植物系统分类学演示文稿

植物系统分类学演示文稿 第一讲 概述 一、植物系统分类学 1、何谓植物系统学, 植物系统学是植物学的一个分支学科～它是专门研究植物间的亲缘关系～建立植物界的自然系统的学科。 2、何谓植物分类学, 广义的植物分类学是指:区分植物的种类、探索植物间的亲缘关系、阐明植物界的自然系统的学科。 狭义的植物分类学是:专指对种子植物的分类。 3、何谓植物系统分类学, 植物系统分类学是植物系统学和植物分类学的统称～其研究内容既包含了植物系统学的内容～又包含了植物分类学的内容。 4、为什麽要学习植物系统分类学, • ?植物与人类关系十分密切～作用巨大～不进行深入地学习研究不行。 • ?植物种类众多～且在不断发展变化～必须进行系统分类学研究。 • ?现有的植物分类及命名存在混乱和错误～必须不断完善。 • ?更好的认识和利用植物。例:寻找新食用资源、新药、新工业原料等。 植物对地球和人类的巨大作用 研究明: ,1,绿色自养植物是地球上一切异养生物的能量源。因为～地球上的绿色植物～每天通过光合作用～可以将3 X10??焦耳的太阳能转化成化学能～储存到光合作用产物中。 ,2,绿色自养植物是地球上一切异养生物的食物源。因为～地球上的绿色植物～每年通过光合作用～可以将2 X10?? 吨碳同化成有机物～储存到植物体。 ,3,绿色自养植物是地球的空气净化器。因为～地球上的绿色植物～通过光合作用～每年可以释放出5.35 X10?? 吨氧气。 5、怎样学习植物系统分类学, • ?认真听课、作好笔记, • ?仔细钻研教材, 1 • ?多看参考书和有关资料, • ?勤于实践多做观察。 二、植物分类的基本 1、人为分类法及人为分类系统 • ?人为分类法:是人类主观的将植物某些容易区分的性状为分类依据～而不考虑植物间的亲缘关系的一种分类方法。由瑞典植物学家林奈所创。 • ?人为分类系统:由人为分类法而建立的植物分类系统。林奈的分类系统即属于此,他根据植物花中雄蕊的数目进行了分类,。 另外～法国的裕苏系统、瑞士的德堪多系统、英国的本生和虎克系统均属于此。 2、自然分类法及自然分类系统 • ?自然分类法:是利用现代自然科学的先进手段～从比较形态学、比较解剖学、古生物学、植物化学、植物生态学等不同的角度～努力阐明植物界的自然演化过程及彼此相互关系的一种分类方法。 • ?自然分类系统:由自然分类法建立的植物分类系统。例如:克郎奎斯特系统、塔赫他间系统、哈钦松系统等。 三、植物分类阶元 1、关于植物界,注意:在不同的分界学说中植物界的内涵明显不同, ?林奈的二界说 林奈:瑞典博物学家～生于1707年，1778年～壮年时游学欧洲各国～遍访植物名家～搜集了大量植物标本。归国后任教于乌普萨拉大学～著有《植物种志》、《自然系统》等～1753年提出了生物分类的“二界说”～并确立了各级分类阶元,界、门、纲、目、科、属、种,,创立了植物命名的“双名法”。因而被后人尊称为“植物分类学大师”。 二界说:即把生物分为植物、动物二界的学说。林奈认为:凡固着不动且自养的生物就是植物～凡能自由运动且异养的生物就是动物。如此～则植物界包括了细菌、真菌、藻类和所有的绿色自养生物,动物界则包括了原生动物和其他所有的动物。 ?赫克尔的三界说 赫克尔:德国博物学家～生于1834 年，1919年。他于1866年提出了生物分类的“三界说”。即在林奈“二界说”的基础上分出了“原生生物界”～弥补了“二界说”的主要缺陷。 三界说:即把生物分为植物、动物、原生生物三界的学说。此学说中的“原生生物”包括了单细胞动物和其他难以归入动物界和植物界的单细胞生物,动物仍是指那些“能自 2 由运动且异养的生物”,植物则是指那些固着不动且自养的生物。 ?科帕兰特的四界说 科帕兰特:美国生物学家～生于1902 年，1968年。他于1938年提出了生物分类的“四界说”。 四界说:即在“三界说”基础上～把具有几丁质的细胞壁、不能进行光合作用、而靠“异养”,寄生或腐生而有别于动物,生活的生物～从植物界中分出～另立“真菌界”的生物分类学说 。如此则把生物分为:原生生物界、真菌界、植物界、动物界。 ?惠特克的五界说 惠特克:美国康乃尔大学的生物学家～生于1924 年，1980年。他于1969年提出了生物分类的“五界说”。 五界说:即在“四界说”基础上～把“原生生物界”分为“原核生物界”和“原生生物界”的生物分类学说。其中的“原核生物界”包括细菌和其他原核生物, “原生生物界”则包括真核单细胞原生动物和大多数藻类,再加上真菌界、植物界、动物界～就构成了目前使用最广泛的五界系统,图示如下,。 ?陈世骧的六界说 陈世骧:中国生物学家～生于1924 年，1980年。他于1978年提出了生物分类的“六界说”。 六界说:即把生物分为“病毒界”、“细菌界”、“蓝藻界”、“真菌界”、“动物界”、“植物界”的生物分类学说 。陈先生又把后三类归入真核总界～把“细菌界”、“蓝藻界”归入原核总界～把“病毒界”作为非细胞总界。这样～整个生物体系就分为三个总界、六个界。这是目前最合理的生物分界 2、关于植物界分门 :虽然～我们在前面介绍了生物分界的情况～得知了一些先进的分界学说。但是～目前还没有完全建立在新学说基础上的完整分类系统出现。因此～后面我们将要介绍的～仍然是建立在“二界说”中的植物界。 植物界的分门:有多种分法～存在争议。我们所用的教材中就存在～但基本使用了17门系统～详见教材目录第1页。即: 藻类植物:蓝、裸、甲、金、黄、硅、绿、红、褐藻～9门, 菌类植物:细菌、粘菌、真菌～3门, 地衣植物:1门, 苔藓植物:1门 3 蕨类植物:1门 种子植物:裸子植物、被子植物～2门。 3、关于植物分纲、目、科、属 ?分纲:纲是门的下一级单位～不同纲的植物之间存在巨大的形态结构差异。 ?分目:目是纲的下一级单位～不同目的植物之间存在较大的形态结构差异。 ?分科:科是目的下一级单位～不同科的植物之间存在显著的形态结构差异。 ?分属:属是科的下一级单位～不同属的植物之间存在明显的形态结构差异。 ?亚单位:上述单位及种是基本的分类单位～当其不够用时～可插入亚单位。即在基本单位之前加亚字～使其降半格。 4、关于植物的种及种下单位 ?关于植物的种 A、物种问题是十分复杂的～至尽仍存在着争议。有学者说:在生物学中可能还没有别的概念像物种概念这样一直不断地存在着争议。 B、早期的植物种:物种是上帝创造的～是不会改变的～而且彼此之间存在明显的差异。 C、本质论者的植物种: 本质论者认为每一物种皆以其不变的本质,eidos,为特征～并以明显的不连续性和其他物种相区别。 种是相似个体的集群～这些相似的个体和属于其它种的个体并不相同。 我们设想种是上帝创造的第一对夫妻的全部后裔～就像一切人是亚当与夏娃的子孙一样。 林奈的物种概念:“我们认为有多少不同的形态就有多少从一开始就被创造出来的物种”。1751年他在《植物哲学》中又扩展了他的论点～ “最初上帝创造了多少不同的形态就有多少物种～并按照生殖法则产生同样多而且永远相似的物种。因此在我们以前有多少不同的,整体,结构就有多少物种。” 达尔文的物种概念:“充分地保有固定不变的性状～连同具有非常近似结构的生物”～“因此真正的种在外观性状上可能并没有任何差异” 。 D、生物学物种的概念: 华莱土提出的定义:“种是在一定的变异限度内产生与本身相似的后代的一群个体～它们并不和最邻近的有关种经由不可察知的变异联系起来” 。 迈尔1942年的定义:“物种是实际,或可能,能够相互配育的自然种群的类群～这些类群和其它类似的类群彼此被生殖隔离分隔开。” 4 更确切的定义是:物种是在自然界中占有特定生境的种群的生殖群体,reproductive community of populations,～和其它种群的生殖群体被生殖隔离分隔开。 E.分类学种的概念: 物种是构成自然界多样性的基本生物种类～它们表示个体层次以上的真正不连续性的最低层次。分类学家将称为物种的实体归类成属和更高级的分类单位。 ?关于植物的亚种 现在的亚种定义是:“某个种的表型上相似种群的集群～栖息在该物种栖息范围内的次级地理区～而且在分类学上和该物种的其它种群不同”,Mayr～1969:41,。这是对分类学家很方便的一个单位～但并不是进化单位。 1867年召开的国际植物学会议采纳了德坎多尔,de Candolle,的建议承认亚种、变种以及其它的种下分类单位。 ?关于植物的变种 本质论者认为:当某一个体和种的模式相差很大时～就被认为是一个另外的种～如果差别很小就是“变种”。变种是林奈和其他早期分类学家所确认的种的唯一次级～变种就是不同于种的理想模式的生物。 林奈在其《植物学哲学》中对变种的特征解释如下:“由同一个种的种子所生成的植物有多少就有多少变种。变种是由于偶然的原因,气候、土壤、温度、风等等,而发生了改变的植物。当土壤改变了时～变种也随之回复到原来状态。”林奈在这里将变种定义为表现型的非基因修饰。 ?关于植物的变型 这是一个经常见于作物育种学中的概念～在植物系统分类学中并不使用。 四、关于植物的命名 1、过去对植物的命名非常混乱～存在大量“同名异物”、“同物异名”现象。例叫白头翁的植物有18种之多,玉米有至少5个名字,地瓜有至少6个名字。 2、1753年林奈创立的“双名法”公著于世～使植物的命名方法为之一新。 3、“双名法”的内容:《国际植物命名法规》规定～植物的“种名”由其所在属的“属名”和其“种加词”两部分组成,另外还规定～给植物命名必须使用拉丁文,属名的第一个字母要大写, “属名”和其“种加词”的字母均使用斜体。属名是名词主格～种加词是形容词。 关于国际植物命名法规 “国际植物命名法规”,International Code of Botanical Nomenclature,是1867 5 年8月在法国巴黎举行的第一次国际植物学会议中～德堪多的儿子,Alphonso di Candolle,曾受会议的委托～负责起草制定的。