如何观察一株蕨类植物2

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这一篇是回答去年征集的关于蕨类的问题。

目录

*5 生境

Q11：蕨类是如何适应高海拔的？

Q12：全国分布最广的蕨类有哪些？

Q13：不同蕨类对土壤的偏好是怎样的？

Q14：蕨类和石松类是如何适应干旱的？

Q15：如何观察一株蕨类植物2？

*6 生态

Q16：什么昆虫喜欢吃蕨类？

Q17：蕨类的孢子会引起过敏吗？

Q18：蕨类好养吗？

*7 进化

Q19：和恐龙生活在同一时代的蕨类现在还能看到哪些？

Q20：蕨类，石松类，裸子植物与有花植物有怎样的关系？

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境

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Q11

蕨类是如何适应高海拔的？

在青藏高原地区，这里的平均海拔超过4000m，因此如何抵御寒冷是它们面临的首要难题。首先和有花植物一样，大部分高原蕨类冬天叶子会枯掉，明年再长出来。此外，蕨类主要通过以下方式减少强风的影响。

第一个方式是改变自身形态，问荆原本是挺直的蕨类植物，但在强风的环境中，比如开阔的河滩上，主干就在地上匍匐，从而降低植株的高度。

第二个方式是寻找避风环境，无论是草甸上背风的岩石缝中，还是云杉林下湿润的泥土中，利用外物阻挡寒风是另外一个妙招。比如刚才提到的问荆，在相对温暖的环境中，就保持着原有的形态茂密地生长着。

第三个方式是增添防寒结构，有花植物在高原上常呈垫状，而且经常密被浓密的柔毛，而蕨类的防寒利器除了毛以外，还有鳞片。幼叶（拳卷叶）时蕨类用鳞片全副武装。长大后叶柄上附着密集的鳞片，保护着植株的基部。

第四个方式是利用风的特性。有一些蕨类长得相对高大（将近1米），甚至能生活在流石滩上。它们往往有一些共同的特征，植株像一个花瓶，长大的叶片围成一个圈，这样基部能存放一些风吹来的枯叶，为保持温暖起到辅助作用；叶片正面朝里，背面（有孢子的一面）朝外，这样各枚叶片上没有弹射出去的孢子能被风吹向四周。另外叶片分裂得很细，由许多骨架（羽轴）支持，使得风有更多缝隙可以穿过叶片，同时许多枚小叶相当于是分散了风险，即使个别破损也对整体影响不大。

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Q12

全国分布最广的蕨类有哪些？

如果从统计数据来看，34个省级行政区（包括直辖市、省、自治区，特别行政区以及中国台湾）都有分布的蕨类一共有3种，分别是槐叶蘋，银粉背蕨以及蕨，而放宽到30个省级行政区则还有节节草以及蘋。其中槐叶蘋和蘋是水生蕨类，银粉背蕨则生长在石灰岩上，根据我个人的野外观察，如果符合以上生境很可能就能见到，而蕨和节节草在路边就经常能见到。

而当条件进一步放宽到20个省级行政区以上时，则又有44种蕨类，它们是平时在山里最常见的，比较有名的包括紫萁、芒萁、海金沙、井栏边草、蜈蚣凤尾蕨、铁线蕨、北京铁角蕨、狗脊、贯众、石韦等。

还有一些是在相应的行政大区内比较常见，比如华北的羽节蕨，西南的披针新月蕨，华南的华南毛蕨，华中、华东的阔鳞鳞毛蕨，西北的蜘蛛岩蕨（东北没去过），它们通常都有一个分布纬度的界限，比如华南毛蕨较多分布最北到浙江南部，更北的地方则较多为渐尖毛蕨。再比如半边旗主要在华南地区分布，而刺齿半边旗则主要分布在长江流域。因此地理分布也可以作为区别相近蕨类的辅助参考。

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Q13

不同蕨类对土壤的偏好是怎样的？

南方的很多蕨类，比如芒萁、乌毛蕨、狗脊等，主要生长在酸性土上；

铁线蕨是钙质土爱好者，多生于阴暗的滴水岩壁上，或者喀斯特山区的石灰岩上，相对来说养分比较贫瘠；

卤蕨则独树一帜，生长在海边的盐碱土里，是一种半红树植物。

因此我们可以通过这些指示植物来大致判断土壤的酸碱性。

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Q14

蕨类和石松类是如何适应干旱的？

防患于未然是蕨类和石松类对待干旱的态度，其主要方式有2种，一种是“囤货”，在旱涝分明的热带及亚热带地区，一些蕨类在叶片中储存水分。比如贴生石韦在雨季时储存水分，叶片变成鼓鼓的肉质，到了旱季就利用自身的水分，变成有些皱的厚纸质。

