如何观察一株蕨类植物？
3900字，图片43张，建议分两次（Q1-5/Q6-10）阅读，每次约8分钟
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#1 配子体
Q1：如何用肉眼寻找蕨类的配子体？
#2 拳卷
Q2：拳卷叶舒展的过程是怎么样的？
Q3：一株蕨类的第一枚叶片是“拳卷”的吗？
#3 孢子
Q4：孢子囊群的生长过程？
Q5：孢子能弹射多远？
Q6：一片蕨叶能“多次”长出孢子吗？
#4 叶片
Q7：如何观察一株蕨类植物？
Q8：蕨叶生长过程中会变色吗？
Q9：如何辨别长得相似的能育叶和营养叶？
Q10: 蕨类会落叶吗？
#1
配子体
Q1
如何用肉眼寻找蕨类的配子体？
要在野外找到配子体（蕨类的有性生殖状态）并不容易，因为起初你可能并不知道配子体长在哪里，有多大，形状如何？所以需要设置合适的人工环境，使孢子萌发。然而随意地撒在别的植物花盆里是不行的，你需要一个单独的容器，最好是透明且没有出水孔的（塑料透明外卖饭盒就很合适）。
土壤（我用的是椰壳土）放入容器时要把土拨松，然后把大量成熟的孢子随机撒入（6月是孢子大量成熟的季节，最好选孢子囊群是圆形的那些种类，最容易找到且孢子数量较多），最后浇水到土表形成一些小水坑的状态，放在有光照稍微通风的地方。之后随时注意观察土壤水分变化，如果容器外侧的水渍消失时，说明需要浇水了，还是在浇透的基础上再过饱和一点点。
如果顺利的话，大概在半个月后，在土表就能看到一个个绿色的点，宽约1mm，仔细看是心形，继续定期浇水。
大概知道配子体长什么样后，就可以尝试在野外寻找了。首先我们需要确认在哪里寻找，最好是裸露的土壤表面，如果生长了其他植物就不容易辨别，因此岩石上或者墙角缝隙是很好的地点；
其次要怎么找？如果直接寻找微小的配子体难度很大，最好是从寻找小的蕨类植株入手，最好是只有1枚小叶子的那种，叶片宽1cm左右，它很可能还保留着配子体。一旦找到，可以在其周围寻找配子体的踪影。种子植物的幼小植株是有子叶的，可以和蕨类区分开来。
一开始你可能觉得很难找到，一旦找到以后就发现原来身边就有很多。
#2
拳卷
Q2
拳卷叶舒展的过程是怎么样的？
照片只能捕捉拳卷叶舒展的一瞬间，由于物理距离和时间跨度，记录该完整过程并不容易。但拍摄一个种群中所有拳卷叶的形态，也能大致还原。渐尖毛蕨经常能形成一大片，因此记录了该种。
01拳卷叶的头部（姑且称作琴头）在叶柄较矮时已较完备；
02叶柄伸长过程中琴头不明显增大，且保持完全卷曲；
03琴头纵向松动，中央镂空，但横向（羽片）仍拳卷，基部一对稍打开；
04琴头继续抬升，横向也不太明显松动，基部一对羽片舒展近三分之二；
05基部羽片已平展；
06上部羽片也由下而上逐渐打开，一对羽片并不同步；
07琴头几乎完全抬起，但靠近顶部的羽片仍拳卷；
08除顶部，所有羽片已舒展至近末端；
09顶部羽片舒展；
10一枚叶片完全舒展。
Q3
一株蕨类的第一枚叶片是“拳卷”的吗？
在有花植物里，一株植物最先长出子叶，它和物种本身的叶片形态差距很大。蕨类植物的幼叶因其卷曲的形态被称为拳卷叶，那么一株蕨类最初的叶片也是“拳卷”的吗？
为此需要了解蕨类怎么从孢子长成一株蕨类植物。种子是种子植物有性生殖的结果，而蕨类则是通过孢子萌发成能有性生殖的配子体，配子体通常心形，颈卵器（含卵细胞）在上侧，靠近凹陷处，精子器（含精细胞）位于下侧，靠近假根，两者结合长出植株的第一枚叶片。
以我观察的井栏边草为例，在3个配子体上，两侧的第1枚叶片已长出。
