在我們身邊經常會看到的蕨類植物

在一個炎炎夏日，當你第一次走進森林裡，樹蔭下的涼爽潮溼會讓你感到神清氣爽。沿著小路往前走，你會注意到，光影斑駁的樹蔭下，小樹和灌木長的非常茂盛，同樣繁榮生長的還有濃密的蕨類植物。靠近溪流的潮溼地帶，蕨類植物長得格外濃密。

這些普通的森林植物像史前人類遺址一樣，籠罩著古老的異域光環。事實上，早在3.5億年前，在石炭紀恐龍時代的潮溼森林裡，蕨類植物和它們的近親屬就生長得很繁茂。那個時期的穩定氣候促進了蕨類植物的生長。平坦的沼澤地和廣闊的內海使這些早期陸生植物得以繁榮生長。這些蕨類植物形成的森林佔據了地球表面的很大一部分，包括現在的極地冰川地帶。石炭紀過後，氣候變涼，導致蕨類植物進化到今天的模樣，它們適應了發生一系列變化的自然環境。現在，地球上有大約12000種蕨類植物，約400種生長在美國，其中，大約100種蕨類植物生長在東北地區。各種大小不一、形狀各異的蕨類植物生長在多種多樣的棲息地，從熱帶雨林到北極苔原都可以看到它們的身影。粗壯挺拔、高達8英尺（2.4384米）的桫欏生長在熱帶地區，而嬌小秀麗、蕨葉有兩英寸（0.6096米）長的細小莎草蕨（拉丁學名：Schizaea pusilla）生長在南新澤西州沼澤地帶的酸性土壤中。你在北阿拉斯加的沼澤地或者甚至南極洲這種不可能的地方都能發現蕨類植物。然而，很少有蕨類植物長在乾旱的沙漠裡。

蕨類植物是最早具有維管系統的植物。這些維管系統將礦物質和水分輸送到樹葉中的養料製造工廠，並將製造好的營養物從樹葉中運到植物的各個部分中去。它們還使這些植物能夠挺立在地面上。

古代神話常常認為蕨類植物具有魔法特質。人們注意到，這些蕨類植物不具有明顯的生殖結構，比如花、果實和種子，但卻能年復一年地繁殖下去。和其他植物相比較，蕨類植物有些不同尋常。關於蕨類植物如何繁殖的基本理解，只能追溯到300年前的1669年，這一年，孢子被人類發現。但是在當時，科學家無法將這些微小的結構和蕨類植物的繁殖聯繫在一起。直到18世紀中葉，它們之間的關係才變得明朗起來。然而，這種科學解釋自身就是一個複雜難解的敘述，充滿著奇怪的術語。

孢子是一種微小的細胞，不包含植物幼體或者胚芽。因此，孢子不會變成新的蕨類植物。但是，如果它們落在了合適的土壤中，並有充足的水分，就會分裂，並產生被稱作原葉體（複數形式：prothallia）的微小結構。這些扁平的、呈心形的結構不具有樹葉、莖、根和維管系統。原葉體直接從周圍的水分中獲得營養物，與地面的距離不超過一層薄膜。原葉體很小，長成後直徑只有大約0.25英寸，除了靠近中間的部分，只有一個細胞的厚度。而底面更厚的部分生長有兩個很小的結構：一個是藏卵器，包含一個卵子；另一個是精子囊，包含遊動精子或者精子。孢子需要水分來完成受精，因為遊動精子必須要遊到頸卵器去。精子和卵子結合，形成受精卵，最終變成我們所說的蕨類植物。經過這種生長，原葉體萎縮，新的蕨類植物變得能夠自立。我們將生命周期完成至2/3的這個生長階段稱作配子體世代，蕨類植物的這種生長方式常被認為很隱蔽。

能夠自立的蕨葉形成緊緻的卷牙，葉端翠綠，我們把它們稱作嫩葉卷牙[1]或者蕨芽[2]。春天，它們在土壤中自由生長。蕨類植物生長成熟後，嫩芽卷長直形成葉片或者蕨葉。隨著幼葉的伸展開來，蕨類植物進入到生命周期的下一個階段。現在，它們的任務就是產生孢子。有的蕨類植物要產生幾十萬個孢子，而更大的蕨類植物則要產生數百萬個孢子。

個別蕨類植物具有獨特的孢子生產方式，但我們可以對這種生產過程做出概述。春天，蕨葉的底面產生微小的綠色腫塊。隨著季節的推進，快到夏天時，這些腫塊變成褐色，這時候的蕨葉可能看上去就像生長中的菌類。這些深褐色的斑點被稱作孢子堆，它們包含孢子囊。孢子囊有時被覆蓋一層很薄的保護膜，我們把它稱作囊群蓋。