称为巴黎法规或巴黎规则。该法规共分7节68条～这是最早的植物命名法规。 1910年在比利时的布鲁塞尔召开的第三次国际植物学会议～奠定了现行通用的国际植物命名法规的基础。以后在每6年召开一次的国际植物学大会上都要对法规进行修订和补充。1999年～第十六届美国圣路易斯国际植物学大会也召开了命名会议。 我国正式翻译的有蒙特利尔法规,匡可任译,和列宁格勒法规,赵士洞译,～这是目前我国植物命名的主要参考文献。 1(植物命名的模式和模式标本 科或科级以下的分类群的名称～都是由命名模式来决定的。但更高等级,科级以上,分类群的名称～只有当其名称是基于属名的也是由命名模式来决定的。种或种级以下的分类群的命名必须有模式标本根据。模式标本必须要永久保存～不能是活植物。模式标本有下列几种: ,1,主模式标本,全模式标本、正模式标本,,holotype,是由命名人指定的模式标本。即著者发表新分类群时据以命名、描述和绘图的那一份标本。 ,2,等模式标本,同号模式标本、复模式标本,,isotype,系与主模式标本同为一采集者在同一地点与时间所采集的同号复份标本。 ,3,合模式标本,等值模式标本,,syntype,著者在发表一分类群时未曾指定主模式而引证了2个以上的标本或被著者指定为模式的标本～其数目在2个以上时～此等标本中的任何1份～均可称为合模式标本。 ,4,后选模式标本,选定模式标本,,lectotype,当发表新分类群时～著作未曾指定主模式标本或主模式已遗失或损坏时～是后来的作者根据原始资料～在等模式或依次从合模式、副模式、新模式和原产地模式标本中～选定1份作为命名模式的标本～即为后选模式标本。 ,5,副模式标本,同举模式标本,,paratype,对于某一分类群～著者在原描述中除主模式、等模式或合模式标本以外同时引证的标本～称为副模式标本。 ,6,新模式标本,neotype,当主模式、等模式、合模式、副模式标本均有错误、损坏或遗失时～根据原始资料从其他标本中重新选定出来充当命名模式的标本。 ,7,原产地模式标本,topotype,当不能获得某种植物的模式标本时～便从该植物的模式标本产地采到同种植物的标本～与原始资料核对～完全符合者以代替模式标本～称为原产地模式标本。 6 2(植物的正确学名。 ,1,每一种植物只有1个合法的正确学名～其他名称均作为异名予以废弃。 ,2,学名包括属名和种加词～最后附加命名人之名,即“双名法”,。 ,3,学名之改变 :当一个属中的某1种应转移到另1属中去时～假如等级不变～可将它原来的种加词移动到另1属中而被留用～这样组成的新名称叫“新组合”(combination nova)。原来的名称叫基原异名,basonym,。 3、学名之有效发表和合格发表。 ,1,植物学名之有效发表～条件是发表作品一定要是印刷品～并可通过出售、交换或赠送～到达公共图书馆或者至少一般植物学家能去的研究机构的图书馆。仅在公共集会上、手稿或标本上以及仅在商业目录中或非科学性的新闻报刊上宣布的新名称～即使有拉丁文特征集要～均属无效。 ,2,植物学名之合格发表:1个新分类群名称的发表～必须伴随有拉丁文描述或特征集要～否则不作为合格发表。自1958年1月1日以后～科或科级以下新分类群之发表～必须指明其命名模式～才算合格发表。 4、植物名称发表的优先律 凡符合“法规”的最早发表的名称～为唯一的正确名称。种子植物的种加词,种名,优先律的起点为1753年5月1日～即以林奈1753年出版的《植物种志》,Species plantarum ed. 1,为起点,属名的起点为1754及1764年林奈所著的《植物属志》,Genera plantarum,的第5版与第6版开始。因此～1种植物如已有2个或2个以上的学名～应以最早发表的名称为合用名称。 5(保留名,nomina conservanda, 对不符合命名法规的名称～但由于历史上惯用已久～可经国际植物学会议讨论通过作为保留名。例如某些科名～其拉丁词尾不是-aceae, 如豆科Leguminosae,或为Fabaceae,,十字花科Cruciferae (Brassicaceae),菊科Compositae (Asteraceae)等。 6(名称的废弃 凡符合命名法规所发表的植物名称～不能随意废弃和变更。但有下列情形之一者～不在此限。 ,1,同属于一分类群而早已有正确名称～以后所作多余的发表者～在命名上是个多余名～应予废弃。 ,2,同属于一分类群并早已有正确名称～以后由另一学者发表相同的名称～此名称为晚出同名必须予以废弃。 7 ,3,将已废弃的属名～用作种加词时～此名必须废弃。 ,4,在同一属内的两个次级区分或在同一种内的两个种下分类群～具有相同的名称～即使它们基于不同模式～又非同一等级～都是不合法的～要作为同名处理。 ,5,种加词如有下述情形时～即用简单的语言作为名称而不能表达意义的、丝毫不差地重复属名者、所发表的种名不能充分显示其为双名法的～均属无效～必须废弃。 7(种下等级的命名 ?亚种的命名:原种名+Sp+亚种加词+亚种命名人姓氏缩写,即“三名法”, ?变种的命名:原种名+vr+变种加词+变种命名人姓氏缩写,即“三名法”, ?变型的命名:原种名+f+变型加词+变型命名人姓氏缩写,即“三名法”, ?杂种的命名:杂种用二个种加词之间加 X 表示～如 ,alystegia sepium X silvatica 为C. Sepium和C. Silvatica 之间的杂交种～但也可另取一名～用X分开～如Calystegia X lucana。 ?栽培植物的命名:栽培植物有专门的命名法规～1969年有新版。基本的方法是在种级以上与自然种命名法相同～种下设品种 cultivar(CV.)。 五、植物的个体发育和系统发育 1、植物的个体发育:是指植物个体的历史。即其从单个生殖细胞发展为成熟的植物体～直至再产生新一代生殖细胞的全过程。 2、植物的系统发育:是指植物界的整体发展史。即从最简单、最低级的植物种类产生～经过一系列的进化,从单细胞到多细胞、从简单到复杂、从低级到高级、从水生到陆生,～直至成为如今庞大的植物界的全部历史。 3、个体发育和系统发育的关系:个体发育是系统发育的基础～个体发育是系统发育的重演,此即生物重演律～由德国博物学家海克尔和弥勒提出～是生物进化的重要证据,。 复习思考题 一、解释 植物系统学、植物分类学、人为分类法、自然分类法、人为分类系统、自然分类系统、植物分类阶元、植物的种、植物的变种、植物的变型、双名法、三名法、国际植物命名法规、合格发表、优先率、模式标本、主模式标本、等模式标本、副模式标本、后选模式标本、个体发育、系统发育、高等植物、低等植物、孢子植物、种子植物、显花植物、隐花植物、颈卵器植物。 二、回答 1、国际植物命名法规出现以前～植物的命名存在什么问题, 8 2、植物界在不同的分界系统中～包括的生物类群有什么不同, 3、植物系统分类学有何重要意义, 第二讲 藻类植物 第一节、概述 一、藻类植物的基本特征 1、形态特征:形态各异、大小悬殊～小的只有几微米～大的长达余米,例太平洋中的巨藻,。低等类群多为单细胞～有的有鞭毛～能游动。高等类群有丝状群体、胶群体、叶状 9 体、中空管状体、管状多核体、拟茎叶体等多种类型。 2、结构特征:植物体无根、茎、叶的分化,但是某些高等类群～常为叶状或枝状体～有类似组织的分化,其光合色素有叶绿素(a,b,c,d)～类胡萝卜素～藻胆素(藻蓝素、藻红素)三类～存在于载色体上,相当于高等植物的叶绿体,蓝藻无载色体～光合色素分布在类囊体上, 3.生殖特征:绝大多数类群的生殖器官是单细胞结构,仅极少数高等类群有特定结构的生殖器官,合子不发育成胚～脱离母体后直接萌发成新植物体。 4.生活习性:绝大多数生活在水中～而且淡水种类多～海洋种类少。但是～适应性比较强～有的能生活在冻原、沸泉中。海生种类中～有的可生活在深水中。 二、藻类植物分门 1、分门的依据:藻类植物的形态～细胞核的构造和细胞壁的成分～载色体的结构以及所含色素的种类～贮藏营养物质的类别～鞭毛的有无～数目～着生位臵各类型～生殖方式及生活类型等进行分类。 2、分门概况:一般将其分为蓝藻门、裸藻门、绿藻门、金藻门、甲藻门、硅藻门、红藻门、褐藻门。 三、藻类植物的系统演化 1、藻类植物的起源:藻类是地球上出现最早的植物～研究表明原核蓝藻产生于35亿年前的太古代,地球产生约11亿年,。经过漫长的演化～直到6亿年前的寒武纪,属古生代,～藻类仍是地球上唯一的绿色植物。 2、藻类植物的系统演化: ?藻类植物的基本演化规律:单细胞到多细胞～简单到复杂～低级到高级,但演化是多元的～平行演化的。 ?藻类植物的基本演化路线: A、蓝藻——?红藻,约在14，15年前完成, B、甲藻——?黄藻——?金藻——?硅藻——?褐藻 C、裸藻——?绿藻——?轮藻 四、藻类植物的经济意义 1、人类食品,海带、紫菜、裙带菜、石花菜、江蓠等。 2、渔业饵料,浮游藻类是渔业的重要饵料。 3、工业原料,褐藻和红藻可用于提取藻胶酸、琼脂、碘、碘化钾等。 4、农业肥料,稻田中可放养念珠藻、鱼腥藻～用来固氮。 10 5、医药材料,褐藻富含碘～可预防和治疗甲状腺肿,藻胶酸是做牙模的原料。 6、水体污染与净化,蓝藻能形成海洋赤潮,绿藻能净化水体。 7、探矿指示物。盘星藻是含石油地层的指示物。 第二节 蓝藻门 一、蓝藻门植物的基本特征 1、形态特征:蓝藻是最古老、最简单的藻类～单细胞或多细胞胶群体～也有丝状体。 2、结构特征:多数细胞外有胶质鞘(即细胞壁两层～内层纤维素～外层果胶质)～有的群体外有共同的胶质鞘。细胞无真正的细胞核～只有核物质～为原核细胞～属于原核生物。原生质体分化为周质和中央质～周质中没有载色体～有光合片层,中央质位于中央～无核膜、核仁～有染色质。藻体蓝绿色～内含有叶绿素a和藻胆素等色素～其贮藏物质是蓝藻淀粉。 3、生殖特征:蓝藻有细胞分裂繁殖和孢子繁殖两种类型。 A、细胞分裂繁殖。单细胞蓝藻细胞分裂后～形成单细胞个体,群体和丝状体蓝藻主要靠断裂来增加个体。