花花世界:花的基本结构(被子植物)

花是被子植物的基本生殖单元,承担着有性生殖的核心过程——减数分裂与受精作用。其典型结构包含两类可育器官:包裹胚珠(ovules,未成熟种子)的雌蕊群(心皮,carpels)和产生花粉的雄蕊群( stamens,雄蕊)。

在这些生殖器官下方通常着生由花瓣(petals)和萼片(sepals)构成的非生殖结构,这些叶性同源器官在形态上呈现多样性,既有绿色叶状结构,亦演化出色彩鲜艳的形态特征。在经典植物形态学框架中,整个花器官被视为一种特化的单轴孢子叶球或球果(strobilus、cone),其中心轴承载着孢子叶(sporophylls,即具有孢子囊的变态叶),其中雌蕊和雄蕊本质上属于不同类型的孢子叶。

虫媒传粉,from wiki

被子植物花器官在雌雄蕊数目与排列方式、花被层形态特征等方面展现多样性。虫媒传粉类群的花器官常演化出适应传粉者的特化结构:鲜艳的花被呈现特定色谱与图案分布,蜜腺组织分泌花蜜作为回报机制,并伴随特征性挥发性物质释放。相比之下,风媒传粉类群的花器官趋向简约化,避免冗余结构阻碍空气传播的花粉粒运动。被子植物花器官可兼具雌雄蕊,亦可特化为单性花。

风媒传粉,像灰尘一样的就是花粉,from wiki

花器官的形态变异特征在现生被子植物的鉴定与系统分类中具有关键分类学价值。由于花器官结构的脆弱性与短暂存在周期,除特殊埋藏条件(如琥珀包裹、白垩纪炭化植物群等)外,化石记录中完整保存的花器官极为罕见。这种保存局限性使得古植物学研究中对花器官演化历史的解析面临重大挑战。

绣球花(Hydrangea)。部分绣球品种会开出不育花(无法繁殖的花朵),其萼片硕大。

左图:日本藤绣球(Hydrangea anomala)

右图:梣叶绣球(Hydrangea fraxinifolia,晚始新世)。

典型(或者说 理想?)的花结构由四个同心轮层组成,这些结构附着于被称为花托(receptacle)的轴性器官上。以下按由内层(或顶端)至外层(或基端)的顺序对各轮层进行说明:

心皮(Carpels):作为大孢子叶(承载大孢子囊的特化叶结构),构成花朵的'雌性'部分。其结构形式包括:

典型心皮包含三个功能区:

雄蕊(Stamens):作为小孢子叶(承载小孢子囊的特化叶结构),构成花朵的'雄性'部分,包含两个典型区段:

花瓣(Petals):通常呈现鲜艳色彩的展示结构,其显眼特征不仅吸引人类观赏,更承担吸引传粉动物的重要生态功能。

花萼(Sepals):多呈绿色叶状结构,部分物种具与花瓣相似的显色特征。

术语注释: '雌性'与'雄性'之所以加上了引号,是因为严格而言,心皮(雌蕊)与雄蕊本身并不具备性别属性。心皮实质是包裹胚珠(内含产生卵细胞的雌配子体)的叶性器官,而雄蕊则是产生精细胞的雄配子体(花粉粒)的载体。为便于理解,约定俗成地采用'雌'指代心皮系统,'雄'指代雄蕊系统。同理,仅具心皮(雌蕊)的花称'雌花',仅具雄蕊者称'雄花',依此类推……

花的基本结构示意图

Receptacle、Sepal、Petal:花托、萼片、花瓣;

Filament、Anther、Stamen:花丝、花药、雄蕊(由前二者组成);

Ovary、Style、Stigma、Carpel:子房、花柱、柱头、心皮(即雌蕊,通常由前三者组成)

除各个花部结构的独立名称外,还存在描述同类型结构集合体的专业术语(即同一轮层内全部结构的统称)。这些集合体术语按自上而下的轮层排列如下:

生殖结构:

花被结构:

支撑系统:

注释: 当描述花部着生方式时,'Peduncle'专指独立花朵的支撑柄,而'Pedicel'特指花序中单个花朵的短柄。无柄结构(Sessile)作为形态学术语可通用于花、叶等多种器官的形态描述。

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