中间的那1枚，等我发现时，叶柄已经长达3mm，叶片仅0.5mm宽，但分成了三个裂片；
（中间的第1枚）随着叶片长大，裂片上有更多浅裂；此时配子体与叶片共存，过段时间就消失了；左侧的第2枚叶片似乎是拳卷叶（实际未观察到，但照片疑似记录到），
左侧第3枚叶片终于观察到明显的拳卷叶，但非常微小，仅1.5mm高（画面正中央的点），一周半后长高至3mm，但仍拳卷；右侧的第2枚叶片也观察到拳卷叶。
2天后，左侧的拳卷叶刚展开，叶柄仍有些弯曲，右侧的完全打开。
因此最初的叶片仍然是“拳卷”的，但容易忽视。
#3
孢子
Q4
孢子囊群的生长过程？
单个孢子囊生长主要变化在于大小和颜色。首先毫无疑问，个头是从小到大变化的。幼小的孢子囊呈透明的浅绿色(1)，这个颜色与叶肉颜色相同；在发育过程中变成完全透明，光泽上和玻璃差不多（2）；接近成熟时，沿着孢子囊边缘的环带中，像弹簧一样能伸缩的节状线条变成深棕色，其余部分则为浅棕色，而两侧则变成了硫酸纸一样并不是完全透明的状态，质感上则接近一捅就破的宣纸（3）。
孢子囊群常被一层薄薄的囊群盖完全遮住，一开始因为孢子囊较小，所以整体显得扁平。
随着孢子囊逐渐长大，囊群盖逐渐抬升，最终边缘的孢子囊撑出了囊盖。在这个过程中孢子囊通常从边缘至中心依次成熟。
孢子囊成熟时囊群盖就会让位，通常是部分或完全卷曲，然后变干，最后脱落或被推到一边。
通过颜色和孢子囊群的状态变化，我们能够用肉眼判断孢子囊群的成熟情况，如果孢子囊群比较透明且扁平时，说明在发育初期；
如果颜色较深（如黑褐色、亮黄色等）且状态比较饱满，（孢子囊群完整）说明孢子已经成熟，但还未散播；
当颜色变浅（浅棕色）且有时不见囊群盖，说明孢子已经散播。
Q5
孢子能弹射多远？
孢子被包裹在孢子囊里，孢子囊通过囊柄与叶背相连，成熟后环带中的水分减少，导致水的吸附力和环带的拉力无法维持平衡，环带把孢子囊撕开，将孢子弹射出去。撕开的过程通常会持续6-10s左右，然而弹出去的一瞬间却快得几乎看不到。
将一枚有着成熟孢子囊群的羽片放在白纸上，叶背朝上，第二天把羽片拿走，会发现孢子弹射的状况完美地勾勒出羽片的形状，仔细查看孢子的分布，大部分孢子散落在羽片边缘，但上下两侧，一倍羽片宽（2cm）以内也都均匀地分布着孢子。比起孢子本身的大小（0.1mm），这个距离算是一个不小的“飞跃”。
Q6
一片蕨叶能“多次”长出孢子吗？
一棵树每年都开花，仿佛能“多次”开花。而蕨类植物能“多次”长出孢子吗？如果以一株蕨类植物为基础，答案是肯定的，但针对一枚叶片就需要实际观察。
哪种蕨叶（What）何时（When）长出孢子呢？第一个W，能长出孢子的蕨叶（能育叶）；第二个W，一部分能育叶在气候意义上的春天（平原地区2-5月，高原地区5-7月）长出，孢子和幼叶同时发育，很多时候在拳卷叶上就能看到幼嫩的孢子囊群，比如贯众；
还有一些能育叶要晚于营养叶，要到夏天（平原地区6月之后，高原地区没有观察）才长出，比如海金沙。
孢子散播后，能育叶要么干枯，这类和营养叶的形态差别很大，常高度特化成线形或穗状，比如紫萁的能育叶在4月成熟，到了6月就枯萎了，而荚果蕨的能育叶虽然也会干枯，但能以直立的姿态继续留存在植株上；
要么宿存，这类和营养叶的形态差别不大，随着季节变化（冬天来临）而枯萎；一些耐寒物种，能育叶也能安然过冬，并自然老化而枯萎，比如红盖鳞毛蕨的能育叶冬季常绿，叶背上留下大部分囊壳和很少一部分孢子。
所以一片蕨叶只能长出一次孢子，而一株蕨类每次长出的能育叶有限，因此每一片叶子都很珍贵。
