銀杏綱

地質(zhì)歷史時(shí)期植物化石的研究，提供了可靠而豐富的依據(jù)。從化石材料記載，它的歷史可遠(yuǎn)溯至石炭紀(jì)，晚石炭紀(jì)出現(xiàn)的二歧葉(Dichophyllum)。之后，早二疊紀(jì)的毛狀葉(Trichopitys)，晚二疊紀(jì)的擬銀杏(Ginkgoites)、拜拉(Baiera)，三疊紀(jì)的楔銀杏(Sphenobaiera)等或許是銀杏的遠(yuǎn)祖。到了中侏羅世已有許多銀杏生存。又從楔銀杏、拜拉的孢子葉的情況看，它們的小孢子葉上有5-6個(gè)(偶有3-7個(gè))小孢子囊，而銀杏有3個(gè)小孢子囊;毛狀葉、拜拉和擬銀杏等的大孢子葉上的胚珠數(shù)目，也多于現(xiàn)代的銀杏。由此看來，現(xiàn)存銀杏的小孢子囊和大孢子囊，可能是經(jīng)歷了一系列"簡化"過程演變而成的。另一方面，銀杏類和科得狄也有一些相似之處，比較重要的是它們單葉的葉基構(gòu)造和葉脈形式一致;又科得秋的胚珠具有貯粉室，可能以游動(dòng)精子進(jìn)行受精等特點(diǎn)和銀杏相似，這些都說明它們起源于共同的祖先。

買麻藤綱

買麻藤綱植物在現(xiàn)代裸子植物中，是完全孤立的一群?，F(xiàn)存的3個(gè)屬即麻黃屬、買麻藤屬和百歲蘭屬，這3個(gè)屬缺乏密切關(guān)系的類群，各自形成3個(gè)獨(dú)立的科和目。它們在外形上和生活環(huán)境相差很大，地理分布上又較遙遠(yuǎn)。但從這3個(gè)屬植物中，都可以或多或少地看到由生殖器官兩性到單性，雌雄同株到異株的發(fā)展趨勢，它們都是屬于比較退化和特化的類型。

紅豆杉綱

從古植物學(xué)的研究，為我們提供了地質(zhì)歷史時(shí)期這類植物盛衰的情況和演化趨向的資料，但是由于化石材料的不完整和研究程度所限，現(xiàn)存的紅豆杉綱各科、屬和已滅絕的類型之間的演化線索，還未能完全搞清。一般認(rèn)為紅豆杉綱3個(gè)科:羅漢松科、三尖杉科(粗榧科)和紅豆杉科(紫杉科)，在系統(tǒng)發(fā)育上有密切關(guān)系。三尖杉科植物的孢子葉球中，沒有營養(yǎng)鱗片，很可能是晚古生代的安奈杉(Ernestiodendron)，通過中生代早期的巴列杉(Palissya)、穗果杉(Stachyotaxus)的途徑演化而來的。而羅漢松科、紫杉科，則與科得狄植物有相似之處，尤其是大孢子葉球的結(jié)構(gòu)以及變態(tài)的大孢子葉;穗狀花序式的小孢子葉球序，保持著和科得狄類似的原始性狀。說明這兩個(gè)科的植物，可能是從科得狄類直接演化出來的。

松柏綱

松柏綱植物是現(xiàn)代裸子植物中種、屬最多的植物。它們的植物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)比鐵樹類、銀杏類更能適應(yīng)寒旱的自然環(huán)境;它們的胚珠受精方式比較進(jìn)化，小孢子(花粉粒)萌發(fā)時(shí)產(chǎn)生花粉管，游動(dòng)精子消失。這是由于此類植物在地質(zhì)歷史進(jìn)程中較能抵御自然環(huán)境的變動(dòng)，而較多地保存下來的緣故。關(guān)于松柏類植物的起源，還不很清楚，在地質(zhì)史上出現(xiàn)較早的科得狄，可看作是松柏類植物的先驅(qū)者，因?yàn)樗凸爬系乃砂仡愒谛螒B(tài)上和結(jié)構(gòu)上，有不少重要的相似點(diǎn)，特別是和石炭紀(jì)、二疊紀(jì)的松柏植物勒巴杉(Lebachia)孢子葉球的結(jié)構(gòu)非常近似。

