最初的植物的莖是否有其他形狀?比如四邊形,五邊形,六邊形等,由於自然選擇只剩下了圓形?


植物莖的形態多種多樣,先不說變態莖,就說常規的莖,當然是以圓柱狀居多,但並不是所有的莖都是圓柱狀。比如莎草的莖就是三稜柱狀,益母草、夏枯草、地筍、紫蘇、芝麻的莖是鈍四稜柱狀,有些還存在凹槽。

莎草、益母草、夏枯草、地筍、紫蘇、芝麻的莖

另外,莖還有各種變態。莖的變態指莖在形態結構上發生一定變化,以適應不同的功能。莖變態分為地上莖的變態(莖刺、莖卷鬚、葉狀莖、小鱗莖和小塊莖等)和地下莖的變態(根狀莖、塊莖、鱗莖和球莖)兩種類型。

地上莖的變態主要有五種

地上莖的變態主要有五種

  1. 莖刺:莖轉變為刺,稱為莖刺或枝刺,位置常在葉腋。如山楂、酸橙的單刺,皁莢的分枝的刺。
  2. 莖卷鬚:攀緣植物的莖變成卷鬚,稱莖卷鬚或枝卷鬚。莖卷鬚的位置或與花枝的位置相當(如葡萄),或生於葉腋(如南瓜、黃瓜)。
  3. 葉狀莖(也稱葉狀枝):莖轉變成葉狀,扁平,呈綠色,能進行光合作用,稱為葉狀莖。如假葉樹、竹節蓼。
  4. 小鱗莖:蒜的花間,常生小球體,具肥厚的小鱗片,稱為小鱗莖,也稱珠芽。小鱗莖脫落後,在適合條件下發育成一新植株。卷丹地上枝的葉腋內,也常形成紫色的小鱗莖。
  5. 小塊莖:薯蕷(山藥)、秋海棠的腋芽,常成肉質小球,但不具鱗片,類似塊莖,稱為小塊莖。

常見的地下莖有四種

莖一般皆生在地上,生在地下的莖與根相似,但由於仍具莖的特徵(有葉,節和節間,葉一般退化成鱗片,脫落後留有葉痕,葉腋內有腋芽)因此容易和根加以區別。常見的地下莖有四種

  1. 根狀莖,簡稱根莖:即橫臥地下,較長,有頂芽和明顯的節與節間,節上有退化的鱗片狀葉,葉腋有腋芽,可發育出地下莖的分枝或地上莖,節上有不定根。如竹、蓮、蘆葦、狗牙根、白茅、馬蘭等,都有根狀莖。
  2. 塊莖:為粗壯的肉質地下莖,形狀不規則,有頂芽和縮短的節與節間,葉退化成鱗片狀,脫落後留下葉痕,葉痕的內側有芽眼,內有腋芽。如菊芋( 洋姜)、甘露子。
  3. 鱗莖:由許多肥厚的肉質鱗葉包圍的扁平或圓盤狀的地下莖,節間極度縮短,頂端一個頂芽,稱為鱗莖。常見的植物中具有鱗莖的如百合、洋蔥、蒜等。
  4. 球莖:球狀的地下莖,球莖有明顯的節和節間,節上具褐色膜狀物,即鱗葉,為退化變形的葉。如荸薺、慈菇、芋等。

莖呈現什麼樣的的形態,涉及到發育相關的內容。與根一樣,莖的頂端分生組織中的初生分生組織所衍生的細胞,經過分裂、生長、分化形成初生組織,由初生組織組成了莖的初生結構。莖側生分生組織的細胞分裂、生長和分化的活動使莖加粗,叫次生生長,形成的次生組織組(包括維管形成層和木栓形成層)成了次生結構

組織原學說認為,被子植物的莖端是由三個組織區(表皮、皮層、維管柱)的前身,即組織原形成的,每一個組織原來源於一個或一羣原始細胞。原套-原體學說認為莖的頂端分生組織原始區域包括原套和原體兩部分,組成原套的一層或幾層細胞只進行垂周分裂(徑向分裂),保護表面生長的連續進行;組成原體的多層細胞進行著平周分裂(切向分裂)和各個方向的分裂,連續地增加體積,使莖端加大。

根和莖是輻射對稱,而葉片是兩側對稱,存在極性。至於莖為什麼會出現棱,為什麼有的植物莖是圓的有的有棱,有的三個棱有的四個棱,還不是很清楚。葉片中同一羣細胞的後代沿著近遠軸、基頂軸、背腹軸並不是均勻分佈的。不均勻分佈的原因,可能是細胞的不對稱分裂、不對稱生長。

主要參考文獻

葉創興,朱念德,廖文波,劉蔚秋,馮虎元.植物學(第2版):高等教育出版社,2014

徐麟.植物器官發生.中科院上海植物生理生態研究所室課件,2016


沒喫過芹菜嗎?


很簡單啊,因為圓是最省材料的形狀,同時抗壓能力也很強~所以礦泉水瓶做成圓形,水管做成圓形,植物的莖自然也容易進化成圓的(不是說全都是圓,少數特殊情況不是圓)~


怎麼說呢……結構上來講有些複雜,我也是半斤八兩,就不獻那個醜了。但是大概的原理還是可以說一下。由於生物進化的關係,大多數生物是向著對稱結構進化的,試想,如果有一種圓柱形的生物,只允許其存在一條營養運輸帶且運輸帶不可以太長,那麼如何使每個部位得到的營養物質均衡?沒錯,連接兩個圓面的圓心。反過來想,如果只有一條將營養物質運輸的直管,那麼生物也會隨著這條直管去生長,於是圓柱形的結構便成為了帶有細胞壁的細胞能夠在最小利用空間最大限度的利用能量的方式了。植物莖部圓柱形的好處就有這些,而生物進化多是向著利於生存的方式進化的,自然圓柱形的莖是在進化中最具有優勢的,因而被大量保留。值得一提的是,我們可以通過給生長中莖上套模具來輕易改變莖生長後的樣子,如果你喜歡,你可以將莖變成各式各樣的形狀,讓上面長出一個小豬佩奇也並非不可能。


如果你真的是這種自然科學愛好者,首先給你提的建議就是多觀察。身邊常見的植物,芹菜,薄荷等都不是圓柱形的莖。希望不要成為偽科學愛好者


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