當孢子成熟後，它們從孢子囊裡釋放出來。不同種類的蕨類植物會有不同的孢子釋放方式。在有些蕨類植物中，孢子被一個像彈弓一樣的裝置射進空氣中。還有些蕨類植物，它們的孢子囊大開，孢子被帶進氣流中，離開了母體。不管是什麼樣的釋放方式，所有蕨類植物的孢子都是通過空氣傳播，一丁點微風就能將它們帶走，哪怕是察覺不到的空氣流動。

相對較少的孢子遇到合適的土壤就停了下來。這些孢子在合適的時機在溫暖、陰而潮溼土壤中，開始生長起來。如果著陸的時候沒有合適的生長條件，這些孢子仍然能存活，但會進入最長可達一年的休眠狀態。蕨類植物的生命周期中產生孢子的這個階段被稱作孢子體世代。

蕨類植物完整的生命周期甚至比我們在這裡概述的要更為複雜。然而，如果你記住後面這幾點，就能夠很容易將它的生命周期的基本步驟記下來：1.蕨葉產生孢子。2.孢子生長成原葉體。3.原葉體產生配子。4.配子結合產生新的蕨類植物（孢子體）。在「觀察」這節中，你將有機會探索一些特殊蕨類植物的這一過程。

我們把這個介於無性繁殖和有性繁殖之間的模式稱作世代交替[3]。儘管這是蕨類植物繁殖的慣用模式，但並不是所有蕨類植物都局限於這個模式。有些模式也可以進行繁殖。一種模式就是植物通過根狀莖（一種特殊的莖）的分枝和再分枝來完成繁殖。有的蕨類植物伸出「觸角」狀根莖，根扎在距離母本植物較遠的地方。當這種現象發生時，從未有過的新的蕨類植物出現了。

蕨類植物還能通過蕨葉、根或者根狀莖的營養繁殖來進行無性繁殖。這種方法不會用到孢子，也不需要配子結合，它們的後代就是母本植物的複製品或者克隆。只要生境條件符合母本植物的要求，那麼它們的克隆產物就能存活下來。

稀有的過山蕨（拉丁學名：Camptosorus rhizophyllus）展示了一種營養繁殖的方式。它長長的披針形蕨葉彎成弓形，離開植物的中心。當蕨葉的頂端觸及地面，它們產生根，長成新的植物。因為新的植物不是通過配子或者生殖細胞的結合產生，所以它是母本植物的克隆。

波士頓蕨（拉丁學名：Nephrolepisxaltatabo- stoniensis）常常被用來當作室內裝飾。這種蕨類植物通過使用生長在蕨葉之間的匍匐莖，也就是線狀莖進行生長繁殖。這些匍匐莖爬到哪裡，就在那片土壤中發芽。

鹿角蕨（鹿角蕨屬，拉丁學名：Platycerium sp）根上的芽生長成蕨葉。一些不常見的蕨類植物在它們的蕨葉上表面長出克隆植物。最後，新的蕨類植物離開母本植物，長出根和根狀莖，變成一株獨立的蕨類植物。

大部分蕨類植物都是多年生植物。生長期快要結束時，氣候變得寒冷，這些蕨類植物的蕨葉變成褐色，很容易碎。它們在地面的那部分結構的生命已經結束，但根狀莖繼續在冬季存活下去。春天到來時，根狀莖長出新梢。如果你秋天在一叢蕨類植物四周摸一摸，可能會發現一些堅硬的、圓圓的東西。這些東西就是蕨芽的早期萌芽，它們來年春天就會長出來。一些蕨類植物四季常青，沿著松樹、香柏和冬青樹生長，為冬天的風景增添了五彩斑斕的色彩。

聖誕耳蕨（拉丁學名：Polystichum acrostichoides）得名於它有耳的、具有長筒襪狀裂片的蕨葉。它是一種常青蕨類植物，你沿著小溪邊的森林、石頭牆附近或者巖石密布的森林地帶可能就會發現這種蕨類植物。

邊生鱗毛蕨（拉丁學名：Dryopteris marginalis）和稀有的多毛唇蕨（拉丁學名：Cheilanthes lanosa）常常是巖質邊坡植物群落的成員。

不管蕨類植物在哪裡生長，它們的棲息地都會給人帶來一絲絲荒涼感。和那些春天裡競相開放的野花相比，蕨類植物顯得鬱鬱寡歡，很容易被人忽略掉。然而，蕨類植物種繁多，千姿百態。找出一些蕨類植物來，保證花上一個季節的時間去關注它們，觀察它們，提出問題，並且看看它們會帶給你什麼樣的答案。它們可能剛剛進入漫長的旺盛時期。接下來的生長活動將使你對這些迷人的蕨類植物有一個全新而豐富的認識。