今天呢,讲一讲植物界门下纲
植物界是一个庞大而多样的生命群体,为了系统地认识和研究它们,生物学家建立了一套完整的分类系统。这套系统主要分为七个基本层级:界、门、纲、目、科、属、种。其中,是之下非常重要的一个分类阶元,它概括了一群在基本身体构造和演化路线上相似的植物。
下面,我将依据当前的植物学认知,特别是结合分子系统学的新进展,为你系统梳理植物界各门及其下属主要纲别的划分,并阐述它们之间的演化关系。
植物界的划分
首先,需要明确植物界的范围。传统上,植物界主要包括那些能够进行光合作用、细胞有细胞壁的多细胞真核生物。然而,根据现代生物分界理论,特别是三域六界或八界系统,植物的范畴有所调整。
广义的植物界(泛植物界)包含绿藻、红藻、灰色藻等藻类以及有胚植物(陆地植物)。
狭义的植物界通常指有胚植物,即所有适应了陆地生活的植物类群,包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。
接下来,我们将目光聚焦于狭义植物界(有胚植物)及其近缘的藻类门类,逐一介绍各门及其下属的纲。
藻类植物
藻类并非一个单一的分类单元,而是一个多系群,包含了多个独立的门。它们是水域生态系统中的重要生产者。
1. 蓝藻门:虽然传统上被归入藻类,但蓝藻其实是原核生物,并不属于植物界。它们没有真正的细胞核和叶绿体,但含有叶绿素a和藻蓝素,能进行光合作用。
代表植物:颤藻、念珠藻、鱼腥藻。
2. 绿藻门:这是植物的近缘类群,被认为是陆地植物的直接祖先。其细胞结构与高等植物相似,含有叶绿素a和b。
代表植物:衣藻、小球藻、水绵。
3. 其他藻类门:
眼虫藻门(裸藻门):鞭毛藻类,无细胞壁,部分种类含叶绿体。
轮藻门:结构较为复杂,有类似根、茎、叶的分化。
金藻门(包括硅藻):细胞壁常含有硅质,是重要的浮游生物。
红藻门:多海生,含有藻红素。
褐藻门:多为大型海藻,如海带。
有胚植物(陆地植物)
有胚植物是真正适应了陆地生活的植物类群,其共同特征是有胚的结构出现。
1. 苔藓植物门
苔藓植物是结构最简单、最原始的陆地植物,没有真正的维管组织,受精过程离不开水。
主要纲别:
苔纲:植物体多为叶状体,有背腹之分,如地钱。
藓纲:植物体有茎叶的初步分化,如葫芦藓。
生态与经济意义:苔藓植物在自然界中具有拓荒、水土保持的作用,有些种类可作为环境监测的指示植物,部分也可药用。
2. 蕨类植物门
蕨类植物演化出了维管系统(木质部和韧皮部),使得它们能够长得更高大,但繁殖仍依赖水,精子需在水中游动以完成受精。
主要纲别(根据不同的分类系统,纲的划分有所不同):
石松纲:叶小型,孢子叶聚集成孢子叶穗,如石松、卷柏。
水韭纲:水生或沼生,茎粗短,叶细长,如水韭。
木贼纲:茎中空,有节,叶退化呈鳞片状,如木贼、问荆。
真蕨纲:是现存蕨类植物中种类最多、最为繁盛的一类,通常具有大型的羽状复叶,如蕨、水龙骨、满江红。
3. 种子植物门
种子植物是植物界中演化程度最高的类群,它们通过产生种子来繁殖,完全摆脱了繁殖对水环境的依赖。
裸子植物亚门:种子裸露,没有果皮包被。
主要纲别:
苏铁纲: palm-like 的植物,叶片羽状分裂,如苏铁。
银杏纲:落叶乔木,叶片扇形,叶脉二叉分枝,现存仅银杏一种,是着名的活化石。