断离的丝状体称为藻殖段。藻殖段是由异形胞分隔形成的～或是由于丝状体中某些细胞的死亡～或在两个细胞之间形成双凹形分离盘等。异形胞是由营养细胞形成的～大小与营养细胞很相似～但壁厚～所含的物质均匀透明。 B、无性孢子繁殖:在丝状体类型中产生厚壁孢子。厚壁孢子由普通营养细胞体积增大～营养物质的积累和细胞壁的增厚形成的。孢子可长期休眠～以渡过不良环境。环境适宜时～孢子萌发～分裂形成新的丝状体。 4、生活习性:多分布于淡水或湿地～极少海生。喜在营养丰富的水体中生存～能形成水华,也能附生于水中物体上～有的还能与真菌共生成地衣。 二、分类及代表 1、蓝藻门分类:仅一纲～即蓝藻纲,三目～即色球藻目、管胞藻目、颤藻目。 2、蓝藻门代表: ? 色球藻:色球藻目的代表～单细胞体或胶群体,前者出现在营养生长期～后者出现在生殖期～多见于淡水池塘中。 ? 管胞藻:管胞藻目的代表～单细胞体～长杆形～多附着生长较清澈的缓慢溪流中～孢子繁殖。 ?颤藻:颤藻目颤藻属的代表～生于较清澈的缓慢溪流中～藻体丝状可颤动。 ?念珠藻:颤藻目念珠藻属的代表～藻体丝状～有时若干条包被在胶质鞘中成片状 11 团块状。生于水中～土中或草地上等潮湿的环境。丝状体上产生异形孢子和厚壁孢子进行营养繁殖。常见植物有:葛仙米、发菜、地耳等～可食用。 ?鱼腥藻:颤藻目鱼腥藻属的代表～藻体丝状或成片状团块状～生于稻田中～ 能固氮。 ?螺旋藻:颤藻目螺旋藻属的代表～藻体螺旋状～富含蛋白质,生于高原碱性 湖泊中～现已能人工养殖。 三、蓝藻在植物界中的地位 1、蓝藻是最古老、最简单、最原始的植物类群。 2、蓝藻与细菌的形态、结构、生殖等特征相似程度最高～有学者推测其应是共同起源的～并把其合称为裂殖植物。 四、蓝藻的经济意义 可做渔业饵料、保健食品、稻田肥料等。 • 第三节 裸藻门 一、裸藻门的基本特征 1、形态特征:具顶生鞭毛～能游动的单细胞藻类。 2、结构特征:无细胞壁的裸原生质体～真核～有颗粒状载色体～鞭毛为茸鞭型。光合作用色素与绿色高等植物相同～储存营养物质是裸藻淀粉和油滴。 3、生殖特征:环境适宜时～靠细胞纵裂繁殖,环境不适时～可蜕去鞭毛～分泌出胶质鞘～经多次细胞分裂～成胶群体,当环境条件适宜时～再长出鞭毛～从鞘中脱出～形成若干个新的藻体。 4、生活习性:多生活于有机质丰富的淡水中。 二、裸藻门的分类及代表 1、裸藻门分类:仅一纲两目～40余属、800多种。 2、代表植物: ?裸藻:裸藻目、裸藻属的代表,见图,。 ?胶柄藻:胶柄藻目、胶柄藻属的代表,见图,。 三、裸藻门的分类地位 裸藻门植物兼有动植物的双重特性～被认为是动植物的共同祖先。 四、裸藻门的经济价值 具科研价值～经济意义不大。 12 第四节 绿藻门 一、绿藻门的基本特征 1、形态特征:本门藻类众多～形态多样～单细胞体、胶群体、丝状体、枝状体、叶状体均有。单细胞类群的营养细胞常有顶生鞭毛。 2、结构特征:绿藻门植物全为真核细胞～细胞壁分为两层～内层纤维素质～外层果胶质。有多种类型的载色体～光合作用色素与高等植物相同。储存营养物质为普通淀粉。 3、生殖特征:绿藻的生殖类型多样～有营养繁殖、无性生殖、有性生殖。 ?营养繁殖:单细胞体行分裂繁殖,丝状体、枝状体、叶状体行断裂繁殖。 ?无性生殖:即孢子繁殖～有游动孢子、静孢子之分。游动孢子生有鞭毛～无细胞壁～游动生活一段时间后退去鞭毛～分泌出细胞壁～发育成新植物体。 ?有性生殖:产生配子～两配子结合成合子～经减数分裂后产生孢子～由孢子发育成新植物体。绿藻的有性生殖又有如下类型: A.同型配子与同配生殖:形态、结构、大小和运动能力等方面都相同的配子～称为同型配子,由同型配子两两结合成合子而进行的生殖～称为同配生殖。 B.异型配子与异配生殖:形态、结构相同～但大小和运动能力不同的配子～称为异型配子,大而运动能力弱的是雌配子～小而运动能力强的是雄配子～由雌雄配子结合成合子而进行的生殖～称为异配生殖。 C.精子、卵子与卵式生殖:有些类群能产生大而无鞭毛不能运动的卵和小而有鞭毛能运动的精子～由精卵结合成合子而进行的生殖～称为卵式生殖。 4、生活习性:绿藻多淡水生,占90%,～极少海生,10%,,海生种类多附着在礁石上～淡水中生活的种类则分布广泛～生活类型多样。 二、绿藻门分类及代表 1、分类概况:绿藻有350多属、5000-8000种,通常分为2纲,即绿藻纲、轮藻纲,、14目即:团藻目、四胞藻目、色球藻目、丝藻目、胶毛藻目、石莼目、溪菜目、鞘藻目、刚毛藻目、管藻目、管枝藻目、绒枝藻目、双星藻目、轮藻目。 2、绿藻门代表植物 ?衣藻:属团藻目、衣藻科～是最常见的单细胞绿藻～其形态结构特征见附图。 ?团藻:属团藻目、团藻科～是常见的多细胞群体绿藻～其形态结构特征见附图。 ?石莼:属石莼目、石莼科～是常见的海生叶状体绿藻～植物体为片状体～由2层细胞组成。生活史中有2种植物体～即孢子体和配子体～为同型世代交替的生活史～其形 13 态结构特征见附图。 ?水绵:属双星藻目,又名接合藻目,、水绵科～是常见的多细胞丝状体绿藻～其形态结构特征见附图。 ?轮藻:沉水直立生活的淡水绿藻～其植物体结构及生殖方式均较绿藻纲复杂。植物体分枝多～以假根固着于水底～有节与节间之分。节的周围有一轮侧枝～侧枝的节上又可以轮生分枝～有类似茎叶的分化～与高等植物中的金鱼藻很相似～而且出现了结构复杂的生殖结构～是绿藻中最高级的类群。有性生殖是卵式生殖～雌性生殖器官叫卵囊～雄性生殖器官叫精子囊。卵囊球中产生卵～精囊球中产生精子。精子进入卵囊中与卵受精～合子休眠后减数分裂形成原丝体～长成新植物体。 ?其他常见绿藻:小球藻、盘星藻、水网藻、丝藻、刚毛藻、浒苔、礁膜等。其形态结构特征见附图。 3、几个重要概念 ?生活史:象衣藻这样～从生活的营养细胞～经过有性或无性生殖～又产生新一代营养细胞的过程～就是其一生的历史～简称其生活史。 ?世代:在植物的生活史中～孢子体生活的阶段称为孢子体世代,因其行无性生殖～又称为无性世代,,其配子体生活的阶段称为配子体世代,因其行有性生殖～又称为有性世代,。 ?世代交替:作为绿藻高级类型代表的石莼～生活史中交替出现了两种都能独立生活的植物体,二倍的孢子体和单倍的配子体,～这种现象称为世代交替。 ?同型世代交替与异型世代交替:象石莼这样～孢子体和配子体同型的两种植物体相互交替出现的生活史～称为同型世代交替的生活史,如果有形态、结构和习性都完全不同的两种植物体相互交替出现的生活史～称为异型世代交替的生活史。 三、绿藻门的系统演化及地位 1、研究表明～绿藻大约于12，14亿年前起源于“原绿藻”。 2、绿藻门内部有明显的从单细胞到多细胞、从简单到复杂、从低级到高级的演化类型。 3、绿藻与高等植物有很多相似之处～因此许多学者认为高等植物起源于绿藻。 四、绿藻门植物的经济意义 1、人类食品,石莼、礁膜被海边居民称为海白菜～可食用。 2、渔业饵料,浮游绿藻是渔业的重要饵料。 3、水体净化,绿藻能净化水体。 14 第五节 金藻门、甲藻门、黄藻门、硅藻门藻类简介 一、关于这些藻类的分类 这几门藻类的分类非常混乱～我们教材的目录和引言以及藻类植物概述部分就不一致。其他藻类植物著作中～有的甚至把金藻门、黄藻门、硅藻门藻类降为纲～作为金藻门的三个纲来介绍。 二、关于这些藻类的基本特征 单细胞体、无定型群体、丝状体均有,细胞壁常有硅质沉积～硬而有固定形态,其光合作用色素除叶绿素—a外～胡萝卜素有α、β、γ 等三种～叶黄素有多种～而且由于叶黄素含量高～常使藻体呈黄色。繁殖方式有多种。 1、甲藻门(Pyrrophyta) 大多数为单细胞～无或有细胞壁～含叶绿素a或c、胡萝卜素～同化产物是淀粉和油～细胞核为中核。运动细胞有两条顶生或侧生的鞭毛。是海洋中产生“赤潮”的主要种类。 2、硅藻门(Bacillariophyta) 细胞有细胞壁～由两个套合的半片所组成～分上壳和下壳～是由果胶和硅质组成～没有纤维素～壳面上有各种花纹。色素主要有叶绿素a或c 、胡萝卜素、甲黄素～同化产物是金藻昆布糖和油。植物体内的色素主要有胡萝卜素和叶黄素,墨角藻黄素和硅甲黄素,～所以植物体呈现黄绿色或金棕色。 硅藻细胞无运动细胞。运动靠原生质环流推动。形态为单细胞的～可以连接成群体。 主要代表植物:硅藻属(Diatoms)是单细胞植物。其细胞壁由两个套合的瓣片组成。其繁殖的方式是有丝分裂和形成复大孢子。 第六节 红藻门 一、红藻门藻类的基本特征 1、形态特征:多细胞组织体居多数～有叶状、枝状等类型,极少数为单细胞或丝状体。 2、结构特征:开始出现假薄壁组织的分化,细胞壁分为两层～内层纤维素质～外层胶质,琼胶、又名琼脂～可制冻粉,,载色体颗粒状～一至多个～内部出现片层结构,含有叶绿素-a.叶绿素-d、β-胡萝卜素、叶黄素、藻红素和藻兰素～而且含藻红素较多～因而藻体呈红色,储存营养物质是红藻淀粉。 3、生殖特征:红藻生殖方式多样～但以如下两种为主。 ?无性繁殖:产生无鞭毛的静孢子。有单孢子和四分孢子。 15 ?有性生殖:红藻多为雌雄异株。雄株上产生精子器～内生多数无鞭毛的不动精子,雌株上产生雌性生殖器—果胞～果胞内生一个不动卵,但是～果胞口部生有受精丝～可以俘获在水中漂浮的精子,精卵结合成合子后～有的立即进行减数分裂～产生单倍的果胞子～并由其生长成植物体,也有的不立即进行减数分裂～而是直接发育成二倍的果胞子体～寄生在配子体上～待其成熟后～才进行减数分裂～产生单倍的果胞子,还有的不经减数分裂～直接发育成二倍的四分孢子体。然后再进行减数分裂～产生四分孢子～并由其长成植物体。 4、生活习性:红藻绝大多数海生～仅有极少数淡水生,由于其含有较多可吸收短波光线的藻红素～因此可生存于深水中。 二、红藻的分类和代表 1、分类:目前已发现的红藻有558属、3740余种～仅有一纲～即红藻纲。又分为紫菜亚纲和真红藻亚纲。 2、代表: • ? 紫菜:如图 • ?