2012年4月19日星期四

植物的茎





茎是高等植物长期适应陆地生活过程中,所形成的地上部分器官,一般它具有向地上生长的习性。茎的下部连接根,在茎上有节和节间,在节上生叶和开花、结果。茎的顶端有芽,称顶芽,侧面的芽称侧芽。茎的主要功能是起输导作用和支持作用,通过茎能把根所吸收的物质,输送到植物体的各个部分,同时也能把植物在光合作用过程中的产物,输送到植物体所需的各个地方。茎也起着支持作用,支撑植物体的叶、花、果实向四面空间伸展,支持植物体对风、雨、雪等不利自然条件的抵御。此外,茎也有贮藏和繁殖作用。

茎的形态是多种多样的,有粗有细,有长有短,变化很大,高的150余米,直径粗达10米以上;低的只有几厘米;长的可达200~300米,没有茎的植物却是极为罕见的。通常所说“无地上茎”,实质是地上茎极短或极不明显,而决不是没有地上茎。茎的横切面多数呈圆形,可是有些植物,它们的茎却呈四方形,如蚕豆、金钱草等草本植物;少数植物的茎呈扁平状,如仙人掌、竹节蓼。在任何植物的茎上,都可以看到有节,这一点至关重要,是茎最本质的特征。节,在某些植物的茎上很明显,如毛竹、玉米、甘蔗。在这些植物的茎上,每隔一定距离,都可以看到有一环一环的突起,这就是节。这些节在幼小的茎上和老茎上始终都很明显。但是有相当数目的植物,其茎上的节并不像上述几种植物那样清楚,特别是在老茎上,更看不出何处是节。如我们所熟悉的悬铃木、樟树,它们茎杆上的节就不明显,甚至根本看不出。在这种情况下,我们可以根据什么地方长叶,来确定什么地方就是节,因为叶是生长在节上的。这样在悬铃木、樟树着生叶片的枝条上,它的节就很清楚了,但在叶片已脱落的老茎上,它的节就不清晰了。节与节之间称为节间。节间有长有短,即使在同一植株的不同生长期,节间的长短也会有所变化。极短的节间使整个茎缩成一扁盘状,外观看上去似乎没有茎,如洋葱茎的节间极短,节非常靠近,茎就显得非常之短。

茎的分类

茎的类型大体上可以从茎的质地,茎的生长方式,茎的变态三个方面来划分。
一、按照茎的质地来划分,有木质茎、草质茎。

1.木质茎
在茎的内部构造中,木质化细胞很多,茎的质地坚实而通常较为高大,称为木质茎。凡具木质茎的植物称木本植物。木本植物全是多年生植物。一般都能生长几十年至上百年。甚至上千年。它在整个生活期中,不论是地上部分或地下部分,都不会全部枯死。
在识别植物时,常用到“枝条”或“小枝”这一名称,枝条或小枝就是指木质茎的幼小部分。对于各种植物的枝条和小枝我们都应该充份地加以注意,因为在枝条上可以表现出许多比较稳定的特征。而这些特征,有助于我们区别两个相似的植物。例如小枝的形状是圆的还是呈四方形的,小枝的表面有纵行排列的浅沟还是有明显的木栓质翅等等,这些都是很稳定而清楚的特征。有些植物的小枝的节旁有一个环纹,如玉兰、荷花玉兰;有些小枝上有二个很靠近的圆环,如青榨槭;有时小枝的顶端没有顶芽,而变成一尖尖的刺,如石榴,还有许多植物的小枝外表,覆盖有各式各样的毛,这对于识别植物也是很有帮助的。必要时还需把小枝纵向切开。因为一般的小枝中心有一松软的髓,但在某些植物的小枝中却是空的,如溲疏、金银花;另一些植物小枝的中心不空也不实,却生有许多片状的横隔,如金钏花。

2.草质茎 
在茎的内部构造中,没有或极少有木质化细胞,茎杆柔弱,常保持绿色,称为草质茎。凡具有草质茎的植物称为草本植物。草本植物的茎不会长得很粗,寿命也较短,一般是一年生、二年生,少数是多年生。

二、按照茎的生长方式来划分,有直立茎、缠绕茎、攀缘茎、斜倚茎、斜升茎、平卧茎及匍匐茎等七种。(初中生物课本内,已经把斜倚茎、斜升茎、平卧茎及匍匐茎合并为匍匐茎一种来解说。)

1.直立茎
茎干垂直地面向上直立生长的称直立茎。大多数植物的茎是直立茎,在具有直立茎的植物中,可以是草质茎,也可以是木质茎,如向日葵就是草质直立茎,而榆树则是木质直立茎。

2.缠绕茎
这种茎细长而柔软,不能直立,必须依靠其他物体才能向上生长,但它不具有特殊的攀援结构,而是以茎的本身缠绕于它物上。缠绕茎的缠绕方向在每一种植物中是固定的,有些是向左旋转(即反时针方向)如牵牛、茑萝;有些是向右旋转(即顺时针方向)如忍冬;也有些植物的缠绕方向可左可右,如何首乌。