松柏纲:木本植物,叶多为针形、鳞形或条形,孢子叶常聚集成球果,如松、柏、杉。
被子植物亚门:种子被果实包被,具有真正的花,是当今植物界最繁盛的类群,约有25万种。
主要纲别:
双子叶植物纲(木兰纲):胚常具2片子叶;叶多为网状脉;花部基数常为4或5;茎的维管束呈环状排列,有形成层。包含的科非常多,如木兰科、毛茛科、蔷薇科、豆科、桑科、菊科等。
单子叶植物纲(百合纲):胚常具1片子叶;叶多为平行脉;花部基数常为3;茎的维管束散生,无形成层。常见的科有禾本科、兰科、百合科、莎草科等。
植物演化的主要脉络
植物从水生到陆生的演化,是一条波澜壮阔的史诗级历程。其主要的演化趋势可以概括为以下几点:
1. 孢子体世代逐渐发达,配子体世代逐渐退化:从苔藓植物的配子体占优势,到蕨类植物的孢子体独立但配子体仍能独立生活,再到种子植物的孢子体高度发达,配子体则极度简化并依赖于孢子体。
2. 繁殖方式彻底摆脱水的束缚:从苔藓和蕨类的受精离不开水,到种子植物通过花粉管输送精子,以及种子的形成,实现了在干旱环境中繁衍后代的可能。
3. 体内结构和组织日益复杂完善:从无真根、无维管组织,到维管系统的出现和完善,再到形成层、花、果实等复杂器官的产生。
总结
植物界的分类体系是动态发展的。特别是随着分子系统学的兴起,传统的分类系统正在被新的基于遗传信息构建的系统所修订和补充。例如,新的分类系统可能会增加或调整一些藻类门类(如灰藻门、隐藻门等),并对被子植物的科属关系进行更精确的界定。
希望这份关于植物界和的系统梳理,能够帮助你构建起对植物多样性更清晰、更深入的认识。
我们再次深入而系统地探讨植物界的分类,从“门”到“纲”,进行一次详尽的梳理。本文将遵循现代植物分类学(主要基于分子系统学研究)的框架,详尽介绍各主要门类及其下属纲别的特征、演化和代表性植物,力求内容充实。
第一部分:植物界的定义与演化脉络
在开始详细分类之前,我们必须明确“植物界”的现代定义。传统上,植物界包括所有光合自养的多细胞真核生物。然而,分子系统学研究表明,传统的“藻类”是一个多系群,即它们并非来自一个共同的植物祖先。
因此,现代分类学中,狭义的植物界通常指“有胚植物”,即所有适应了陆地生活的植物类群。而更广泛的定义是“泛植物界”,它包括有胚植物以及它们的最近亲缘类群——绿藻门和轮藻门等。本文将采用“泛植物界”的视角,进行全面的介绍。
植物的演化史是一部从水生到陆生的伟大史诗,其主线可以概括为:
1. 生殖方式的革命:从依赖水体受精到产生花粉管和种子,完全摆脱水的束缚。
2. 孢子体的主导:从配子体占优势到孢子体日益发达、复杂,成为植物体的主要阶段。
3. 维管系统的完善:从简单的输水细胞到高效的木质部和韧皮部,支持植物向高大和干旱环境发展。
4. 繁殖器官的升级:从孢子囊到花朵和果实,极大地提高了繁殖效率和扩散能力。
第二部分:藻类各门——水中的先驱
藻类并非一个单一的分类门,而是多个门的集合。它们是水域生态系统的初级生产者,其中绿藻门是陆地植物的直接祖先。
1. 蓝藻门
地位说明:蓝藻是原核生物,不属于真核植物界。但因传统习惯及其在光合作用中的重要地位,常被放在植物学中讨论。
