茎是维管植物地上部分的骨干,上面生长着叶、花和果实。它能够输送营养物质和水分以及支持叶、花和果实在一定空间中。有的茎还可以茎的纵切面和横切面进行光合作用,具有贮藏营养物质和繁殖的功能。
形态
节是茎上着生叶的位置,两节之间的部分称作节间。茎顶端和节上叶腋处都生有芽,当叶子脱落后,节上留有痕迹就是叶痕。这些茎的形态特征可与根相区别。
大多数种子植物茎的外形为圆柱形,也有少数植物的茎有其他形状,如莎草科植物的茎呈三角柱形,唇形科植物茎为方柱形,有些仙人掌科植物的茎为扁圆形或多角柱形。观察木本植物茎的外形,还可以发现芽鳞痕,由此看出树苗或枝条每年芽发展时芽鳞脱落的痕迹,从而可以计算出树苗或枝条的年龄。
生长方式
不同植物的茎以各自独特的方式来适应外界环境,有各自的生长方式,使叶能在空间开展,获得充分阳光,制造营养物质,并完成繁殖后代的作用。按照生长方式不同,可以把茎分为以下四种类型:
直立茎大多数植物的茎直立向上生长,如松、柏、杨、柳等。
缠绕茎幼小时期较为柔软,不能直立,缠绕着支持物上升。不同类植物有不同的缠绕方向,有的是左旋,也就是按照反时针方向旋转,如菜豆、牵牛花、茑萝、马兜铃等;有的是右旋,也就是按顺时针方向旋转,如忍冬等。此外,有的植物的茎珊瑚藤具有缠绕茎既可左旋,也可右旋,叫做中性缠绕茎,如何首乌的茎。
攀援茎茎幼小时较为柔软,不能直立,以特有的结构攀援支持物上升。按攀援结构的性质,又可分为5种:以卷须攀援,如南瓜、豌豆、紫藤具有攀授茎葡萄的茎;以气生根攀援,如常春藤、洛石、薜荔的茎;以叶柄攀援,如旱金莲、铁线莲的茎;以钩刺攀援,如白藤、猪殃殃的茎……以吸盘攀援,如爬山虎的茎。
藤本植物包括缠绕茎植物和攀援茎植物。热带亚热带森林里藤本植物十分茂盛,形成森林内的特有景观。
匍匐茎茎细长,而又柔弱,蔓延生长地面上,如甘薯、草莓等的茎。
分支类型
茎的分枝是十分普遍的,能够扩充植物的体积,充分地利用阳光和外界物质,对繁殖新后代十分有利。各种植物分枝有一定规律。
二叉分枝这是比较原始的分枝方式,分枝时顶端分生组织平分为两半,每半各形成一小枝,并且在一定时候又进行同样的分枝,因此这种分枝统称二叉分枝。以这种方式分枝的包括苔藓植物和蕨类植物。
单轴分枝顶芽继续向上生长,成为粗壮主干,各级分枝由下向上逐渐变得细短,树冠呈尖塔形。常见于裸子植物,如松杉类的柏、杉、水杉、银杉以及部分被子植物,如杨山毛榉等。
合轴分枝茎在生长中,顶芽生长缓慢,或者过早枯萎,或者为花芽,合轴分支顶芽下面的腋芽迅速开展,代替顶芽的作用,如此反复交替进行,成为主干。这种主干是由许多腋芽发育的侧枝组成,称为合轴分枝。合轴分枝的植株,树冠开阔,枝叶茂盛,便于获得充分阳光,是一种较进化的分枝类型。大多见于被子植物,如桃、李、苹果、马铃薯、番茄、无花果、桉树等。
假二叉分枝叶对生的植株,顶端很早停止生长,成为两个,开花以后,顶芽下面的两个侧芽同时迅速发育成两个侧枝,很像是两个叉状的分枝,称为假二叉分枝。这种分枝,实际上是合轴分枝的变型,与真正的二叉分枝有根本区别。假二叉分枝多见于被子植物木犀科、石竹科,如丁香、茉莉、石竹等。
茎的类型
茎的类型取决于植物的生活期长短。
寿命长的植物,茎里有维管形成层,它是坚硬的木质部的主要来源,能够增强茎的坚固性,这类植物称为乔木或灌木。乔木的特性在于茎为粗大的主干。灌木的特性,在于离地面处同时有粗细相似的分枝,分不出主干。
寿命短的植物,只在茎的基部有少量木质部,因此茎干软弱。这就是草本植物。草本植物的茎有多种类型:灌木状草本植物茎的上截是草本的,下截是木本的。一到冬季,草本部分全部死亡,如艾属、金丝桃属。多年生草本植物有非常短的木质化的茎,因此能够连续多年产生新马占相思是一种常绿乔木,具有明显的主干的草本茎,如大丽菊、百合、桔梗。二年生草本植物仅能生活两年,茎基部能越冬,因此在第二年春季再生直立草本的茎,开花结果后全株死亡,如萝卜、胡萝卜、甜菜。一年生草本植物只能生活一个生长季,在短期内开花结果,完成生活史,全株死亡,如荠菜、玉米、水稻。
茎的变态
在长期的系统发育过程中,为了适应不断变化的环境,植物的器官形成某些特殊适应,以致形态结构发生改变,叫做变态。茎的变态,有两种发展趋向。变态部分,有的特别发达,有的却非常退化。但是无论发达或退化,变态部分都保留茎特有的形态特征。变态茎可分为两大类型:地下茎变态和地上茎变态。
地下变态茎
变态茎生长在地下,总称地下茎,包括以下4种类型:
根状茎,像根一般横卧在地下。莲的地下茎就是藕,节特别细,节间粗大,可供食用。狗牙根、白茅是常见的田间杂草,根状茎繁殖力很强。
块茎,顶部肥大,有发达的薄壁组织,贮藏丰富的营养物质,如马铃薯块茎具螺旋排列的腋芽;菊芋(洋姜)、半夏、甘露子(草石蚕)等都有块茎。
球茎,变态部分膨大成球形、扁圆形或长圆形,有明显的节和节间,有较大的顶芽;荸荠、慈菇、芋的变态茎都是球茎。
鳞茎变态茎极短,呈盘状,其上着生肥厚的鳞片状鳞片叶,营养物质贮藏在鳞片叶里,如洋葱、水仙。
地上变态茎
地上的变态茎,多是茎的分枝的变态。可以分为四种不同的类型:
卷须是地上枝的变态,以藤本植物较为常见,缠绕于支柱物上,有助于植物向上攀援生长。
茎刺是分枝或芽的变态,其中与皮刺不同的是,维管组织是相联的,如皂荚。
叶状茎是茎扁化成叶状,但有明显的节和节间,叶片退化,如竹节蓼、假叶树、天门冬等。
肉质茎的茎绿色,肥大多浆液,薄壁组织尤为发达,适于贮藏水分,并进行光合作用。叶片高度退化或成刺状,这有利于降低蒸腾作用,因此适于生长在干旱地区,如仙人掌。
经济作用
多年生木本植物茎内,次生木质部占的体积最大,也就是木材。木材是建筑、采矿、交通运输以及日常生活(如家具、柴炭)所不可或缺的。而且木材可以造纸和提炼各种化工产品,如松节油、松香、酒精,活性炭和醋酸等,纤维来源于茎的外围部分(即韧皮部)。用于造纸、纺织等,有的由树皮中的分泌结构可产生经济价值很高的物质,如橡胶、漆、杜仲胶等为工业原料或医药药材。一些变态茎,如马铃薯、葱、姜、蒜等为食用或调味品。