3.攀援茎
这种茎细长柔软,不能直立,唯有依赖其他物体作为支柱,以特有的结构攀援结其上才能生长。根据攀援结构的不同,可分为以卷须攀援的,如丝瓜、葡萄;以气生根攀援的,如常春藤;以叶柄的卷曲攀援的,如威灵仙;以钩刺攀援的,如猪殃殃;还有以吸盘攀援的,如爬山虎等几种情况。   
在少数植物中,茎即能缠绕,又具有攀援结构,如葎草。它的茎本身能向右缠绕于它物上,同时在茎上也生有能攀援的钩刺,帮助柔软的茎向上生长。

4.匍匐茎
茎细长柔弱,平卧地面,蔓延生长,一般节间较长,节上能生不定根,这类茎称匍匐茎,如蛇莓、番薯、狗牙根等。有少数植物,在同一植株上直立茎和匍匐茎两者兼有,如虎耳草、剪刀股。在这种植物体上,通常主茎是直立茎,向上生长,而由主茎上的侧芽发育成的侧枝,就发育为匍匐茎。有些植物的茎本身就介于平卧和直立之间,植株矮小时,呈直立状态,植株长高大不能直立则呈斜升甚至平卧,如酢浆草。


5.斜升茎
茎的质地、粗细不一,可为草本,亦可木本,植株幼时茎不完全呈直立状态,而且偏斜而上,但决不横卧地面,随植株生长而茎的上部逐渐变直立,故长成后植株下部呈弧曲状,上部呈直立状,如草本植物的酢浆草,木本植物的山黄麻。

6.斜倚茎
茎通常为草质,基部斜倚地面,但不完全卧倒,上部有向上生长的倾向,但决不直立,整个植株呈现近地面生长向四周扩展的状态。这种类型的植物,在生长密集的情况下,可发育为斜升茎状态。这种类型的植物,在生长密集的的情况下,可发育为斜升茎状态,在植物生长较稀疏时,则植株斜倚于地表。如扁蓄、马齿苋等。

7.平卧茎
茎通常草质而细长,在近地表的基部即分枝,平卧地面向四周蔓延生长,但节间不甚发达,节上通常不长不定根,故植株蔓延的距离不大,如地锦、蒺藜等。

三、按照茎的变态来分,有茎卷须、茎刺、根茎、块茎、鳞茎、球茎等。 所谓变态,就是不同于正常工作的状态。有些植物的茎在长期适应某种特殊的环境过程中,逐步改变了它原来的功能,同时也改变了原来的形态,比较稳定地长期保持下去,这种和一般形态不同的变化称为变态。有些变态的茎变化得非常奇特,以至在外形上几乎无从辩认。下面是几种常见的变态茎。


变态茎

变态茎(modification of stem) 由于功能改变引起的形态和结构都发生变化的茎。茎变态是一种可以稳定遗传的变异。变态茎仍保留着茎所特有的特征:如有节和节间的区别,节上生叶和芽,或节上能开花结果。可分为地上变态茎和地下变态茎两大类。


地上变态茎






1、叶状茎/枝
  茎扁化变态成的绿色叶状体。叶完全退化或不发达,而由叶状枝进行光合作用。如昙花、令箭、文竹、天门冬、假叶树和竹节蓼等的茎,外形很像叶,但其上具节,节上能生叶和开花。
  
2、茎刺
  在植物的茎节上,长出的枝条发育成刺状,称为茎刺,具有保护功能。茎刺有分枝和不分枝两种,前者如皂荚,后者如枸桔、山楂。 在许多植物体上都可以看到刺,刺的形态、质地、着生的部位,常常为我们提供了识别植物的有用的依据。植物体上的刺,大体上有三类,一是茎刺,二是皮刺,三是托叶刺,三者的形态、质地、着生部位都有所不同。茎刺来源于枝条,质地坚硬,呈木质,不易折断和剥落,着生位置始终在节上;皮刺来源于植物体的表皮,质地较软,呈草质,易于剥,易于剥落,着生位置不固定,在茎上、叶片上、叶柄上都可出现;托叶刺则来源于托叶,由托叶演变而来,质地不一,但着生位置基本上都在叶柄的基部,常成对出现。正确区分上述三种刺是识别的植物的重要前提。 
  
3、茎卷须
  在植物的茎节上,不是长出正常的枝条,而是长出由枝条变化成可攀援的卷须,这种器官称为茎卷须。如黄瓜和南瓜的茎卷须发生于叶腋,相当于腋芽的位置,而葡萄的茎卷须是由顶芽转变来的,在生长后期常发生位置的扭转,其腋芽代替顶芽继续发育,向上生长,而使茎卷须长在叶和腋芽位置的对面,使整个茎成为合轴式分枝。常见的茎卷须中,有分枝和不分枝的两种情况。有一种很特殊的形态,就是在卷须分枝的末端,膨大而成盘状,可分泌粘质,成为一个个吸盘,粘附于它物上,使植物体不断向上生长,如爬山虎。
  
