节节草

节节草

节节草(学名:Equisetum ramosissimum),在植物学上一般特指木贼科木贼属的一种中小型蕨类。别名土木贼、锁眉草、笔杆草[0]等。节节草为多年生草本,高约20~60厘米。其常为簇生,叶退化,茎分为根状茎和地上茎两部分,地上茎呈暗绿色,中空,粗糙且分节,基部或节间又生侧枝[1][2]。其主枝为圆柱状,一般可形成5~14条粗糙的脊,侧枝也为圆柱状,也可形成5~8个脊[2]。节节草是一种适应性强的原生植物,广泛分布于东半球旧大陆,是木贼属中分布最广的一种[3],近年来,也被引入北美一些地区[4]。节节草多成群分布,主要分布在海拔约100米~3000米的平原、草地、山地、森林等处[0],此外,节节草具有较强的抗干扰性,在砂地、旧矿区等极端地域,也可正常生长[5]。节节草在2022年《IUCN红色物种名录》内,被列为无危[6]。

节节草(学名:Equisetum ramosissimum),在植物学上一般特指木贼科木贼属的一种中小型蕨类。别名土木贼、锁眉草、笔杆草[1]等。

节节草为多年生草本,高约20~60厘米。其常为簇生,叶退化,茎分为根状茎地上茎两部分,地上茎呈暗绿色,中空,粗糙且分节,基部或节间又生侧枝[2][3]。其主枝为圆柱状,一般可形成5~14条粗糙的脊,侧枝也为圆柱状,也可形成5~8个脊[3]。节节草是一种适应性强的原生植物,广泛分布于东半球旧大陆,是木贼属中分布最广的一种[4],近年来,也被引入北美一些地区[5]。节节草多成群分布,主要分布在海拔约100米~3000米的平原、草地、山地、森林等处[1],此外,节节草具有较强的抗干扰性,在砂地、旧矿区等极端地域,也可正常生长[6]。节节草在2022年《IUCN红色物种名录》内,被列为无危[7]

节节草生长得很快,繁殖力高,各类应用价值广泛,受到了诸多学者的重视。节节草具有悠久的用药历史,已被发掘出不少药用价值,同时节节草也具有各类生态价值,如其对于受污染土地的重金属治理,具有十分明显的正向作用[8]

历史演化

节节草隶属于蕨类植物的木贼纲,在古生物学里,“木贼纲”又常被称为“楔叶纲”,两个名称都指向该蕨类植物类群[9]

一般认为,木贼类是与被子植物关系最近的类群之一[10]。其孢子体内有了维管组织的分化,而且在形态上具有真正的根、茎、叶[1],木贼类植物长期以来一直引起植物学家和古生物学家的注意,因为它被认为是理解维管植物进化的关键因素之一[11]

木贼类具有亲缘关系的化石类群可以追溯到晚泥盆世,真正的木贼类植物则起源于泥炭纪,是当时陆地植被的主要构成。其中最著名的为芦木,其高可达20~30米,广泛分布在石炭纪中期至二叠纪的各个地区。木贼的大型种类在二叠纪相继灭绝,只有少数小型种延续下来,因此,现生的木贼类植物个体相较而言都很矮小,节节草属于现生15种木贼类植物之一[11]

茎叶

节节草的根状茎呈黑棕色,地上茎直立且呈暗绿色,单生或丛生,高20~60厘米,多在下部有分支,分支多呈簇生状[3],茎粗1~ 2 毫米[12],主枝有脊约5~14个,侧枝较硬,有脊约5~8个,圆柱状[3]。沿主枝脊上,有1列突起,沟槽内有2列气孔[1]。侧枝从基部或节间生出,其枝斜向展开,其叶轮生,退化连接成筒状鞘,叶鞘筒长4~10毫米,圆柱状[13]

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节节草茎叶等介绍
节节草茎叶
节节草茎叶

孢子

节节草的孢子位于茎部顶端或侧枝顶端,其孢子囊穗一般为长圆形或长椭圆形,长5~20毫米,粗3~4毫米,无柄顶端具有小尖头[1]。其孢子叶六角形,中间凹陷,排列紧密,其边缘生有长形的孢子囊,其孢子只有一种[3]

节节草孢子
节节草孢子

世界分布

节节草广泛分布于东半球旧大陆,是木贼属中分布最广的一种[4]。其遍及亚欧非的大部分地区,具体包括非洲南部、东部和地中海地区,包括加那利群岛和亚速尔群岛,从欧洲北部到德国南部和立陶宛,东部则通过巴尔干半岛和小亚细亚,一直延伸到蒙古、中国、韩国日本的整个亚洲地区[14],除原生分布地之外,它如今也被引入到北美的一些地区,如北卡罗莱纳州佛罗里达州等地[5]

节节草世界分布
节节草世界分布

中国分布

节节草在中国是一种适应性强的原生物种,在中国的各个省份均有分布,在潮湿的溪河畔、水田侧等处可以十分容易地找到[2]

