[科普中国]-维管束植物

维管束植物是植物的一个类群。维管束彼此交织连接，构成初生植物体输导水分，无机盐及有机物质的一种输导系统——维管系统，并兼有支持植物体的作用。有时也根据维管束的有无作为划分高等植物与低等植物的界限，故维管束植物亦可称为“高等植物”。

简介维管束植物是高等植物中具有维管束的那部分种类。生活在水体中的维管束植物统称为水生维管束植物，或称水生植物，俗称为水草。1

在植物学，凡是有维管系统的植物都称维管植物，包括蕨类植物、裸子植物和被子植物三大类群，它们与藻类、菌类、地衣、苔藓植物不同之处在于具有发达的维管束系统。植物的维管束系统主要由木质部和韧皮部组成，木质部中含有运输水分的管胞或导管分子，韧皮部中含有运输无机盐和养料的筛胞或筛管，它们大多为陆生植物，只有少数植物在受精过程需要在水中进行。

蕨类植物和种子植物主要生活在陆域环境，通常这些植物是绿色植物、具有胚胎且个体较高大。其体内具专供运输物质的组织，液体在这些组织中可作快速的流动，而达到运输的目的，这些组织就是维管束组织。因此，蕨类植物和种子植物又被称为维管束植物或高等植物，而苔藓、地衣、菌类、藻类植物则被称为非维管束植物或低等植物。

形态特征维管束植物的根茎叶内，有专司运输水分的木质部及运输养分的靭皮部，在木质部及靭皮部内的细胞上下排列成管状，并聚集成束状，所以特别称为维管束组织。维管束组织可由根部延伸至茎部，再延伸至叶，叶内的维管束组织为叶脉。导管、假导管和筛管则分别自根、茎至叶互相连成运输的管道，使根吸收的水与矿物质向上运输至茎和叶，叶所制造的养分则输送到茎与根。

1．维管束植物为多细胞植物体，细胞分化明显，组成各种不同功能的组织。有根、茎、叶的分化。

2．植物体有由特化的细胞所组成的维管束。承担支持和运输的功能。

3．生殖器官构造复杂，特别是被子植物有完善的花。胚由受精卵细胞形成。

4．世代交替明显而有规律，不受外界条件的影响而变化。无性世代占优势。越高待越有性生殖越退化。2

祖先蕨类植物是原始的维管植物，蕨类植物又名羊齿植物，具有独立生活的配子体和孢子体而不同于其他高等植物配。子体产有颈卵器和精子器。孢子体有根、茎、叶器官和维管系统的分化，并产有孢子囊。因此，蕨类植物是介于苔藓植物和种子植物之间的一群植物，较苔藓植物为进化，较种子植物为原始，既是高等的孢子植物，又是原始的维管植物。

蕨类擅物的生活史蕨类植物的生活史虽具有明显的世代交替现象，但是孢子体占优势，并且朝着配子体逐渐退化而孢子体逐渐发达的方向演进。3

三大类别蕨类植物简介

蕨类植物又名羊齿植物，是原始的维管束植物。蕨类植物具有独立生活的配子体和孢子体，此项特性是而不同於其他维管束植物。配子体构造简单，主要是藏卵器和藏精器，且分别产有卵及精子；孢子体构造较为复杂，有根、茎、叶和维管束系统的分化，及产生孢子的孢子囊。蕨类植物是早期登陆的维管束植物，以孢子为主要散播方式，较种子植物为原始。

生活史

蕨类植物的生活史虽具有明显的世代交替现象，但是孢子体占优势，并且朝着配子体逐渐退化而孢子体逐渐发达的方向演进。蕨类植物的无性世代为双倍(2n)染色体的孢子体。孢子体显著，生命期长，产有许多孢子囊，孢子囊内产有孢子母细胞，通过减数分裂形成单倍(n)染色体的孢子而进入有性世代。孢子同型或异型，成熟后脱离母体，在适宜的环境下萌发，生长发育成配子体；配子体的形体微小，结构简单，生命期较短。同型孢子发育的配子体为两性，其上产有藏卵器和藏精器；异型孢子发育的配子体为单性，分别产有藏卵器或藏精器。藏卵器产有卵子，藏精器则产有精子。精子有鞭毛，能游动，凭水为媒介以及化学物质(主要是苹果酸及其盐类)的吸引，进入藏卵器与卵子结合形成双倍(2n)染色体的受精卵。受精卵发育成幼胚，在配子体上继续发育成长，继而随着配子体的迅速衰亡过程，而成长为独立生活的孢子体，即我们通常看到的绿色蕨类植物。

