植物地理學-本科教學-001.第一章植物地理學教案

植物地理學教案植物地理學緒論植物地理學研究的對象和內容按近代地理學的奠基人〔德國人〕—亞歷山大·馮·洪堡德〔AlexandervonHumboldt1769~1859年〕的定義：植物地理學是研究“從赤道到極圈，從海洋深處和具有隱花植物原始體的山洞，到依地理緯度和地方性質而處于不同高度的永久雪線的不同緯度下植物的數(shù)量、外貌和分布”。按照洪堡德的定義，植物地理學研究的對象是廣義理解的植被，即作為地球地理殼的根本組成要素之一的植被。總之，植物地理學是研究生物圈中各種植物和各種植被的地理分布規(guī)律、生物圈各結構單元〔各地區(qū)〕的植物種類組成、植被特征及其與自然環(huán)境之間相互關系的科學?！吨参锏乩韺W》在英文叫plantgeography或phytogeography。洪堡德以后，由于研究的深入，《植物地理學》逐漸分化成幾門獨立的學科：包括研究植物分類單位在世界上的區(qū)域分布及傳播規(guī)律的植物區(qū)系地理學；研究外界環(huán)境因素對植物影響的植物生態(tài)地理學；以及研究植物在地質歷史中變遷的植物歷史地理學等；到十九世紀末、二十世紀初，從植物生態(tài)地理學中獨立出以個體植物與外界環(huán)境之間的關系為研究對象的植物生態(tài)學；及以不同植物的組合——植物群落為研究對象的地植物學(植物群落學)。植物區(qū)系地理學隨著資料的積累，內容日漸豐富。它已成為研究植物種的分布區(qū)和不同地區(qū)植物區(qū)系分析的獨立學科，可以稱它為植物區(qū)系學。至于植物歷史地理學的方向，那么在它從植物地理學分出來以后，早就結合著古植物學的研究，單獨開展了。在本書中，我們保持洪堡德對《植物地理學》的理解，即它是研究植被的科學。它致力于研究植被的組成(種類組成和群落組成)、結構、形成、開展、分布、保護和改造利用。所以，植物地理學也就是植被學(vegetationscience)。如上所述，由于植物地理學已分化成假設干獨立的學科，它不宜作為一個人的研究對象，正如普通物理學或普通生物學不能作為一個人的研究對象一樣。作為研究對象來說，一個人只能研究其中的某一分支，或某一分支的某一問題；但作為教學科目來說，仍然可以保持植物地理學這一名稱。因此，本書內容實際上包括了植物生態(tài)學、植物群落學和植物區(qū)系學的一些根本知識。自然界是一個整體，自然界的生物局部和非生物局部彼此作用、相互制約，共同形成一種相互作用的系統(tǒng)，近年來研究這種相互作用系統(tǒng)的系統(tǒng)生態(tài)學也獲得很大地開展。植被是這種系統(tǒng)(生態(tài)系統(tǒng))的重要組分，沒有植被，系統(tǒng)就不存在，同時植被也受系統(tǒng)其他組分的強烈影響，因此，在全書最后，介紹了關于生態(tài)系統(tǒng)的幾點最根本的概念。植被是由植物組成的，因此可以從植物學的角度出發(fā)進行研究，但植被又是景觀的重要組分，是地表的一項特征，所以也可以從地理學的角度進行研究。但是不管從什么角度出發(fā)進行研究，不僅需要植物學的知識，而且也需要地理科學的知識；不僅需要采用植物學的方法，而且也需要采用地理科學的方法；當然，還有植物地理學這一分支本身所特有的方法。由此可以看出，植物地理學和其他許多部門自然地理學一樣，是一門邊緣性質的學科。第一章植物類群特征與環(huán)境第一節(jié)關于植物分類的一些根本知識一、植物分類的根本知識現(xiàn)地球上有200多萬種生物，其中植物約有50萬種左右，植物不但種類繁多，而且其形態(tài)、結構(裸子植物、被子植物、單子葉、雙子葉)、生活習性也千差萬別，充分表現(xiàn)出植物種類和特征的多樣性，為了充分地認識，合理的利用生物資源，就要對它們進行分類。植物分類：就是通過比擬植物形態(tài)，解剖結構上的異同，習性上的差異，以及生物化學成分和染色體的特征加以匯同辨異，分門別類，予以命名和描述，并按植物界演化的趨向或順序編制排列，建立一個能夠反映出植物間親緣關系和進化程度的有規(guī)律的階層系統(tǒng)，每種植物在系統(tǒng)中均有自己適宜的位置。〔一〕植物分類的原那么植物分類學也和其它任何科學的開展一樣，都有一個從簡單到復雜的過程，而又因植物的種類眾多，特性各異，各位科學工作者對其特性的認識不一，因此，各自的分類依據(jù)和原那么也不同。