第一节 茎的形态和类型
种子植物的茎是由胚芽发育而来的,是种子植物重要的营养器官。当种子萌发时,胚芽连同胚轴发育形成主茎,主茎顶端具顶芽,能使茎不断增长生长,节上有腋芽,腋芽萌发形成枝条,枝条上又可产生顶芽和腋芽,它们可使枝条伸长生长并再形成枝条,如此发展下去就形成了植物茎的整个地上部分。茎通常生长在地上,是植物地上部分的躯干,但有些植物的茎生长在地下,称地下茎,如白茅、姜、射干等。
茎具有输导、支持、贮藏和繁殖等生理功能。叶光合作用制造的有机物和根吸收来的水分与无机盐,都是通过茎输送到植物体的各器官,以供生活所需,故茎具有疏导功能;植物的叶、花、果实都是生长在植物茎上,依靠茎给以支持,因此茎又具支持作用;有些植物的茎具有贮藏营养物质和水分的作用,如甘蔗的茎能贮存蔗糖、半夏的块茎能贮存淀粉、仙人掌的茎能贮存大量水分;还有些植物的茎能产生不定根和不定芽,具有繁殖能力,如桑、杨、马铃薯等,所以常可用来进行无性繁殖。
药用的植物茎(或茎皮)有麻黄、桂枝、木通、厚朴、黄柏等。
一、芽
芽是尚未发育的枝条、花或花序,即枝条、花或花序的原始体。根据芽的生长位置、发育性质、有无鳞片包被及活动能力等情况,分类如下。
1.按芽的生长位置分(图2-1)
图2-1 芽的类型(按芽的生长位置分)
(1)定芽 定芽在茎上生长有一定的位置。定芽又分为以下几种。
① 顶芽。生于茎枝顶端的芽称顶芽。
② 腋芽。生于叶腋的芽称腋芽或侧芽。有的植物其腋芽生长位置较低,被覆盖在叶柄的基部内,直到叶脱落后才显露出来,称柄下芽,如刺槐、悬铃木、黄檗等。
③ 副芽。一些植物在顶芽或腋芽旁边又生出一两个较小的芽称副芽,如桃、葡萄等,在顶芽或腋芽受伤后可代替它们而发育。
(2)不定芽 生长无一定位置,不是从叶腋或枝顶发出,而是生在茎的节间、根、叶及其他部位上的芽,称不定芽。
2.按芽的性质分
(1)叶芽 指发育成枝与叶的芽,又称枝芽。
(2)花芽 指发育成花或花序的芽。
(3)混合芽 指能同时发育成枝叶和花或花序的芽。
3.按芽鳞的有无分
(1)鳞芽 芽的外面有鳞片包被,芽萌发生长后,鳞片脱落,如樟、杨、柳等多数木本植物的越冬芽。
(2)裸芽 芽的外面无鳞片包被,多见于草本植物,如薄荷、茄等;以及一些木本植物,如桉、枫杨、吴茱萸等。
4.按芽的活动能力分
(1)活动芽 指正常发育的芽,当年形成,当年即可萌发或第二年春萌发的芽。
(2)休眠芽(潜伏芽) 指长期保持休眠状态而不萌发的芽。但休眠期是相对的,在一定条件下可以萌发,如树木砍伐后,树桩上往往由休眠芽萌发出许多新的枝条。
二、茎的外部形态
植物茎一般为圆柱形,但有的植物茎呈四棱柱形,如唇形科植物紫苏、薄荷、益母草的茎;也有的呈三角形,如莎草科植物莎草、荆三棱的茎;还有的呈扁平形,如仙人掌的茎。茎通常是实心的,但也有些植物的茎是空心的,如小茴香、芹菜、南瓜等。薏苡、竹、稻、麦等禾本科植物的茎,具有明显的节和节间,且节间是中空的,而节部却是实心的,故特称“秆”。
茎的顶端有顶芽,叶腋(叶柄和茎之间的夹角处)有腋芽。茎上着生叶和腋芽的部位称节,节与节之间称节间,节和节间是茎的主要形态特征。节上还生有叶、花、果实,而根无节和节间之分,且根上不生叶,这是根和茎在外形上的主要区别。