生长习性

节节草对土壤的要求不高,自然生境从潮湿的低地延续到高海拔的山地,在海拔100米~3000米的平原、草地、山地、森林等地都极为常见[1],节节草喜湿地生境,在极端生境,如砂地等干旱环境、旧矿区等污染环境也可正常生长[6]。在不利环境生长时,其茎可能为较小的簇状,但在湖畔湿地或沼泽土壤等适宜生境,可以生长为较高的高度。节节草喜经人类活动后的次生环境,例如伐木或建立种植园之后的土地,十分适宜其生长,如在菲律宾的水稻梯田和苏门答腊的茶园中,节节草往往成群生长,成为一种杂草[15]

节节草生长
节节草生长

繁殖方式

节节草作为一种蕨类植物,主要由根状茎或孢子繁殖[13],就根状茎繁殖方式而言,其根状茎一般在三月萌发,在适宜的条件下,根状茎可以无性繁殖,直接萌发出新的植株。就其孢子繁殖方式而言,当植株生长达到一定条件后,首先是雄配子体和雌配子体混合产生[16]孢子囊穗在成熟后,散落并待时机萌发。其孢子的吸湿层,在干燥的空气中膨出,但在潮湿的环境中则迅速收缩,如此使孢子更容易在不利于萌发的地区被风传播开去。其孢子释放后只能存活几天。由于缺乏耐蒸腾的孢子壁,它们很容易干燥[15]

在有利条件下,孢子掉落后当天即可萌发。几周内,原叶体将发育成细长的肉质结构,其上有光合作用活跃的附属物。较大的原叶体可以存活数月,在培养环境中甚至可以存活两年[17]。原叶体不是雄性的就是双性的,一个原叶体可能有多达200个颈卵器,其中不少是已受精的,但最终绝大多数并不会发育为成熟的孢子体。孢子体的根状茎生长起来,最终常常形成密集的群落[15]

药用价值

在古代,中医很早就认为节节草具有药用价值。民间用药部位,主要是节节草的干燥全草,其中药别名为草麻黄等,中医认为其对目赤肿痛、肝炎、肾炎水肿等有一定作用[18]

在当代,不同的学者使用新的科学技术,进一步发现了节节草诸多的药用价值。研究发现节节草的茎和根均含有淀粉、皂甙和少量的zhǐ羰基等物质,这些物质在根中的含量又大于茎中的含量,故其根的药用价值也相对更大[19]。此外从不同角度对节节草化学成分进行了分析后,学者们分别认为其具有保肝、降血脂、利尿、降血糖、抗氧化、抑菌、凝血的作用[20]

生态价值

作为一种适应性强分布广泛的原生物种,节节草还有着重要的生态价值,如节节草对于受到重金属污染的土地具有十分正面的改善作用[8],对镉、铜、锌等重金属,有着不错的吸附效果,因而可当作重金属污染土地修复的超富集植物来进行使用[21]

除此之外,由于其生长迅速,还可以作为抑制入侵植物的原生植物来使用。有研究发现,节节草作为原生植物,其优势性存在,明显影响了入侵的白花鬼针草的生长,对抵御外来植物入侵而言,体现出了优良效果,在维护河岸带的生物多样性方面,可以起到一定作用[22]

物种危害

节节草对于人类作物种植的生产活动,可能会造成一定的不良影响。由于其具有地上孢子繁殖和地下根茎繁殖的双重繁殖方式,适应性强,加之旱作农业耕种模式的变易,以及少耕免耕等技术的推广,使其成为了一种相对难以除去的杂草。就物理防治而言,在节节草大量发生的地块,采用机械防治,如深翻土地,或者进行合理的水旱轮作,可较为有效的控制其滋生[12]

节节草植株的表面积小,无叶片,植株表皮蜡质层较厚,这些植物学特性,给化学防治也带来了着药面积小等诸多问题,增大了防治的困难。当前就化学防治而言,研究发现,现有的诸多除草剂单独使用对节节草有一定抑制效果,但都对大龄节节草的除草效果较差,因而最好将各类除草剂以一定比例混合使用,方能取得较好效果,另有学者研究发现,将某些除草剂混合使用,药效期更长,好于人工除草或单独使用[12]

分类研究

节节草属于木贼属,木贼属于一般认为共有15种木贼类植物,由于现存木贼属物种的形态变异,通常是由于气候条件和广泛的杂交,给建立木贼属的稳定分类带来了问题,故在不同的学者那里也有不同的观点,有学者认为存在18种,还有学者认为或多达30种[5]

就木贼属的节节草而言,一般认为,其存在两个亚种,即节节草(原亚种)和笔管草(亚种)[23],两个亚种之间存在广泛的混合区域,如在中国南部,印度琉球群岛都被发现存在这两个亚种的中间地带[17],有学者从显微组织和粉末特征角度,认为二者茎的横切面不同,沟槽中气孔的行数不同,粉末中纤维的形状和梯纹管胞壁加厚的方式有所不同[24],另有学者指出,节节草(原亚种)在其广泛的范围内存在一些遗传变异性(其发生在从南欧、非洲和亚洲美拉尼西亚的马卡罗尼西亚),但其亚种的遗传变异性看起来并不明显[5]