一种是“硬抗”。它们往往有更完备的适应干旱的结构，比如石韦的叶片一方面质地较厚，近革质，相当于穿了一层防晒衣，另一方面叶背密被星状毛，遮盖气孔，减缓蒸腾作用。

卷柏属中有一些生活在石灰岩上的种类，在失水至5%的状态下， 也能“复苏”。比如卷柏，遇到干旱时，为了减弱需消耗水的光合作用，它卷缩起来，减少与光的接触面，如果长时间干旱，它的植株褪成灰色，这说明它从生理上发生了巨大的变化，即叶绿素大量减少。此时形态上看它进入了“休眠”状态，但从生理上说，是处于“应激”状态，表现为脱落酸（ABA）水平提高，这是一种在植物休眠的种子中常见的激素；细胞膜丢失，由可溶性糖维持细胞的形态，细胞浓缩且细胞壁高度折叠；酶的数量也发生了变化，即光合作用酶减少而抗氧化酶增加，但呼吸作用酶则维持在原来的较高水平，以时刻准备好水分的到来。

鳞叶卷柏 Selaginella lepidophylla是一种生活在沙漠中的卷柏，在非干旱时期会积攒大量的可溶性糖，包括二糖（蔗糖、海藻糖）、多糖、糖醇（山梨糖醇、木糖醇）,其中海藻糖、山梨糖醇以及木糖醇是我们在食品中可能会遇到的甜味剂（代糖），运用于甜点、口香糖及糖果等。

References

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S167420521830162X

Genome Analysis of the Ancient Tracheophyte Selaginella tamariscina Reveals Evolutionary Features Relevant to the Acquisition of Desiccation Tolerance

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20923197/

Desiccation tolerance mechanism in resurrection fern-ally Selaginella tamariscina revealed by physiological and proteomic analysis

https://www.researchgate.net/publication/262230044_The_desiccation_tolerant_secrets_of_Selaginella_lepidophylla_What_we_have_learned_so_far

The desiccation tolerant secrets of Selaginella lepidophylla: What we have learned so far?

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Q15

如何观察一株蕨类植物2

1中介绍了局部观察的方式。然而蕨类植物常常会因环境变化和个体差异，表现出不稳定的细节特征，因此我们需要与整体观察法相结合。

首先在3米外观察，描述出这个种群的具体生境以及生活形态。前者最好能体现出阳光、水分等自然因素，比如林下溪边岩石上，说明这种蕨类是石生，喜欢阴湿的环境。后者则需要反映出习性，比如蔓延生长，说明其具有长而横走的根状茎。

接着在1米外观察，描述这个植株的生活形态，比如是杯形的，说明叶簇生在短而直的根状茎上，叶片直挺朝向不同的方向，围成一个圆圈。

1米内的局部观察，我们还需注意叶之间的关系。比如叶的间距，叶柄两两相距较近的是近生。

然后我们需要再次在1米外观察，选择不同的植株比较观察，总结出相对稳定的特征。

从整体到局部再到整体，不拘泥于一株植物的形态，这就是一个比较完整的观察方法。

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Q16

什么昆虫喜欢吃蕨类？

一些蕨类幼嫩的拳卷叶较光滑，分布也广，可以作为野菜食用，比如蕨、荚果蕨、紫萁、毛轴蕨、菜蕨、毛轴菜蕨。蕨类含可能的致癌物原蕨苷，尽管烹饪能起到一定作用，但不能长期大量食用。对于昆虫而言也并不是很好的食物来源，因为它含有大量的蜕皮激素可以阻碍昆虫发育。除了天不怕地不怕的蚜虫，我只见过（亚太）水蕨和姬蕨上有鳞翅目的幼虫，前者也是一种热带常见的蕨菜。但因为蕨类的叶片又大又厚，拿来当家就很合适，比如我曾见过巢蕨的叶片上卷起了一个鳞翅目的蛹，当然其他鼓起的虫瘿也是有的。