多管藻:如图 • 第七节 褐藻门 一、褐藻门的一般特征 1、形态特征:褐藻均为多细胞个体～是藻类中进化地位较高级的类群～有枝状体、叶状体、带状体等～绝大多数为海产。 2、结构特征:细胞壁外层为褐藻胶～内层纤维素,体内含叶绿素a、c、类胡萝卜素和叶黄素～其中墨角藻黄素含量高～所以植物体常呈褐色,因其能吸收短波光线～故能生活在深水中。其贮藏的营养为褐藻淀粉和甘露醇、碘。 3、生殖特征:有无性繁殖和有性生殖等多种类型。生活史有明显的世代交替现象。 其有性生殖以海带为例～其植物体为孢子体～有性生殖时～带片两面产生许多孢子囊～经减数分裂产生许多游动孢子。孢子成熟后从囊内放出～遇合适环境萌生成雌、雄配子体～以后分别形成具卵细胞的卵囊和具精子的精囊。精子从精囊中释放出来～依靠水游到卵囊～与卵结合成合子～合子不经过休眠而萌发成新的孢子体。 二、褐藻门分类及代表植物 1、分类:有不同分法 • ?根据生活史的有无和类型分为:等世代纲、不等世代纲和无孢子纲。 • ?根据游动孢子情况分为:游动孢子纲、不动孢子纲和无孢子纲。 16 2、代表:海带 、裙带菜、鹿角菜、马尾藻、水云等。 第八节 藻类植物小结 一、藻类植物繁殖类型的演化: 藻类植物繁殖后代是沿着从营养繁殖～无性繁殖到有性生殖的路线发展的。 1. 蓝藻～仅有营养繁殖～没有无性和有性生殖。 2. 有的藻类仅有营养繁殖和无性繁殖～没有有性繁殖。植物体没有单倍体和双倍体之分。 3. 多数藻类都有有性生殖。有性生殖是沿着同配、异配、卵式生殖的方向发展。同配比较原始～卵式生殖是最进化的。有性生殖的出现必然发生减数分裂～形成单倍体核相和双倍体核相交替的现象。 二、生活史的演化: 根据减数分裂发生的时间不同～可分为三种类型: 1、减数分裂发生在合子萌发之前。在这种藻类的生活史中～只有一种植物体—单倍体～合子唯一的二倍体阶段～如衣藻、轮藻。 2、减数分裂发生在配子囊形成配子时。这种藻类生活史中也只有一种植物体—二倍体～配子唯一的单倍体阶段～如松藻、鹿角菜。 3、生活史中有世代交替现象。生活史中形成配子时和合子萌发时都不发生减数分裂～合子萌发形成双倍植物体。双倍体植物进行无性生殖～在孢子囊形成孢子时发生减数分裂～孢子萌发形成单倍植物体～单倍体植物进行有性生殖～产生精子和卵子～精卵结合形成合子。从合子开始到减数分裂发生～这段时期为无性世代,由孢子开始一直到配子形成～这一时期为有性世代。 复习思考题 1、解释: 世代、世代交替、同型世代交替、异型世代交替、配子、雄配子、雌配子、同型配子、异型配子、同配生殖、异配生殖、卵式生殖、接合生殖、同宗同配、异宗同配、游动孢子、静孢子、单室孢子囊、多室孢子囊、载色体、藻胆素、墨角藻黄素、褐藻胶、喇叭丝。 2、回答: ?何谓藻类,人们通常依据什麽对藻类进行分类, ?列表比较藻类几个主要门类的异同。 17 ?藻类的生活史有哪几种类型, ?藻类在自然界中有何作用,有何经济意义, ?蓝藻有何突出特征, ?裸藻有何突出特征, ?绿藻有何突出特征,四种主要代表植物有何大的差别, ?为什么说轮藻是绿藻门中最进化的类群, ?硅藻有何突出特征, ?红藻有何突出特征,其主要代表植物是什么, ?褐藻有何突出特征,其主要代表植物是什么, 第三讲 菌类 “菌类”是一些不含光合色素的低等植物的统称～其形态、结构存在巨大差异～根本不是一个自然的类群～不是一个植物分类学的单位。 “菌类”包括形态、结构、生殖等方面存在巨大差异的细菌、粘菌、和真菌三大类。 “菌类”植物体不含叶绿素和其它色素～不能进行光合作用～属于异养植物。 第一节 细菌门(Bacteriophyta) 一、细菌的一般特征: 1、形态特征:微小的单细胞植物～在高倍显微镜或电子显微镜下才能够观察清楚。有球形、杆形和螺旋形三类。螺旋菌中～一次弯曲的称弧菌～多次弯曲的称螺旋菌。 2、结构特征:细胞有细胞壁而无细胞核～属于原核生物。但有细胞膜、细胞质、核质和内含物。有的细菌还有荚膜、芽孢、鞭毛。 关于细菌的荚膜:多数细菌的细胞壁向外分泌一层粘性的薄膜～称为荚膜。它是一层透明的胶状的多糖类物质～有保护作用。某些细菌生长到一定的阶段～失分浓缩～形成1个圆形或椭圆形的内生孢子～称为芽孢。芽孢的壁厚～渗透性很弱～含水少～能抵抗不良的环境～可存活十几年～当遇到适宜的环境～可再发生新的菌体～1个芽孢只产生1个菌体。 3、生殖特征:细菌以细胞分裂方式进行繁殖～无有性生殖。繁殖时～细胞壁的中部向内凹入～在凹入处生长出新细胞壁～把细胞分成两个。 4、生活习性及分布: 细菌分布广～几乎遍布地球的各个角落～腐生。 18 第二节 粘菌门 一、粘菌的基本特征: 粘菌是介于动物和植物之间的一类真核生物。在营养生长期为无细胞壁的、多核的裸原生质团～其构造、运动和摄食方式～与原生动物的变形虫很相似～因而被称为变形体。但在繁殖时～静附不动并分泌出细胞壁～产生具细胞壁的孢子,具有植物的特点。 二、粘菌的代表 发网菌,,～其形态结构如图所示。 第三节 真菌门(Eumycophyta) 一、真菌门的一般特征 1、形态特征:其形态各式各样～但基本是由分枝或不分枝的无色丝状细胞——菌丝(纤细的管状体)组成～所以它的营养体叫菌丝体。高等真菌的菌丝体～在环境条件变的不适宜时～可交织缠绕成形态各异的休眠体——菌丝组织体～有根状菌索、菌核、子座等,进入有性生殖阶段～常形成形态各异的子实体。 2、结构特征:低等真菌的细胞壁为纤维素质,高等真菌的细胞壁主要成分是几丁质～也含有色素等积累物～常有不同颜色。 菌丝分无隔菌丝和有隔菌丝。无隔菌丝是一个长管形细胞～有分枝或无分枝～大多数是多核的。有隔菌丝是有横隔壁把菌丝隔成许多细胞～每个细胞内含有一个或二个核。 3、生殖特征:有营养繁殖、无性繁殖、有性生殖。 ?营养繁殖:少数单细胞真菌如裂殖酵母属～细胞分裂产生子细胞。但大部分真菌的营养菌丝可以产生某些类型的孢子。芽孢子:是从一个细胞出芽形成的～离开母体即长成一个新个体。厚壁孢子～是由菌丝中间个别细胞膨大形成的休眠孢子～其原生质浓缩～细胞壁加厚～渡过不良环境后再萌发为菌丝体。节孢子:是由菌丝细胞断裂形成的。 ? 无性生殖:进行无性繁殖～可产生各种孢子。游动孢子:是水生真菌和借水传播的孢子～无壁～具鞭毛～能游动。孢囊孢子:是在孢子囊内形成的不动孢子～借气流传播。分生孢子:是由分生孢子囊梗的顶端或侧面产生的一种不动孢子～借气流或动物传播。 ? 有性生殖:低等真菌配子的配合～有同配生殖和异配生殖。而某些高等真菌形成卵囊和精囊～由精子和卵配合形成卵孢子。 例1:子囊菌的有性生殖:过程复杂～首先由某些菌丝形成特殊的结构—卵囊,由名产囊体,和精子囊～并通过卵囊顶部的受精丝发生质配,卵囊内的“雌性”和“雄性”细 19 胞核两两配对～并移动到卵囊顶部形成的突起内～进一步伸长成包含若干对细胞核的菌丝—产囊丝,其后产囊丝内产生横隔～将其分隔成若干个双核细胞,再向后～产囊丝顶部的双核细胞变成钩状体～并进行复杂的细胞分裂——钩状联合～形成若干个平行排列的子囊母细胞,然后～子囊母细胞内发生核配～发育成子囊,在子囊内经减数分裂再紧跟一次有丝分裂～形成8个子囊孢子。 例2:担子菌的有性生殖:与子囊菌相似～非常复杂～为便于描述常把其分为3个阶段: ,1,双核细胞的形成:由“异性的”初生单核菌丝进行质配而成, ,2,双核菌丝的形成:双核细胞形成后～以锁状联合的方式进行细胞分裂～使双核菌丝不断延长～最终形成双核菌丝体, ,3,担子和担孢子的形成:双核菌丝体形成后～在一定条件下形成菌丝组织体或子实体～在子实体内的子实层中～双核菌丝顶端的细胞膨大～内部进行核配～成为合子。随后经减数分裂形成单倍体的核～并进而形成4个担子,有的纵向排列～有的横向平行排列,～再向后由担子进行有丝分裂～产生担孢子。 4、生活习性:真菌的营养方式有寄生和腐生两大类。但是～有的只能寄生～称为专性寄生,有些真菌只能腐生～称为专性腐生,还有的以寄生为主兼腐生～称为兼性腐生,也有的以腐生为主兼寄生～称为兼性寄生 二、分类及代表植物 真菌是生物界中很大的一个类群～约10万种～通常分为五个亚门～即鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚门。 1.鞭毛菌亚门(Mastigomycotina) ,1,基本特征:菌丝体是分枝的丝状体～无横隔壁～多核。无性生殖产生具有鞭毛的游动孢子。 ,2,主要代表:水霉属,Saprolegnia,～寄生在鱼类或其他水生动物的尸体上～孢子通过鱼的伤口萌发并将菌丝穿入组织中～吸收寄主的养料～使其致死。菌丝体呈白色～无性繁殖时～菌体顶端膨大～多数细胞核向这里流动～然后膨大基部产生横隔～形成一个长筒形的游动孢子囊～囊中产生孢子。孢子从顶端小孔处游出～然后在旧孢子囊基部再生出第二个～如此重复称层出形成,现象,。游动孢子梨形～顶生2条鞭毛～称初生孢子～后变为肾形侧生2鞭毛的游动孢子～称次生孢子～这种现象为双游现象。有性繁殖时～在菌丝顶端形成精囊和卵囊～精子和卵细胞结合形成2倍体的卵孢子～卵孢子经过休眠～萌发减数分裂后形成新的菌丝体。 20 2.接合菌亚门(Zygomycotina) ,1,基本特征:菌丝体是分枝的丝状体～无横隔壁～多核。无性生殖产生孢囊孢子～有性生殖产生接合孢子。 ,2,主要代表:黑根霉(面包霉)～是一种多腐生于面包、馒头和米饭上的真菌。横向生长的菌丝产生假根～附着在基质上。 无性繁殖时～在假根处向上产生直立的孢子囊梗～顶端产生球形的孢子囊～囊中产生孢子～成熟时呈黑色。孢子散出后～在适宜的基质上萌发形成新的菌丝体。 有性繁殖时～进行接合生殖～两种不同性的菌丝体相遇后～从其侧面长出短枝形成配子囊～配子囊顶端相接～相接处细胞壁消失～配子囊内原生质融合成为具有厚壁的合子。合子经过较长时间的休眠～萌发出新的菌丝体。 3、子囊菌亚门(Ascomycotina) ,1,基本特征:子囊菌亚门是真菌门种类最多的类群。除酵母菌为单细胞外～绝大部分都是多细胞～菌丝有隔,无性繁殖时～单细胞种类出芽繁殖～多细胞种类产生分生孢子,有性生殖时形成子囊～合子在子囊内进行减数分裂～形成子囊孢子。 