Hình thái học

Bạch quả là cây thân gỗ rất lớn, thông thường đạt tới chiều cao 20–35 m (66–115 ft), với một vài cây tại Trung Quốc cao trên 50 m (164 ft). Cây có tán nhọn và các cành dài, gồ ghề, thông thường có rễ ăn sâu có khả năng chống chịu sự tàn phá của gió, tuyết. Các cây non thường cao và mảnh dẻ, ít phân cành; tán lá trở nên rộng hơn khi cây lớn. Trong mùa thu, lá đổi màu thành vàng sáng và sau đó bị rụng, đôi khi chỉ trong một khoảng thời gian ngắn (1–15 ngày). Sự kết hợp giữa khả năng kháng chịu sâu bệnh, gỗ có sức đề kháng mối mọt và khả năng sinh ra các chồi và rễ khí làm cho bạch quả có khả năng trường thọ, với một vài cây được cho là đã trên 2.500 năm tuổi: Một cây 3.000 năm tuổi được thông báo là tồn tại ở tỉnh Sơn Đông.[3]

Một số cây bạch quả già sinh ra các rễ khí, gọi là chichi (nghĩa là "núm vú" trong tiếng Nhật) hay zhong-ru (tiếng Trung quan thoại), hình thành ở mặt dưới của các cành lớn và phát triển xuống phía dưới. Sự phát triển của các rễ khí này là rất chậm, và có thể phải mất hàng trăm năm để xuất hiện. Chức năng của các rễ khí dày này vẫn chưa được hiểu rõ.

Thân cây

Các cành bạch quả phát triển theo chiều dài bằng cách phát triển các cành non với các lá mọc cách đều đặn, như được ghi nhận ở phần lớn các cây. Từ nách lá của các lá này, các "cành cựa non" (hay các cành non ngắn) phát triển vào năm thứ hai của sự phát triển. Các cành non ngắn có các gióng rất ngắn (đến mức mà sự phát triển sau vài năm chỉ có thể kéo dài chúng thêm 1–2 cm) và các lá của chúng thông thường không có thùy. Chúng ngắn và có bướu, được sắp xếp đều trên các cành to, ngoại trừ trên sự phát triển năm đầu tiên. Do các gióng ngắn, nên các lá dường như là một cụm ở đỉnh của các cành non ngắn, và các cấu trúc sinh sản chỉ được hình thành trên chúng (xem hình – các hạt và lá chỉ có trên các cành non ngắn).

Ở bạch quả, giống như ở các thực vật khác có cấu trúc tương tự, các cành non ngắn cho phép hình thành các lá mới trên các phần già hơn của tán lá. Sau một số năm, các cành non ngắn này có thể phát triển và thay đổi để trở thành các cành non thông thường (dài), hoặc ngược lại.

Lá

Các lá là duy nhất trong thực vật có hạt, có dạng hình quạt với các gân lá tỏa ra thành phiến lá, đôi khi chia hai nhánh nhưng không bao giờ nối lại thành một hệ thống.[4] Hai gân lá đi vào phiến lá tại gốc lá và chia nhánh lặp lại thành hai; theo kiểu gọi là hệ gân lá phân đôi. Các lá thông thường dài 5–10 cm (2-4 inch), nhưng đôi khi tới 15 cm (6 inch). Các lá này trông tương tự như một số lá chét của dương xỉ đuôi chồn (Adiantum capillus-veneris).

Các lá ở các cành non dài thông thường có vết khía hình chữ V hay có thùy, nhưng chỉ từ mặt ngoài, giữa các gân lá. Chúng sinh ra ở phần đầu của các cành lớn nhanh, mọc so le và cách nhau đều đặn; cũng như trên các cành non ngắn thành cụm ở đầu cành.

Sinh sản

Bạch quả là loài cây đơn tính khác gốc, với các cây mang các giới tính khác nhau, một số cây là cây đực và những cây khác là cây cái. Các cây đực sinh ra các nón phấn nhỏ với các lá bào tử mang 2 túi bao tử nhỏ sắp xếp thành vòng xung quanh trục trung tâm.

Các cây cái không sinh ra nón. Hai noãn được hình thành tại đầu cuống, và sau khi thụ phấn, một hoặc hai noãn sẽ phát triển thành hạt. Hạt dài 1,5–2 cm. Lớp vỏ ngoài dày cùi thịt (sarcotesta) có màu nâu vàng nhạt, mềm, trông tương tự như quả. Nó trông hấp dẫn bề ngoài, nhưng chứa axít butanoic và có mùi tương tự như bơ ôi (cũng chứa cùng hợp chất hóa học này) hay mùi phân khi rụng. Bên dưới lớp vỏ ngoài (sarcotesta) là lớp vỏ cứng (sclerotesta, thông thường gọi là "vỏ" hạt) và lớp vỏ trong (endotesta) mỏng tựa như giấy, với phôi tâm bao quanh thể giao tử cái ở giữa.[5]

Quá trình thụ phấn ở hạt bạch quả diễn ra nhờ giao tử đực có thể di động, giống như ở tuế, dương xỉ, rêu và tảo. Giao tử đực có kích thước lớn (khoảng 250-300 micromét) và tương tự như giao tử đực của tuế (có kích thước hơi lớn hơn). Giao tử đực của bạch quả lần đầu tiên được nhà thực vật học Nhật Bản Sakugoro Hirase phát hiện ra năm 1896.[6] Giao tử đực có cấu trúc nhiều lớp phức tạp, là một dải liên tục của các thể cơ sở, tạo ra từ đáy của vài nghìn roi có chuyển động tựa như lông mao. Bộ máy các roi/lông mao đẩy cơ thể giao tử đực về phía trước. Giao tử đực chỉ phải di chuyển một quãng ngắn để tới các túi chứa noãn. Hai giao tử đực được sinh ra, một trong chúng sẽ thụ phấn thành công cho noãn. Mặc dù người ta tin một cách rộng khắp rằng việc thụ phấn của hạt bạch quả xuất hiện chỉ ngay trước hay ngay sau khi chúng rụng vào đầu mùa thu,[4][5][7] nhưng các phôi thông thường xuất hiện trong các hạt chỉ ngay trước và ngay sau khi chúng rụng khỏi cây.[8]