生物學的歷史109
徐弘毅:
1. 「三倍體的胚乳是開花植物成功的關鍵,因為豐富的營養來源使得胚胎發育迅速。」三倍體的胚乳,是胚囊中一個擁有2個組DNA的細胞「極核」,與花粉的「精子」結合發育而成的。
2. 胚乳令我聯想到植物的變態莖或變態根,它們特別膨大來儲存養分,而胚乳似乎是一種變態的受精卵,好像一對雙生子,其中一個較大的受精卵犧牲自己的生命,來成全另一個雙倍體的受精卵。
3. 「演化出果實對開花植物的成功有巨大貢獻,因為1.果實不但保護種子免於乾掉,也2.幫助種子分布利用各種管道繁衍到各個地方—風會把果實與種子吹到各處,吃下果實的動物也會把果實帶到其他地方。」
4. 原始的藻類植物只會用周遭環境的水資源來繁殖,但是,開花植物卻懂得利用複雜的生態環境資源來繁衍,包括利用動物的慾望,這是演化史的一大進化。
5. 開花植物的求生方式,如同現代社會具備高度知識的個人。把社會的所有特質當作我們一種「資源」來使用,來貫徹我們個人的行動和理想的實現。
6. 因為社會是由每一個人所組成的,個人的意見如果太強烈或太有智慧,必定影響社會的發展和規範的改變。開花植物利用動物、風力來擴大繁衍領域,把陸地從苔蘚、蕨類、沙漠的世界變成以開花植物為主的森林世界,這個改變重寫動物世界物競天擇的法則。
7. 「雙子葉植物種子的胚胎,有2個子葉。單子葉植物的胚胎,則只有1個子葉。」子葉裡面除了胚胎,裡面也儲存胚乳養分,以結構來看,種子的子葉與胚胎是二個獨立的結構,子葉似乎是極核細胞發育而來的。
8. 雙子葉植物可能是極核細胞受精之後,先分裂成2個對等的細胞,然後繼續分裂成2片差不多大小的子葉;單子葉植物可能是,「極核」細胞受精之後,直接分裂而成的。一開始些微的差異造成後來植物體很大的不同。
9. 「雙子葉植物通常有維管束新生組織,莖裡面的維管束會排列成一圈,或某些維管束互相融合成環狀的維管束管道;葉子通常是網狀的葉脈,有葉柄。」
10. 有新生組織代表莖可以外擴,莖幹可以變得非常粗;維管束會排列成一圈,支撐植物體重量的能力較強;維管束甚至互相融合,代表輸送水分主要通路可以變寬。
11. 網狀的葉脈結構,葉子的面積,會比葉脈長度一樣但是結構是平行的葉脈來得大,葉子的面積愈大,光合作用愈多,獲得的能量更多,植物體愈有潛力長得強壯而高。因此雙子葉植物中,有像橡樹、楓樹、榆樹、柳樹、玫瑰這類高壯的樹木。
12. 「單子葉植物通常沒有維管束新生組織,維管束是分散的。葉子是平行的葉脈,沒有葉柄」。
13. 沒有新生組織,代表莖長粗的幅度有限。維管束是分散的,代表能夠支撐的重量有限、較小;平行的葉脈結構,與網狀葉脈相較之下,葉面較小,能夠行的光合作用的面積較少,對於這個弱點,單子葉植物似乎用直接從莖上長出葉子來彌補。
14. 就整個族群而言,單子葉植物族群長得比雙子葉植物族群矮小一些,單子葉植物玉米、麥子、黑麥、燕麥、水仙、鴛尾植物、野百合、鬱金香,都是比較矮的植物,棕櫚是比較高大的單子葉植物。
15. 為什麼雙子葉或單子葉會造成這樣不同的結果?
16. 可能是因為精卵分裂成種子的時候,雙子葉植物以胚胎為中心點,互相對生來發展,這個模式造成以莖心為軸的維管束,排列的時候追求前後左右對稱的環狀維管束組織,和以葉柄為軸追求左右對稱的網狀的葉脈。
17. 雙子葉植物的花瓣的數量,按照子葉對生的方法長成4瓣或4瓣的倍數;那5瓣的花應該怎麼看?可能應該把其中一瓣看成是從中心軸線直接生長出來的。(圖右)
18. 而單子葉植物的種子,只有一個子葉,生長的時候直接以胚胎的結構為模子往上長,維管束是一個個從胚胎延長出去的組織,葉子是從莖上一個點往外延伸加長;花瓣從一個中心點往外擴散成3瓣或3瓣的倍數。(圖左)
19. 這種差異令人聯想到動物的生長可分為「左右對稱」與「輻射對稱」。雙子葉植物似乎比較接近「左右對稱」的結構,單子葉植物好像比較類似「輻射對稱」的結構。
圖片來源:mrswolfgang.wikispaces.com,oak.cats.ohiou.edu,ludwigia_octovalvis
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