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木兰科:品种众多、分布广泛

时间:2023-08-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:木兰科的种类不多,全球有18 个属、300 多个种,多数分布在亚洲东南部,尤以我国居多,有14 个属,种类数占了全球一半以上,大多分布在南方气候湿热地区。从木兰属和含笑属的生殖器官——花和果的观察和描述可以归纳木兰科的特征:花被数轮不分化,花托凸起居中央,雄下雌上螺旋排,心皮分离聚合果。木兰科有十几个属,它们为什么都属于木兰科呢?

木兰科:品种众多、分布广泛

木兰科的种类不多,全球有18 个属、300 多个种,多数分布在亚洲东南部,尤以我国居多,有14 个属,种类数占了全球一半以上,大多分布在南方气候湿热地区。上海地区常见的除了木兰属外,大家比较熟悉的还有含笑属的含笑、白兰花等。

图6-6 是白玉兰花的解剖及其果实,图6-7 是广玉兰的花和果。可以看到它们的花十分相似:花被多轮,各轮基本近似,雌蕊和雄蕊都很多,并彼此分离,螺旋状着生在凸起的花托上,雄蕊在下(外),雌蕊在上(内)。果实外观上稍有不同,白玉兰的果实瘦长而弯曲,长相比较奇特,很多人都会惊讶于白玉兰果实的这副怪模样;广玉兰的果实则比较正常,较短粗,不弯曲。但两者的子房均螺旋状排列(广玉兰的果尤其清楚),成熟时开裂,露出红色的种子,是为聚合蓇葖果。

图6-8 是含笑(Michelia figo)的花。含笑原产华南,为著名的常绿花灌木,上海引栽历史很久,并且已完全本地化,很适合上海的绿化、造景之用。

图6-6 白玉兰的花和果

A,B. 白玉兰花解剖;C. 发育不久的聚合果;D. 部分子房开始膨大成熟,但尚未开裂

图6-7 广玉兰的花和果

A. 广玉兰花近观;B. 广玉兰聚合果8~10 月间的变化(果下方红色处为原先雄蕊着生的部位,雌蕊、雄蕊螺旋状着生,成熟时果皮开裂种子露出)

图6-8 含笑的花

A. 含笑花(花被2 轮6 片;雄蕊多数,黄色;雌蕊多数,绿色);B. 去掉花被的雄蕊(下黄者)和雌蕊(上绿者);C. 雌蕊纵切,从上到下为a 雌蕊群、b 雌蕊群柄、c 雄蕊着生的部位

含笑初夏开花,花色嫩黄,染有紫晕,芳香宜人。因其芳香恰在花将开未开之时最为浓郁,似有含而不放,笑而不语之意,故取名含笑。历代文人吟诵含笑的诗文很多,其中较为有名,把含笑和萱草2 种植物巧妙嵌入诗句,又对仗极为工整的是北宋丁谓的《山居》中的一联:“草解忘忧忧底事,花能含笑笑何人。”

含笑又因其香味像香蕉味,也被称作香蕉花,它的英文名就是Banana Shrub。

含笑有2 轮6 片花被,彼此相仿,雄蕊和雌蕊均多数而分离,螺旋状着生在中央凸起的花托上,雄蕊在下,雌蕊在上。顶面观之,黄色的雄蕊在外,绿色的雌蕊在内(图6-8A、B)。这些特征与木兰属很像,所不同的是,含笑的雌蕊与雄蕊之间有一段空白,这叫作雌蕊群柄(图6-8C),这是木兰属与含笑属的主要区别。

含笑属有50 多种,大多分布在亚洲热带及南亚热带,含笑是其中较为耐寒的类型,能够在上海露地越冬。

图6-9 新含笑(摄于共青森林公园)

