中學(xué)生物學(xué)教材曾多次講到雙子葉植物和單子葉植物,如必修三第三章第一節(jié)提到胚芽鞘,第四章第一節(jié)中“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”。如何區(qū)分單子葉植物和雙子葉植物呢?教材中并沒(méi)有涉及相關(guān)知識(shí)。
我們通常把維管束植物(vascular plants)區(qū)分成蕨類植物(如:鐵線蕨)、裸子植物及被子植物,其中裸子植物(如:松、柏)及被子植物又可歸納為開(kāi)花植物,被子植物又可細(xì)分為單子葉(如:稻、玉米)及雙子葉植物(如:菊花、玫瑰),是開(kāi)花植物的最大宗。
被子植物是植物界進(jìn)化最高級(jí)、種類最多、適應(yīng)性最強(qiáng)的類群。全世界有20—25萬(wàn)種,超過(guò)植物界總種數(shù)的一半。我國(guó)被子植物種類繁多,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),有約3萬(wàn)種。被子植物通常分為雙子葉植物和單子葉植物兩個(gè)主要類群。根據(jù)粗略的估計(jì),已描述的雙子葉植物大約有16.5萬(wàn)種,單子葉植物5.5萬(wàn)種。
一、雙子葉植物和單子葉植物的基本區(qū)別
從定義出發(fā),所謂雙子葉植物就是種子具有兩片子葉的植物;單子葉植物就是種子具有一片子葉的植物。除此之外,雙子葉植物和單子葉植物還有哪些基本區(qū)別呢?
1.子葉數(shù)目
單子葉植物種子的胚具有一片子葉,如玉米、小麥、水稻、洋蔥等;雙子葉植物種子的胚具有兩片子葉,如菜豆、花生、蠶豆、大豆、南瓜等。
2.葉片的脈序
單子葉植物的葉脈主要為網(wǎng)狀脈序,即葉脈呈網(wǎng)狀排列,如蘋(píng)果樹(shù)、楊樹(shù)、榆樹(shù)、洋槐、棉花、向日葵等;而單子葉植物的葉脈多為平行脈序和弧狀脈序,如小麥、水稻、竹子、鳶尾等。
3.根系的類型
雙子葉植物大多主根比較發(fā)達(dá),所以雙子葉植物多為直根系,莖中的維管束排列成環(huán)狀,不少是木本植物,莖稈能不斷加粗,如棉花、月見(jiàn)草、榆樹(shù)等;而單子葉植物的主根不太發(fā)達(dá)和明顯,有發(fā)達(dá)的須根,所以單子葉植物多為須根系,主要是草本植物,木本植物很少,莖稈通常不能逐年加粗,如小麥、蔥、水稻等。
4.花的形態(tài)結(jié)構(gòu)
雙子葉植物的花基(花瓣)一般為4或5個(gè),花萼和花冠形狀不大相似,如蘋(píng)果花、油菜花等,花粉粒基本上具3個(gè)孔或溝;單子葉植物的花基一般為3個(gè)(也有的是2個(gè)和4個(gè),很少一部分花基也為4或5個(gè)),花萼和花冠比較相似,如百合花、萱草花等,花粉粒基本上具1個(gè)孔或溝。
5.胚
雙子葉植物的子葉有兩枚,儲(chǔ)有豐富的養(yǎng)分,可供幼苗利用,直至能行光合作用,胚乳常缺;單子葉植物的子葉有一枚,其分解吸收的作用遠(yuǎn)超過(guò)儲(chǔ)藏的功能,具有胚乳。
6.其他
單子葉植物和雙子葉植物在解剖學(xué)中的不同點(diǎn)還有許多,比如:
A.雙子葉植物支脈末梢不封閉,所以有自由支脈末梢;單子葉植物支脈末梢封閉,所以沒(méi)有自由支脈末梢。
