高中生物競賽課件：植物學(xué)-蕨類植物

蕨類植物是一群進(jìn)化水平最高的孢子植物，在分類上立為一門，它們和苔鮮植物以及真核藻類的最大區(qū)別是孢子體內(nèi)有了維管組織的分化，而且在形態(tài)上具有了真正的根、莖、葉。它們和種子植物一起統(tǒng)稱為維管植物，但它們?nèi)圆划a(chǎn)生種子，這又是和種子植物最大的區(qū)別之一。蕨類植物也有人稱之為維管隱花植物。蕨類植物的有性器官為精子器和頸卵器，和苔蘚、裸子植物一起統(tǒng)稱為頸卵器植物。第四節(jié)蕨類植物一、蕨類植物的主要特征（一）孢子體1.形態(tài)和營養(yǎng)器官蕨類植物的孢子體發(fā)達(dá)。多為多年生草本，少數(shù)為一年生草本，個別種類為木本，如桫欏[suōluó]屬。除松葉蕨亞門外，所有的現(xiàn)存蕨類植物均有真正的根、莖、葉的分化。（1）根蕨類植物的主根均不發(fā)育，通常為不定根。（2）莖蕨類植物的莖有地上的氣生莖和地下的根狀莖之分。低等種類多具地上氣生莖；有一些種類既具氣生莖，又具根狀莖；高等蕨類植物絕大多數(shù)僅具根狀莖。第四節(jié)蕨類植物一、蕨類植物的主要特征（一）孢子體1.形態(tài)和營養(yǎng)器官（3）葉蕨類植物的葉可分為下列幾種不同的類型：①從進(jìn)化水平上可分為小型葉和大型葉。小型葉較原始，其特點(diǎn)是僅具1條葉脈，無葉柄，也無葉隙。低等蕨類植物均為小型葉。大型葉為進(jìn)化類型的葉，其特點(diǎn)是葉脈具各種分支，形成各種脈序，具葉柄和葉隙。僅高等蕨類（真蕨類）為大型葉。②從形態(tài)上可分為單葉和復(fù)葉。第四節(jié)蕨類植物

1）葉（孢子體）：小型葉：無葉柄、葉隙，葉脈單一大型葉：有葉柄、葉隙，葉脈分枝

卷柏巢蕨一、蕨類植物的主要特征（一）孢子體1.形態(tài)和營養(yǎng)器官（3）葉蕨類植物的葉可分為下列幾種不同的類型：③從功能上可分為營養(yǎng)葉和孢子葉。前者僅有進(jìn)行光合作用制造營養(yǎng)物質(zhì)的功能，無生殖功能,故也稱不育葉。后者可以產(chǎn)生孢子囊和孢子進(jìn)行繁殖，所以也稱能育葉。有些蕨類植物沒有營養(yǎng)葉和孢子葉之分，同一葉片既具營養(yǎng)功能，又可產(chǎn)生孢子具有繁殖的功能，這種葉稱為同型葉，或稱一型葉。另有些蕨類具有兩種不同功能的葉，即營養(yǎng)葉和孢子葉，稱為異型葉，又稱兩型葉。第四節(jié)蕨類植物

同型葉：孢子葉和營養(yǎng)葉同型異型葉：孢子葉和營養(yǎng)葉是不同的葉片紫萁Osmundajaponica（異型葉）綿馬鱗毛蕨Dryopteris（同型葉）營養(yǎng)葉孢子葉一、蕨類植物的主要特征（一）孢子體2.維管組織蕨類植物的維管組織分化程度不高，由木質(zhì)部和韌皮部組成。木質(zhì)部的分子大多由環(huán)紋、螺紋或梯紋管胞以及木薄壁組織組成，僅在少數(shù)種類具導(dǎo)管，如卷柏屬或蕨屬中的某些種。韌皮部主要由篩胞、篩管和韌皮薄壁組織組成，但無伴胞。現(xiàn)在生存的蕨類絕大多數(shù)無維管形成層，所以沒有次生結(jié)構(gòu)，僅有初生結(jié)構(gòu)。第四節(jié)蕨類植物一、蕨類植物的主要特征（一）孢子體3.中柱中柱是維管植物莖的初生結(jié)構(gòu)中的復(fù)合組織。它是由中柱鞘、維管系統(tǒng)、髓等組成。蕨類植物的中柱類型多種多樣，其中主要有原生中柱、管狀中柱、網(wǎng)狀中柱、具節(jié)中柱等。在種子植物中的中柱類型為進(jìn)化水平高的真中柱和散生中柱。第四節(jié)蕨類植物一、蕨類植物的主要特征（一）孢子體4.孢子囊和孢子孢子囊是蕨類植物孢子體上產(chǎn)生孢子的多細(xì)胞無性生殖器官。不同的蕨類植物其孢子囊的發(fā)育、結(jié)構(gòu)和著生位置均不同。（1）孢子囊從孢子囊的發(fā)育和結(jié)構(gòu)上可分為兩種類型：一為厚孢子囊，一為薄孢子囊。前者較為原始，是由孢子葉的一群原始細(xì)胞發(fā)育產(chǎn)生的，孢子囊成熟時其囊壁一般為多層細(xì)胞組成。而薄孢子囊是由孢子葉上的1個原始細(xì)胞發(fā)育產(chǎn)生的,成熟時孢子囊的壁僅為一層細(xì)胞。這種類型較進(jìn)化，大型葉蕨類的絕大多數(shù)種類屬于此類型。第四節(jié)蕨類植物2）孢子囊孢子囊群（孢子囊堆）孢子葉球（孢子葉穗）孢子果

