如何观察一株蕨类植物3

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一些种类孢子成熟后,囊群仍宿存在叶背上,因此长期可见,比如渐尖毛蕨;

还有一些孢子散落后能育叶就枯萎,因此只能在一段时期内可见,比如紫萁;

其次是先孢后叶,一些生活在寒冷地区的蕨类在早春先长出能育叶,等到不育叶长出时,就已经枯萎了,比如问荆(找找看,下图里快枯掉的能育枝);

最后是先叶后孢,大部分蕨类的能育叶在季节明显的地区会在春天长出,但有一些会先长出不育叶,等到夏天再长出能育叶,比如芒萁。早春较为寒冷,夏天过于炎热,因此上山的次数减少,也就不容易见到了。

同一种蕨在不同地区见到孢子的几率也可能会不同,比如蕨本种,其本身是在夏天长出孢子,在华东地区能在来年春天见到枯萎的能育叶,而华南地区却不容易见到孢子。一方面蕨本种在热带地区分布就比较少,另一方无寒冬而湿润的稳定气候,我猜测,使其更倾向于延伸长横走茎而扩张种群,而不是通过更耗费能量和时间的孢子繁殖。

Q22

蕨类只能通过孢子繁殖扩张种群吗?

一些生长于高原的有花植物,为了在短暂的温暖中提高繁殖的机会,通过营养生殖的方式产生芽孢,比如珠芽蓼,这些芽孢落地后就会产生新的植株。在蕨类植株中,凤尾蕨科水蕨属和铁线蕨属、铁角蕨科、鳞毛蕨科耳蕨属和实蕨属、蹄盖蕨科蹄盖蕨属、乌毛蕨科狗脊属等也有同样的策略。

它们的芽孢通常长在叶片顶端,能在叶片上发育成一个迷你的植株。

这类蕨很多叶片顶端呈鞭状(丝线状)。

落地后能长出新植株。

没有芽孢的蕨类同样也有很棒的秘密武器,那就是根状茎。过冬时无论是地上还是地下的根状茎都能够安然存活,因此蕨类通常是多年生的,这首先确保了原有的种群领地。

这其中对于扩张领地最有优势的是根状茎长而横走的那些。我们常看到林下有一大丛蕨类,以为是一个种群,但它们也可能是由同一个根状茎四处横走而长出来的。

肾蕨的根状茎短而直立,但它有细长的匍匐茎能够无限延伸。

*9 生长

Q23

蕨类的叶子最多能多长?

蕨类的叶大小多样,从几厘米到几米都有。比如膜蕨科的团扇蕨,叶片仅为1-2cm。

而树蕨类的叶片通常都很大,比如白桫椤能长到3m,再加上50cm的叶柄,整片叶看起来非常巨大。

然而对于一些攀援性质的蕨类,它们甚至能长得更长,比如海金沙,春天从泥土里发出,遇到灌木或乔木就会攀援而上。

它起到缠绕作用的结构是柔软的叶轴,上面间隔分布着休眠芽,能在合适的时候长出新的羽片,能够无限延伸而长得非常长,有时能达到很高的树冠顶端,而事实上,它可能其实是一片完整的叶子,只不过我们已经无法准确量出它的长度了。

里白科二叉的羽片间也有休眠芽,等到叶片枯黄或者老化后就会长出新的拳卷叶,因此也能够无限伸长。

Q24

树蕨和行道树的树干是一样的吗?

在季节明显的地区,大部分裸子植物和一部分有花乔木的主茎,也就是树干,会在横切面形成年轮,它们的外表通常被木质化的外皮-树皮所保护。一部分蕨类,比如桫椤,也有主茎,能长得很高,看起来就像树木,因此被称为树蕨。

然而我们仔细观察茎的基部,会发现它的表面交织着一条条气生根,它们老时木质化围在根状茎的外侧,一层层叠加,形成了能够支撑树体的粗壮的“树干”。

树蕨虽然没有年轮,那么有没有什么测量树龄的方法呢?对于白桫椤属而言是可以的,它们的叶片在树干的顶端,通常维持在10多枚,下部的老叶脱落后形成叶痕。

我们假设每一年形成2轮叶痕,称为一组,1米长的树干大概有9组,如图所示的树干高约6米,那么它的年龄可能为54年,同时我们可以推算出它的茎每年约长高11cm,这个生长速度并不是很快。

Q25

一年里一株蕨能长多大?

一株蕨类长出的第一片幼叶,从形态和大小来讲都和成熟叶片相差较大,许多复叶蕨类,比如贯众(左),它的第一片叶子是单叶,或分裂得并不完全,又比如井栏边草(右),两侧只有1对羽片。

下面以井栏边草为例子,第一年里,它长出来的叶子通常只有1-2cm,能发出来大概6枚左右。

等到来年春天,新长出来的叶子会窜得更长,能达到7cm,一直到夏天都会发出新叶,超过15枚。

等到秋天凉爽后,新一批的幼叶会窜出,而第一年的老叶则会到枯掉。

然而这些都是不育叶,至于第三年会不会发出能育叶,有待继续观察。

*10 生理

Q26

蕨类如何进行气体交换?

