,而很快地延長。蒴柄的迅速增長使蒴帽破裂,并將孢蒴推出包被的總苞(蒴萼)或蒴囊之外,但有些苔類的蒴柄始終是不延長的,如在錢苔和角苔中就不形成蒴柄?!?/p>
苔類孢蒴為圓球形或橢圓形,先在頸卵器內(nèi)逐漸長大到成熟階段,再緩慢撐裂頸卵器壁,蒴柄短時(shí)間內(nèi)就快速伸長把孢蒴舉起來,孢蒴選擇時(shí)機(jī)開裂釋放孢子。這種情況下,頸卵器壁被撐破形成的蒴帽則不會(huì)像蘚類那樣罩在孢蒴上,而是留在基部周圍。這樣就容易給我們一個(gè)錯(cuò)覺,誤以為苔類沒有蒴帽。其實(shí)苔類也有蒴帽,只是沒和頸卵器分離,正如《中國蘚類植物屬志(上冊)》所描述:“蒴柄延伸在孢蒴成熟之后。頸卵器壁不形成分離的蒴帽?!?h3>長出“小角”的角苔類
角苔類植物起先是放在苔綱植物中,后來才被植物學(xué)家提升為角綱,與苔綱、蘚綱并列為苔蘚植物的三大綱。角苔類是苔蘚植物中種類最少的一類,在中國現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)不足30種。
角苔類植物的配子體為葉狀體,常形成蓮座狀,顏色為暗綠色,我在野外恰好拍到了角苔類和黃綠色的小蛇苔生長在一起的照片,顏色對比特別明顯。
角苔類植物葉片背面會(huì)長出許多綠色的細(xì)針,外形就像松樹的針型葉,有的類群長出粗短角,外形像是一門門整裝待發(fā)的小禮炮。這些角狀結(jié)構(gòu)就是角苔類植物的孢子體,角苔類也因此而得名。
?與小蛇苔生長在一起的角苔類植物(供圖/韓國營)
孢子體分為基足、基部分生組織和孢蒴3部分。孢蒴自上而下逐漸成熟,釋放孢子,其孢蒴開裂釋放孢子的過程總讓我想起小時(shí)候玩過的一種叫作“滴滴金兒”或者“神鞭”的煙花。孢子一類為黑色或棕黑色,另一類為黃色或輕微著色,據(jù)此可把角苔類植物分為兩大支。此外,在北方遇到角苔類植物的幾率明顯比南方小。
小小苔蘚,大奧秘!這些頑強(qiáng)的小生靈就藏在我們的身邊,去尋找和觀察它們吧!
?葉狀體苔類(毛地錢)(供圖/韓國營)
?莖葉體蘚類(金發(fā)蘚)(供圖/韓國營)
苔蘚植物有兩種基本形態(tài),一種是無莖葉分化的扁平葉狀體,一種是具有莖、葉分化的莖葉體。
(責(zé)任編輯 / 張麗靜? ? 美術(shù)編輯 / 周游)