近年上海室外(特别是上海植物园、辰山植物园和共青森林公园)成功引种了不少含笑属的一些别的新种,其中比较多见,观赏性又好的当属新含笑(图6-9)。《中国植物志》尚未收入,一些园林刊物上有一个比较普遍的说法是:“常绿小乔木或大灌木,系在南方边境发现的一个天然杂交种,经四川省林科院定名为‘新含笑’。上海植物园1997 年便从四川引入新含笑,经过连续8 年寒、暑的考验,它在上海地区不但‘站住了脚跟’,还显示了花大、花香、花期长、抗逆性强等优良特性,受到业界的关注。”马金双主编并于2013年出版的《上海维管植物名录》记录了新含笑,它的学名是:Michelia ‘Xinhanxiao’,采用的是栽培植物品种的命名方法来命名的。

图6-9 是新含笑的枝条及花的近观,叶常绿,花大而白色,叶和花均显著大于含笑,是绿化及观赏的优良之选。图6-10 是新含笑花的特写及其解剖,花被3 轮、9 片,雄蕊和雌蕊多数,螺旋状排列在突起的花托上,雄蕊在下雌蕊在上,雌蕊群同样具柄。

从木兰属和含笑属的生殖器官——花和果的观察和描述可以归纳木兰科的特征:花被数轮不分化,花托凸起居中央,雄下雌上螺旋排,心皮分离聚合果。

木兰科有十几个属,它们为什么都属于木兰科呢?奥秘就在于它们的生殖器官大多具有这些特征,特别是都具同被花、聚合蓇葖果等共性特征。

图6-10 新含笑花特写及解剖

A. 花特写;B. 花分解图;C. 新含笑花的解剖(左为新含笑的雄蕊、雌蕊,螺旋状排列,中为其纵切,右为雌蕊放大图)

另外有一种含笑——深山含笑(Michelia maudiae),主要分布于我国南亚热带的深山密林中,故名深山含笑,又因为它的种加词maudiae 是一个欧洲女子的名字,所以又称它为莫氏含笑。园艺师将它从“深山”引到上海后,当人们在欣赏它的风采的同时,也会疑惑,深山含笑怎么与新含笑这么像?

的确,新含笑外观与深山含笑很像。深山含笑在很多植物志、植物图谱中都有记录,而关于新含笑的形态特征的描述却非常少。经过我们仔细比对、辨别,可以从叶形、芽有没有毛、果实等几个方面来区分这两种含笑。

图6-11 是两者的叶,均为革质、常绿、全缘、长椭圆状,差别在新含笑叶先端有一短尖,而深山含笑叶先端钝。

图6-12 是两者的叶柄,新含笑具毛,而深山含笑无毛。

图6-11 新含笑(左)与深山含笑(右)叶形对比

图6-12 新含笑与深山含笑的叶柄放大比较(www.xing528.com)

a. 新含笑叶柄40 倍放大图,见深色毛;b. 新含笑叶;c. 深山含笑的叶柄;d. 深山含笑叶柄40 倍放大图,光滑无毛

图6-13 新含笑的花梗特写和40 倍显微放大

a. 花梗上端;b. 花梗下端;c,a. 的放大结构,毛比较密集;d,b. 的放大结构,毛比较稀疏

图6-14 新含笑的芽表面具毛

a,b. 芽和芽柄低倍镜观;c. 芽的高倍放大

深山含笑全株无毛,又名光叶白兰。而新含笑的叶柄、花梗及芽等均有或密或稀的褐色短毛。图6-13 是新含笑的花梗及其低倍镜下的图片,褐色短毛眼睛不易分辨,低倍镜下清晰可见。

两者的区别在芽上较为明显。新含笑的芽表面具褐色前倾的短毛,使芽外观呈褐色,手从芽先端往下撸略有毛感,高倍镜下可以清晰看到褐色短毛(图6-14)。而深山含笑的芽外观绿色,手感无毛,高倍镜下亦未见毛(图6-15)。

图6-15 深山含笑的芽(无毛)

a,b,c. 芽和芽柄;d. 40 倍放大

两者的果实也有差别。图6-16 是新含笑的果枝,它的聚合果较短,初时颜色浅,成熟时呈褐色。图6-17 是深山含笑的果枝,它的聚合果较长,果皮红色。

图6-16 新含笑果枝

A. 新鲜果实;B. 树冠;C. 开裂的果实

图6-17 深山含笑的果枝(果皮红色,红色的种子颜色艳丽)