例如：1.按枝莖形態(tài)可分為：①木本植物②草本植物③藤本植物2.按葉的特點可分為：①常綠植物②落葉植物③闊葉植物④針葉植物3.按生長習性可分為：①一年生植物②二年生植物③多年生植物4.按用途可分為：①糧食類②蔬菜類③果木類④藥用類⑤用材類瑞典植物學家林奈〔CarolusLinnaeus，1707~1778年，瑞典〕對植物的分類，是根據(jù)植物花中雄蕊的數(shù)目和長短，雌蕊中心皮的連合情況等。因此，他分出單蕊，二蕊，三蕊等綱。無花的植物他一概歸為隱花植物。這以前，確切的說在1859年以前，達爾文的《物種起源》發(fā)表之前的漫長時期里，人們認為物種是不變的，物種與物種之間不存在有什么聯(lián)系，彼此是孤立的。所以對植物的分類僅是人們就自己的方便，選擇植物的一個或幾個特點作為分類的標準，即主要是考慮某種外表現(xiàn)象，并不包括親緣關系，這種分類方法都稱之為：人為分類法。自達爾文《物種起源》一書發(fā)表以后，人們對植物的分類是從生物進化的觀點出發(fā)，把植物之間的親緣關系作為分類的標準，這一分類方法稱之為自然分類法。在對有花植物的分類中，自然分類法著名的分類系統(tǒng)有：①恩格勒系統(tǒng)，②哈欽松系統(tǒng)，③格羅斯蓋姆系統(tǒng)，④塔赫他間系統(tǒng)，⑤胡先彇系統(tǒng)。(詳情參見高等教育出版社《植物學》下,1984年版,Page327)〔二〕植物分類的單位和命名現(xiàn)在采用的植物系統(tǒng)分類單位在全世界范圍內是一致的，其根本單位是：界〔Plantae〕門〔Divisio〕或〔Phylum〕綱〔Classis〕目〔Ordo〕科〔Familia〕屬〔Genus〕種〔Species〕然后將這些附屬的等級單位依次排列起來構成一個階層系統(tǒng)，各級單位根據(jù)需要可再分成亞級。如：亞門，亞綱，亞目，亞科和亞屬等。現(xiàn)以水稻為例分列如下：界植物界〔Plantae〕門種子植物門〔Spermatophyta〕亞門被子植物亞門〔Angiospermae〕綱單子葉植物綱〔Monocotyleoloneae〕亞綱穎花亞綱〔Glumiflorae〕目禾本目〔Graminales〕科禾本科〔Gramineae〕屬稻屬〔Oryza〕種稻〔OryzasativaL.〕種：是分類系統(tǒng)的根本單位，不是相似個體的簡單集合。種是起源于共同祖先，具有極為相似的形態(tài)和生理特征，且能自然交配產生正常的可育性后代，并具有一定自然分布區(qū)的生物類群。一個物種的個體一般不能和其它物種進行生殖結合，也不能產生有生殖能力的后代，此即生殖隔離現(xiàn)象。關于植物的命名在1753年林奈提出雙名法以前，各國各地的生物學者都采用俗名，當然俗名有俗名的好處，在當?shù)赝ㄓ?，一說皆知，俗名常常具有描寫性，比擬形象。如：七葉一枝花〔百合科〕人參〔五加科〕鉆天楊〔楊柳科〕龍爪柳〔楊柳科〕俗名有其缺點和局限性，俗名不但各國不同，一國之內各地的叫法也不同。如馬鈴薯：在我國南京叫洋山芋，在東北、華北叫土豆，在西北叫洋芋。這樣一來對于國內外的學術交流很不便，同物異名或同名異物會為植物學研究帶來很大混亂，如：在我國同叫白頭翁的植物多達16種，分屬4科16屬。為了防止混亂，便于交流，需要對每一種植物規(guī)定一個國際上統(tǒng)一使用，大家共同遵守的名稱，即學名。1753年林奈建議：將植物學名用拉丁文命名，并用兩個拉丁字組成，這就是“雙名法”。命名的方法：一個物種只有一個拉丁學名，學名的第一個字是屬名，為拉丁名詞，其第一個字母必須大寫，第二個字是種加詞即種名，大局部種加詞為形容詞，種名一律小寫，其性、數(shù)、格需與屬名一致，在種名的后面還應加上命名人的姓氏縮寫。用正體字書寫。一種植物由屬名、種名和命名人的姓氏縮寫共同構成一個完整的拉丁學名。如馬鈴薯的學名是SolanumtuberosumL.。植物的科名常根據(jù)該科植物中某一顯著特征而定，加上詞尾即成。如豆科〔Leguminosae〕其種子生于莢內〔Legume〕科名即由這一特征而來。木蘭科(Magnoliaceae)、樟科〔Lauraceae〕、大戟科〔Euphorbiaceae〕。科以上各級單位也是加詞尾而得，均為正體書寫。〔三〕低等植物與高等植物的概念。低等植物：包括細菌、藻類、粘菌、真菌和地衣。