裸子植物裸子植物是具有藏卵器的种子植物，裸子植物既是藏卵器植物，又是种子植物，是介于蕨类植物和被子植物之间的一群维管束植物。配子体寄生在孢子体上，绝大多数有藏卵器，小孢子萌发形成花粉管；同时由胚雌配子体和珠被等形成种子，但并不形成子房和果实。由于胚珠和种子是裸露的，因此，称为裸子植物。

花粉管和种子的形成，在植物系统发育史上是一个巨大的转折。花粉管的形成，使植物的受精作用可以不再藉水为媒介，从而摆脱了对水的依赖，对适应陆生环境具有重大意义。种子的形成，则为植物的繁殖和分布，创造了更为有利的条件。因此，在系统发育过程中，裸子植物得以取代蕨类植物，而在陆地植被中占有一定的优势地位。

裸子植物的主要特征是孢子体特别发达，多是多年生木本植物，且大多数为单轴分枝的高大乔木。分枝常有「长枝」与「短枝」之分：长枝细长，无限生长，叶子在枝上螺旋状排列；短枝粗短，生长缓慢，叶簇生枝顶。网状中柱，并生型维管束，具有形成层和次生生长。木质部大多数只有假导管，极少数具有导管；韧皮部只有筛胞而无伴胞。叶多为针形、线形或鳞片状，极少数为扁平的扇形及椭圆形。线形叶面的气孔纵向单列成气孔线，叶背的气孔线常多条紧密排列成浅色的气孔带(stomatal band)，气孔带之间凸起的绿色中脉区为中脉带，气孔带与叶缘之间的绿色区为边带。

孢子叶大多数聚生成毯果状(strobiliform)，称孢子叶毯。孢子叶毯单生或多个聚生成各式毯序，通常都是单性同株或异株。小孢子叶(雄蕊)聚生成小孢子叶毯(雄球花)，每个小孢子叶下面生有贮满小孢子(花粉)的小孢子囊(花粉囊)。大孢子叶(心皮)丛生或聚生成大孢子叶毯(雌球花)，某些种类的大孢子叶常变态为珠鳞或珠托。每个大孢子叶上或边缘生有裸露的胚珠，胚珠是由胚囊(雌配子体)、珠心(大孢子囊)和珠被(大孢子囊外侧附属物)组成，顶端开孔，称为珠孔。珠孔的顶部常有贮水的花粉室，或珠孔附近的珠被伸长而形成珠孔管。配子体非常微小，构造简单，完全寄生在孢子体上。雌配子体由大孢子发育而成，下端原叶体部分就是胚乳，充满丰富的营养物质，顶端则生有2或多个藏卵器，或极少数不生藏卵器；雄配子体是由小孢子萌发形成的花粉管，内有两个游动或不游动的精子。小孢子在小孢子囊中萌发，主要由风力传播。除极少数受精卵可直接形成胚外，大多数均由4个或多个细胞或游离核状态先形成前胚(原胚）。前胚某些细胞发育成很长的胚柄，胚柄末端的胚原基细胞继续分裂才形成胚。因此，裸子植物的胚能深深地插入胚乳中。大多数裸子植物都具有多胚现象，这是由于一个雌配子体上的几个或多个藏卵器的卵细胞同时受精而成，或者由于一个受精卵在发育过程，胚原组织分裂为几个胚，这是裂生性多胚现象。