物种对比

在其同属中,还有和节节草亲缘关系相近,形态十分相似,但常常难以区分的木贼(Equisetum hyemale L.)和问荆(Equisetum arvense L.)。三者的区分方式如下:

就节节草和木贼而言,节节草的脊(纵棱)较木贼而言更少[2],除此之外,有学者就其显微组织研究,发现其茎的横切面,茎的表皮表面片,鞘状叶中部横切面、粉末及解离组织特征等处存在差别[24];就问荆而言,节节草和木贼都只有一种地上茎,而问荆则有孢子茎和营养茎两种;除此之外,三者的孢子囊穗也有些微差异[2]

参考资料 24

  1. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=IPFD&dbname=IPFD9914&filename=ZGZO200708001013&uniplatform=NZKPT&v=Il1bMKsa0CgZeJlrzpWxEORZhlZSNKoD_H9ZtnD_c9y4Q32ahFcIW86vJMlQTaQDb9_x64GxMwk%3d
  2. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2018&filename=SWJX199003025&uniplatform=NZKPT&v=OdDa9uzYSXrn1OJuZ-_ieEptOt4JxmUgoTpUprZkXmskd1w8F_kRmNrrD_qwpPJy
  3. 参考 3
  4. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15226514.2018.1556590?casa_token=SSs6GryG4egAAAAA%3AcLZ1rvxBNhFqcqQIwJZm7u3-crLTfzsNr5KWy_C-cfie7UkTk1ivaOplVtpmL77IzaYsicYxNu7WZ64
  5. 参考 5
  6. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2013&filename=HSFZ201303008&uniplatform=NZKPT&v=XZjwOaEiSf7sHodIT-mgGNoJygx0WWhdktneRiliHYDvKeOhaXaMZjvQZZ9NyfSC
  7. Equisetum ramosissimum Desf — www.worldfloraonline.org
  8. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2006&filename=HJXX200601012&uniplatform=NZKPT&v=t93W2tQmmb0-fr0lqd8rQZxsiVF7NsfKJrCS7Gvu4HP7N8SmLGfAad6UQ3BnKsoQ
  9. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2008&filename=GSWX200802013&uniplatform=NZKPT&v=GINZvKDFgdd5PPQXYKEsnWbzcwgmNn7Ai8FMdPo8UtP0BuxpX-WF5gLvB91AMMq9
  10. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2001&filename=ZWXT200104020&uniplatform=NZKPT&v=dibAfjpFobD20kdKi1eXDSGOXNv3e28aAAs0_FYxjDI9un-AmqQW3Nt0qzNL5yFU
  11. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2015&filename=JXMH201501015&uniplatform=NZKPT&v=LAxiPWWBBD4zRpSveg0wkJv2MG36dPcosBzcY060HjmGBViV38JarvcmR-BgoU8g
  12. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2013&filename=ZCKX201301027&uniplatform=NZKPT&v=vqX44uJQdMjuTmmRoJifnIJ-jR2RFpxocV-LbdCjsrUsHmvFh7gTXuJPkNylg5wg
  13. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15226514.2018.1556590?casa_token=SSs6GryG4egAAAAA%3AcLZ1rvxBNhFqcqQIwJZm7u3-crLTfzsNr5KWy_C-cfie7UkTk1ivaOplVtpmL77IzaYsicYxNu7WZ64
  14. Equisetum ramosissimum (PROSEA) - PlantUse English — uses.plantnet-project.org
  15. https://academic.oup.com/botlinnean/article-abstract/80/1/1/2725626?login=true
  16. https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-030-38389-3_184?noAccess=true
  17. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD201301&filename=1012648950.nh&uniplatform=NZKPT&v=SU8OxHvJeIKWyA8M6quefjZM9GIyNBPzu4X5tvuQDLgDDSp9c35yriKMmoqNN6gh
  18. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2008&filename=GSSX200802015&uniplatform=NZKPT&v=Jid-EdDTEtnfmTclmLQeAGhzgXxyvomGWQjO9ffY6kgOldkp48a3O-HRMHV2Ff97
  19. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2018&filename=GXZY201803032&uniplatform=NZKPT&v=5wh_scKWlYCLYSp6WwTKe2lYX4ICcsPS3DNrdDc3Gd1M4XrCiPUYavZQaS1Xu6FZ
  20. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2017&filename=HZXB201704003&uniplatform=NZKPT&v=UpOkW0hWff9L1H6o1NtPgIEezb9O4uXc3Kk-iXzUF6SgTzB7jcx7TXCYwhp1lHzz
  21. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2019&filename=GDLY201905003&uniplatform=NZKPT&v=4rpj4em1lAwE38BPmtunbFuvUDDpAASKbBy7-pdeoPrbhid1afFg3bLnX9saBHkI
  22. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD9697&filename=SYYD604.008&uniplatform=NZKPT&v=cH7k0vP5NUr25BxstwweH1Ezmhzo2fsMrP8Y13VLDzDMZxDnGE8O2vSR7WwRys-U
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