植物可藉生殖增加個體數目,擴大其族群分布範圍。植物的生殖方式可分為無性生殖與有性生殖,無性生殖是植物體本身的細胞組織經由特化與分工,產生與親代遺傳物質完全相同的子代,此種生殖方式過程簡單,且可在較短時間內產生數量較多的個體;而有性生殖則需藉由精、卵細胞的結合,進而產生新個體,此種生殖方式有利於遺傳物質的重新組合,增加子代個體間的差異。由此可見,植物的多樣性是由於植物適應不同環境所累積而來的差異,並藉由有性生殖將此差異傳給下一代的結果。本節即以被子植物為例,來探討有性生殖過程中的變化,以了解有性生殖的重要性。
被子植物藉由開花、結果來產生下一代。而花的形態構造則非常多樣,可藉由不同方式來傳播花粉,以促使後續的受精作用能順利完成;接著形成果實以保護種子,並協助種子的散布。
花是被子植物特有的構造,著生在花托上。一朵典型的花,由外而內包括萼片、花瓣、雄蕊與雌蕊四部分(圖2-21),若包含以上4個組成構造,即稱為完全花;若缺乏任何一個構造,則稱為不完全花。有些植物同時具有完全花與不完全花(圖2-22)。
萼片與花瓣多呈葉狀,常有多種形態或顏色,可吸引動物訪花或協助花粉散布。
花的雄蕊和雌蕊是參與有性生殖的主要部位。雄蕊是由囊狀的花藥及細長的花絲所組成。花絲支撐花藥,花藥可產生花粉粒,花粉粒會進一步產生精細胞。雌蕊是由先端細長的花柱及基部膨大的子房所構成。花柱頂端稱為柱頭,可供花粉黏附。子房內具有胚珠,為卵細胞發育的場所。
花的雄蕊和雌蕊是參與有性生殖的主要部位。雄蕊是由囊狀的花藥及細長的花絲所組成。花絲支撐花藥,花藥可產生花粉粒,花粉粒會進一步產生精細胞。雌蕊是由先端細長的花柱及基部膨大的子房所構成。花柱頂端稱為柱頭,可供花粉黏附。子房內具有胚珠,為卵細胞發育的場所。
不同植物的花,其組成大致相似,但形態可能差異甚大,而此差異大多與花粉的散布方式有關。雄蕊的花藥裂開後,大量的花粉粒釋出,此時通常需要藉由動物攜帶或風力散播,將花粉粒傳至雌蕊的柱頭上,此花粉傳遞過程即稱為授粉作用(或稱傳粉作用)。
利用動物傳粉的植物,通常藉由多樣化的花形、顏色或特殊氣味,甚至以花粉、蜜液等誘餌來吸引動物,藉動物取食的移動過程中,協助傳播花粉;以風力傳粉的植物,通常具有明顯的雌、雄蕊,花的其他構造則不發達,例如:禾草類植物的花,其雄蕊花藥大型、花絲細長,雌蕊柱頭呈羽毛狀(圖2-23)。
利用動物傳粉的植物,通常藉由多樣化的花形、顏色或特殊氣味,甚至以花粉、蜜液等誘餌來吸引動物,藉動物取食的移動過程中,協助傳播花粉;以風力傳粉的植物,通常具有明顯的雌、雄蕊,花的其他構造則不發達,例如:禾草類植物的花,其雄蕊花藥大型、花絲細長,雌蕊柱頭呈羽毛狀(圖2-23)。
植物促進授粉作用的方法還包括將許多朵花聚集生長,構成特殊的排列形式。除了可增加動物在花朵間移動的次數,增加花粉被攜出的機會;而以風力散播花粉的植物,也因花的聚集而使花粉集中飄散,如玉米的雄花聚集在植株上方(圖2-24)。
花與動物的合作關係
花園裡各種花朵綻放的同時,也會看到蜜蜂、蝴蝶等動物穿梭其間,忙著採食花粉或花蜜,這現象顯示出這些動、植物間有雙贏的合作關係:動物可獲得食物、植物可順利授粉。以下列舉不同實例簡介花的形態與動物攝食的關聯性。
花園裡各種花朵綻放的同時,也會看到蜜蜂、蝴蝶等動物穿梭其間,忙著採食花粉或花蜜,這現象顯示出這些動、植物間有雙贏的合作關係:動物可獲得食物、植物可順利授粉。以下列舉不同實例簡介花的形態與動物攝食的關聯性。
一朵花的雌蕊經由授粉作用後,雌蕊子房內的構造便會發生變化。位於子房內的胚珠含有卵細胞,會與花粉粒產生的精細胞結合而完成受精作用,胚珠隨即逐漸發育為種子,而包覆胚珠的子房壁會發育成為果實(圖2-25)。然而有些植物的果實會包含子房壁以外的其他構造,例如:蘋果的花萼筒以及草莓的花托,甚至鳳梨的整個花序等,也成為肉質果實的一部分。就功能而言,果實隨種子的形成而持續發育,可保護發育中的種子,也可協助成熟種子的傳播。
果實與水果
我們日常吃的水果大多是由雌蕊子房發育而成的,如網紋洋香瓜。此外,也可能有其他的構造加入,而形成一個複合的果實,例如:草莓是由肉質的花托及許多分離的雌蕊發育而來;蘋果是由肉質的花萼筒及雌蕊發育而來;鳳梨則是由花序發育而來。
我們日常吃的水果大多是由雌蕊子房發育而成的,如網紋洋香瓜。此外,也可能有其他的構造加入,而形成一個複合的果實,例如:草莓是由肉質的花托及許多分離的雌蕊發育而來;蘋果是由肉質的花萼筒及雌蕊發育而來;鳳梨則是由花序發育而來。
被子植物經由有性生殖產生果實與種子,它們具有多樣的形態,利於藉不同媒介來協助傳播。傳播方式大致分為動物性、風力、水流與自力傳播等四種。
果實與種子藉由動物取食或攜帶而傳播,稱為動物性傳播。例如:白耳畫眉取食果實後,因種子不會被消化,而隨糞便排出,四處散布。有些植物的果實或種子表面有鉤狀突起,如咸豐草(俗稱鬼針草),當動物經過時,即附在動物的毛皮上,隨之移動(圖2-26)。
藉風力傳播的果實與種子大多乾燥且輕,或具有協助飄散的附屬構造。例如:三角楓的果實具有薄翅,可隨風飄送;桃花心木的種子具有薄翅,在果實裂開後,可隨風飄離植株。馬利筋的種子與蒲公英的果實上有毛,均可協助在空中飄浮,利於散布(圖2-27)。
藉由水流攜帶的果實或種子,除了具有乾燥而輕的特性外,果皮或種皮外層也大多能防水,不易因立即吸水而下沉。例如:棋盤腳、椰子樹的果實外殼富含纖維且膨鬆(圖2-28),可隨水漂流,甚至隨海洋洋流作長距離傳播。
有些植物果實自然裂開時所產生的彈力,可將種子彈離母體,例如:黃花酢漿草的果實成熟或經碰觸時會扭轉,促使果皮縱向裂開,並將種子彈出;非洲鳳仙花的果實成熟或被碰觸時,也會裂開且內捲,而將其內的種子彈出(圖2-29)。