水韭屬植物(Isoetes L.)是維管植物門水韭目下一屬植物。全球廣泛分布,但多生長在北半球的溫帶沼澤濕地中。
水韭屬植物的孢子體體形似韭菜,莖粗短塊狀。葉細長叢生,螺旋狀緊密排列。莖的外周多為大孢子葉,而近中間多為小孢子葉。大多生長在湖沼邊緣淺水帶、濕草地以及緩流溪溝陽處的沉水植物或兩棲植物,罕為陸生耐旱植物。水韭存在特殊的景天酸代謝途徑,晚上開放氣孔吸收二氧化碳;白天關閉氣孔減少水分蒸騰。水韭沒有種子,而是靠根部的孢子結合進行繁衍,其傳播方式主要依靠水流和水鳥。
水韭是在地球上生活了3億年的“活化石”,對研究維管植物的系統演化具有重要價值。2021年9月7日,入選《國家重點保護野生植物名錄》,保護級別為一級。
形態特征
孢子體體形似韭菜,莖粗短塊狀,莖內有次生生長的結構。葉細長叢生,螺旋狀緊密排列,近軸面具葉舌,有大小孢子葉之分。莖的外周多為大孢子葉,而近中間多為小孢子葉。 孢子囊生于孢子葉的葉舌下方的一個特殊的凹穴中,凹穴常被一些由不育細胞所組成的橫隔片所隔開,外有緣膜。大孢子囊含大孢子150—300枚,小孢子囊含小孢子30萬枚或更多。孢子囊沒有適應散布孢子的特殊機構,僅靠孢子囊的壁腐爛后散發。 配子體極度退化,有雌雄配子體之分,精子多鞭毛。
物種分布
廣泛分布于全球除南極洲的各大陸,多見于較寒冷地帶,北半球較多,向北至環北極地區,極少見于熱帶,多生長在北半球的溫帶沼澤濕地中。中國現知有4種,2種分布于西南,1種分布于華東,另1種為臺灣特有種。云南省有2種。
生長環境
大多生長在湖沼邊緣淺水帶、濕草地以及緩流溪溝陽處的沉水植物或兩棲植物,罕為陸生耐旱植物。
生活習性
水韭存在特殊的景天酸代謝途徑,晚上開放氣孔吸收二氧化碳;白天關閉氣孔減少水分蒸騰。它們對生存環境要求很高,沼澤不能太濕,也不能太干。附近不能有身形高大的禾本科雜草,會與它們爭奪陽光和生存空間。作為古老的野生植物,它們對環境的適應能力比較差,大部分的人為干擾,如農藥、化肥等,都可能導致它們死亡。
物種繁殖
水韭屬植物的每一生長周期,生于新生葉叢外輪葉的為大孢子囊,生于內輪葉的為小孢子囊;大孢子囊內產生大孢子50—300個(大多為160—240個);小孢子囊內產生極多的小孢子,多達15—100萬個。孢子具周壁。大孢子四面體型,三裂縫,圓球形,通常粉白色,近極面有3條棱脊,從中央向赤道面輻射,與沿赤道面的環形棱脊相連,遠極面無棱脊,外壁表面常有顆粒狀或疣狀紋飾。小孢子兩面體型,極細小,單裂縫,橢圓形,外壁表面有顆粒狀及刺狀紋飾。染色體基數x=11。水韭沒有種子,而是靠根部的孢子結合進行繁衍,其傳播方式主要依靠水流和水鳥。
物種保護
保護級別
2004年,水韭屬植物臺灣水韭被列為極度瀕危物種。2016年,水韭屬植物Sicilian Quillwort被《世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄》列為極度瀕危物種。2021年9月7日,入選《國家重點保護野生植物名錄》,保護級別為一級。
保護方法
水韭屬植物種群之間相互隔離、零星分布,各種群內個體數偏少,不宜建立大型自然保護區,可通過建立保護點就地保護,長期監測各保護點的植被分布動態,及其水體的物理化學特性,如酸堿度、硬度、電導率以及主要營養元素(氮磷等)和礦質元素等的變化,并避免人為破壞和污染的發生,尤其要控制農田耕作、水產養殖、污水排放等帶來的水體污染,同時進行水韭原有生境的恢復工作。
主要價值
水韭是在地球上生活了3億年的“活化石”,對研究維管植物的系統演化具有重要價值。
代表物種
高寒水韭
高寒水韭(Isoetes hypsophila Hand. -Mazz.)為中國水韭種類中較為原始的種。植株高不及5厘米;根狀莖肉質,塊狀,長約4毫米,呈2-3瓣裂。葉多汁,草質,線形,長3-4.5厘米,寬約1毫米,基部以上鮮綠色,內具4個縱行氣道圍繞中肋,并有橫隔膜分隔成多數氣室,先端尖,基部廣鞘狀,膜質,寬約4毫米。孢子囊單生于葉基部,黃色。大孢子囊矩圓形,長約3毫米,直徑約2毫米;小孢子囊矩圓形,長約2.5毫米,直徑約1.5毫米。大孢子球狀四面形,表面光滑無紋飾。為中國特有瀕危植物。在中國僅分布于云南省西北及四川西南。生于海拔約4300米的高山草甸水浸處。
