Họ Phiên hạnh

Miêu tả

Họ này chứa 123-135 chi và khoảng 1.900-2.020 loài (tùy quan điểm phân loại) cây chủ yếu là thân thảo, hiếm thấy thân gỗ, mọc thẳng hay bò (ít hay nhiều) có thể nhận ra nhờ các lá đơn, dày cùi thịt mọc đối hay so le, với gốc của chúng có màng nhầy và thường bao quanh thân và các tế bào biểu bì giống như bong bóng. Mép lá chủ yếu nguyên, hiếm khi thấy có răng cưa, mọng nhiều hay ít. Hoa lưỡng tính (một vài loài có hoa đơn tính), đối xứng tỏa tia, hoặc là có 5 thành viên bao hoa có màu xanh lục phía ngoài và màu khác bên trong hoặc vô số "cánh hoa" (không phải cánh hoa thật sự) thẳng hợp sinh nhiều hay ít ở phía dưới, tuy nhiên một vài loài có nhiều cánh hoa thật sự, dạng thẳng, có nguồn gốc từ các nhị lép. Thường có nhiều nhị hoa, bầu nhụy hạ (ít hay nhiều) và tách biệt. Hoa mọc kỳ dị hoặc thành xim chứa vài hoa, phát triển từ nách lá. Quả là dạng quả nang chứa 1 tới nhiều hạt mỗi ngăn, mở ra khi gặp ẩm do vách ngăn hay mô khác phồng lên.
Phần lớn các loài (khoảng 96%, hay khoảng 1.782 loài trong khoảng 132 chi) là đặc hữu của các khu vực khô cằn hay bán khô cằn tại miền nam châu Phi , nhưng có một vài loài tại Australia và Trung Thái Bình Dương. Phần lớn các loài là cây mọng nước và thuộc về các phân họ Mesembryanthemoideae và Ruschioideae.

Tiến hóa

Họ Aizoaceae, cụ thể là các phân họ Mesembryanthemoideae và Ruschioideae, là những loài cây chi phối tại phần lớn khu vực Succulent Karoo ở tây nam châu Phi, chiếm trên 50% số loài và tới 90% sinh khối. Điều thú vị là Klak và ctv. (2004) đề xuất rằng ít nhất thì sự phân tỏa ở phân họ Ruschioideae tại tây nam châu Phi, vừa là gần đây (3,8-8,7 triệu năm trước) vừa là rất nhanh, quả thực, "hốc sinh thái khổng lồ" do toàn bộ họ này chi phối tại đây - là khu vực có mưa mùa đông khô hạn với nhiệt độ vừa phải - chỉ khoảng 5 triệu năm tuổi. Sự chuyên biệt hóa thổ nhưỡng - các loại đất có thể thay đổi đáng kể trong khu vực - có thể có sự góp phần vào tính đa dạng của họ này. Quang hợp C4 diễn ra ở một vài thành viên trong nhánh này, có lẽ đặc biệt là ở nhóm Sesuvioideae.
Sự thay đổi trong các đặc trưng phát triển - kích thước và hình dạng lá, sự thuôn dài của dóng, v.v. - là đáng kể. Mặc dù sự khác biệt đôi khi được tạo ra giữa các loài cây với các lá bắc dạng lá hay các lá bắc con trong đó cụm hoa là không khác biệt so với phần còn lại của cây, và các loài cây với các lá bắc nhỏ hơn và các cụm hoa khác biệt, người ta vẫn chưa rõ điều gì là đặc trưng phát triển thật sự và chúng tiến theo xu hướng nào trên cây phát sinhh chủng loài. Các đơn vị phát triển của nhiều loài bao gồm các cặp lá mọc dày nhiều hay ít trên mặt đất; chúng có thể gần như không thấy được trong các môi trường sống nhiều đá trong đó chúng mọc, có màu ánh nâu hay ánh xám và trông giống như những viên sỏi cuội, ngoại trừ khi chúng ra hoa - vì thế mà còn gọi là các "viên đá ra hoa". Các bề mặt phô ra của các lá đôi khi có các "cửa sổ" khác biệt. Ở một số loài thuộc chi Conophytum thì lá gần như hoàn toàn hợp sinh ngoại trừ một khe hở ngang trên đỉnh mà từ đó hoa xuất hiện. Các tế bào giống như bong bóng trên bề mặt lá (các "dị bào") có thể tham dự vào việc hút nước từ sương mai hay sương mù; các đơn vị phân loại khác có thể có các thành ngoài to dày chứa các lớp tinh thể canxi oxalat. Ngoài ra, các tế bào riêng rẽ có thể là hình nhũ (vú) khác nhau hoặc nếu khác đi thì bề mặt bị chạm khắc và/hoặc với lớp sát mô sừng ngoài, các lỗ của khí khổng có thể trũng sâu. Về mặt hình thái, các lá này là các lá bắc góc hay lá bắc con, hoa đầu cành, và các chồi tái sinh phát triển trong các nách của các lá bắc con, là căn nguyên cho đơn vị ra hoa tiếp theo.
Straka (1955), Ihlenfeldt (1983) và Hartmann (1988) đã miêu tả hình thái phức tạp của các quả nang của nhánh [Aizooideae + Mesembryanthemoideae + Ruschioideae], thường là mở khi ẩm (hydrochastic). Có các sống vách ngăn chạy từ trục trung tâm tới các chỏm mảnh vỏ, nở ra khi chúng hấp thụ nước. Hạt phát tán bằng "tác động tia nước", sử dụng động năng của giọt mưa rơi va đập vào hạt, nhưng phụ thuộc vào các chi tiết của hình thái quả nang, hạt có thể phát tán tới các khoảng cách khác nhau. Tính dễ dàng phát tán hạt tỷ lệ nghịch với khoảng cách hạt có thể đi xa - nếu dễ dàng bắn ra thì hạt không bắn đi xa. Ở một vài chi thì quả phát tán như là các phần quả nứt nguyên vẹn. Có sự biến thiên đáng kể trong sự thiết lập "chiến lược" cua các hạt như vậy. Nhiều loài trong nhóm Sesuvioideae, với quả thông thường hơn, có hạt với áo hạt và phát tán nhờ kiến.

