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要回答这个问题,首先需要了解种子植物的枝条是如何生长的。成熟的种子在适当的温度、适量的水和空气下开始发芽下胚轴的细胞生长并向上延伸,将胚胎或子叶推出土壤胚胎从土壤中生长出来当植物开始光合作用时,子叶脱落,长出单独的幼苗。
此后,植物生长的责任已由一个全新的组织—— Buds 接管。芽是植物茎上的休眠胚胎,通过营养生长发育成植物的分枝,通常位于叶腋或茎尖。由于生长素的作用,分生细胞分裂和分化,形成称为皮肤系统、基本组织系统和血管系统的初级结构。生长期间,维管系统的细胞向内、向外积极分裂分化,分别形成木质部和韧皮部,植物茎部变粗,不断生长,形成参天大树,逐渐长成参天大树。根据芽的位置,通常分为顶芽、腋芽和不定芽。不定芽是由老茎、老根、叶形成的芽,在新枝生长发育过程中,顶芽和腋芽的发育程度决定了植物的生长形态。
在植物生长过程中,顶芽产生的生长素向下输送并积累在相邻的侧芽中。芽的发育对生长素浓度非常敏感,低浓度的生长素促进芽的萌发和生长,高浓度的生长素抑制芽的萌发。当生长素作用时,侧芽停止出芽,但茎尖的顶芽继续萌发生长。在植物学中,这称为顶端优势。随着顶芽继续生长,顶端显性,形成看似直立的树干。腋芽与顶芽分离后,萌发生长形成侧枝,侧枝生长后,各阶段形成分枝。由于主茎顶芽的活动始终占主导地位,因此侧枝以下的枝条不会生长超出主茎,从而形成高大、直立的株形。这种分枝方式称为单轴分枝,也称外消旋分枝,大多数裸子植物和部分被子植物(如杨树)都有这种分枝方式。在被子植物中,许多植物茎上的顶芽在一个生长周期后生长缓慢、死亡或分化为花芽,使与顶芽相邻的腋芽失去抑制而继续生长。顶芽生长,新的主干枝条生长。这种来回交替形成了一种曲折的分支模式,称为突触分支。
单轴分岔和三轴分岔之间还存在分岔和伪分岔,这里不再展开。从进化的角度来看,突触分枝是一种更先进的分枝方法,因为它使植物的上部和冠层显得扩张,并且更有效地保留了光合作用的面积。那么为什么大多数裸子植物都有单轴分枝呢?裸子植物是比被子植物更古老、更原始的植物,很多裸子植物,比如银杏,有“活化石”之称。中生代时期,与现在的气候条件相比,气温较高,二氧化碳浓度相对较高,氧气浓度较低。它还使植物的光合作用更加容易,因为它们不需要像被子植物那样扩大光照面积来增加光合作用。另一方面,恐龙是中生代活跃的食草动物,体型比现代动物大得多。裸子植物避免过度喂养而向上生长的生存策略也符合适者生存的进化规律。
中生代的虚构照片。背景中的植物都高大挺拔。
事实上,利用植物的优越优势,进行“分解”,是园林植物栽培养护中特别常见的技术。在自然界中,植物的顶芽会受到病虫害、自然灾害等外力的损害。最初直立生长的裸子植物也可以表现出不同的分枝模式。造景时,必要时可提前摘除上部芽,以调整植物的生长姿态。因此,并非所有裸子植物都以直形生长。
不是直立的银杏树
作者:雨辰(知乎用户)
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