孢子果：一些水生蕨類的孢子囊群，由特化的羽片或囊群蓋包被所形成的一種卵形、腎形或球形體，如蘋屬的孢子果的壁為羽片特化而成，內(nèi)含多個孢子囊群，每個孢子囊群中雜生有大、小孢子囊。一、蕨類植物的主要特征（一）孢子體4.孢子囊和孢子（2）孢子蕨類植物的孢子都是在孢子囊中經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的單倍體的單細(xì)胞結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)蕨類植物在同一個孢子體上產(chǎn)生的孢子形狀和大小相同，稱為孢子同型或稱同型孢子。但有一部分種類的孢子體上產(chǎn)生的孢子囊有大、小兩種類型，在大孢子囊中產(chǎn)生大而數(shù)目少的大孢子，在小孢子囊中產(chǎn)生較小而數(shù)目多的小孢子。這種在同一植物體上產(chǎn)生大、小兩種孢子的叫孢子異型，或稱異型孢子，如卷柏類、水韭類和一些水生真蕨類。大孢子將萌發(fā)產(chǎn)生雌配子體，小孢子則萌發(fā)產(chǎn)生雄配子體。第四節(jié)蕨類植物

3）孢子同型孢子：無大小孢子之分異型孢子：有大小孢子之分

問荊的同型孢子卷柏的異型孢子一、蕨類植物的主要特征（二）配子體1.配子體的形態(tài)和營養(yǎng)方式蕨類植物的配子體又稱為原葉體，是由單倍體的孢子直接萌發(fā)產(chǎn)生的。配子體均很微小，生活時期短，無根、莖、葉的分化，具單細(xì)胞假根。從營養(yǎng)方式上配子體可分為兩類；一類為不含葉綠素，埋生土中，與真菌共生，依靠共生的真菌獲取營養(yǎng)，褐色，柱狀，常二叉分支；具假根；特別是體內(nèi)具有斷續(xù)的維管組織。石松類植物中有和真菌共生的配子體。另一種類型為綠色，光合自養(yǎng)型的配子體，可以獨(dú)立生活。楔葉類和真蕨類的配子體為此類型。真蕨類的配子體大多為心形的葉狀體。第四節(jié)蕨類植物一、蕨類植物的主要特征（二）配子體2.有性生殖器官和受精條件蕨類植物的有性器官為多細(xì)胞的頸卵器（雌性器官）和精子器（雄性器官）。但和苔蘚植物相比，蕨類植物的頸卵器相對退化，頸卵器的腹部埋入配子體組織中，內(nèi)有1卵，頸部較短，頸溝細(xì)胞也少。精子器多為球形，精子均具鞭毛，除石松類的精子具2條鞭毛和長卵形外，其他各類蕨類均為具多條鞭毛并呈螺旋形彎曲的精子。蕨類植物的有性生殖均為卵式生殖。受精過程必須在有水的條件下才能完成。第四節(jié)蕨類植物（2）配子體（原葉體）片狀，心形，原始蕨類塊狀、帶狀等