本亚门最主要的特点是有性生殖时形成子囊果、产囊丝、子囊、子囊孢子～过程十分复杂。分阶段简介如下: ?双核细胞的形成:进入有性生殖阶段～双核菌丝体形成子实体,子囊果,,在子囊果内的子实层～某些菌丝顶端形成产囊体,卵囊,～在卵囊内聚集大量的雌核～卵囊顶部产生钩状的受精丝,在卵囊的基部产生精子囊,内部聚集大量雄核,,当其成熟时～受精丝伸长到精子囊并导通～大量雄核进入卵囊～与雌核两两配对～并进入卵囊顶部形成的突起内～伸长成具若干对雌雄细胞核的特殊菌丝——产囊丝～然后产生横隔～形成一列双核细胞。 ?子囊母细胞的形成:双核细胞内并不立即进行核配～而是经过较长时期的双核细胞阶段～进行复杂的细胞分裂——“钩状联合”～最终在钩头部的双核细胞发育成子囊母细胞。 ?子囊孢子的形成:子囊母细胞形成后紧接着进行核配～形成真正的合子——棒状的子囊～子囊内进行减数分裂再加一次有丝分裂～形成8个子囊孢子。 ,2,主要代表:青霉属(Penicillum)～常滋生于水果、蔬菜、肉食上。无性繁殖时～在分生孢子梗上产生分生孢子～呈扫帚状～青绿色。有性生殖仅在少数种类中有发现。形成子囊孢子。青霉素是20世纪医学上的一项重大发现～给医药事业带来了一场革命。是一种重要的抗菌素～主要是从点青霉和黄青霉中提取的。 4.担子菌亚门(Basidiomycotina) 21 ,1,主要特征:本亚门最主要的特点是有性生殖时形成初生菌丝、初生菌丝体、次生菌丝、次生菌丝体、担子果、担子、担孢子～过程复杂。分阶段简介如下: ?双核细胞的形成:进入有性生殖阶段～某些初生菌丝的顶端细胞行有性配合,只进行质配,～形成一个双核细胞, ?双核菌丝的形成:双核细胞形成后～以“锁状联合”的方式进行细胞分裂～不断伸长成双核细胞构成的特殊菌丝——次生双核菌丝及双核菌丝体。 ?担子和担孢子的形成:次生双核菌丝体在一定条件下形成菌丝组织体和子实体～在子实体的子实层内～双核菌丝的顶端细胞膨大～经核配而形成合子。有些种类合子一经形成后紧接着进行减数分裂～形成一列具单倍体核的担子——横隔担子,有些种类合子形成后经减数分裂～形成四个并列的具单倍体核的担子——纵隔担子,担子形成后行有丝分裂～形成4个单倍体核的担孢子。 ,2,主要代表: 高等真菌～陆生～有多种是植物专性寄生菌和腐生菌。食用、药用种类很多～也有有毒的～与人类的关系较大。 蘑菇(Agricus campestris L. ex Fr.)、香菇[Lentinus edodes(Berk.)Sing.]、木耳[Auricularia auricula(L. ex Hook.)Underw.]、猴头[Hericium erinaceus(Bull.)Pers.]、平菇,Pleurotus sajor-caju(Fr.)Sing,是重要食用菌。云芝[Polystictus (F.)Fr.]是重要中药材。麦锈菌(Puccinia)、玉米黑粉菌,Ustilago versicolor (DC.)Corda,等是重要作物病害菌。在麦锈菌的一生中有2种寄主～称转主寄生,maydis 产生5种孢子～即性孢子、锈孢子、夏孢子、冬孢子、担孢子～生活史复杂。 复习思考题 1、解释: 菌类、细菌、粘菌、真菌、菌丝、基生菌丝、气生菌丝、初生菌丝、次生菌丝、菌丝体、菌丝组织体、子实体、寄生、腐生、兼性寄生、兼性腐生、子囊、子囊孢子、子囊果、子囊盘、子囊壳、闭囊壳、担子、纵隔担子、横隔担子、担孢子、担子果、分生孢子、钩状联合、锁状联合、转主寄生。 2、回答: ?菌类植物有哪几种营养方式, ?细菌、粘菌、真菌在形态结构生殖和习性等方面有何区别, ?真菌分为哪四个纲,各有何主要特征, 22 ?子囊菌有哪些主要类群,各有何突出特征, ?担子菌有哪些主要类群,各有何突出特征, ?伞菌的子实体有何主要构造, 第四讲 地衣、苔藓 第一节地衣 一、地衣的基本特征 1、形态特征:地衣是某些藻类和真菌共生在一起～形成的具有特定形态、结构、生殖和遗传等特征的特殊生物体。从外观上看地衣有壳状、叶状、枝状等类型。 构成地衣的真菌主要为子囊菌～少数为担子菌等,藻类有蓝藻和绿藻。 共生体中～藻类进行光合作用～制造养料供给真菌～真菌吸收外界水分、无机盐和二氧化碳供给藻类～相互间形成特殊的生存关系。 2、结构特征:从其横切面上看～叶状和枝状地衣的外层～是由致密的菌丝构成的皮层～内部是由较为稀疏的菌丝和藻类细胞混生构成的髓层～因其两面对称～故称为同层地衣,壳状地衣的横切面上～能区分出上皮层、藻胞层、髓、下皮层～不对称～故称为异层地衣。 3、生殖特征:地衣主要行营养繁殖和有性生殖,条件适宜时行营养繁殖～有断裂和出芽,粉芽、珊瑚芽,等方式,条件不适时行有性生殖～由共生的真菌形成裸子器～产生孢子～孢子遇到适宜的环境～萌发后遇到可共生的藻类～即与之结合成新的地衣～否则即死亡。 4、生活习性:地衣耐干旱能力强～但不耐空气污染～因此多分布于高山岩石之上～生长极慢～寿命长。 二、地衣的分类及代表植物 1、分类:现有地衣约2万种～通常根据其形态～分为壳状地衣、叶状地衣、枝状地衣。 2、代表: 与基质紧密相连～有的甚至生出假根伸入基质中难以剥离～如茶渍属?壳状地衣～ (Lecanora)。 ?叶状地衣～体扁平～通常下部生出假根附着于基质上～但易与基质分离～如梅花衣属。 ?枝状地衣～植物体呈枝状～直立或下垂～多数具分枝～仅基部附着于基质上～也易剥落～如松萝属。 3、地衣的繁殖 23 地衣是多年生植物～生长缓慢～其繁衍主要依靠营养繁殖～即依靠植物体断裂～产生新的个体。此外～还可产生粉芽、珊瑚芽及小裂片进行营养繁殖。有性繁殖是真菌独立进行的～然后再与共生的藻类相遇～而发育成地衣。 4、习性及分布:地衣多分布于高山岩石之上～极耐干旱和贫瘠～生长极为缓慢。但是～非常怕空气污染。 三、地衣在植物界中的地位及经济价值 1、地衣在植物界中的地位:地衣起源古老～是一类非常特殊的植物～是一个系统演化的盲支。 2、地衣的经济价值:地衣能够分泌地衣酸～可促进岩石的风化～加速土壤的形成,有的可制药,例:松萝、石蕊、石耳,,有的可作饲料,例:石蕊、石耳等是北极地区驯鹿的主饲料,,极少数的种类对林业有害,例:松萝能影响云杉、冷杉的生长, 第二节 苔藓植物(Bryophyta) 一、苔藓植物的基本特征: 1、形态特征:苔藓植物是一类小型的多细胞绿色植物～多生于阴湿的环境中。植物体有假根和类似茎、叶的分化～简单的种类呈扁平的叶状体。 2、结构特征:植物体的内部构造简单～假根(rhizoid)是由单细胞或单列细胞组成。无中柱～只有在较高等的种类中～有类似输导组织的细胞群。 3、生殖特征: • ?生活史中具明显的世代交替～配子体世代占优势～孢子体寄生于配子体上。 • ?雌雄生殖器官分别称颈卵器和精子器～由生殖细胞和器官壁细胞组成。 • ?受精卵(合子)发育成胚～胚发育成孢子体～经减数分裂产生孢子。 • ?孢子萌发经丝状体,原丝体,阶段～原丝体上发育出新的配子体～产生精子和卵～ 精子具鞭毛～受精需要水。 颈卵器:形如瓶～外围有一层细胞构成颈卵器的壁～上部称颈部～下部称腹部。颈卵器成熟前～颈部有一串颈沟细胞～腹部有一个腹沟细胞和一个卵细胞。成熟时～颈沟细胞和腹沟细胞消失～仅有卵细胞留在底部。 精子器:椭圆形或棒形～外有一层细胞构成精子器壁～内有许多精子～每个精子具两条鞭毛。当精子成熟时～精子器破裂～精子溢出～借助水进入颈卵器～并与卵结合～成为合子。 合子染色体数2N～不从母体脱落～也不经休眠直接发育成胚～再由胚发育成孢子体。 24 孢子体包括孢子囊、蒴柄和基足～基足伸入配子体的组织中吸收养料。孢子囊内的孢子成熟后释放出来～在适宜的环境条件下～孢子萌发形成原丝体～在原丝体上生出具组织结构的配子体。 4、习性及分布 苔藓植物虽然已经陆生～但是尚无真正的根、茎、叶分化～还不能适应干旱的陆地生活～只能分布于阴湿环境。 二、分类及代表 1、分类:根据其形态和结构特征～可以将苔藓植物可分为苔纲和藓纲。 2、代表:苔纲常见的代表植物是地钱～藓纲的代表植物是葫芦藓。 苔纲和藓纲的主要区别 苔纲 藓纲 1、植物体多为两侧对称的叶状体 1、植物体多为辐射对称的茎叶体 2、假根单细胞 2、假根一列细胞 3、茎无中轴分化 3、茎有中轴分化 4、叶无中肋 4、叶具有中肋 5、原丝体不发达～其上只长出一个芽体 5、原丝体发达～其上可长出多个芽体 6、孢蒴无中轴～无蒴齿而具弹丝～成熟时两纵裂 6、孢蒴有中轴～有蒴齿而无弹丝～成熟时盖裂 地钱配子体的形态: 图示绿色扁平的叶状体, 图示营养繁殖方式～在配子体背部产生胞芽杯～内有胞芽～当胞芽成熟后～落入土中即发育成新的配子体。 地钱是雌雄异株植物～当有性生殖时～雄配子体产生雄器托～上部为托盘～下部为托柄～椭圆形的精子器陷生于托盘内～开口向上。雌配子体上产生的雌器托也分托盘和托柄两个部分～但托盘边缘深裂～成为辐射状的指状器～颈卵器倒生于指状器基部。精子成熟后借助于水～游进颈卵器与卵结合成合子～合子在颈卵器内发育成胚～由胚成长为孢子体。 孢子体基部有基足～伸入配子体中吸取养分。上部球形的孢子囊称为孢蒴～下面有蒴柄。孢蒴中的母细胞经过减数分裂形成孢子。孢子散出后～在适宜的环境中～萌发成原丝体～再发育为雌、雄配子体。 地钱的生活史:有两个明显不同的阶段: ?从孢子萌发开始～发育成雌、雄配子体～并产生精子和卵～其细胞核内染色体数目为N～这个阶段称为有性世代、单倍体世代或配子体世代。 ?从精细胞和卵形成的合子开始～直到孢子体的孢子囊内孢子母细胞减数分裂以前～这个时期细胞核内染色体数目为2N～这一阶段称为无性世代、二倍体世代或孢子体世代。 25 从不能独立生活的无性世代的孢子体产生孢子～萌发成有性世代的配子体～又从能独立生活的有性世代的配子体产生无性世代的孢子体～如此有规律地更替～构成了地钱异型世代交替的生活史。 葫芦藓(Funaria hygrometrica Hedw.) 常生长于有机质丰富的潮湿环境中。