4、肉质茎
  由茎变态成的肥厚多汁的绿色肉质茎。可行光合作用,发达的薄壁组织已特化为贮水组织,叶常退化,适于干旱地区的生活。如仙人掌类的肉质植物,变态茎可呈球状、柱状、或扁圆柱形等多种形态。

地下变态茎
  




1、根状茎
  根茎或称根状茎,是某些多年生植物地下茎的变态,其形状如根,称为根茎,如芦苇、莲、毛竹都有发达的根茎。习称的“芦根”就是芦苇的根茎,藕就是莲的根茎,竹鞭就是竹的根茎。尽管不同的植物根茎形态各异,但它们都具有一些共同的特征。首先根茎都是长在地下,以水平横向的方式生长,其次在根茎上可以看到茎的基本形态特征,就是有节,节间,在节上也长叶,在叶腋中同样也生有侧芽。节上往往还有退化的鳞片状叶,呈膜状,同时节上还有不定根,营养繁殖能力很强。如竹类、鸢尾、白茅和蓟等。
根茎的节通常是很明显的,如藕、黄精,它们的节间呈肥厚肉质;有些植物的根茎节间细长,如芦苇、白茅。在根茎上所生长的叶,其形态与正常的叶不一样。通常呈薄膜状或鳞片状,不呈绿色,包围在节上。在根茎的顶端生有顶芽,能不断向水平方向生长;在侧面有侧芽,冬笋就是毛竹根茎上的侧芽。



2、块茎
  某些植物地下茎的侧枝末端膨大,形成一短粗块状体,这种生长的地下呈球形、椭圆形或不规则块状的变态茎称为块茎,如马铃薯的薯块。它们的贮藏组织特别发达,内贮丰富的营养物质。菊芋的地下茎也会膨大成块茎,俗称“洋生姜”。在块茎上同样可能看到茎的特点,如有节、节间、退化的小叶,以及顶芽、侧芽等。从发生上看,块茎是植物茎基部的腋芽伸入地下,先形成细长的侧枝,到一定长度后,其顶端逐渐膨大,贮积大量的营养物质而成。如马铃薯块茎,顶端有一个顶芽,节间短缩,叶退化为鳞片状,幼时存在,以后脱落,留有条形或月牙形的叶痕。在叶痕的内侧为凹陷的芽眼,其中有腋芽1至多个,叶痕和芽眼在块茎表面相当于茎上节的位置上呈规律地排列,两相邻芽眼之间,即节间。
如果我们在一块放置比较久的马铃薯块上仔细地观察,可以在它上面看到许多凹穴,在一侧许多凹穴的中心有一个芽,这就是顶芽,其周围许多凹穴中生有多个侧芽;在凹穴的稍下侧有一半圆形横脊,这就是节,在新鲜的薯块上,横脊上可看到有一细小的鳞片状叶。 块茎与块根常常使初学者混淆不清,其实只要运用根和茎的区别,观察一下有没有节和侧芽,在节上有没有退化的叶,就可以很容易把两者区别开来。
除马铃薯和菊芋外,甘露子(草石蚕)等也有块茎。


3、球茎
  由植物主茎基部膨大形成的球状、扁球形或长圆形的变态茎,称为球茎,如荸荠、慈菇、芋艿。观赏植物唐菖蒲和药用植物番红花具比较典型的球茎。节与节间明显,节上生有退化的膜状叶和腋芽,顶端有较大的顶芽。从发生上看,有些球茎,如荸荠、慈菇等是由地下匍匐枝(侧枝)末端膨大形成的。球茎内都贮有大量的营养物质,供营养繁殖之用。球茎是块茎与鳞茎之间的中间类型,外形似鳞茎,结构近似块茎,常有发达的顶芽,节和节间明显可辩,并具腋芽,鳞叶稀疏而呈膜状。通常球茎全部埋于泥中。
球莖甘藍
芋头
4、鳞茎
  某些植物的茎变得非常之短,呈扁圆盘状,外面包有多片变化了的叶,这种变态的茎称为鳞茎,如洋葱、大蒜、百合等。上述三种植物都具有鳞茎,但这三种鳞茎的构造又稍有不同。洋葱的鳞茎四周是一层层套叠的肉质鳞叶,把扁平状高度压缩的茎紧紧地围起来,外侧有几片薄膜干枯的鳞片,是地上叶的叶基。地上叶枯死后,叶片基部干枯呈膜质,包在整个鳞茎的外面。大蒜在成熟后,鳞茎(即食用的大蒜头)的底部因木质化而变得紧硬起来,外围的膜质叶基干枯而无食用价值,主要起保护作用。膜质叶间的腋芽却充分地生长起来,显得肥厚而呈肉质,即食用的大蒜瓣。百合的鳞茎由许多半月形的肉质鳞片相互覆盖在缩短了的茎上而形成。显然鳞茎的形态各有不同,但都可能在它们上面看到茎的特点,有节,有缩短了的节间和叶片。

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