二、实验原理
由于环境的变化,植物器官因适应某一特殊环境而改变它原有的功能,因而也改变了其形态和结构,经过长期的自然选择,已成为该种植物的特征,这种由于功能的改变所引起的植物器官的一般形态和结构上的变化称为变态。
依据植物所需水分的多少,把植物分为旱生植物、中生植物、湿生植物和水生植物等;根据植物对光的需求多少,把植物分为阴生植物和阳生植物。
(一)水生与旱生植物
1.水生植物
水生植物一般指能够在水环境中生活的高等植物,可以分为沉水植物、挺水植物和漂浮植物。
(1)沉水植物:沉水植物往往根系少或无根系,这主要由于其茎叶表面角质层或蜡质层薄,溶于水的养分能够不同程度地透过其表面进入植株体内。沉水植物通常没有机械组织的发育和分化或发育不完全,细胞的木质化程度低;茎的皮层中虽没有明显的通气组织,但茎中央有一个大气腔,木质部中有气腔,其内储藏着大量的空气,以适应缺氧的水环境;叶肉组织中没有明显的栅栏组织和海绵组织分化,其内有发达的气腔、气道等通气组织;多数沉水植物的叶脉中没有机械组织和明显的导管发育与分化;沉水植物的茎大多数柔和而纤细,呈绿色,节间长,叶片线形,带状或很薄,有的叶片呈羽状细裂,有的叶片甚至透明,表皮上没有气孔的发育或缺少具功能的气孔。沉水植物有黑藻、金鱼藻、菹草、苦草、水毛茛等。
(2)挺水植物:挺水植物的根或根状茎生长在水的底泥之中,茎、叶挺出水面;常分布于0~1.5 m深的浅水处,其中有的种类生长于潮湿的岸边。这类植物在空气中的部分,具有陆生植物的特征;生长在水中的部分(根或地下茎),具有水生植物的特征。常见的挺水植物有芦苇、蒲草、荸荠、莲(荷花)、水芹、茭白、香蒲、泽泻、水葱等。
(3)漂浮植物:根不着生在底泥中,整个植物体漂浮在水面上的一类浮水植物。这类植物的根通常不发达,体内具有发达的通气组织,或具有膨大的叶柄(气囊),以保证与大气进行气体交换。如满江红、槐叶萍、大藻、浮萍、田字萍、凤眼莲等。
2.旱生植物
旱生植物的共同特点:植物体形矮小,体积比较小,根系发达或不发达;叶主要朝着减少水分散失的方向发展,叶常发育不全,小而厚,多绿色,或退化成鳞片状、膜状,或为肉质化肥厚的草本植物,叶肉栅栏组织发达,排列紧密,内有大量的贮水组织;茎绿色,是光合作用的器官,甚至是唯一的器官;表皮细胞外壁特别厚,角质膜发达,气孔下陷或成孔窝,气孔窝内还丛生表皮毛,以抑制水分蒸腾,甚至具有复表皮;皮层比例大,细胞排列紧密,外围一至数层厚角组织细胞内含有丰富的叶绿体,内侧数层细胞内的大液泡构成贮水组织;有些种类还有黏液细胞、晶细胞等。有的多浆植物叶脉细小,输导组织、机械组织不发达;有些旱生植物的叶具有发达的叶脉和机械组织。
常见的旱生植物有夹竹桃、仙人掌、芦荟、龙舌兰、沙拐枣、针茅等。
(二)阳生植物与阴生植物
1.阳生植物
阳生植物也称阳地植物,其叶受光、受热较强烈,因而趋于旱生植物叶的结构特征,一般叶片较厚、较小,角质膜厚,栅栏组织和机械组织发达,叶肉细胞间隙小。
2.阴生植物
阴生植物因长期处于隐蔽条件下,其结构常倾向于水生植物的特点。叶片一般大而薄,角质膜薄;栅栏组织不发达,细胞间隙较大,而海绵组织占据叶肉的大部分空间,叶绿体较大,表皮细胞中常含有叶绿体,可利用散射光进行光合作用。
(三)营养器官的变态
(1)根的变态:储藏根、支柱根、攀援根、寄生根、气生根、板状根等。
(2)茎的变态:根状茎、块茎、鳞茎、球茎、茎刺、茎卷须等。
(3)叶的变态:苞片、叶刺、叶卷须、捕虫叶等。