种子由胚雌配子体和种皮等组成。胚来源于受精卵，是新的一代孢子体，胚乳来源於于雌配子体，种皮来源于珠被，是老一代的孢子体。因此，裸子植物的种子包含有三个不同的世代，且胚乳在来源上又完全不同于被子植物。同时某些类群的种子，成熟时，除由珠被变态为种皮外，还具有大孢子叶变态的假种皮包围著种子，或种鳞、果鳞托护著种子，某些类群的大孢子叶球则变态为毯果(strobile)。

被子植物被子植物是现代植物界中最高级最繁茂和分布最广的一个类群。它的营养器官和生殖器官都比裸子植物复杂。根、茎、叶的内部组织结构更适应于各种生活条件，生殖器官也具有更成功的繁殖能力，所以，自新生代以来它们在地球上占绝对优势。现已知的被子植物约有1万多个属，20多万个种，种的数量占植物界的一半以上。中国有2700多属，约3万种，而且，如今仍不断有新的种类被发现；在台湾则约有4000多种。

被子植物的特征可概括如下：

1.被子植物具有真正的花，开花过程是它的一个显著特征，故又称为开花植物或显花植物。被子植物的花由花被(花萼、花冠)、雄蕊群和雌蕊群等部分组成。花被的出现是增强传粉效率，以达到异花传粉的目的；雄蕊是由小孢子叶转化来的，由花丝和花药两部分组成；心皮（雌蕊）是大孢子叶的高级结构，由子房、花柱和柱头三部分组成。

2.被子植物的胚珠是包藏在由单一个心皮(大孢子叶)或由几个心皮结合而闭合起来的子房之内，比裸子植物的开放心皮和胚珠裸露要复杂而完善得多。

3.被子植物的孢子体高度发达，组织分化精细，生理机能效率高，如输导组织的木质部中一般都具有导管、薄壁组织和假导管，使水分运输畅通和机械支持能力加强，就能够供应和支持总面积大得多的叶子，增强光合作用的效能。

4.被子植物的配子体进一步简化。花粉萌发成雄配子体只有2个细胞，即管细胞和生殖细胞；胚囊(雌配子体)大多数只有8个细胞，即2个助细胞、1个卵细胞、2个极核和3个反足细胞。颈卵器已不复存在，原叶体的细胞也几乎不存在。

5.出现双重受精现象和胚乳组织是被子植物明显的特徵之一。被子植物胚乳的来源及性质都同裸子植物的有差别，它不是单纯的雌配子体(n)，而是经过受精作用形成的三倍体(3n)，这种异质性的胚乳，能为被子植物提供较强的生活力。

6.被子植物的子房经受精之后继续发育，形成果实。果实的形成对于保护种子和种子散播有特殊意义。此外，被子植物传粉的方式是多种多样的，主要是虫媒，其次是风媒，还有鸟媒和水媒等。因此，被子植物能适应各种不同的生活环境。从上述事实可以看到被子植物形态结构的多样性和复杂性达到了比其他各类植物的器官及功能要完善得多的境界，是更有效地适应陆生环境条件的一群植物。被子植物有乔木、灌木，还有藤本、草本，有多年生的，也有一年生，二年生的。

双子叶

种子具2片子叶；多数是木本植物；主根发达，多为轴根系；茎内维管束组织多排列成环状，有形成层。叶除少数外，多为网状脉。花的基数通常5或4。

单子叶

种子仅具1枚子叶；多草本或稀为木本；须根系；维管束组织多为散生排列，通常无形成层。叶脉通常为平行脉或弧形脉，稀为网状脉或羽状脉。花通常基数为3，稀为4~5。

标本种类

维管束植物学门之标本种类有腊叶标本、浸液标本、切片标本、孢粉玻片标本、种子标本及木材标本等。

蒐藏方式

标本的排列方式依次为蕨类植物、裸子植物、双子叶植物和单子叶植物，各类标本再依科名的英文字母顺序排序，同科之标本再依属名顺序排列，而同属则再依种名之英文字母顺序排列。

处理流程

见右图

本词条内容贡献者为:

赵磊 - 副教授 - 中国农业大学