對中國裸子植物的保護(hù)已受到注意，已建立了少數(shù)以殘遺或?yàn)l危裸子植物為保護(hù)對象的保護(hù)區(qū)(如銀杉、百山祖冷杉、攀枝花蘇鐵、元寶山冷杉、銀杏、水杉等)。另一些裸子植物物種已列為在其產(chǎn)地所建保護(hù)區(qū)的主要保護(hù)對象。為保持中國在裸子植物類群上的優(yōu)勢，應(yīng)禁止或限制天然針葉林的采伐，必須采伐時(shí)應(yīng)選擇適宜的采伐方式，確保天然更新。還應(yīng)在極危種(如多歧蘇鐵等)的原產(chǎn)地建設(shè)自然保護(hù)區(qū)。

裸子植物在植物界中的地位，介于蕨類植物和被子植物之間。它是保留著頸卵器，具有維管柬，能產(chǎn)生種子的一類高等植物。

?裸子植物的孢子體發(fā)達(dá)，占絕對優(yōu)勢。多數(shù)種類為常綠喬木，有長枝和短枝之分;維管系統(tǒng)發(fā)達(dá)，網(wǎng)狀中柱，無限外韌維管束，有形成層和次生結(jié)構(gòu)。除買麻藤綱植物以外，木質(zhì)部中只有管胞而無導(dǎo)管和纖維。 韌皮部中有篩胞而無篩管和伴胞。葉針形、條形、披針形、鱗形，極少數(shù)呈帶狀;葉表面有較厚的角質(zhì)層，氣孔呈帶狀分布。

配子體退化，寄生在孢子體上，不能獨(dú)立生活。成熟的雄配子體(花粉粒)具有4個(gè)細(xì)胞，包括1個(gè)生殖細(xì)胞、1個(gè)管細(xì)胞和2個(gè)退化的原葉細(xì)胞。多數(shù)種類仍有頸卵器結(jié)構(gòu)，但簡化成含1個(gè)卵的2~4個(gè)細(xì)胞。

裸子植物的胚珠和種子裸露。裸子植物的雌、雄性生殖結(jié)構(gòu)(大、小孢子葉)分別聚生成單性的大、小孢子葉球，同株或異株;大孢子葉平展，腹面著生裸露的倒生胚珠，形成裸露的種子。種子的出現(xiàn)使胚受到保護(hù)以及保障供給胚發(fā)育和新的孢子體生長初期所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，可使植物度過不利環(huán)境和適應(yīng)新的環(huán)境。小孢子葉背部叢生小孢子囊，孢子囊中的小孢子或花粉粒單溝型、有氣囊，可發(fā)育成雄配子體，產(chǎn)生花粉管，將精子送到卵，擺脫了水對受精作用的限制，更適應(yīng)陸地生活。少數(shù)種類如蘇鐵屬(Cycas)和銀杏(Ginkgo biloba)，仍有多數(shù)鞭毛可游動(dòng)。由此可以說明，裸子植物是一群介于蕨類植物與被子植物之間的維管植物。

花粉成熟后，借風(fēng)力傳播到胚珠的珠孔處，并萌發(fā)產(chǎn)生花粉管，花粉管中的生殖細(xì)胞分裂成2個(gè)精子，其中1個(gè)精子與成熟的卵受精，受精卵發(fā)育成具有胚芽、胚根、胚軸和子葉的胚。原雌配子體的一部分則發(fā)育成胚乳，單層珠被發(fā)育成種皮，形成成熟的種子。

(一)孢子體發(fā)達(dá)

裸子植物的孢子體發(fā)達(dá)，都是多年生木本植物，大多數(shù)為單軸分枝的高大喬木，枝條常有長枝和短枝之分。網(wǎng)狀中柱，并生型維管束，具有形成層和次生生長;木質(zhì)部大多數(shù)只有管胞，極少數(shù)有導(dǎo)管，韌皮部中無伴胞。葉多為針形、條形或鱗形，極少數(shù)為扁平的闊葉，葉在長枝上螺旋狀排列，在短枝上簇生枝頂;葉常有明顯的、多條排列成淺色的氣孔帶(stomatal band)。板有強(qiáng)大的主根。

