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第8章 花、果实和种子

★ Chapter Outline 章节纲要
双子叶与单子叶植物的区别 // 花的结构 // 果实 // 果实和种子的传播 // 种子 // 总结。
★ Overview 章节纵览
本章描述了花的结构、组成部分和某些变形(modifications)。对双子叶植物和单子叶植物进行了简要地比较。探讨了果实的实质(nature)和发育,介绍了果实结构和单性结实。列举并讨论了干果和肉质果的类型、果实和种子的传播。讲解了种子结构和萌发、种子休眠和寿命、层积和胎生(vivipary)。
★ Some learning goals 学习目的
1. 熟悉典型花的组成部分以及各部分的功能。
2. 掌握区分双子叶植物与单子叶植物的主要特征。
3. 了解果树和蔬菜的不同点。
4. 熟悉成熟果实的分区。
5. 了解5种肉质果和干果,熟悉单果(simple fruit)、聚合果(aggregate fruit)、聚花果(multiple fruit)是如何从花发育过来的。
6. 了解果实和种子对与之相适应的传播媒介(途径)的适应。
7. 绘图并标注成熟双子叶植物种子(如: 大豆)和单子叶植物种子(如: 玉米)组成的各部分。
8. 熟悉种子萌发时发生的变化,知道萌发时必需的环境条件。
9. 了解控制休眠的因素类型。学习如何通过自然条件和人工手段打破休眠。
★ Note to the readers 致读者
虽然细菌、藻类和真菌的数量远大于有花植物,但本书绝大部分用来讨论有花植物,部分是由于有花植物比其他true plants更为丰富,而且比其他种类的植物对人类更为重要。本书的早期版中,花、果实和种子的最基本的特征在单独一章中讨论。遵循了循序渐进的过程,逐步认识植物界的各个成员,从最简单的类型开始,以便读者能理解有花植物如何发育而来,并成为植物界最高等、最复杂的植物。而对短期课程来说,可以不包括某些植物界繁殖和进化方面的内容,教师对这些方面的认同可以有所侧重。
意识到这一问题,本书将原先1章的内容在本版中分成第8章和第23章两章来介绍。第8章强调花、果实和种子的形状和结构,附带提到繁殖。第23章细致地描述有花植物的生活史(life cycle)和进化。即使你所学课程中不包括第23章,也推荐你作为第8章的参考来阅读第23章。
★ Text Content 正文内容
以澳大利亚农民耕地时发现地下开花的兰花的故事开始,引入到有花植物特征的描述(4个图和1个表)。主要内容包括:(1)双子叶与单子叶植物的区别。(2)花的结构(3个图)。(3)果实,引言、果实分区、果实类型(14个图)。(4)果实和种子的传播,风媒传播、动物传播、水媒传播、其他传播机制和媒介(6个图)。(5)种子,结构、萌发、寿命(4个图)。相关的介绍配有31张插图、1张表来辅助学习。
以Ecological Review介绍了花、果实和种子对环境的适应性。
以Awareness: The Seed That Slept for 1200 Years. 介绍了沉睡了1200年的Oriental Sacred Lotus (Nelumbo nucifera)种子。
★ Summary 章节摘要
1. 花的大小、颜色、纹理(textures)、生境(habitat)变化很大。一年生植物在一个生长季完成其生活史,二年生植物需要两个生长季,多年生植物需要几年或多年完成其生活史。
2. 双子叶植物与单子叶植物主要差别在于花组成部分的数目、子叶、叶脉型(venation)、形成层的有无、维管束排列方式、花粉粒孔(aperture)。
3. 典型的花由花序梗(peduncle)和着生有萼片(sepal, calyx)、花瓣(petal, corolla)、雄蕊和雌蕊的花托(receptacle)组成。花可能没有花瓣,或者花瓣融合在一起。一个花序(inflorescence)可以有多个花。
4. 雄蕊(stamen)由含花粉的花药(anther)和花柄(stalk)或花丝(filament)组成。
5. 雌蕊由柱头(stigma) 、花柱(style)和子房(ovary)组成。
6. 果实是一个发育成熟的子房,为有花植物特有。激素能刺激果实增大。单性结实果实无种子,不经过受精作用而发育,但不是所有的无种子果实都是单性结实的。
7. 成熟的果实有外层的外果皮(exocarp)、内部种子周围的内果皮(endocarp)、外果皮和内果皮中间的中果皮(mesocarp)。成熟时,果实可以是肉质果或是干果。果实可以由子房单独发育,或者是还包含花的其他部分。
8. 肉质果可以是单雌蕊的花发育而成---单果(simple fruit),聚合果(aggregate fruit)由一朵花中一个以上的雌蕊发育而成,聚花果(multiple fruit)来源于一个花序的花。