臺灣水韭
臺灣水韭(Isoetes 臺灣草鰻 DeVol)為水生至濕生植物。根狀莖塊狀,二至四裂,上部扁平,下部成圓柱狀,基部邊緣有薄膜狀物質,尖端有氣孔散布;葉開展,多汁,草質,鮮綠色,線形,15-90葉一束,叢生于球莖頂,呈螺旋狀排列,長7-25厘米,具空腔,僅具單脈。葉舌呈三角形延長。孢子囊長于葉基部內側。大孢子囊闊橢圓形,表面具皺紋狀一網狀紋飾。小孢子灰色,橢圓形,具小刺,大孢子濕時呈灰色,干時為白色。為中國特有瀕危水生植物。僅見于臺灣臺北七星山的夢幻湖。具干濕雙棲性,喜歡生長在淺水地。
云貴水韭
云貴水韭(Isoetes yunguiensis Q. F. Wang et W. C. Taylor),多年沉水植物,植株高15-30厘米;根狀莖短而粗,肉質塊狀,略呈三瓣,基部有多條白色須根。葉多數,叢生,草質,線形,半透明,綠色,長20-30厘米,寬5-10毫米,橫切面三角狀半圓2形,有薄膜隔為4和縱行氣道,內有長2-4毫米的橫向隔膜,葉基部向兩側擴大呈闊膜質鞘狀,腹部凹入,其上有三角形葉舌,凹入處生長圓形孢子囊,無膜質蓋。植株外圍的葉生大孢子囊,大孢子球狀四面形,表面具不規則的網狀紋飾(網脊不平),直徑360-450微米。小孢子囊生于內部葉片基部的向軸面,內生多數灰色粉末狀小孢子。為中國特有瀕危水生植物。在中國僅分布于云南昆明、尋甸回族彝族自治縣,貴州平壩。生于海拔1800-1900米的山溝溪流水中及流水的沼澤地。4-5月發葉,7-8月在葉基部著生孢子囊,至9-10月孢子成熟。
中華水韭
中華水韭(Isoetes 中華缺翅蟲 Palmer)為多年生沼地生植物,植株高15-30厘米;根狀莖肉質,塊狀,略呈2-3瓣,具多數二叉分歧的根;向上叢生多數向軸覆瓦狀排列的葉。葉多汁,草質,鮮綠色,線形,長15-30厘米,寬1-2毫米,內具4個縱行氣道圍繞中肋,并有橫隔膜分隔成多數氣室,先端漸尖,基部廣鞘狀,膜質,黃白色,腹部凹入,上有三角形漸尖的葉舌,凹入處生孢子囊。孢子囊橢圓形,長約9毫米,直徑約3毫米,具白色膜質蓋;大孢子囊常生于外圍葉片基的向軸面,內有少數白色粒狀的四面形大孢子;小孢子囊生于內部葉片基部的向軸面,內有多數灰色粉末狀的兩面形小孢子。本種為中國特有瀕危水生植物。分布于南京市,休寧縣、屯溪區和當涂縣,浙江杭州、諸暨市、建德市及麗水市等地。主要生在淺水池塘邊和山溝淤泥土上;孢子期為5月下旬至10月末。分子生物學、染色體及形態方面的證據顯示,本種可能為異源四倍體,雜交起源于臺灣水韭和云貴水韭。
參考資料 >
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Species.物種2000中國節點.2023-12-14
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存活3億年,數量稀少——我國5種特有水韭全列為一級保護.網易.2023-12-14
國家林業和草原局農業農村部公告(2021年第15號)(國家重點保護野生植物名錄).國家林業和草原局.2021-09-09
The Red List Partnership.IUCN.2023-12-15
Sicilian Quillwort.IUCN.2023-12-15
高寒水韭 (gāo hán shuǐ jiǔ).植物智.2023-12-12
臺灣水韭 (tái wān shuǐ jiǔ).植物智.2023-12-15
云貴水韭 (yún guì shuǐ jiǔ).植物智.2023-12-15
中華水韭 (zhōng huá shuǐ jiǔ).植物智.2023-12-15