B.雙子葉植物葉片上的氣孔排列不規(guī)則,多為散生,如天竺葵、棉花等;單子葉植物葉片上的氣孔,排列得比較規(guī)則,多排列成行,如玉米等。
根據(jù)以上內(nèi)容,我們可以基本判別一種被子植物究竟是屬于單子葉植物綱還是雙子葉植物綱。
以上是雙子葉植物和單子葉植物在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的基本區(qū)別,也是它們的典型特征,據(jù)此可以將二者區(qū)別開(kāi)來(lái)。但是這些特征并不是絕對(duì)的、固定的和一成不變的。特殊的例子還是有的。如雙子葉植物中可以作中藥用的柴胡,它的葉片就具有平行脈序;而單子葉植物中的山藥的葉片就具有網(wǎng)狀脈序。在子葉的數(shù)目上也有例外,如雙子葉植物的睡蓮、白屈菜種子的胚具一片子葉;而單子葉植物的天南星科海芋屬等種子的胚具兩片子葉。花基數(shù)的例外更多,如雙子葉植物中的樟科、木蘭科等有3基數(shù)的花;而單子葉植物眼子菜等有4基數(shù)的花。其他的例外也不少,如雙子葉植物毛茛科、車(chē)前科有須根系;雙子葉植物毛茛科、石竹科中有星散維管束,等等。
由此可以看出雙子葉植物和單子葉植物有許多基本區(qū)別,但它們之間的關(guān)系還是很密切的。從進(jìn)化的角度來(lái)看,單子葉植物的須根系、缺乏形成層和平行脈序等性狀,都是次生的,它的單萌發(fā)孔的花粉,卻保留了比大多數(shù)雙子葉植物還要原始的特點(diǎn)。在原始的雙子葉植物中,也有單萌發(fā)孔的花粉,故有人斷定單子葉植物是由雙子葉植物進(jìn)化來(lái)的,雙子葉植物是單子葉植物的祖先。
二、常見(jiàn)的單子葉和雙子葉植物
1.食物
○單子葉:稻米、小麥、玉米、小米、甘蔗、薏仁、蘆筍、竹筍、蔥、蒜、韭、山藥。
◎雙子葉:馬鈴薯、甘薯、白菜、包心菜、莧菜、空心菜、番茄、茄子、辣椒、絲瓜、花生、胡瓜、花菜、芝麻。
2.水果
○單子葉:香蕉、鳳梨、林投、檳榔。
◎雙子葉:柑橘、柚、柳橙、檸檬、蓮霧、葡萄、百香果、西瓜、釋迦、香瓜、龍眼、荔枝、棗子、桃、李、梅。
3.花卉
○單子葉:蘭花、富貴竹、水仙、百合、郁金香、鳶尾、劍蘭。
◎雙子葉:康乃馨、菊花、鳳仙花、日日春、夾竹桃、杜鵑花、櫻花、向日葵。
4.樹(shù)木
○單子葉:大王椰子、蒲葵、黃椰子、亞歷山大椰子、旅人蕉、海棗、千年木。
◎雙子葉:榕樹(shù)、桑樹(shù)、樟樹(shù)、面包樹(shù)、茶樹(shù)、茄冬、欖仁、鳳凰木、羊蹄甲。
5.雜草
○單子葉:地毯草、兩耳草、韓國(guó)草、牛筋草、狗尾草、沿階草。
◎雙子葉:車(chē)前草、黃鵪菜、蛇莓、水芹菜、野莧、蒲公英、酢漿草。
三、常見(jiàn)的裸子植物
銀杏科:銀杏。
紅豆杉科:南方紅豆杉、香榧、白豆杉。
竹柏科:竹柏、百日青、羅漢松、小葉羅漢松。
粗榧科:三尖杉、闊葉中國(guó)粗榧、粗榧。
松科:馬尾松、黃山松、金錢(qián)松、南方鐵杉、香松、濕地松、火炬松、雪松、黑松、江南油杉、油杉、華東黃杉、長(zhǎng)苞鐵杉。
杉科:柳杉、杉木、水杉、泡杉、水松、落羽杉、池杉。
柏科:側(cè)柏、柏木、刺柏、圓柏、山柏、福建柏、龍柏、日本花柏、日本扁柏、鉛筆柏。