配子体直立生长～呈黄绿色～具茎、叶和假根,叶由一层细胞构成～具中肋。 葫芦藓的生殖:雌雄同株～但雄枝先生～雌枝略后。雌枝顶端有数个颈卵器集生成雌器苞～但是通常只有一个颈卵器内发育出孢子体。雄枝顶端集生多个精子器～精子成熟后在有水条件下游动到颈卵器中和卵结合成合子～合子发育成胚～然后成长孢子体。 孢子体包括孢蒴、蒴柄和基足。孢蒴内的孢子母细胞经减数分裂形成孢子～孢子散出后～条件适宜时～萌发并生长成新的配子体。 三、苔藓在植物界中的地位及作用 1、苔藓植物的起源～一般认为苔藓植物起源于绿藻。因为它们所含的色素、淀粉相同,游动孢都含有2条鞭毛,苔藓植物的孢子萌发时要经过原丝体阶段～原丝体很象绿藻等。 2、苔藓植物的作用:?分泌酸性物质～利于岩石风化。?吸水力可达体重的10，25倍～保持水土～?湖泊陆地化。?森林指示植物。?大气污染指示植物。?泥炭藓包装材料。?药用植物。 复习思考题 一、解释: 地衣、壳装地衣、叶状地衣、枝状地衣、同层地衣、异层地衣、藻胞层、裸子器、苔、藓、雌器托、雄器托、孢蒴、蒴壶、弹丝～ 二、回答: 1、苔与藓有何主要区别, 2、简述地钱的生活史。 3、简述葫芦藓的生活史。 4、苔藓植物在自然界中有何作用,有何经济意义, 第五讲 蕨类植物 一、蕨类植物的基本特征 1、形态特征:蕨类植物旧称羊齿植物～因其叶化石象羊的牙齿而得名,其生活史中有 26 两种都能独立生活的植物体～即:有明显优势的孢子体～显著弱小的配子体。 ? 孢子体有真正的根、茎、叶分化,但是～根为不定根～茎为地下根状茎～叶有多种类型,从功能上可分为营养叶和生殖叶,孢子叶,～从形态上可分为大型叶和小型叶。其孢子叶上的孢子囊群也形态各异～常作为分类的依据。 ? 配子体为扁平的叶状体～有背、腹面之分～背面常生有不定根和鳞片～生殖期还会生出精子器和颈卵器。 2、结构特征 ? 孢子体内出现了维管系统。因而是真正的维管植物,但是～其中柱类型原始且多样。有原生中柱、双韧管状中柱、外韧管状中柱、星状中柱、网状中柱、编织中柱、具节中柱、典型中柱等 ,见图, ? 其维管系统中的输导组织仅有管胞和筛胞～没有功能强大的导管和筛管～结构比较原始。 蕨类的中柱类型 1、原生中柱～包括单中柱、星状中柱、编织中柱 2、管状中柱～包括双韧管状中柱和外韧管状中柱 3、网状中柱～管状中柱由于枝与叶的发生形成枝,叶,隙 而呈网状 4、真中柱～木质部与韧皮部并列成束～多束形成一 圈,来源于外韧管状中柱或外韧网状中柱, 5、散生中柱～木质部与韧皮部并列成束～散生茎内。 3、生殖特征 ? 孢子体在成熟后行无性孢子繁殖～即在叶背面产生孢子囊～内部的孢子母细胞行减数分裂～产生单倍的孢子～孢子成熟后孢子囊开裂～孢子散出后遇到适宜的环境可萌发～长成配子体, ? 配子体成熟后行卵式生殖～精子囊内产生具鞭毛能游动的精子,颈卵器中产生一粒大型的不动卵～精子在有水的条件下～游进颈卵器～与卵结合成合子。合子在颈卵器中发育成胚～胚在其中进一步长大成孢子体。孢子成熟后散出～在适宜的环境条件下～萌发为配子体即原叶体。 配子体能产生精子器和颈卵器～其基本结构和苔藓植物相似～只是精子数目较少,颈卵器颈部较短～只有1个颈沟细胞。颈卵器中产生卵～精子器中产生带鞭毛的精子。精子以水为媒介而游动～进入颈卵器与卵结合。 受精后～合子发育成幼胚～暂时寄生于配子体上～随着胚的发育～配子体逐渐枯萎死 27 亡～幼小的胚成长能独立生活的孢子体。 关于蕨类植物的叶、孢子叶和孢子 1、蕨类植物的叶子～有的仅进行光合作用～称为营养叶或不育叶～也有的主要是形成孢子囊和孢子～称为孢子叶或能育叶。有些蕨类植物的营养叶和孢子叶形状相同～称为同型叶～有的蕨类植物营养叶和孢子叶完全不同～称为异型叶。 2、孢子叶上的孢子囊来源于叶表皮细胞。 ? 孢子囊的厚囊性发育与薄囊性发育。前者的孢子囊由一群细胞发育而成～孢子囊壁厚,后者的孢子囊由一到少数几个细胞发育而成～孢子囊壁薄。 ? 孢子囊单生或形成孢子囊群。前者见于较原始的小型叶蕨类,后者见于较进化的大型叶蕨类。 ? 孢子囊环带。即:在薄囊性发育的孢子囊壁正中线上～由数列细胞形成的带状增厚。 ? 孢子叶球与孢子叶穗。见于小型叶蕨类～其孢子叶集生于孢子叶轴的顶端～呈球状或穗状。 ?孢子同型与孢子异型。大多数蕨类的孢子大小都相同～称为孢子同型,只有卷柏及少数水生蕨类的孢子有大小之分～称为孢子异型。但是所有蕨类的孢子～仅可分为肾形、单裂缝的两侧对称型孢子和圆顿、三裂缝的四面体型孢子两类。 小型叶与大型叶:小型叶为延生起源,延叶,～无叶柄与叶隙,大型叶为顶枝起源～有叶柄与叶隙,幼叶常拳卷。 通常见到的蕨类植物是其孢子体,在其叶子的下面或边缘产生孢子囊群～少数在茎或分枝顶端形成孢子囊穗。孢子囊内的孢子母细胞减数分裂产生孢子。 生殖方式的变化与多倍体形成 无孢子生殖:不经减数分裂,产生孢子,而形成配子体,含二倍染色体,。 无配子生殖:不经过配子结合而产生孢子体,有的是卵细胞以外的细胞发育为孢子体。有的是卵细胞不经受精发育为孢子体--孤雌生殖,含单倍染色体,。 4、生活习性及分布 由于蕨类植物受精离不开水～因此绝大多数蕨类只能生长在阴湿环境中。 二、蕨类植物的分类及代表 1、蕨类的分类系统:蕨类的分类系统有许多～但是以世界著名蕨类学专家、我国植物学家秦仁昌先生建立的系统最新最合理～已被广泛采用。该系统把过去的5纲提升为亚门～即:石松亚门、水韭亚门、松叶蕨亚门、楔叶亚门和真蕨亚门。前4亚门为小型叶蕨 28 类～真蕨亚门为大型叶蕨类。真蕨是进化水平最高、最繁茂的一群。 2、各亚门的代表 ,1,石松亚门(Lycophytina)孢子体有根茎叶分化～茎多二叉分枝,原生中柱,小型叶,孢子囊着生在孢子叶叶腋处～ 形成孢子叶穗,球,。代表植物:石松(Lycopodium ),叶无叶舌,孢子同型～原叶体独立生活长,无根托～不定根直接在根状茎上产clavatum 生。卷柏属,Selaginella,～叶有叶舌,孢子异型,原叶体独立生活时间短,具有根托～在根托上产生不定根。 ,2,水韭亚门(Isoephytina)原生中柱～孢子囊单生～孢子异型～精子多鞭毛。 水韭属(Isoetes) ,3,松叶蕨亚门 (Psilophytina)有根状茎与二叉分枝的气生茎～原生中柱～无根。小型叶或无叶～无叶脉或单一叶脉～孢子囊生于枝顶。配子体腐生或与菌类共生。 松叶兰(Psilotum nudum) ,4,楔叶亚门(Sphenophytina)孢子体具根茎叶分化～茎有节与节间～节间中空,具节中柱,。小型叶不发达轮生呈鞘状。孢子囊生于枝顶的孢子叶上。木贼属(Hippochaete) ,5,真蕨亚门(Filicophytina) 1、基本特征:孢子体发达～有根茎叶分化。根为不定根。茎为根状茎,树蕨类具直立茎,,中柱类型:原生中柱、管状中柱、多环网状中柱;茎表面有鳞片与毛,毛:单细胞毛、节状毛、星状毛, 鳞片:粗筛孔鳞片、细筛孔鳞片叶:大型叶～幼叶拳卷。分化为叶柄与叶片。单叶或复叶:单叶叶片不分裂或浅裂,复叶叶片多分裂或叶柄上生有分离的小叶。孢子囊聚集为各式孢子囊群。 2、分纲及代表:根据其孢子囊的发育类型和形态结构的差异～可将其分为厚囊蕨纲、原始薄囊蕨纲、薄囊蕨纲。 ,1,厚囊蕨纲,Eusporangiopsida, 孢子囊由多数表皮细胞共同发育而成～囊壁厚～由数层细胞组成～ 如瓶尔小草属 )。 (Ophioglossum ,2,原始薄囊蕨纲,Protoleptosporangiopsida, 孢子囊由一个细胞发育而来～但孢子囊柄由多数细胞发育而成～囊壁由单层细胞组成～如紫萁属,Osmunda,。 ,3,薄囊蕨纲,Leptosporangiopsida, 孢子囊由一个细胞共同发育而来～囊壁由一层细胞组成～具有各式环带～孢子囊通常集成孢子囊群。孢子囊内孢子有定数～32个或64个。少数水生蕨类形成孢子囊果～具有 29 异型孢子。如水龙骨属(Polypodium)蕨,Pteridium,、槐叶苹,Salvinia,。 三、蕨类在植物界中的地位及经济意义 1、蕨类植物的起源:比较多的学者认为～蕨类植物起源于4亿年前,古生代的志留纪晚期到泥盆纪早期,的裸蕨类。 2、蕨类植物的演化:比较多的学者认为～蕨类植物是沿着如下三条路线演化的: ? 裸蕨? ?刺石松? ?石松类, ? 裸蕨? ?莱尼蕨、古芦木? ?木贼类, ? 裸蕨? ?小原始蕨? ?真蕨。 3、蕨类植物的经济意义 ? 作中草药。例贯众可防流感～卷柏、骨碎补、金毛狗可治创伤～海金沙可治尿路感染。 ? 食用。例:蕨菜。 ? 工业用。例:石松及其它蕨类的孢子粉可作脱模剂～还可制照明弹、信号弹。 ? 作观赏植物。例:肾蕨、铁线蕨、鸟巢蕨、挱椤、卷柏等。 ?指示植物。例:里白芒萁狗脊是酸性土壤的指示植物,碎米蕨、肿足蕨、铁线蕨、肾蕨等是钙质土壤的指示植物。 复习思考题: 一、解释 厚囊蕨、薄囊蕨、原始薄囊蕨、孢子同型、孢子异型、孢子囊群、营养叶、孢子叶、大孢子叶、小孢子叶、大孢子、小孢子、孢子叶球、裸蕨、根托。 二、回答 1、蕨类植物有何突出特征,与苔藓植物相比有那些进步特征, 2、蕨类植物有哪几大类,各有何突出特征, 3、真蕨纲植物从形态、结构、生殖等方面区分成哪几个亚纲,各有何突出特征, 4、简述蕨类在植物界中的地位和自然界中的作用。 5、蕨类植物有何经济意义, 第六讲 种子植物 第一节 裸子植物 一、有关概念 1、种子植物:包括裸子植物和被子植物～其共同特点是产生种子～因此又叫种子植物。 2、裸子植物:是介于蕨类植物和被子植物之间～仍保留着颈卵器～具有维管束～胚珠 30 裸露～能产生种子的一类高等植物。 3、被子植物:是种子植物中最高级的代表～其生殖过程中出现了双受精现象～而且胚珠有子房包被～种子有果实包被～所以被称为被子植物。 4、显花植物:裸子植物和被子植物又称为显花植物。