(二)胚珠裸露

孢子葉(sporopbyll)大多數(shù)聚生成球果狀(strbiliform)，稱孢子葉球(strbilus)。孢子葉球單生或多個(gè) 聚生成各種球序，通常都是單性，同株或異株，小孢子葉(雄蕊)聚生成小孢子葉球 (雄球花staminate strobilus)，每個(gè)小孢子葉下面生有貯滿小孢子(花粉)的小孢子囊 (花粉囊)，大孢子葉(心皮)叢生或聚生成大孢子葉球(雌球花 femal cone)，胚珠裸露，不為大孢子葉所形成的心皮所包被，大孢子葉常變態(tài)為珠鱗(松柏類)、珠領(lǐng)(銀杏)、珠托(紅豆杉)、套被(羅漢松)和羽狀大孢子葉(鐵樹)。而被子植物的胚珠則被心皮所包被，這是被子植物與裸子植物的重要區(qū)別。

(三)具有頸卵器的構(gòu)造

裸子植物除百歲蘭科(Welwitshia)、買麻藤科(Gnetum)外，具頸卵器。配子體完全寄生在孢子體上，雌配子體的近珠孔端產(chǎn)生頸卵器，但結(jié)構(gòu)簡單，埋藏于胚囊中，僅有2--4個(gè)頸壁 細(xì)胞露在外面。頸卵器內(nèi)有1個(gè)卵細(xì)胞和1個(gè)腹溝細(xì)胞，無頸溝細(xì)胞，比起蕨類植物的頸卵器 更為退化。

(四)傳粉時(shí)花粉直達(dá)胚珠

在被子植物中，花粉粒需先到柱頭后萌發(fā)，形成花粉管，然后到達(dá)胚珠。而裸子植物則不同,花粉粒由風(fēng)力(少數(shù)例外)傳播，并經(jīng)珠孔直接進(jìn)入胚珠，在珠心上方萌發(fā)，形成花粉管，進(jìn)達(dá)胚囊，使其內(nèi)的精子與卵細(xì)胞受精。從傳粉到受精這個(gè)過程，在裸子植物需經(jīng)相當(dāng)長的時(shí)間。有些種類在珠心的頂部具有花粉室(Pollen chamber)，以準(zhǔn)備花粉粒在萌發(fā)前的逗留。

(五)具多胚現(xiàn)象

大多數(shù)裸子植物都具有多胚現(xiàn)象(Polyembryony)，這是由于1個(gè)雌配子體上的幾個(gè)或多個(gè)頸卵器的卵細(xì)胞同時(shí)受精，形成多胚，稱為簡單多胚現(xiàn)象或者由于1個(gè)受精卵，在發(fā)育過程中，胚原組織分裂為幾個(gè)胚，這是裂生多胚現(xiàn)象(cleavage polyembryony)。

多胚現(xiàn)象(phlyembryony)的產(chǎn)生有兩個(gè)途徑:

一是簡單多胚現(xiàn)象(simple polyembryony)，由一個(gè)雌配子體上的幾個(gè)頸卵器同時(shí)受精，因而在胚胎發(fā)育早期，可以產(chǎn)生兩個(gè)以上的原胚。

另一是裂生多胚現(xiàn)象(cleavage polyembryony)，僅一個(gè)卵受精，生成4個(gè)胚細(xì)胞，分別單獨(dú)發(fā)育成四個(gè)幼胚。而胚胎發(fā)育中，通常只有1個(gè)(很少兩個(gè)或更多)幼胚正常分化、發(fā)育，成為種子中成熟的胚。

