【科学普及】为什么这种植物长不高？

大家应该都听说过苔藓植物，那什么是苔藓植物呢？

苔藓植物（Bryophyte）属于最低等的高等植物。能作为监测空气污染程度的指示植物。在全世界约有23,000种苔藓植物，中国约有2800多种。是非维管植物中的有胚植物，它们有组织器官以及封闭的生殖系统，但缺少运输水分的维管束。它们没有花朵也不制造种子，而是经由孢子来繁殖。

可以说，几乎人人都见过这类小型植物，尤其在某些阴湿的环境中，常常能见到很多非常矮小的苔藓。

曾经很多人都问过这样一个问题：与常见的树木、灌木甚至草本相比，苔藓实在是太矮了，一般只有1-10厘米高，究竟是什么原因造成了苔藓植物无法长高？

我们知道水是生命之源，植物当然也离不开水。并且，植物所需的养分需要溶解在水中才能被植物吸收。由于树木的根系可以深入地下几米甚至十几米，能有效地从土壤中吸收水分和溶解水中的养分，然后通过专门的维管束将水和养分运输到叶片或植物体的其他部位，供生长之需。而它们体内的维管束就像四通八达的高速公路，可以快速有效地将水和养分运输到植物体的各个部位。

而苔藓植物因为无法合成用以形成维管束的木质素，所以不能在体内形成维管束。没有了维管束，也就没有了长距离运输水分的系统。因此，苔藓只能通过茎和叶从空气、露珠、降雨等外界环境中吸收水分和溶解在其中的养分。正是受到了水分运输的限制，才决定了苔藓植物只能是植物界的迷你小个子。

苔藓植物如何分类呢？

根据其营养体的形态结构，通常分为两大类，即苔纲(Hepaticae)和藓纲(Musci)。但也有人把苔藓植物分为苔纲、角苔纲(Anthocerotae)和藓纲等三纲。下面我们一起来看看具体的分类情况。

一、苔纲(Hepaticae)

苔纲植物的营养体（配子体）为叶状体，或为有茎、叶分化的茎叶体，多有背腹之分，常为两侧对称；假根单细胞；叶不具中肋，细胞内叶绿体多数，无淀粉核；孢子体的构造简单，一般无蒴轴(columella)及蒴盖(lid)、蒴齿(peristome)，具有弹丝；原丝体不发达，每一原丝体通常只形成一个植株。多生于阴湿的土表、岩石和树干上。

本纲可分为二亚纲，即叶苔亚纲（Jungermanniae,含叶苔目等4目）和地钱亚纲（Marchantiae,含地钱目等3目）。现以地钱亚纲地钱目(Marchantiales)中的地钱为例，介绍如下：

地钱(Marchantia polymorpha L.)

我国各地广泛分布，常见于沟旁、井边、墙脚等阴湿处。配子体为绿色、扁平、叉状分枝的叶状体，生长点位于分叉凹陷处。在横切面上，可看到叶状体由多层细胞组成，其背面（上面）有一层表皮，分布有菱形或多边形的小区，各区中央有一个通气孔，通向气室。

表皮下方有排列疏松的同化组织，细胞内含有较多的叶绿体。同化组织下面是数层排列紧密的大型薄壁细胞，含叶绿体较少，属贮藏组织。在下表皮上，还能见到许多多细胞的鳞片和单细胞的假根，具有固着、吸收和保持水分的作用。

地钱主要以胞芽进行营养繁殖。胞芽生于叶状体背面的胞芽杯(gemma cup)中，呈绿色圆片形，两侧有缺口，下部具柄。成熟后自柄处脱落，萌发成新的植物体。

地钱的配子体为雌雄异株。有性生殖时，分别在雌雄配子体上产生伞形有柄的雌器托（颈卵器托）和雄器托（精子器托）。雌器托的托盘边缘有指状分裂的芒线，二芒线之间有一列倒悬瓶状的颈卵器。