Hóa học, hình thái học

Các nghiên cứu giải phẫu gỗ của Aizooideae và Sesuvioideae là cần thiết để sáng tỏ tiến hóa gỗ trong họ), xem thêm Rajput và Patil (2008) để có nghiên cứu về phát triển mạch ở loài Sesuvium portulacastrum. Các quản bào ruột cây dải rộng trong các loài cây mọng nước (Aizoaceae, Cactaceae, Portulacaceae) cũng được tìm thấy trong lá cách xa gân giữa ở Aizoaceae; các dải hẹp nhưng rất cao (= "rộng"), vì thế lỗ phơi sáng của tế bào là rất hẹp - tương tự như ở chi Hectorella thuộc họ Montiaceae, xem Carlquist (1998). Các nghiên cứu về bao hoa ở phân họ Sesuvioideae chỉ ra rằng phần gốc hình cánh hoa là tương đương với gốc màng bao lá, và "sừng" trên đỉnh tương đương với phần còn lại của lá, khá giống với phát triển lá ở thực vật một lá mầm; các gen hoa hình cánh hoa B không được biểu hiện, mặc dù chúng có trong các nhị lép hình cánh hoa của nhóm Ruschioideae. Bộ nhị có thể nảy sinh như một vòng mô phân sinh hay như 5 mầm tách biệt. Smets (1986) ghi nhận sự hiện diện của một đĩa mật đế hoa, trong khi Niesler và Hartmann (2007) đề xuất rằng sự tương quan của hình thái học mật hoa với các nhánh chính không phải là mạnh như người ta đã nghĩ; họ tìm thấy các đĩa mật phẳng nhiều hay ít ở chi Glottiphyllum (phân họ Ruschioideae). Hartmann (1993) lưu ý rằng chỏm phôi tâm có trong họ này, nhưng theo điều kiện này bà đã miêu tả các tế bào thuôn dài xuyên tâm của biểu bì phôi tâm mà chúng cũng được tìm thấy ở vài nhánh phần lõi khác của bộ Caryophyllales. Chi Aptenia có đầu nhụy ẩm.

Ruschioideae

Phân họ Ruschioideae Schwantes chứa khoảng 106-110 chi và khoảng 1.585 loài. Các chi đa dạng nhất: Ruschia (290-350 loài), Conophytum (87-290 loài), Lampranthus (180-220 loài), Delosperma (155-165 loài), Drosanthemum (100-110 loài), Antimima (6-60 loài). Sinh sống tại miền nam châu Phi, đặc biệt là vùng duyên hải phía tây Succulent Karoo.