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Q17

蕨类的孢子会引起过敏吗？

比较常见的过敏源，包括花粉，毛絮，灰尘等，通常需要达到三个条件才会有明显症状，分别是大量、干燥、暴露。大量是指的在一个较短的时间内聚集了非常多的过敏原，早春很多植物同时开花，尤其一些风传媒的植物比如柳，一下子释放了无数的花粉，大量的杨柳絮又紧接着开始飘散。同时春天雨量较少，这些微粒能够悬浮在干燥的空气中，而如果你属于过敏体质，较长时间呆在这样的环境下，那么就容易引起过敏。同理，秋高气爽时，有一些松树又开始大量飘散花粉，因此也是过敏高峰期。

再来看蕨类的孢子，有一些蕨类的孢子叶会先于营养叶在早春长出，它们在山里或集群或分散生长，但相对其他有花植物来说，密度还是比较小的。其次蕨类大量成熟是在夏天，此时无论南北方的雨量都明显加强，雨水能带走空气中的悬浮物，其次暴露在有大量蕨类孢子的环境中并不是一件容易的事，北方蕨类种类少，城市里自不必说，林子里也得特意去找才能见到，而南方的蕨类，或在阳光直射下，或在闷热潮湿处，这些地方夏天酷热难耐，无法久留。

因此一般情况下蕨类的孢子不会引起过敏。

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Q18

蕨类好养吗？

尽管蕨类有很强的适应性，但一般还是最喜欢潮湿闷热的生境，因此如果想养蕨类，哪怕是园艺的品种，如果无法提供高湿高温的条件最好请三思。对于一些保护物种的培育，则还需要更长的周期和更多的精力。虽然具体的培育技术我并不了解，但从孢子萌发成配子体一般需要1个月-3个月，配子体需要始终处于湿润有水的环境中，还要避免霉菌，才能进入孢子体阶段，而从矮小的孢子体长成一棵大的植株则至少需要6个月到1年，孢子叶是否第一年就会产生仍有待更多观察，但至少我看到的井栏边草的幼株第一年是没有孢子叶的，因此我们可以推测孢子叶可能至少要等到第2年。这期间同时也需要投入相当的人力和费用。我现在时常感谢那些在山里长得如此茂盛的蕨类，它们一定花了很长的时间才能以如此美丽的面貌与我相见。

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Q19

和恐龙生活在同一时代的蕨类现在还能看到哪些？

蕨类植物起源于晚志留纪至早泥盆纪（约4亿多年前），它们是最原始的陆生植物之一，个体较小，没有根、茎、叶的分化，只有简单的分轴，顶端有单生厚壁孢子囊，统称为裸蕨类。进入石炭纪（约3亿多年前）后，高大的古石松以及古木贼类占据了森林的主导，它们是现代石松类和木贼类的祖先。恐龙出现于三叠纪并在侏罗纪发展为鼎盛时期（约3亿多年前），此时的森林主体转变为裸子植物，而现生蕨类中较原始类群的祖先，则利用自己“能屈能伸”的优势，占据了森林中的各个空隙，它们中的少部分留存至今，最有名的有乔木状的桫椤科（桫椤属），其他还包括合囊蕨科（观音座莲属），松叶蕨科，紫萁科（紫萁属、绒紫萁属），双扇蕨科，海金沙科（海金沙属），里白科，膜蕨科等。白垩纪至早第三纪（约1亿多年前），有花植物开始蓬勃发展，而蕨类也开始向更加丰富多彩的水龙骨类进化，它们构成了约80%的现代蕨类。

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Q20

蕨类，石松类，裸子植物与有花植物有怎样的关系？

如果按“辈分”来讲，蕨类是大前辈，石松类是前辈，裸子植物是后辈，而有花植物是大后辈，然而在自然的世界里，不会因为是前辈就谦让，它们始终是竞争关系。因为天时地利，它们各自都有一段统治时期，而现在则是有花植物的天下，它比其他三者物种数之和多许多，除了种子这精妙绝伦的结构外，它的地位少不了其他三位前辈的帮助。在早第三纪（约6500万年前），即恐龙消失后，蕨类最先开始拓荒，是恶劣环境中的先锋植物，这一点即使到了现在也一样，成片的蕨类长在盘山公路的路边，砌得严密的墙缝里总是能钻出一株蕨，它们总是那一个“开路”的，为后来的植物创造更好的环境。裸子植物与有花植物更像是“朋友”，高大的松柏有时与阔叶树混生，有时为草本提供良好的生存环境。而石松类则像是“榜样”，它的种类较少，大部分都不大，却保留了很多独特而古老的气质，所以无论是蕨类还是种子植物，总是恭敬地为它提供一片栖息之地。