在裸子植物這一章中，有兩套名詞時(shí)常并用或混用，一套是在種子植物中習(xí)用的，如"花"、 "雄蕊"、 "心皮"等，一套是在族類植物中習(xí)用的，如"孢子葉球"、"小孢子葉"、"大孢子葉"等。這種情況的產(chǎn)生是有其歷史原因，19世紀(jì)中葉以前，人們不知道種子植物的這些結(jié)構(gòu)和蕨類植物的結(jié)構(gòu)有系統(tǒng)發(fā)育上的聯(lián)系，所以出現(xiàn)了這兩套名詞。1851年，德國植物學(xué)家荷夫馬斯特 (Hofmeister)將蕨類植物和種子植物的生活史完全貫通起來，人們才知道裸子植物的球花相當(dāng)于族類植物的孢子葉球，前者是后者發(fā)展而來。

在早期的分期里，裸子植物被認(rèn)為是一個(gè)"自然"的群體。但是，一些化石的發(fā)現(xiàn)猜測被子植物可能演化自一裸子植物的祖先，這將使得裸子植物形成一個(gè)并系群，若將所有滅絕的物種都考慮進(jìn)來的話。現(xiàn)代的親緣分支分類法只接受單系群的分類，可追溯至一共同的祖先，且包含著此一共同祖先的所有后代。因此，雖然"裸子植物"一詞依然廣泛地被使用來指非被子植物的其他種子植物，但之前一度被視為裸子植物的植物物種一般都被分至四個(gè)類群中，以讓植物界內(nèi)的門都有著相同的階層。

考慮其他已滅絕的裸子植物，現(xiàn)存物種的分子種系發(fā)生學(xué)已和其對于開花植物是組成一單系群或并系群的形態(tài)類別相沖突。而還在爭議上的還有，買麻藤門會(huì)是被子植物的旁支，亦或是其他已滅絕的裸子植物之旁支，或同源。

裸子植物是原始的種子植物，其發(fā)生發(fā)展歷史悠久。最初的裸子植物出現(xiàn)在古生代，在中生代至新生代它們是遍布各大陸的主要植物?，F(xiàn)代生存的裸子植物有不少種類出現(xiàn)于第三紀(jì)，后又經(jīng)過冰川時(shí)期而保留下 來，并繁衍至今的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界生存的裸子植物約有850種，隸屬于79屬和15科，其種數(shù)雖僅為被子植物種數(shù)的0.36%，但卻分布于世界各地，特別是在北半球的寒溫帶和亞熱帶的中山至高山帶常組成大面積的各類針葉林當(dāng)古生代的蕨類植物形成地球上第一次原始森林的時(shí)候，比蕨類植物更加進(jìn)步的裸子植物已經(jīng)在泥盆紀(jì)晚期悄然出現(xiàn)了。但是在當(dāng)時(shí)，地球上的氣候溫暖潮濕，蕨類植物的發(fā)展更為順利，裸子植物還不能獲得優(yōu)勢。

到了二疊紀(jì)晚期，氣候轉(zhuǎn)涼而且變得干燥，蕨類植物不能很好地適應(yīng)這樣的新環(huán)境，逐漸退出了植物王國的中心舞臺，裸子植物開始發(fā)揮出其潛在的優(yōu)越性而得到了大發(fā)展，并將它的繁盛一直持續(xù)到白堊紀(jì)晚期。可以說，爬行動(dòng)物王國里的植被是以裸子植物為特征的。

二疊紀(jì)晚期之前，蕨類植物之所以能夠得到大量繁殖，主要依靠其孢子體產(chǎn)生大量孢子，飛散到各處，在溫暖潮濕的氣候條件下，很容易萌發(fā)成為配子體;配子體獨(dú)立生活，在水的幫助下受精形成合子，合子萌發(fā)后形成新一代的孢子體。但是在干燥的氣候條件下，孢子很難萌發(fā)成配子體，萌發(fā)出的配子體也不易存活;特別是，沒有水不能受精，這就使蕨類植物的繁殖不能正常進(jìn)行。

裸子植物細(xì)胞壁上特有的結(jié)構(gòu)是具緣紋孔。

孢子體即植物體，極為發(fā)達(dá)，多為喬木，少數(shù)為灌木或藤木(如熱帶的買麻藤)，通常常綠，葉針形、線形、鱗形，極少為扁平的闊葉(如竹柏)。大多數(shù)次生木質(zhì)部只有管胞，極少數(shù)具導(dǎo)管(如麻黃)，韌皮部只有篩胞而無伴胞和篩管。大多數(shù)雌配子體有頸卵器，少數(shù)種類精子具鞭毛(如蘇鐵和銀杏)。