假根精子器→精子頸卵器→卵合子→胚→孢子體一、蕨類植物的主要特征（三）生活史蕨類植物的生活史均具世代交替，孢子減數(shù)分裂。但和苔蘚植物相比又有所不同，蕨類植物是孢子體發(fā)達(dá)的異形世代交替，配子體雖微小，但大多可獨(dú)立生活。（四）生境和分布蕨類植物分布廣泛。在平原、草地、溝溪、山地、林下和淡水中均有生長。但由于它們的維管組織分化程度還不高，受精過程也離不開水，對陸生環(huán)境的適應(yīng)還不完善。所以，蕨類植物大多仍生活在溝谷和陰濕環(huán)境，在熱帶和亞熱帶地區(qū)的種類和數(shù)量均較多。第四節(jié)蕨類植物二、蕨類植物的分類概述蕨類植物門下分為5個亞門：松葉蕨亞門（又稱裸蕨）、石松亞門、水韭亞門、楔葉亞門和真蕨亞門。第四節(jié)蕨類植物三、蕨類植物的代表種類（一）石松亞門的代表種類石松亞門的主要識別特征為孢子體小型，直立或匍匐；小型葉，鱗片狀，螺旋狀排列，或呈4行排列；孢子葉密集枝端形成孢子葉球；孢子同型或異形；配子體微小，生地下與真菌共生，或部分綠色；精子長卵形，具2條鞭毛。常見代表屬石松屬和卷柏屬。第四節(jié)蕨類植物石松亞門(Lycophytina)

石松屬（Lycopodium）Lycopodiumcernuum（鋪地蜈蚣）

石松亞門(Lycophytina)卷柏屬（Selaginella）二叉分枝小型葉具不定根

三、蕨類植物的代表種類（二）楔葉亞門的代表種類楔葉亞門的最重要識別特征是孢子體的莖具明顯的節(jié)和節(jié)間，節(jié)間中空；小型葉鱗片狀，輪生；具節(jié)中柱；形成孢子葉球；孢子具彈絲。楔葉亞門的常見種類有問荊、節(jié)節(jié)草和木賊等。第四節(jié)蕨類植物楔葉亞門(Sphenophytina)

現(xiàn)存2屬30余種，我國10余種

問荊屬（Equisetum）草本，具節(jié)，中空

小型葉春枝（繁殖枝）夏枝（營養(yǎng)枝）

春枝夏枝楔葉亞門(Sphenophytina)

問荊屬（Equisetum）

無性生殖：

孢子葉穗孢子葉孢子囊、孢子具彈絲（2條）楔葉亞門(Sphenophytina)