9. 单肉质果包括核果(drupe)和浆果(berry)。浆果包括真浆果、瓠果(pepo)、柑果(hesperidium)。梨果(pome)具有由花托和子房形成的果肉。
10. 附果(accessory fruits)不只由子房组成,一些聚合果(如草莓)有大量的附属组织。聚花果的单个小果一起发育形成单个大果。
11. 一些干果成熟时开裂,包括蓇葖果(follicle)、荚果(legume)、长角果(silique)、蒴果(capsule)。
12. 不开裂的干果,包括瘦果(achene)、坚果(nut)、颖果(grain = caryopsea)、翼果(samara)、分裂果(schizocarp)。
13. 果实和种子可能有翅饰、羽饰及其他的适应,以利于风力传播。有些果实和种子有对动物、鸟和水力传播的适应。有些果实可以弹射出种子,有些有适应改进能将种子插入土壤中。
14. 人类能传播多数种子,多数国家和地区有严格的法规(regulation),强调植物材料的重要性,特别是控制病虫害的传播。
15. 大豆种子有种脐(hilun)、1个株孔 (micropyle)、1层种皮(seed coat)、2个子叶(cotyledon),胚状大豆苗有胚芽(plumule)和培根(radicle)。
16. 在颖果(grain)中,胚芽(plumule)和胚根(radicle)分别被胚芽鞘(coleoptile)和胚根鞘(coleorhizae)所保护。
17. 种子萌发倚赖于休眠终止。机械障碍可以造成休眠,种子擦皮(scarification)可以打破这类种子休眠。
18. 生长或萌发抑制剂可以造成休眠或需要后熟(after-ripening)。冷温对某些种子萌发是必需的。层积可以打破这类种子休眠。
19. 除非包括水、氧气和温度范围适合,种子不会萌发。
20. 种子可以维持活力100年以上,低温冷藏可以保持多数种子活力,但有些草籽在高湿、冷凉且少氧的条件下维持活力。
21. 某些植物产生的种子没有休眠。种子和果实仍在植株上时胚的生长称为胎生(vivipary)。
★ Review Questions 复习题
1. 定义: 花萼(calyx)、花冠(corolla)、花托(receptacle)、花序梗(peduncle)、花梗(pedicel)、雌蕊(pistil)、花丝(filament)、子房(ovary)、心皮(carple)。
2. 指出双子叶植物与单子叶植物的主要区别。
3. 果树和蔬菜的区别是什么?
4. 什么原因使子房发育成为果实?
5. 果实分为哪几部分?
6. 肉质果与干果的区别?
7. 区分: 单果(simple fruit)、聚合果(aggregate fruit)、复果(multiple fruit)。
8. 区分: 瘦果(achene)、颖果(grain)、翅果(samara)、坚果(nut)。
9. 为借助水和动物传播,种子会怎样适应?
10. 定义以下概念: 胚芽(plumule = epicotyl)、胚根(radicle)、胚芽鞘(coleoptile)、胚根鞘(coleorhizae)、下胚轴(hypocotyl)、后熟作用(after-ripening)、层积(stratification)、胎生(vivipary)。
★ Discussion Questions 讨论题
1. 多数风媒有花植物的花不引人注目或不具芳香气味。如果所有的花都是这种类型,自然界会受到什么影响?
2. 你认为果实和蔬菜的植物学差异是区分的好标准吗?如果不是,你会换成什么标准?
3. 讨论梨果时,可以观察到苹果的大部分果肉来源于floral tube。你如何证明或否定它?
4. 种子和果实传播(扩散)可以借助于风、水、动物、机械方式和人类。假使你“设计/谋划”一种新植物,你能考虑出传播的新方法吗?
5. 当火山活动或珊瑚礁移动在海洋中形成新岛屿的时候,最终需要一些植被。你希望有花植物的传播机制的类型与它们在古老大陆上的一致吗?
★ Additional Readings 课外阅读 12本有关本章内容的书籍,供参考。
★ Learning Online 在线学习
网站 (http://www.mhhe.com/stern10) 上设有有趣的实例研究、练习题、实时论文、动画等。在线学习中心,帮助理解本章的知识。还有与以下话题有关的不断更新的链接: 植物的特征 // 花 // 花和果实 // 果实和种子 // 协同进化(coevolution) // 观赏植物 // 裸子植物(gymnosperms)在经济与环境方面的重要性 // 被子植物(angiosperms)在经济与环境方面的重要性 // 农业的起源 // 温带水果和坚果 // 热带水果和坚果 // 谷物和牧草

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