蘇鐵葉和種子、銀杏種仁、松花粉、松針、松油、麻黃、側(cè)柏種子等均可入藥。落葉松、云杉等多種樹皮、樹干可提取單寧、揮發(fā)油和樹脂、松香等。刺葉蘇鐵幼葉可食，髓可制西米，銀杏、華山松、紅松和榧樹的種子是可以食用的干果。

裸子植物是種子植物中較低級的一類。具有頸卵器，既屬頸卵器植物，又是能產(chǎn)生種子的種子植物。它們的胚珠外面沒有子房壁包被，不形成果皮，種子是裸露的，故稱裸子植物。裸子植物出現(xiàn)于古生代，中生代最為繁盛，后來由于地史的變化，逐漸衰退。現(xiàn)代裸子植物約有800種，隸屬5綱，即蘇鐵綱、銀杏綱、松柏綱、紅豆杉綱和買麻藤綱，9目，12科，71屬。中國有5綱，8目，11科，41屬，236種及一些變種和栽培種。多種木材質(zhì)輕、強(qiáng)度大、不彎、富彈性，是很好建筑、車船、造紙用材。

裸子植物很多為重要林木，尤其在北半球，大的森林80%以上是裸子植物，如落葉松、冷杉、華山松、云杉等。鐵樹綱植物起源開始于古生代二疊紀(jì)，甚至可能起源于石炭紀(jì)，繁盛于中生代，是現(xiàn)代裸子植物最原始的類群。從種子蕨的發(fā)現(xiàn)、研究表明，它們有著密切的關(guān)系。在形態(tài)上，莖干都不甚高大，少分枝或不分枝，莖干表面殘留葉基，頂生一叢羽狀復(fù)葉;內(nèi)部構(gòu)造上，都具有較大的髓心和厚的皮層，木材較疏松;生殖器官結(jié)構(gòu)上，小孢子葉保存著羽狀分裂的特征，大孢子葉的兩側(cè)著生數(shù)個(gè)種子，呈羽狀排列;它們的種子結(jié)構(gòu)也很接近。這些都說明鐵樹類植物是由種子蕨演化而來的。

中國疆域遼闊，氣候和地貌類型復(fù)雜。在中生代至新生代第三紀(jì)一直是溫暖的氣候，第四紀(jì)冰期時(shí)又沒有直接受到北方大陸冰蓋的破壞，基本上保持了第三紀(jì)以來比較穩(wěn)定的氣候，致使中國的裸子植物區(qū)系具有種類豐富，起源古老，多古殘遺和孑遺成分，特有成分繁多和針葉林類型多樣等特征。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國的裸子植物有10科34屬約250種，分別為世界現(xiàn)存裸子植物科、屬、種總數(shù)的66.6%、41.5%和29.4%，是世界上裸子植物最豐富的國家。在中國的裸子植物中有許多是北半球其他地區(qū)早已滅絕的古殘遺種或孑遺種，并常為特有的單型屬或少型屬。如特有單種科--銀杏科(Ginkgoaceae);特有單型屬有水杉(Metasequoia)、水松(Glyptostrobus)、銀杉(Cathaya)、金錢松(Pseudolarix)和白豆杉(Pseudotaxus);半特有單型屬和少型屬有臺灣杉(Taiwania)、杉木(Cunninghamia)、福建柏(Fokienia)、側(cè)柏(Platy-cladus)、穗花杉(Amentotaxus)和油杉(Keteleeria)，以及殘遺種，如多種蘇鐵(Cycas spp.)、冷杉(Abies spp.)等。

中國的裸子植物雖僅為被子植物種數(shù)的0.8%，但其所形成的針葉林面積卻略高于闊葉林面積，約占森林總面積的52%。在中國東北、華北及西北地區(qū)的針葉林中裸子植物物種較少，在西南地區(qū)針葉林中則有豐富的裸子植物物種。在華南、華中及華東地區(qū)除原生針葉林外，更常見的是大面積人工杉木林、馬尾松林和柏木林。