#4
叶片
Q7
如何观察一株蕨类植物？
于我而言，首先观察生境。大部分蕨类生长在泥土里，称为土生，一些长在溪沟中，说明它喜欢湿润，一些长在密林山脊小道边，说明它喜欢凉爽而干燥；生长在岩石上的称为石生，有的生长在巨大的岩壁上，或苔藓遍布而阴暗潮湿，或石块裸露而面朝阳光，路边岩石上和石缝中也长有各种蕨，仔细看会发现它们并不是直接从岩石上长出，而是长在岩石表面的或岩块缝隙间的泥土里，有时仅需薄薄一层或一枚硬币大小的泥土，蕨类也能够生存；
还有一部分蕨类为附生，它们在树干表面“爬升”或者凭借强壮的根状茎牢牢地抓住树干；长在水里的蕨类（水生）是比较少的，它们有的挺出，有的漂浮在水面。
来到一株蕨类植物面前，先观察最容易被忽视的植株基部，有时可以看到一部分根状茎露出地面、拳卷叶生长，以及叶柄基部上的鳞片和毛被。植株基部往往会被落叶盖住，轻轻用工具拨到一边，观察完后再把落叶推回去盖上（在早春夜晚仍旧寒冷时，落叶有保温作用）。
之后顺手把叶片翻到背面，查看孢子囊群的形态，有时需要多翻几枚，甚至多观察几个种群才能找到能育叶。没有孢子的营养叶可以观察叶脉形态和毛被状况。
接下来观察叶面。首先整体观察叶片形状和分裂形式。再按照叶片的基部、中部、顶部观察细节特征。基部一对羽片的相对大小和对称角度非常关键，它既可以是所有羽片中最大的，也可以突然缩小，成为最小的一对；
如果把基部一枚羽片简化成一条直线，那么左右两条直线靠近顶部一侧所成的夹角，既可以是平行的;也可以是钝角,说明羽片是斜向上的，或者锐角说明羽片是斜向下的。
在中部的叶轴上观察具有特殊意义的特征包括鳞片、毛被，沟以及翅等；顶部的羽片形态有时会相差较大，一些种类呈尾状，且分裂不完全。
如果有条件带一段软尺，用于测量叶片长度，我通常是从叶柄基部量至叶片顶部。
Q8
蕨叶生长过程中会变色吗？
很多蕨类幼叶和成熟叶片的颜色并不一致。比如阔鳞鳞毛蕨的幼叶有时呈现红色，再形成浅绿色，此时叶片质感较薄，最终色泽加深，呈深绿色，而质感也加厚。
随着叶片逐渐老化，变干枯而呈褐色。叶柄上的鳞片则从一开始有光泽的棕色变得没有光泽。
Q9
如何辨别长得相似的能育叶和营养叶？
一般而言，营养叶要比能育叶大一些，以进行更多光合作用，而能育叶叶柄要比营养叶长一些，以捕捉更多风从而散播孢子，但遇到两者相似时，最直接的方法就是把叶片翻过来看是否有孢子囊群，由于孢子囊群和能育叶同时发育，因此一枚成熟叶片叶背没有孢子，说明是营养叶。
若孢子囊群长在叶片边缘，看叶缘有无锯齿也能辨别。全缘的叶缘反折后能充分地包裹孢子囊群，因此能育叶的叶缘通常少有锯齿（至少有孢子囊群的部位），而锯齿的叶缘能更多地与外界气体交流，因此营养叶的叶缘常有很多锯齿，比如井栏边草。
Q10
蕨类会落叶吗？
落叶是生长在寒冷地区的种子植物抵御低温的一项重要策略，那么蕨类会落叶吗？首先确实有一部分蕨类会落叶，比如石韦，它的根状茎和叶柄之间通过一个关节相连接，当叶片逐渐衰老时，植物体不需要的物质被运输到该叶片，并通过关节处的断面使叶片与根状茎脱离。
然而石韦过冬的方式是休眠。它的叶片会从叶背向叶面卷曲，避免绿色的叶面被阳光照射，因此不进行光合作用。有趣的是，和其叶形相似的阔叶瓦韦在冬季的卷曲方式正好相反，是从叶面向叶背卷曲，由于仍有一部分绿色叶面能照射到阳光，因此推测仍然进行着一小部分光合作用。
大部分温带和一部分亚热带的蕨类在冬季将地上部分（主要是叶片）变干枯，称为夏绿蕨类。另一部分则以绿色的成熟叶片过冬，称为常绿蕨类。