但是～裸子植物的孢子叶球不是真正的花,其小孢子叶球通常被称为雄球花,其大孢子叶球通常被称为雌球花～受精后雌球花发育成球果,产生的植物被特称为球果植物,例松柏类,,所以多数学者如哈钦松、塔赫他间、克朗奎斯特等采用狭义的“显花植物”概念,即:有花植物或显花植物仅指被子植物而不包括裸子植物。 5、在裸子植物中混用的两套概念 种子植物概念 孢子植物概念 ?雌球花 ?大孢子叶球 ?雄球花 ?小孢子叶球 ?芯皮 ?大孢子叶 ?胚珠 ?大孢子囊 ?花粉囊 ?小孢子囊 ?单细胞胚囊 ?大孢子 ?单细胞花粉粒 ?小孢子 ?珠心 ?大孢子母细胞 ?花粉母细胞 ?小孢子母细胞 二、裸子植物的一般特征 ?孢子体发达:多年生的木本植物～大多数为单轴分枝的高大乔木～枝条有长枝和短枝之分。具有形成层和次生结构。除买麻藤纲外～木质部只有管胞而无导管和纤维～韧皮部有筛胞而无筛管和伴胞。 ?胚珠裸露:孢子叶大多数聚生成球果状～称孢子叶球。孢子叶球通常单性～同株或异株,小孢子叶聚生成小孢子叶球,每个小孢子叶的下面生有贮满小孢子的小孢子囊。大孢子叶丛生或聚生成大孢子叶球～胚珠裸露。 ?配子体退化:具有颈卵器:配子体退化～完全寄生在孢子体上。大多数种类雌配子体中尚有结构简化的颈卵器。雌配子体在近珠孔端产生颈卵器～其结构简单～埋藏在胚囊中。颈卵器内有一个卵细胞和一个腹沟细胞～无颈沟细胞。 ?出现了花粉管:由于授粉滴的出现～传粉时花粉直达珠孔～并在授粉室内形成花粉管～进入胚囊～使精子与卵的结合过程摆脱了水的控制～更加适应干旱的陆地环境。但是～有的裸子植物从授粉到受精的过程～要经过相当长的时间,例如:松属植物,。 ?具多胚现象:由于一个雌配子体上的几个或多个颈卵器的卵细胞同时受精～形成多胚,简单多胚现象,,或者由一个受精卵～在发育过程中分裂为几个胚,即裂生多胚现象,。 31 ?只产生种子～不形成果实～种子裸露:由于胚珠裸露～受精后～胚珠发育成种子。 ?种子的胚具有2，多个子叶～因此又称多子叶植物。 ?胚乳丰富～为单倍体。 三、 裸子植物的分类及代表 1、裸子植物分类: ,1)分纲:裸子植物门通常分为苏铁纲、银杏纲、松柏纲、红豆杉纲、买麻藤纲。 (2)现存裸子植物:有5纲～9目～12科～71属～约800种。 我国是裸子植物种类最多、资源最丰富的国家～有5纲～8目～11科～41属～236种。而且～有许多为孑遗植物～或“活化石”植物。 我国的裸子植物大都是重要的造林树种。 2、裸子植物的代表: (1)苏铁纲 Cycad0psida 仅有苏铁科(Cycadaceae)～共9属～110种。我国仅1属～即苏铁属(Cycas)～有9种～均列为国家一级保护植物。 常见有苏铁(铁树) (C. revolota Thunb.)是一种常绿木本植物～茎干粗壮～常不分枝。叶革质～螺旋排列～营养叶很大～羽状深裂～集生于树干顶部。异株～雌雄孢子叶球～分别生于茎的顶端。 (2)银杏纲(Ginkgopsida) 仅有银杏目(Ginkgoales)～银杏科(Ginkgoaceae)～银杏属(Ginkgo)～银杏(G. biloba L.)一种～为我国特有,为国家一级保护植物。乔木～有长短枝。叶扇形～二裂～二叉脉序。孢子叶单性～异株。 (3)松柏纲(Coniferopsida) 基本特征:常绿或落叶乔木～很少是灌木,常具有树脂道。叶单生、簇生或束生～针形、条形、钻形、刺形或鳞形。孢子叶球单性～同株或异株。种鳞和苞鳞分为离生、半合生、完全合生。 纲下分类:松柏纲有4科～44属～400余种。我国有3科～23属～125种～34变种～引种1科～7属～50种～2变种。 ? 松科(Pinaceae) 基本特征:叶针形或条形叶～条形叶扁平或稀呈四棱形～在长枝上螺旋状排列～在短枝上簇生,针形叶常2，5针成束～基部包有鞘。孢子叶球单性同株～小孢子叶球～具多数螺旋状着生的小孢子叶～每小孢子叶具2个小孢子囊～小孢子多数具气囊,大孢子叶球由多数 32 螺旋状着生的珠鳞和苞鳞组成～每珠鳞的腹面具2枚胚珠,种鳞和苞鳞离生。球果直立或下垂～每种鳞具2粒种子。种子常具翅。 分属及代表:本科是松杉纲植物中最大的科～有10属～230余种～我国有10属～113种～29变种～其中有许多是特有种和孑遗植物。山东有6属～26种～2变种。 冷杉属(Abies): 叶条形扁平,只有长枝,球果当年成熟,球果成熟后～种鳞自中轴脱落,叶条形扁平～叶落后枝上留有圆形微凹的叶痕。 约25种,我国有19种,3变种,其中14种为我国特有。属于国家一级保护的有:百山祖冷杉、梵净山冷杉 、元宝山冷杉、资源冷杉。二级保护的有:秦岭冷杉. 山东引种2种:日本冷杉、杉松. 银杉属(Cathaya):叶条形扁平～叶在枝节的上短排列紧密成簇生状,球果生叶腋,种鳞远较苞鳞大。 仅一种:银杉(C.argyrophylla Chun et Kuang)～为我国特有的一级保护植物。 云杉属(Picea):叶四棱形或扁棱形～无柄～四面有气孔线或仅上面有气孔线,叶落后枝上留有明显突起的叶枕。球果生枝顶,种子连翅较种鳞为短,雄球花单生于叶腋。 约40种～我国有18种～9变种。我国特有10种～列入国家二级保护的有2种:油麦吊云杉(P. brachytyla (Fianch.) Pritz. var. complanata(Mast.) Cheng ex Rehd.)、大果青扦(P. neoveitchii Mast. ) 。山东引种4种～常见有2种:白扦(P. wilsonii Mast.)、青扦(P. meyeri Rehd. Et Wils.) 落叶松属(Larix):枝分长短枝,短枝上的叶簇生;叶条形扁平～柔软～落叶性,球果当年成熟,种鳞革质～不脱落;雄球花单生短枝顶端。 约18种～我国有10种～1变种。2种为国家二级保护植物:太白红杉(L. chinensis Beissn)、四川红杉(L.matersiana Rehd. Et WilS.)。山东引种4种～常见有落叶松(L. gmelinii Rupr.) 、华北落叶松(L. principis,rupprechtii Mayr.)。 金钱松属 ,Pseudolarix,:有长枝与短枝～短枝上的叶簇生,叶条形扁平～柔软～落叶性,球果当年成熟,种鳞木质～脱落;雄球花数枚簇生短枝顶端。仅一种～金钱松[P. amabilis (Nelson) Rehd.]。我国特有～属国家二级保护植物～。 雪松属(Cedrus):有长枝与短枝,短枝上的叶簇生～叶针形～不成束～质硬～常绿性,球果第二年成熟～成熟后种鳞脱落,种子具宽大的翅。4种～我国有2种～山东引种1种。雪松C. deodara (Roxb.) G. Don 松属(Pinus):叶针形～通常2、3、5针一束～稀可7，8针一束～着生于极度退化的短枝上～基部有膜质叶鞘～常绿性,球果第二年成熟,种鳞木质～背面上方有鳞盾、鳞脐。约80余种～我国有22种～10变种～引种16种～2变种。山东有2种～引种11种～1变种。 33 常见有:赤松(P. densiflora Sieb. Et Zucc.)、油松(P. tabulaeformis Carr.)、黑松(P. thunbergii Parl.)、华山松(P. armandii Franch.)、白皮松(P. bungana Zucc. ex Endl.) ?杉科 Taxodiaceae 基本特征:叶披针形、钻形、条形或鳞形～互生或鳞螺旋状排列～种鳞和苞鳞半合生～每种鳞具2-9粒种子～小孢子无气囊。 分属及代表:10属～16种～我国有5属～7种～引种4属～7种。 杉木属(Cunninghamia):常绿乔木。叶条状披针形～边缘有锯齿～螺旋状着生。苞鳞大～珠鳞小～两者半合生。2种～为我国特有。常见有杉木[C. lanceolata (Lamb.) Hook.] 水松属(Glypotostrobus):叶有三形:鳞形叶、条形叶、条状钻形叶;条形叶与条状钻形叶桥天连同枝一起脱落。种鳞与苞鳞合生～先端分离～能育种鳞具2种子,种子具向下生长的翅。仅1种～水松[G. pensilis (Staunt.) Koch.]为我国特有～属国家一级保护植物。 水杉属(Metasequoia):仅有1种～水杉M. glyptostroboides Hu et Cheng～我国特有～属国家一级保护植物～落叶乔木～叶条形～交互对生～基部扭转排成两列～冬季连同侧生小枝一同脱落～球果的种鳞交互对生～木质～盾形,种子周围有窄翅。 ? 柏科(Cupressaceae) 基本特征:常绿木本,叶鳞形或刺形～交互对生或轮生,雄球花具3，8对交互对生的小孢子叶,雌球花具3，16交互对生或3，4片轮生的珠鳞,种鳞和苞鳞完全合生～种鳞盾形～每种鳞具1-多粒种子～小孢子无气囊。 分属及代表:约22属～150种,我国有8属～29种～7变种。常见的有侧柏属、圆柏属、刺柏属。 侧柏属(Platycladus):常绿乔木。鳞叶交互对生～排成四列,生鳞叶的小枝排成平面。球花生于小枝顶端～雄球花有6对交互对生的小孢子叶,雌球花有4对交互对生的珠鳞～仅中间2对具1，2胚珠。球果当年成熟～种鳞木质～近扁平～先端下方有1弯曲的小尖头,种子无翅。常见有侧柏P.orientalis (L.) Franco。 圆柏属(Sabina):常绿木本。幼树之叶为刺叶～老树之叶为刺叶或鳞叶～或两者兼有～鳞叶交互对生～刺叶通常3叶轮生～下延。球果肉质～2，3年成熟～不开裂。种子无翅。约50种～我国有15种 ～引种2种。常见有:圆柏(S.chinensis (L.) Ant.) 、北美圆柏,S. virginiana (L.) Ant.)。 刺柏属(Juniperus):常绿木本。叶全为刺叶～三叶轮生～基部有关节～不下延～有1或2条气孔带。球果肉质～具种鳞3枚～具种子3粒。约10种～我国有种～引种1种。常见有:刺柏(J. formosana Hayata)、欧洲刺柏(J.communis L.)。 34 ? 南洋杉科,Araucariaceae) 基本特征:常绿乔木。叶螺旋状排列或交互对生～基部下延。