关键特征:无细胞核和膜包被的细胞器;含叶绿素a和藻蓝素;细胞壁含有肽聚糖。
代表性纲别:
色球藻纲:多为单细胞或群体,如微囊藻、色球藻。
藻殖段纲:能形成藻殖段进行营养繁殖,如颤藻、念珠藻。
2. 绿藻门
地位:泛植物界的核心成员,是陆地植物的姊妹群。
关键特征:含叶绿素a和b;储存物质为淀粉;细胞壁主要成分为纤维素。
主要纲别:
绿藻纲:形态多样,单细胞、群体、丝状体或叶状体。如衣藻(单细胞,具鞭毛)、团藻(群体)、水绵(丝状体,含独特的盘状叶绿体)。
石莼纲:多为海生,生活史为同型世代交替。如石莼(海白菜)、浒苔。
3. 轮藻门
地位:被认为是有胚植物的最近亲缘类群,结构比绿藻更复杂。
关键特征:植物体有类似根、茎、叶的分化;生殖器官结构复杂,有藏精器和藏卵器,外包有保护细胞。
主要纲别:
轮藻纲:仅此一纲。如轮藻、丽藻。
4. 红藻门
关键特征:多数海生;含叶绿素a和d以及藻红素,能吸收蓝绿光以适应深水环境;储存物质为红藻淀粉;无鞭毛。
主要纲别:
红毛菜纲:生活史为同型世代交替,如紫菜。
真红藻纲:生活史为异型世代交替,结构复杂,如石花菜(制琼脂)、角叉菜。
5. 褐藻门
关键特征:均为多细胞,大多海生;含叶绿素a和c以及岩藻黄素;储存物质为海带多糖和甘露醇;细胞壁含藻胶。
主要纲别:
褐藻纲:形态从分枝的丝状体到巨大的叶状体。如海带(具孢子叶)、巨藻(可长达数十米)、马尾藻。
第三部分:有胚植物门——征服陆地的英雄
有胚植物是真正的陆地植物,其共同特征是在母体保护下发育的胚。
1. 苔藓植物门
苔藓植物是结构最简单、最原始的陆地植物。它们没有真正的维管组织,因此植株矮小;配子体发达,是营养生长的主要阶段;受精过程离不开水。
主要纲别:
苔纲:
特征:植物体(配子体)多为扁平的叶状体,有背腹之分,假根为单细胞。
代表:地钱、蛇苔。它们的叶状体腹面常有鳞片和假根,有助于保持水分。
藓纲:
特征:植物体(配子体)有原始的茎、叶分化,叶片常由一层细胞构成,假根为多细胞。
代表:葫芦藓、泥炭藓。泥炭藓吸水性极强,在园艺和环保中广泛应用。
角苔纲:
特征:配子体为叶状体,但孢子体细长呈角状,能持续生长。
代表:角苔。
2. 蕨类植物门
蕨类植物演化出了维管系统,使得它们能够长得更高大。它们有独立的孢子体和配子体,但孢子体发达,成为主导阶段。繁殖仍依赖水,精子需在水中游向卵细胞。
主要纲别(采用秦仁昌系统):
石松纲:
特征:叶为小型叶,仅有一条叶脉;孢子叶常聚集成孢子叶穗。
代表:石松(孢子叶穗生于枝顶)、卷柏(具匍匐茎,耐旱能力强)。
水韭纲:
特征:水生或沼生,形如禾草,茎粗短,叶细长丛生。
代表:中华水韭(国家重点保护野生植物)。
木贼纲:
特征:茎具明显的节和节间,中空;叶退化呈鳞片状,轮生。
代表:木贼(茎表面粗糙,含硅质)、问荆。
真蕨纲:
特征:是现存蕨类中种类最多、最繁盛的一类。叶为大型叶,常羽状分裂,幼时拳卷。
代表:蕨(世界广布)、铁线蕨(叶柄乌黑光亮,观赏)、桫椤(树蕨,活化石)、满江红(水生,与蓝藻共生固氮)。
3. 种子植物门
种子植物是植物演化的顶峰,它们通过产生种子来繁殖,完全摆脱了水的束缚。其孢子体高度发达,配子体极度简化并寄生在孢子体上。
裸子植物亚门:
总体特征:种子裸露,没有被果皮包被;木质部只有管胞,韧皮部只有筛胞。
主要纲别:
苏铁纲:
特征:常绿木本,茎粗壮不分枝;羽状复叶丛生茎顶;雌雄异株。
代表:苏铁(铁树)、泽米铁。
银杏纲:
特征:落叶乔木,叶片扇形,具二叉分枝的叶脉;种子具肉质外种皮。
代表:仅存银杏一科一属一种,是着名的“活化石”。
松柏纲:
特征:木本植物,叶多为针形、鳞形或条形;孢子叶聚生成球果。
代表:松树(叶针形,球果)、杉木(叶条状披针形)、柏木(叶鳞形)、红豆杉(种子具红色肉质假种皮)。
买麻藤纲(盖子植物纲):
特征:次生木质部具导管;球花具类似花被的盖被。
代表:麻黄(叶退化,茎绿色光合)、买麻藤。
被子植物亚门:
总体特征:具有真正的花,胚珠包被在子房中,发育成果实;种子有果皮包被;木质部有导管,韧皮部有筛管和伴胞。这是植物界最进化、种类最多(约25万种)、分布最广的类群。
主要纲别(传统的两分法):
双子叶植物纲:
特征:胚常具2片子叶;叶多为网状脉;花部基数常为4或5;茎的维管束呈环状排列,有形成层,能次生增粗。
代表性目\/科:
木兰目(木兰科):花被片多数,离生,被认为是现存最原始的被子植物。如木兰、鹅掌楸。
毛茛目(毛茛科):花各部离生,螺旋状排列。如毛茛、乌头。
蔷薇目(蔷薇科、豆科):花五基数,雄蕊多数。如月季、苹果、大豆、合欢。
菊目(菊科):头状花序,具总苞,聚药雄蕊。是双子叶植物第一大科。如向日葵、菊花、蒲公英。
单子叶植物纲:
特征:胚常具1片子叶;叶多为平行脉;花部基数常为3;茎的维管束散生,无形成层,通常不能次生增粗。
代表性目\/科:
泽泻目(泽泻科):水生或沼生,花部离生,被认为接近单子叶植物的基部分支。如慈姑。
百合目(百合科):花三基数,子房上位。如百合、郁金香、洋葱。
兰目(兰科):花高度特化,形成唇瓣,花粉结成花粉块。是单子叶植物第一大科,也是被子植物第二大科。如春兰、蝴蝶兰、石斛。
禾本目(禾本科):茎有节,中空;叶鞘开裂;花特化为颖花。如水稻、小麦、竹子。
第四部分:现代分类系统的视角
需要指出的是,传统的“两纲系统”(双子叶 vs 单子叶)正在被基于分子证据的ApG系统所取代。ApG系统不再严格区分双子叶和单子叶,而是将被子植物划分为若干个基部类群和两大主支:真双子叶分支和单子叶分支。
基部类群:包括无油樟目、睡莲目、木兰藤目等,它们保留了被子植物的许多原始特征。
真双子叶分支:包含了绝大多数双子叶植物,其核心特征之一是花粉三沟型。包括毛茛目、蔷薇类、菊类等巨大类群。
单子叶分支:与传统的单子叶植物范围大致相同。
这一新的分类框架更能反映植物间的真实演化关系,尽管更为复杂,但已成为现代植物学研究的标准。
总结
从水生藻类的简单光合,到苔藓植物在潮湿地表的匍匐,再到蕨类植物凭借维管系统撑起一片绿荫,最后到种子植物以花和种子征服全球,植物界的演化是一部波澜壮阔的适应与创新史。其门与纲的划分,正是这部史诗的章节标题,记录着每一次关键的形态革新和生态突破。理解这套分类体系,不仅能让我们系统地认识植物的多样性,更能让我们深刻体会到生命演化的力量与智慧。
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