蕨类进行气体交换的通道叫气孔,通常位于叶片背面,疏密程度依个物种有所差异。它的两侧有唇瓣状的保卫细胞,通过改变其形状,实现气孔的开合,即当保卫细胞的水分含量增加时,引起膨胀而弯曲,使得气孔打开(上图),反之气孔关闭(下图)。

也就是说气孔同时也是水分流失的通道,即蒸腾作用,如此一来也就解释了为什么气孔在叶表较少或没有,因为阳光能直接照射到叶表,导致水分的过度流失。

当然也有例外的,就是卷柏科,它们的气孔主要存在于叶背有且仅有一条的主脉上,但平行于茎的中叶,其叶表的主脉上也排列着许多气孔,这可能是因为,我猜测,在炎热或干旱时期,能最大程度地失水,从而更快地达到卷曲的休眠状态。

如果蕨类的叶片足够薄,且空气足够潮湿,它就能够直接与外界进行气体和水分交换,膜蕨科的叶片通常只有一层细胞,因此它没有气孔。

Q27

蕨类能吐水吗?

首先蕨类植物失去水分最主要的方式是蒸腾作用,但在夜晚蒸腾作用较弱时,它还有其他备选的方式,那就是通过叶片上的泌水孔将水分直接排出体外,它通常靠近叶边,以便水分更快地掉落,但肉眼几乎不可见,除了肾蕨,其泌水孔周边往往留有水分携带的矿物质并形成结晶,肉眼看起来像一个白点。

除此以外,有些蕨类还有可以储存水分的水囊,它通常是一个纺锤体,也是较为靠近叶尖。水囊是肉眼可见的,最典型的是凤了蕨属,将其羽片对着光观察,就能看到靠近锯齿处有一列比侧脉相比,较粗的短线,熟悉以后直接观察羽片也能看出来,那就是靠近叶缘,颜色比叶脉更浅的结构。

*11 作用

Q28

蕨类的生态功能是不可替代的吗?

首先这个世界上没有任何事物是不可以被替代的。蕨类、有花植物(裸子和被子)在漫长的时间里都有各自最繁荣的时期,它们共同维护着自然的生态功能。

其中最重要的是维持地球上的碳氧平衡。尽管目前的植物主流是有花植物,但蕨类却在一些苛刻的条件中起到先锋作用,比如长期的修路工程或者是突发的自然灾害,凭借着自身极强的适应力,它能迅速占领这片地域,为后来的植物提供适合的环境。此外墙缝、下水道,只需要有一点泥土,很多蕨类也能够生长。因此尽管它的种数不占优势,但也为碳氧平衡作出了相当的贡献。

其次是维持全球物种的多样性,目前全世界已知的蕨类有大约10500种,占到总数的2.8%,其余的大部分是有花植物,占79%,尽管这两个数据有很大的差距,但不可否认的是,少了蕨类,世界上就会少一类有趣而可爱的植物。

此外还有一些蕨类有环境修复作用,比如蜈蚣凤尾蕨能够富集砷元素,单叶新月蕨则能够富集稀土元素,对于一些土壤受到污染的情况能够起到一定的恢复作用。

Q29

蕨类与我们的日常生活的关系?

首先蕨叶非常适合做印花,我的防晒服、靠垫就是好多种蕨叶的拼图,还有一套贴纸也是各种蕨类的叶片,当然如果要去找,还能找到更多。

蕨叶也很适合融入到艺术作品中,它们有时候是主角,有时候是动物们生境的一部分。不过我最喜欢的是到影视作品或者游戏中找各种蕨类,比如韩剧(注:版权、字幕、截图来源见台标、水印或备注),在现代剧《森林》里,多次出现非常原始的森林,里面有很多花瓶状的荚果蕨;

《请确认活动吧》(©MBC)的故事背景是济州岛,因此也能看见森林,甚至给了鳞毛蕨属一个特写。另外女主的工作是园艺师,因此也展示了温室,给了观音座莲属一个俯视的镜头。

而日剧,《准教授·高槻彰良的推测》(© Fuji Television)里校园的草坪上则有很多问荆属和渐尖毛蕨;

《下辈子我再好好过 第二季》(© テレビ東京,幻月字幕组)里把蕨本种拟人化了,很可爱。

而日综,在《替你去看看!突击WEST》(© ABC TV)里有一集是去冲绳的石垣岛找一种稀有的蚂蚁,在它们的栖息地里能看到笔筒树。

在《Little Tokyo Live》(© テレビ東京)里讲恐龙的时候提到了蕨类的化石。

游戏的话,在MONSTER HUNTER RISE: SUNBREAK的场景里,也能看到鳞毛蕨属的身影,毕竟是森林里的“狩猎”。

截图 ©Johnny's Gaming Room

看到蕨类作为这些作品的一部分出现,我总是感到莫名的欣慰。

Q30

如何观察一株蕨类植物3?

在1、2中我们介绍了从整体到局部再到整体的观察方式,这次我们再次回到局部,来观察蕨类的显微结构。在观察有花植物时,我很少用到显微镜,因为鲜明的花朵往往已经给到足够的信息,但蕨类却往往需要在显微镜下观察才能发现其决定性的特征。那么在显微镜下我们通常需要观察些什么结构呢?

首先是鳞片,鳞片的颜色、边缘或基部的形状、筛孔的粗细,尤其是鳞毛蕨科和水龙骨科这两个大科,都是必不可少的观察对象。

其次是腺体(中央)和毛被(四周),这两个结构的形状、颜色、疏密、朝向以及所在的位置,也都是我们需要关注的方面。

然后是隔丝,顾名思义它能将孢子囊群中的孢子囊分隔开,有时也有保护幼小孢子囊的作用,它的形态各异,不止是丝状,也是微观观察中的重点。

此外孢子囊群所在的叶背会观察更多一些,叶背在微观下呈现出的不同颜色也是值得关注的。

如果想要在野外进行微观观察,一个便携的放大镜(5x)就可以了,但最方便的是用手机或者相机拍照,然后放大着看。不过在观察之前,了解常用蕨类微观术语是必要的,比如我上面提到的这些。返回搜狐,查看更多