拓展 6-1

螺旋状着生与进化

某种植物为什么是某科的?这个问题几乎贯穿于本书的每一章。要回答清楚这个问题,就需要我们一一揭示每个科或家族各自独有的特征,特别是生殖器官上的“独特奥秘”,而后才能根据我们所看到的各种植物生殖器官的特点再将其“分门别类”。月季因与玫瑰是“近亲”,花长得像,才会在情人节“越俎代庖”;蚕豆紫藤合欢等虽然看上去长得有点差距,但它们生育后代的器官却惊人的一致——荚果。

正因为每个科有每个科的特别性状,才有可能回答清楚“某种植物为什么是某科的”这样一个问题。从现代生物学的角度而言,每个科的植物各有其固有的DNA,理论上说,依据植物生殖器官的经典分类学结果应该与现代生物学的结果是一致的,因为自然分类根本的依据是植物之间的亲缘关系,而它追求的目标也恰恰是能够反映植物之间的亲缘关系。

自然分类是一个基于亲缘关系远近的分类系统,这就涉及植物的进化。

关于被子植物的进化,主要有两种观点,一种观点主张杨柳科植物为代表的简约之花是被子植物的原始类型,另一种观点认为木兰科植物生殖器官的各部螺旋状排列是被子植物的原始类型。关于被子植物的分类系统,我们暂且不做讨论,这里仅“就事论事”,谈谈木兰科的螺旋状排列。

我们先“爬楼”回看木兰属、含笑属的花的解剖图,可以发现,它们的雄蕊、雌蕊着生在凸起的花托上,各自作螺旋状排列。松果想必大家见过,但不知大家是否注意观察过组成松果的结构单元是如何排列的。图6-18 是广玉兰的果实与黑松(Pinus thunbergii)球果的对比,乍看之下,它俩是不是长得有点像?形态学的相似也就容易让人们联想到它们会不会存在什么关联。

松果严格地说不是松的果实,植物学上称其为球果,也叫作大孢子叶球。组成球果的结构单元叫作大孢子叶,相当于被子植物的雌蕊,其上着生胚珠(种子),也作螺旋状排列(图6-18B)。相应的,雄蕊在裸子植物中称作小孢子叶,也作螺旋状排列,构成小孢子叶球。由于裸子植物是原始的类群,其性器官的螺旋状排列方式也被认为是一种原始的性状。

图6-18 是种子尚未成熟的状态。当种子成熟时,广玉兰聚合果上的小果开裂,里面的种子就会露出来。而黑松则是大孢子叶与大孢子叶彼此分开,从而露出着生其上的种子,它没有果实的结构。

广玉兰(图6-18A)及其他木兰科植物的雌蕊和雄蕊呈螺旋状排列着生,与裸子植物大、小孢子叶的排列很相似,也就让人联想到两者之间的进化相关性,从而形成了关于植物进化的一个学派。这一学派认为,性器官各部螺旋状排列的木兰科是被子植物的原始类群之一。木本类的被子植物起源于木兰科,草本类的被子植物则源自毛茛科,那是一类同样是性器官各部螺旋状排列的草本类群(见第7 章)。

当然,植物进化的研究仅以形态学的相似性作为证据是不够的,还需要现代生物学、化石学等方面的支持。

黑松属于裸子植物的松科。裸子植物是一个比被子植物原始的类群,原始性表现在它不具有心皮围合成的子房,也就是它不具有果实的结构,胚珠受精后发育成的种子裸露在空气中,也就是种子缺少必要的保护。相对的,被子植物具有心皮围合成的子房,胚珠“关”进了子房内,以后发育成为果实,种子又是包被在果实中的。这是一个进化获得的性状,“裸子植物”和“被子植物”的名称也就是这么来的。

图6-18 广玉兰果实与黑松球果对比

A. 广玉兰果实;B. 黑松球果

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