問荊屬（Equisetum）

有性生殖：

孢子萌發(fā)形成雌雄配子體三、蕨類植物的代表種類（三）真蕨亞門的代表植物本亞門進(jìn)化水平最高，種類最多。主要識別特征是：除樹蕨外孢子體均無氣生莖，僅具根狀莖；大型葉，具各式脈序；幼葉拳卷;孢子囊聚集成囊群，生于孢子葉背面或背緣，多具囊群蓋；配子體多為心形，綠色自養(yǎng)。約1000余種。世界廣布種——蕨可作為本亞門的代表植物。第四節(jié)蕨類植物三、蕨類植物的代表種類（三）真蕨亞門的代表植物1.蕨蕨屬于薄囊蕨綱、蕨科、蕨屬。（1）蕨的孢子體和孢子生殖①孢子體的發(fā)育和形態(tài)結(jié)構(gòu)受精卵經(jīng)分裂發(fā)育成胚，并繼續(xù)發(fā)育成幼小孢子體和長成大的新一代孢子體。孢子體為多年生草本，高1m左右。根狀莖橫走，長，黑色，具二叉狀分支，生有許多不定根。葉遠(yuǎn)生，葉柄粗壯；葉片闊三角形，2?4回羽狀復(fù)葉。幼葉拳卷。根狀莖中為兩層同心維管柱的多環(huán)網(wǎng)狀中柱。第四節(jié)蕨類植物蕨屬（Pteridium）大型葉,2-3回羽狀復(fù)葉根狀莖不定根同型葉三、蕨類植物的代表種類（三）真蕨亞門的代表植物1.蕨（1）蕨的孢子體和孢子生殖②孢子囊結(jié)構(gòu)和孢子散放孢子囊群線形，生于葉的小羽片背面邊緣。小羽片邊緣反卷形成假囊群蓋，對囊群起保護(hù)作用。此外，在小羽片背面（遠(yuǎn)軸面）與囊群之間還有一極薄的囊群蓋。孢子囊僅具1層囊壁，但孢子囊中央線上有一列細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上特殊，這列細(xì)胞稱環(huán)帶。環(huán)帶的下端達(dá)孢子囊的柄處，另一端與稱為裂口帶的1列薄壁細(xì)胞相連。孢子囊內(nèi)有多個孢子母細(xì)胞，經(jīng)減數(shù)分裂通常產(chǎn)生64個單倍體單細(xì)胞孢子。孢子成熟時，孢子囊開裂將孢子散出。蕨的孢子囊開裂的機(jī)制與環(huán)帶和裂口帶有關(guān)。第四節(jié)蕨類植物三、蕨類植物的代表種類（三）真蕨亞門的代表植物1.蕨（2）蕨的配子體和卵式生殖①配子體的發(fā)育和形態(tài)結(jié)構(gòu)孢子在適宜的條件下萌發(fā)產(chǎn)生配子體（原葉體）。蕨的配子體綠色，自養(yǎng)，寬約0.5?1.00cm；心形，有凹入處為前方。腹面生有許多單細(xì)胞假根。②生殖結(jié)構(gòu)和卵式生殖兩性。在原葉體腹面近凹入處附近產(chǎn)生數(shù)個頸卵器，其腹部埋于配子體組織中，僅頸部露出。其腹面的其他部位均可產(chǎn)生突出表面的球形的精子器，內(nèi)產(chǎn)多數(shù)具數(shù)十條鞭毛的螺旋形精子。在有水的條件下，精子進(jìn)入頸卵器與卵融合，完成受精過程。蕨的生活史為孢子體占優(yōu)勢的異形世代交替，孢子減數(shù)分裂。第四節(jié)蕨類植物下列結(jié)構(gòu)中，屬于蕨類孢子體世代的是A.囊群蓋B.孢子囊C.環(huán)帶D.原葉體課堂練習(xí)ABC三、蕨類植物的代表種類（三）真蕨亞門的代表植物1.蕨（3）蕨的生活史蕨的生活史具有異型世代交替現(xiàn)象。第四節(jié)蕨類植物三、蕨類植物的代表種類（三）真蕨亞門的代表植物2.真厥亞門其他常見植物真蕨類植物很多，其他常見種類有海金沙、芒箕、鐵線蕨、井欄邊草、貫眾、桫欏、瓦韋、槐葉蘋、滿江紅等。第四節(jié)蕨類植物貫眾鐵線蕨四、蕨類植物的經(jīng)濟(jì)價值（一）藥物（二）食用（三）指示植物1.土壤指示蕨類如鐵線蕨、鳳尾蕨等屬中的一些種為強(qiáng)鈣性土壤的指示植物；芒萁屬為酸性土指示植物。2.氣候的指示蕨類如桫欏生長區(qū)域表明為熱帶亞熱帶氣候地區(qū)；巢蕨、車前蕨的生長地表明為高濕度氣候環(huán)境。3.礦物指示蕨類如木賊科的某些物種可作為某些礦物（金）的指示植物。對勘探某些礦藏有參考價值。第四節(jié)蕨類植物四、蕨類植物的經(jīng)濟(jì)價值（四）工業(yè)上的用途（五）農(nóng)業(yè)上的用途有的水生蕨類為優(yōu)質(zhì)綠肥，如滿江紅，由于葉內(nèi)有共生的固氮藍(lán)藻可以固定大氣中的氮，因而可提高稻田氮素營養(yǎng)，也可用來作綠肥。同時，它還是家畜家禽的優(yōu)質(zhì)飼料。蕨類植物大多含有丹寧，不易腐爛和發(fā)生病蟲害，常用于苗床的覆蓋材料。（六）觀賞第四節(jié)蕨類植物2002—107下列哪組植物的配子體為雌雄同體?A.松葉蘭、中華卷柏B.卷柏、石松C.松葉蘭、腎蕨D.鐵線蕨、石松課堂練習(xí)CD多數(shù)蕨類產(chǎn)生的孢子大小相同，稱為同型孢子，它們的配子體一般雌雄同體；而卷柏和少數(shù)水生蕨類(如水韭亞門、槐葉萍等)的孢子有大小之分，它們的配子體雌雄異體。答案：CD。2012—120.以下哪種生物不具有世代交替現(xiàn)象(單選1分)A.地木耳B.紫菜C.葫蘆蘚D.水韭課堂練習(xí)A地木耳屬于藍(lán)藻門念珠藻屬，不具世代交替(連減數(shù)分裂都沒有)；紫菜屬于紅藻門紫菜屬，屬于配子體占優(yōu)勢的異型世代交替；葫蘆蘚屬于苔蘚植物蘚綱真蘚目葫蘆蘚科葫蘆蘚屬，和大部分苔蘚植物一樣屬于配子體占優(yōu)勢的異型世代交替；水韭屬于蕨類