雖然中國具有極為豐富的裸子植物物種及森林資源，但由于多數(shù)裸子植物樹干端直、材質(zhì)優(yōu)良和出材率高，所以其所組成的針葉林常作為優(yōu)先采伐的對象，使該資源正在受到強(qiáng)烈的人類活動(dòng)的威脅和破壞。如50年代中國最大的針葉林區(qū)--東北大、小興安嶺及長白山區(qū)的天然林被不同程度地開發(fā)利用，60年代至70年代另一大針葉林區(qū)--西南橫斷山區(qū)的天然林又相繼被強(qiáng)烈采伐，僅在交通不便的深山和河谷深切的山坡陡壁，以及自然保護(hù)區(qū)內(nèi)尚有天然針葉林保存。華中、華東和華南地區(qū)，因人口密集和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，中山地帶的各類天然針葉林多被砍伐，代之而起的是人工馬尾松林、杉木林和柏木林。隨著各類天然針葉林采伐和破壞，原有生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，加快了林下生物消失和瀕危的速度。同時(shí)，具有重要觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的裸子植物亦破壞嚴(yán)重，如攀枝花蘇鐵(Cycas panzhihuaensis)、貴州蘇鐵(C. guizhouensis)、多歧蘇鐵(C. multipinnata)和叉葉蘇鐵(C. micholitzii)均在新發(fā)表或新的分布點(diǎn)發(fā)現(xiàn)后就遭到大肆破壞。三尖杉(粗榧)屬(Cephalotaxus)和紅豆杉(紫杉)屬(Taxus)植物自60年代和80年代末至90年代初發(fā)現(xiàn)為新型抗癌藥用植物后，就立即遭到大規(guī)模采伐破壞，使資源急劇減少。

初步查明，中國裸子植物絕滅種有崖柏(Thuja sutchuanensis，現(xiàn)已重新發(fā)現(xiàn)，并未滅絕);僅有栽培而無野生植株的野生絕滅種有蘇鐵(鐵樹)(Cycas revoluta)、華南蘇鐵(C. taiwaniana)、四川蘇鐵(C. szechuanensis);分布區(qū)極窄，植株極少的極危種(critically endangered)有多歧蘇鐵、柔毛油杉(Keteleeria pubescens)、矩鱗油杉(K. oblonga)、海南油杉(K. hainanensis)、百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)、元寶山冷杉(A. yuanbaoshanensis)、康定云杉(Picea montigena)、大果青杄(P. neoveitchii)、太白紅杉(Larix chinensis)、短葉黃杉(Pseudotsuga brevifolia)、巧家五針?biāo)?Pinus squamata)、貢山三尖杉(Cephalotaxus lanceolata)、臺灣穗花杉(Amentotaxus formosana)和云南穗花杉(A. yunnanensis)等。瀕危和受威脅的裸子植物約63種，約占種數(shù)的28%，其中百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)和臺灣穗花杉(Amentotaxus formosana)被列入世界最瀕危植物。

較多的學(xué)者認(rèn)為裸子植物是由前裸子植物(Progymnospermae)和種子蕨(Pteridospermopsida，即蘇鐵蕨Cycadofilicopsida)演化而來。真蕨類(Filicopsida)與前裸子植物可能共同起源于裸蕨類(Psilophyta)，而種子蕨類與其他裸子植物又平行起源于前裸子植物。科達(dá)類(Cordaitopsida)可能起源于前裸子植物，而本內(nèi)蘇鐵類(Bennettitopsida，即擬蘇鐵類Cycadeoideopsida)可能起源于種子蕨類的皺葉羊齒類(Lyginopteridatae)，蘇鐵類(Gycadopsida)與皺葉羊齒類親緣關(guān)系密切。銀杏類(Ginkgopsida)與苛得狄類可能有共同的起源，它們可能是由前裸子植物的同一個(gè)分枝中演化出來，或一開始就彼此獨(dú)立演化成兩個(gè)平行分枝。松杉類(Coniferopsida)與苛得狄類有著很近的親緣關(guān)系。蓋子植物(Chlamydospermopsida)是極特殊的類群，因缺乏古植物學(xué)資料，未見有闡明其起源與演化的報(bào)道。