雌雄异株～雄球花的小孢子叶多数～螺旋状排列～具4，20个悬垂的小孢子囊～排成内外两行～花粉无气囊,雌球花具多数螺旋状排列的苞鳞～珠鳞不发育或在苞鳞腹面有一合生的仅先端分离的舌状珠鳞～具1枚胚珠。球果2，3年成熟。种子扁平～无翅或两侧具翅～或顶端具翅。 分属及代表:本科有2属～约40种。我国引种2属～4种。常见的是南洋杉(Araucaria cunninghamii Sweet.)。 (4)红豆杉纲(Taxinae) ?基本特征:常绿乔木或灌木。叶条形或披针形～螺旋排列或交互对生～叶腹面中脉凹陷～叶背沿凸起的中脉两侧各有一条气孔带。孢子叶球单性～异株,即雌雄异株,,胚珠生于盘状或杯状或囊状的珠托,套被,中,成熟种子坚果状～具肉质的假种皮,成熟后红色,。 ?纲下分类:3科～14属～160余种～我国有3科～7属33种～7变种。 罗汉松科(Podocarpaceae) 雌雄异株。雄球花穗状～小孢子叶多数～螺旋状排列～每小孢子叶具2小孢子囊～花粉具气囊,雌球花单生～具螺旋状排列的苞片～最上部苞片腋生1枚具套被的胚珠～套被与珠被合生～花后套被发育成假种皮～苞片常与轴愈合发育成种托。有8属～130余种～我国有2属～14种 ～3变种。常见有:罗汉松(Podocarpus macrophyllus (Thub.) D. Don)。 (5) 买麻藤纲(Gnetinae) 又称盖子植物纲(Chlamydosperminae)。 ?基本特征:灌木或木质藤本。茎有节和节间～次生木质部常具有导管～无树脂道。叶对生或轮生～有各种类型～为膜质鞘状的～或绿色扁平的(类似双子叶植物的叶)～也有肉质较长的呈带状(类似于单子叶植物的叶子)。孢子叶球单性～有类似于花被的结构～称为盖被～也称为假花被,胚珠1枚～珠被1，2层～上端延长成珠被管～由假花被顶端的开口出伸出。精子没有鞭毛～颈卵器极其退化或者没有。种子包于由盖被发育而成的假种皮内。 ?分科及代表:有3科～3属～约80种,我国有2科～2属～19种～4变种。 麻黄科(Ephedraceae) 灌木或草本状灌木～多分枝～分枝对生或轮生～具节和节间。叶退化成膜质～合生成鞘状。雌雄异株,雄球花具2，8对交互对生或2，8轮苞片～每片生1雄花～具膜质假花被～雄蕊2，8～花丝联合成1，2束,雌球花具2，8对交互对生或2，8轮苞片～仅顶端1，3苞片生有雌花～有1胚珠～花后假花被发育成假种皮～苞片发育成红色肉质～包在外面～呈浆果状。1属～约40种,我国有12种,4变种。常见:草麻黄(Ephedra sinica Stapf.)。 35 买麻藤科(Gnetaceae) 常绿木质藤本～节部膨大。单叶对生～叶片革质～羽状脉～极似双子叶植物的叶～有叶柄。通常雌雄异株～孢子叶球序伸长成细穗状～具多轮总苞～总苞浅杯状,雄球花花穗单生或数穗组成顶生或腋生聚伞花序～各轮总苞内有多数雄花～具杯状肉质假花被～具1，2个小孢子囊,花药,,雌球花穗每轮总苞内有4，12个雌花～具囊状假花被～ 胚珠具2层珠被～内珠被延伸成珠被管,种子核果状～包在由外珠被和假花被发育成的肉质假种皮内。无颈卵器。1属～约30种,我国有1属～7种。常见有:买麻藤,Gnetum montanum Markgr.,。 百岁兰科(Welwitschiaceae) 植物茎粗短～块状～有圆锥根深入地下,植物体终生只有一对大型带状叶子～长达2，3米～宽达30厘米。雌雄异株,孢子叶球序生于茎顶凹陷处～苞片交互对生～鲜红色,小孢子叶球具6个基部合生的小孢子叶～中央有1发育不完全的胚珠,大孢子叶球盖被筒状～胚珠具1层珠被～顶端延伸成珠孔管～无颈卵器。1属～1种。 第二节 被子植物 被子植物是植物界中进化程度最高、种类最多～分布最广～适应性最强～生长最繁茂的植物群。 一、被子植物的基本特征 1、孢子体高度发达～内部结构分化更加完善。表现为形态多样性、 结构分化更全面,输导组织出现了导管、筛管和伴胞,、生活型复杂化,陆生、水生、寄生、腐生,。 2、配子体极度简化～成熟的雌配子体在许多种类中仅有7细胞8核的胚囊～没有颈卵器,成熟的雄配子体为具有3细胞的花粉粒,都寄生在孢子体上。 3、具有了真正的花～其胚珠包括在子房内～受精后子房形成了果实～种子包在果实内 。 4、具双受精现象～是被子植物所特有的～1个精子与卵结合～形成胚～1个精子与2个极核结合形成3倍体的胚乳～使新植物体更具有生命力和适应环境的能力。 二、被子植物的类群及代表: 现存的被子植物～据估计有大约30万种～其分类系统众多～多数学者同意分为两纲～但在目和科的设臵上存在很大争议。比较有影响的有:恩格勒系统将其分为62目、344科,哈钦松系统将其分为111目、411科,塔赫他间系统将其分为92目、410科,克郎奎斯特系统将其分为83目、383科。 我国的被子植物～按恩格勒系统有226科～2946属～3万多种,山东有147科～875属～2002种和300变种及变型。 具体介绍见被子植物分类部分。 36 第三节 植物的起源与进化 一、植物的起源 1、蓝藻和细菌的起源:蓝藻和细菌属于原核生物～是最原始的类型～一般认为它们起源于原始海洋中～是由非细胞生物向细胞生物进化的代表类型。 2、绿色植物的起源:一般认为真核藻类中绿藻最为原始。由于绿藻中所含细胞色素、细胞壁成分和贮藏养分与高等植物十分相似～因此～不少学者认为绿藻是高等植物的祖先。 3、真菌的起源:不少学者认为真菌是某些绿藻在进化过程中失去叶绿素而成为腐生或寄生类型的。 4、地衣的起源:地衣是古代某些藻类和真菌彼此共生的复合体。 5、高等植物的起源:有人认为蕨类植物由苔藓进化而来,也有人认为蕨类植物的历史较苔藓为早～蕨类植物直接起源于绿藻～而苔藓起源于蕨类。 近年来不少学者认为～苔藓植物和蕨类植物并没有直接亲缘关系～它们都是由绿藻起源～并沿着两条道路发展:苔藓沿着配子体占优势的方向进化～蕨类则沿着孢子体占优势的方向进化。孢子体占优势的蕨类植物～体内有较完善的输导组织分化和真根的产生～因此能适应陆地环境而繁衍。在进化历史上～蕨类曾一度十分繁盛～煤层即是石炭纪时巨大木本蕨类植物被埋在地下而形成的。后来地球的环境发生了变化～由蕨类植物进化到裸子植物～其中最著名的代表即为种子蕨～它是最古老的裸子植物～其外部形态和内部结构很象真蕨～但却产生了种子～而与现代苏铁十分相似。可见～种子蕨是介于蕨类和裸子植物之间的过渡类型。 裸子植物的出现比蕨类植物更能适应陆地环境。特别是生活史中配子体十分简化～依附于孢子体上～其有性生殖效力更高～避免了能量的无谓的耗损。花粉管的出现～使受精摆脱了水的限制。同时种子的产生～使胚能安全地度过不良环境～为其后代的繁衍创造了良好的条件。 裸子植物再进一步进化～就产生了被子植物。被子植物孢子体的维管组织比裸子植物更加完善～配子体更加简化。并产生了花的结构～使胚珠包被在子房内～受精后胚珠发育成种子～子房发育成果实～使幼小植物体—胚得到更为完善的保护～进一步提高了植物对陆生环境的适应～因此～被子植物是整个植物界中最进化和最高级的类群。 二、植物的进化 1、植物进化的基本路线: 原始地球产生,46亿年前,,?地球冷却、原始海洋形成,?原始生命产生(15亿年前在原始海洋中),?蓝藻与细菌,?真核生物产生,5.7亿年前,--?裸蕨类登上陆地,4亿 37 年前,,?蕨类植物繁盛期(同期苔藓植物成为进化的盲支、3.5亿年前,,?蕨类植物消退,2.8亿年前,,?原始种子蕨演化为裸子植物,2.6亿年前,,?裸子植物的繁荣与被子植物的兴起,1.9亿年前,,?被子植物的鼎盛时期,0.9亿年前至今,。 2、植物进化的基本规律 ,1,形态结构的进化:由简单到复杂～由低级到高级～由原核细胞到真核细胞～由单细胞到多细胞～并逐渐分化形成各种组织和器官。这一规律仅在藻类中就有充分体现:单细胞,衣藻,,?不定形群体,实球藻～细胞间联系较少,,?定形群体,团藻～细胞之间联系密切～但分工不明显,,?多细胞结构,石莼～细胞有分化,,?组织分化与特化的生殖结构产生,海带,,?器官形成。 ? 根的起源与进化:裸蕨的地下根状茎,地下茎起源说,、裸蕨的假根,假根起源说,, ? 大型叶的起源与进化:顶枝扁化学说, ? 小型叶的起源与进化: 茎表突出学说, ? 孢子囊与孢子叶的起源与进化:有大型叶的顶枝起源说和小型叶的突出学说。 ,2,生活习性的进化:由水生到陆生～藻类全部生命过程都在水中进行,苔藓植物已能生长在潮湿的环境,蕨类植物能生长在干燥环境～但精子与卵结合需借助于水,种子植物不仅能生长在干燥环境～其受精过程已不再需要水的参与。 在适应陆生环境方面的进化: ? 水的吸收、运输与蒸腾～矿质营养的吸收与运输方面: 细胞表面吸收,?假根出现,?不定根出现,?根系出现, 细胞之间传输,?原始输导组织出现,?管胞筛胞出现,?导管筛管出现, 细胞膜出现,?细胞壁出现,?表皮出现,?角质层、气孔器、表皮衍生物出现。 ? 机械组织的分化方面: 细胞壁支持,?原始的组织分化,?维管组织出现。 ,3,繁殖方式的进化:由无性的营养繁殖、孢子繁殖到有性的配子生殖,配子生殖中有同配、异配和卵式生殖的不同。充分展现出由简单到复杂～由低级到高级的进化规律。 ,4,生活史类型的演化 ? 无核相变化,例:蓝藻和细菌,, ? 有核相变化出现,例:衣藻,, ? 有世代交替出现,例:石莼为同型世代交替、管枝藻为异型世代交替,, ? 生活史中～减数分裂发生在合子萌发之前, ? 生活史中～减数分裂发生在配子产生之时, 38 ? 生活史中～减数分裂发生在孢子产生之时。 复习思考题: 一、解释 种鳞、珠鳞、苞鳞、核果状种子、珠领、套被、假种皮、盖被、假花被、没有颈卵器的颈 卵器植物、双受精。 二、回答 1、裸子植物有何主要特征, 2、花粉管的产生有何重大意义, 3、列表比较裸子植物各纲的异同点。 4、松柏纲分为哪几个科,有何主要区别, 5、在植物进化过程中裸子植物的出现有何重要意义, 6、裸子植物有何重要经济意义, 7、被子植物有何主要特征, 39