Solarfe的植物Radio30
第三十期：
植物杂聊
阅读《蕨类植物的秘密生活》 第一辑
使用方法：
1.有书的可以对照书听广播，再自己总结
2.没书的可以对照摘抄听广播，然后自己回顾
3.也可以先听广播再看摘抄回顾
2021年和我一起阅读自然书籍吧！
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孢子的弹射
典型的蕨类植物孢子囊由一个直径约1/128英寸（0.2毫米）的球状孢子囊和其上所连的细柄所组成。孢子囊壁仅有一层细胞的厚度，因此纤薄、易碎且透明。有一列延经顶部的细胞显得与众不同。这类细胞被称为“环带”，环带比周围细胞的颜色更深，环绕了整个孢子囊的2/3。这些细胞的内侧和径向壁发生了增厚但是外壁却很薄且有良好的弹性。黑色的径向壁让环带看起来是分段的，由于外观如此，有的学生第一次看到这些环带的时候，常常说它像蠕虫。在孢子囊的前侧，环带让位于2个瘦长的横向细胞，称为裂口。
在孢子弹射的时候，环带充分利用了水的物理和化学性质。这些性质源于水的极性，极性是由水分子上氧原子周围所带的微量负电荷和氢原子周围所带的微量正电荷所创造出来的。不同的水分子间，具有相反电荷的区域相互吸引，形成了一种微弱的、短暂的化学键。这种吸引力让水具有聚合性——让水具有彼此结合在一起的趋势，甚至处于液态的时候。通过水分子间的聚合所产生的轻微张力，可以支撑小虫子的重量，使其能在池塘水面跑来跑去。因为小虫子的重量不足以打破水面上的聚合力，所以小虫子不会沉下去。
极性还和水的另一个性质有关：黏附性，即吸附于带电表面的能力。通过没有装满水的水杯就能看明白水的黏附性。如果注意看杯子和水平面接触的位置，你会发现水面边缘有一点弯弯的上升。这个“弯弯的上升”，被称为弯液面，是由于水黏附于玻璃而形成的。在植物中，这种黏附性质十分重要，因为纤维素可以强有力的吸附水，纤维素带有电荷的分子，是植物细胞壁最主要的组成部分。黏附性质使一些物质亲水，如木质；使一些物质防水，比如蜡纸。
环带如何通过聚合作用和黏附作用来发射这些孢子呢？最好的解释也许是通过法国化学家皮埃尔·贝特洛1850年首次完成的简单实验来进行类比。贝特洛拿了一个装满水的厚壁玻璃管，然后将其密封，使玻璃管中只有水和一点点气泡。他慢慢地将玻璃管加热至86℉（30℃），使水膨胀，让气泡溶解，最终整个管子里完全被水所充满。接下来，他让管子冷却。在冷却的过程中，管子中的水柱收缩，由于水对玻璃的吸附作用，它将管壁向内拉，导致管子变窄。贝特洛用测微尺进行了测量。
这时候玻璃管中的水柱也被拉伸了，或者说受到了拉力。聚合力让水柱聚集，吸附力让水吸引着玻璃管。但这些力在内部的作用是相对的，因此创造了拉力，源于玻璃管通过冷却回复原来（稍宽）宽度的过程。结果并不稳定；管子冷却得越多，水柱收缩得越厉害，拉力就更大。最终，达到了一个极点，聚合和吸附的力量超过了玻璃管壁的弹性变形力。突然，水柱破裂，或者说形成了空炮。玻璃管内部的拉力消失了，管壁回复到最初的大小。在回复的时候，变形的玻璃管内一些隐含的能量变成了声音，这时可以听到金属般喀呖声。
同样的力也作用于孢子的弹射过程。这个过程开始的时候，也就是孢子囊裂开之前，环带中每个细胞都充满了水。这些细胞就像是一个个装满水的玻璃管。水聚集在细胞里，形成了短小的水柱；水还吸附于每个环带细胞的细胞壁的纤维素中。水分从环带外侧的稀薄处散失。细胞内部的水柱收缩，就像玻璃管冷却的水柱收缩一样。通过黏附作用，收缩的水柱将细胞壁向内拉。不过，环带细胞的形状使得这里的情况和贝特洛的玻璃管有些不同。环带细胞具有柔韧的细胞外壁，外壁被其内收缩（和黏附）的水柱所拉扯，僵硬的黑色径向壁也朝向彼此相互拉扯。沿着环带的所有细胞都发生了形变于是就整个环带向后弯曲。
弯曲的环带拉扯着孢子囊的前部，同时使两个裂口细胞分离。随着水分不断流失，环带更加朝后弯曲，裂口横向延展到整个孢子囊的一侧。（注意开裂的过程，即孢子囊裂开的过程，是渐近的，并不会立即释放孢子。）孢子囊裂开后，环带继续向后延展，直到成了一个倒“U”型。孢子囊的上半部形成了一个小杯子，装满了即将弹射出去的孢子（有一些孢子常会留在孢子囊基部所形成的杯底）。现在，孢子囊正蓄势待发。
