两栖植物在不同生境中茎组织的演化研究人员戎佳芸徐芸婷嘉兴.doc

两栖植物在不同生境中组织的演化 研究人员： 戎佳芸徐芸婷 嘉兴市南湖高级中学 高二（4）班；高二（）班 指导教师：嘉兴市南湖高级中学 摘要： 关键词：两栖植物 铜钱草 通气组织 古人云：莲之出淤泥而不染，濯清涟而不妖，中通外直，不蔓不枝。此“中通外直”形象的说明了莲的茎或叶柄在结构上的明显特征，即内部存在一空的通道，而外部表现笔直，没有分叉。莲、南湖菱等水生生物是否都有这样的特点？水生植物的茎、叶柄等组织结构与陆生植物有什么差异？一些既能水生又能陆生的植物，如铜钱草在不同环境中生长，其茎、叶柄的结构是否会发生改变？ 一、研究目的 针对以上一些问题，研究小组利用显微镜等工具开展了相关比较与研究。首先分别观察水生植物和陆生植物其茎、叶柄组织结构，得出水生植物和陆生植物茎、叶柄组织结构的一般特征。然后观察水陆两栖植物在水生环境下与陆生环境下，茎、叶柄组织结构的变化。 二、研究方法与过程 （一）实验方法——临时装片的制作与观察 1．将双面刀片的刀刃平放在植物的茎或叶柄的平面上，轻压刀片，同时从前向后拖动刀片，均匀用力，切成约0.5mm厚的薄片。 2．用胶头滴管滴加一滴清水于载玻片上，将切好的薄片置于清水中，盖上盖玻片，用吸水纸吸去多余的水。 3．观察：将临时装片放在显微镜下的载物台上，在低倍物镜下找到材料，并移动到显微镜视野的中心，转移镜头转换器，使高倍物镜对准通光孔，调整细准焦螺旋，观察其茎的结构。 （二）过程 1．水生植物的观察 选取典型的水生植物，莲的茎和叶柄进行观察，并查阅文献资料，得出水生植物的茎和叶柄为适应水生生活的一些结构特征。 2．陆生植物的观察 选取一些具有草质茎的植物进行观察，得出陆生植物茎或叶柄的一般特征。 3．水陆两栖植物——铜钱草的栽培与观察 （1）铜钱草栽培较容易，通过分株和扦插就能得到较多铜钱草。研究中选取了一株生长旺盛的铜钱草，并对其进行分株。研究者将得到的分株分别进行土培和水培两种方式栽培（各10盆）。土培和水培的分株大小相似，数目相同，并且放置在同一地点进行约一个月的培养。 （2）选取土培和水培中大小涨势相同的铜钱草叶柄，在显微镜下进行观察。 三、研究结果 （一）水生植物与陆生植物的茎或叶柄组织结构观察比较 水生组织在其茎或叶柄上有非常明显的空洞，即通气组织。对于莲藕这样粗大的沉于水中的茎而言，其通气组织更加明显，肉眼即可清晰观察（图1）。而对于一些比较细的叶柄等结构而言，借助显微镜等工具，亦能观察到明显的通气组织（图2、图3）。而对陆生植物进行观察发现，其茎的组织结构中基本没有发现类似的通气组织（图4、图5）。但也有一些陆生植物如狗尾巴草，其茎的中部同样也是中空管道（图6），这可能是这类植物的输水的组织。 图1 藕的横切面（肉眼） 图2 睡莲叶柄横切（光镜 40X） 图3 睡莲叶柄横切局部（光镜 400X） 图4 云南黄素馨茎横切（光镜 100X） 图5 云南黄素馨茎横切局部（光镜 400X） 图6 狗尾巴草茎横切（光镜 100X） （二）不同生境中铜钱草的叶柄观察与比较 经过一个月的培养后，不管是水培还是土培的铜钱草，其涨势均较好，都长出了许多新的叶片，研究中采用新长出的叶片的叶柄来观察，以排除原生长环境与形态对观察结果的干扰。 结果发现在土培生境中德铜钱草，其叶柄横切面在100倍光学显微镜下观察，看不到明显的通气组织，整个横切面显得较致密，其中还有5个特别致密的区域，可能与支撑整个叶挺立的一个原因（图7）。对该样本在400倍光学显微镜下观察发现，在致密组织的周围有一些区域没有细胞，呈现出空的情形，疑似早期的通气组织，但却很不发达（图8）。 而在水培生境中的铜钱草，经镜检后发现，在100倍下，已能看到较明显的通气组织，而且数量较多，但却都比较微小（图9）。对通气组织部位进一步放大观察，在400倍视野下，可明显看到通气组织结构（图10）。 图7 铜钱草叶柄横切（土培，光镜 100X） 图8 铜钱草叶柄横切局部（土培，光镜 400X） 图9 铜钱草叶柄横切（水培，光镜 100X） 图10 铜钱草叶柄横切局部（水培，光镜400X） 四、结论与分析 水生植物一般都有比较发达的通气组织，通气组织为植物适应水生环境提供保障。植物能生存在水中，主要是要保证其生命活动的空气，如进行光合作用的二氧化碳及进行细胞呼吸的氧气等。通气组织提供了一个空气进入的通道。而空气的运输对陆生植物的生存不构成问题。所以许多的陆生植物没有这样类似的通气组织。但也发现一些陆生植物的茎中部也是中空的，这些可能与陆生植物的水分运输有关。水通过这样的管道从根运输到植物上部。 （二）铜钱草在水生环境中，通气组织会较发达 能适应水陆两栖生存的植物，其茎等结构在不