木本植物的茎枝上还分布有叶痕、托叶痕、芽鳞痕、维管束痕和皮孔等形态特征。叶痕是叶从茎上脱落后留在茎上的疤痕,有心形、半月形、三角形等形状;托叶痕是托叶脱落后留下的疤痕;芽鳞痕是包被芽的鳞片脱落后留下的疤痕;维管束痕是叶痕中的点状小突起;皮孔是茎枝表面突起的小裂隙,通常呈圆形或椭圆形,常呈浅褐色,是植物体与外界进行气体交换的又一通道。这些痕迹不同,植物各有差异,常可作为鉴别植物的依据。
茎的外形如图2-2所示。
图2-2 茎的外形
一般植物的茎节仅在叶着生的部位稍微膨大,而有些植物的茎节特别明显,呈膨大的“环”,如高粱、牛膝、玉蜀黍等;也有些植物的茎节处特别细缩,如藕。各种植物节间的长短也很不一致,长的可达几十厘米,如竹、南瓜等;短的还不到1mm,叶由茎生出呈莲座状,如蒲公英、车前、紫花地丁等。
着生有叶和芽的茎称为枝条,有些植物具有两种枝条,一种节间比较长,称长枝,另一种节间很短,称短枝。一般短枝着生在长枝上,能开花结果,所以又称果枝,如苹果、梨和银杏等。
三、茎的类型
1.按茎的质地分
(1)木质茎 质地坚硬,木质部发达的植物茎称木质茎。具木质茎的植物称木本植物。常分为乔木、灌木和木质藤本(图2-3)。
图2-3 具木质茎的植物
① 乔木。高度常在5m以上,具有明显的主干,下部少分枝,如厚朴、合欢、杜仲等。
② 灌木。高度常在5m以下,无明显主干,在近基部处生出数个丛生的枝干称灌木,如木芙蓉、夹竹桃等;在灌木中高度在1m以下的,称小灌木,如六月雪;若介于木本和草本之间,茎基部木质化而上部草质的,称亚灌木或半灌木,如牡丹、草麻黄、草珊瑚等。
③ 木质藤本。茎细长,木质坚硬,常缠绕或攀附它物向上生长,如葡萄、木通、鸡血藤等。
木本植物全为多年生植物。其叶在冬季或旱季脱落的,分别称落叶乔木、落叶灌木、落叶藤本;反之在冬季或旱季不落叶的,分别称常绿乔木、常绿灌木、常绿藤本。
(2)草质茎 质地柔软,木质部不发达的植物茎称草质茎。具草质茎的植物称草本植物。常分为一年生草本、二年生草本、多年生草本及草质藤本。
① 一年生草本。植物从种子萌发到枯萎死亡是在一年内完成的,称一年生草本,如紫苏、红花、马齿苋等。
② 二年生草本。植物种子在第一年萌发,到第二年才枯萎死亡,生长发育过程在两年内完成的称二年生草本,如萝卜、菘蓝等。
③ 多年生草本。植物生长发育过程超过两年的,称多年生草本。其中,地上部分每年都枯萎死亡,而地下部分仍保持生命力,能再长新苗的称宿根草本,如人参、黄连、天南星等;而植物地上部分多年不枯死、保持常绿的称常绿草本,如麦冬、万年青等。
④ 草质藤本。茎细长,草质柔弱,常缠绕或攀附它物而生长,如丝瓜、扁豆、党参、牵牛等。
(3)肉质茎 质地柔软、多汁、肉质肥厚的称肉质茎,如仙人掌、芦荟、垂盆草等。
2.按茎的生长习性分
(1)直立茎 指不依附它物、直立生长于地面的茎,如厚朴、杜仲、紫苏、女贞等。
(2)缠绕茎 指细长、自身不能直立、常缠绕它物作螺旋状生长的茎。如五味子、葎草、忍冬等呈顺时针方向缠绕;牵牛、马兜铃、扁豆等呈逆时针方向缠绕;而何首乌、猕猴桃等则无一定方向。
(3)攀援茎 指细长、自身不能直立、而依靠攀援结构攀附它物生长的茎。如丝瓜、栝楼、葡萄的攀援结构是茎卷须;豌豆的攀援结构是叶卷须;爬山虎的攀援结构是吸盘;茜草、葎草的攀援结构是刺;络石、薜荔的攀援结构是不定根。
(4)匍匐茎 指细长柔弱、平铺于地面蔓延生长、节上生有不定根的茎,如积雪草、连钱草、蛇莓等。
(5)平卧茎 指细长柔弱、平铺于地面蔓延生长、节上没有不定根的茎,如蒺藜、地锦等。
藤本茎的类型如图2-4所示。
图2-4 藤本茎的类型