此时，大多数水分都从环带流失了，其中原有的少量水分紧紧地聚集在一起。聚合和黏附的力量一同作用于水柱和环带细胞的侧面，但是对应的细胞壁的弹力会将水柱扯开。最终达到了一个极点，这时孢子囊细胞的弹力会超过水的聚合和黏附的力量，水柱形成空泡。内部拉拽细胞壁的力量消失了，细胞壁重新回复到最初的姿态。这使得整个环带猛地向前甩回到最初的“C”型姿态，就像被贝特洛的玻璃管伴随着响亮的金属音回到原先的状态一样。“杯子”上侧所载的孢子投入空中，随风飘散。
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2
属名的由来
有一些名称是从古希腊流传至今的，这使得我们可以更有把握地去判断这些名字的由来。在古希腊的词汇中，往往用Pteris来表示蕨类植物，源自Pteron，翅膀或者羽毛的意思，有可能是指某些蕨类植物的样子像羽毛一般。现在Pteris则指的是主要分布于热带的凤尾蕨属，该属大概有250种左右。另外的一个源自古希腊的名字是Adiantum，铁线蕨属。它源自Adiantos，不可湿润之意，指的是其叶子不会被水打湿。当水落到叶片上时，一下子变成了银灰色的小水珠很快就滚了下去。很早以前，有一些古希腊人认为既然动物有雌雄之分，那么植物也应该是这样。因此，他们使用了Thelypteris(沼泽蕨属），来源于Thelys，即雌性的意思，加上Pteris，即蕨类植物，来命名这类有着优雅形态的叶片的蕨类植物（故此更有雌性气质），而另外一类看起来比较粗犷的则是“男蕨”[male fern，现在被称为欧洲鳞毛蕨（Dryopteris filix-mas）]。古希腊人还认为某种铁角蕨（我们不确定究竟是哪一种）对治疗脾脏疾病很有用处。由此，铁角蕨（Asplenium）源于希腊文Splen，也就是脾脏的意思。
当然，蕨类植物的名字也会用来纪念蕨类植物学家。仁昌蕨属（Chingia）就是以著名的中国植物学家秦仁昌先生（1898~1986）来命名的，他不仅以研究蕨类植物而闻名，还是第一个远渡重洋同西方人一起开展研究工作的中国科学家。
有些名字则表明了该属植物首次被人们所发现的地点。因此有了伏凤蕨属（Afropteris，指非洲)、树碗蕨属（Costaricia，指哥斯达黎加）和绒毛蕨萁属（Japanobotrychium，指日本）。一个属要是以富士山（Fuji)来命名的话，就会出现这样的一种情况：当这座山的名字被拉丁化成了Fuzi(《国际植物命名法规》规定）再加上Filix(蕨类植物Fern的拉丁化)在后头，就成了富士山蕨属Fuzifilix——多么有趣的一个名字！
生长环境也是属名的来源。车前蕨属Antrophyum：希腊语Antron，洞穴，加上Phyein，生长)暗指洞穴，因为该属首次被描述就是基于一种生长在洞穴入口的种。卵果蕨属（Phegopteris:希腊语Phegos，山毛榉，加上Pteris,蕨类植物)指的是生长在山毛榉树下的一种蕨类植物。鳞毛蕨属Dryopteris:希腊语Drys，橡树，加上Pteris，蕨类植物)则指长在橡树下的蕨类植物（希腊神话中的树神德律阿得斯居住在橡树里），还有桫椤属（Alsophila：希腊语Alsos，小树林，加上Philein，爱）指的是生长于树林中的蕨类植物。
蕨类植物的营养器官也会成为属名的词源，茄蕨属（Solanopteris）就是一个很好的例子。它的名字源自：Solanum，茄属，加上Pteris，蕨类植物。茄蕨属植物的主茎细长呈长横走状，但是它的侧枝延长增大且变得中空，像是小土豆的模样。蚂蚁们在这些长相酷似土豆的茎中干起了“家务”，如果有任何扰动，比如有昆虫啃食它的叶片或是植物学家试图采集这些植物，蚂蚁们便会火速地从这些土豆里跑出来发动攻击。
另外的一些名字来源于生动的想象，如木贼属(Equisetum)和石松属（Lycopodium），有人觉得木贼属茂密的如同尾巴一样的嫩枝好像是马尾（Equus,马，加上Seta，刚毛）。再来说一说石松属，它的比喻就扯得有点远了：石松属的模式种，世界上分布最广的石松类植物——东北石松（L.clavatum），有着刚毛般的尖头叶片，就像是枝梢在发怒。从如此发怒的多毛形象联想到了狼爪（希腊语Lycos，狼，加上Pous，脚）。
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