雄器托的托盘边缘波状浅裂，内生有许多精子器。成熟后的颈卵器其颈沟细胞和腹沟细胞解体，精子游入颈卵器中与卵结合形成合子。合子在颈卵器内先发育成胚，再长为孢子体。孢子体成熟后，孢蒴内的孢子母细胞经过减数分裂发育成孢子，此外在孢蒴内，具有长条形、壁上有螺旋状增厚的弹丝。孢蒴成熟后开裂，孢子借弹丝的力量散出，在适宜的环境中萌发成雌性或雄性的原丝体，进而发育成新的雌、雄配子体（叶状体）。

苔类植物中叶状体类型常见的还有：石地钱(Reboulia hemisphaerica)、钱苔(Riccia glauca )、毛地钱(Dumortiera hirsuta)；茎叶体类型常见的，如叶苔目的光萼苔(Porella platyphylla)等。

二、角苔纲（Anthocerotae）

角苔纲植物的植物体（配子体）均为叶状体；细胞内仅有1-8个大型叶绿体，叶绿体内有淀粉核；精子器和颈卵器均生于配子体表皮下；孢子体无蒴柄，但孢蒴基部有居间分生组织可使孢蒴伸长，孢蒴细圆柱形，具蒴轴。

本纲仅1目，角苔目(Anthocerotales)，常见的有中华角苔（Anthoceros chinensis (Steph.) Chen），特产我国。

角苔纲角苔目——中华角苔

三、藓纲(Musci)

藓类植物多为辐射对称、无背腹之分的茎叶体；假根由单列细胞组成；叶常具中肋，细胞内叶绿体多数，无淀粉核；孢子体构造较苔类复杂，孢蒴有蒴轴及蒴盖、蒴齿，无弹丝。原丝体发达，每一原丝体常形成多个植株。

本纲常分为三亚纲，即泥炭藓亚纲(Sphagnidae，仅1目)、黑藓亚纲(Andreaeidae，仅1目)和真藓亚纲(Bryidae，13目)。现以真藓亚纲葫芦藓目中最常见的葫芦藓为例说明藓类植物的一般特征。

葫芦藓(Funaria hygrometrica Hedw.)

为土生喜氮的小型藓类，常见于林间火烧迹地及庭园，遍布全国。植株高约2～3厘米，直立，有茎叶分化；茎短小，基部生多数假根。叶螺旋状着生，叶片除中肋外，由1层细胞构成。

葫芦藓雌雄同株，雌、雄生殖器官分别生于不同的枝端。雄枝端的叶较大，开展，聚生成花朵状，其中央有许多个桔红色的棒状的精子器，并间生有隔丝，总称为雄器苞(perigone)。精子器内有许多螺旋状、具2鞭毛的精子。雌枝端叶片紧包成芽状，其内有几个颈卵器，总称为雌器苞（perigynium）。受精后，合子在颈卵器内发育为胚，胚逐渐发育形成孢子体。

通常只有一个颈卵器发育成孢子体。在发育过程中，颈卵器随孢子体的发育而增大，当孢子体的蒴柄迅速伸长而将孢蒴顶出颈卵器之外时，被顶裂的颈卵器残留部分附着在孢蒴的顶端，发育成蒴帽(calyptra)。所以蒴帽实际上是配子体的一部分。孢子体分为孢蒴、蒴柄、基足三部分。葫芦藓的孢蒴梨形，蒴帽兜状。

孢蒴的构造较为复杂，顶部有蒴盖，蒴盖脱落后可见两层蒴齿层，每层16枚共32枚。孢蒴有多层细胞的壁，中央为蒴轴。蒴轴外围的造孢组织发育成为孢子母细胞，经减数分裂成孢子。孢蒴成熟后，孢子散出，在适宜的环境中萌发成为原丝体。

葫芦藓的原丝体为绿色、分枝的丝状体，能独立生活。原丝体上形成多个芽体，每个芽体再形成具有茎、叶和假根的配子体。

常见的藓类植物有：

泥炭藓属(Sphagnum)，生长于沼泽、森林洼地和山区水湿等地金发藓属(Polytrichum)、提灯藓属(Mnium)、立碗藓属(Physomitrium)、仙鹤藓属（Atrichum）等是平原、丘陵常见的藓类植物。