這些植物的共同特征是：①沒有根、莖、葉的分化。②沒有維管束系統(tǒng)。③生殖器官一般都是單細胞的，生殖時不經過胚的階段。這些植物構造比擬簡單，大多分布于水生環(huán)境中或潮濕的陸地環(huán)境下，對環(huán)境的適應能力較弱，在進化上屬比擬原始的類群，故稱低等植物，全世界低等植物約有10萬種。高等植物：包括苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物。這些植物〔除苔蘚植物外〕的共同特征是：①有根、莖、葉的分化。②有維管束系統(tǒng)。③它們的生殖器官都是多細胞的。生殖時受精卵在母體內發(fā)育成胚。由于這些特征的出現(xiàn)，加強了它們對環(huán)境的適應能力，特別是對陸地環(huán)境的適應，從而使它們得以長足開展，所以稱這些植物為高等值物。二、植物各根本類群的主要特征〔一〕細菌細菌是一類單細胞的生物，種類繁多，大約有1600多種。它的個體微小〔1~10微米〕，從外形上可將其分為球狀、桿狀、弧狀三種根本形態(tài)。細菌的細胞結構和一般生物的細胞結構根本相同，包括細胞壁、細胞膜、細胞質、核質(無真正的細胞核)及內含物。有些細菌還有莢膜芽胞或鞭毛等特殊結構，因其無真正的細胞核亦稱它們原核植物〔原核植物還包括藻類植物的蘭藻〕，其營養(yǎng)方式多數(shù)是異養(yǎng)型，繁殖方式是直接分裂?！捕吃孱愔参镌孱愔参锉燃毦M化，除蘭藻以外其它藻類細胞結構有了真正的細胞核，植物體有單細胞的、群體的或多細胞的葉狀體。沒有根、莖、葉的分化，大都具有葉綠素，能夠進行光合作用，紅藻與褐藻因內含的葉綠素為其它色素所掩蓋，所以不呈綠色，大部生活于水中或潮濕的環(huán)境，其繁殖方式多樣。常見的藻類植物如水綿〔綠藻門俗稱青苔〕，地耳、發(fā)菜〔蘭藻門〕，海帶〔褐藻門〕，紫菜〔紅藻門〕等等?！踩痴尘尘臓I養(yǎng)體為裸露的原生質體(無細胞壁)，無葉綠素，內含有多數(shù)細胞核，能作變形蟲式的運動〔活物質流動〕，圍食固體的細粒，這些特征均與動物相似。但粘菌的生殖方式又和真菌所產生的孢子相似，其壁為纖維素組成，這是植物的特征。粘菌除少數(shù)寄生外，其余均為腐生，這類腐生的粘菌分布范圍極廣，最常見的腐生粘菌為發(fā)網菌。粘菌是介于動物和植物之間的生物。大多數(shù)生于森林中陰暗和潮濕的地方，在腐木上，落葉上或其他濕潤的有機物上。一般粘菌沒有直接的經濟意義，為腐生菌。只有幾個種寄生在經濟植物上，危害寄主?！菜摹痴婢参镎婢翘厥獾纳镱惾?，大多數(shù)真菌由菌絲纏繞而成，它們有細胞核而無葉綠素，都營異養(yǎng)生活，其繁殖方式多樣，但以無性繁殖為主。常見的真菌有：子囊菌綱的酵母菌、青霉菌、曲霉菌，擔子菌綱的猴頭菌、香菇、蘑菇等?！参濉车匾碌匾率窃孱惻c真菌的共生體，地衣內真菌的菌絲構成各種形狀的主體，吸收水分和氧分；藻類混生其間或成層狀，進行光合作用，制造有機物，兩者互通有無協(xié)調生長，非常穩(wěn)定。地衣可根據(jù)外部生長狀態(tài)分為三大類：殼狀地衣，葉狀地衣，枝狀地衣。〔六〕苔蘚植物苔蘚植物個體矮小，高幾毫米到幾十厘米，具假根和類似莖葉分化，但大部構造簡單，組織分化比擬原始。生殖器官是多細胞的，生殖過程有胚的階段，沒有維管束結構。具明顯世代交替現(xiàn)象，故被劃為高等植物。其生活史中配子體世代興旺，孢子體寄生在配子體上。配子體：在苔蘚植物的個體生活史中，當孢子遇到適宜的環(huán)境便開始萌發(fā)，逐漸發(fā)育成為綠色的植物體，其上形成頸卵器和精子器，并分別產生兩性生殖細胞——卵子〔雌配子〕和精子〔雄配子〕，所以稱此植物體為配子體，生活史中的這一階段稱為有性生殖世代或配子體世代。〔簡單地講，配子體就是能產生雌雄配子的植物體〕孢子體：精卵細胞結合后，受精卵在頸卵器中發(fā)育為多細胞的胚，胚進一步發(fā)育成為非綠色的寄生于配子體上的局部叫做孢子體。苔蘚植物門約有840屬23000余種。我國約有2000多種，常見的苔蘚植物有地錢、泥炭蘚、葫蘆蘚等。〔七〕蕨類植物蕨類植物是最原始的維管植物，它有根、莖、葉的分化，根呈須根狀，莖為根狀莖，葉為單葉或復葉，常為屢次羽狀分裂，其生活史中有明顯的世代交替，孢子體占最大優(yōu)勢〔日常所見為孢子體〕，配子體為微小的葉狀體，稱為原葉體，能獨立生活，其受精作用在母體內進行，并形成胚。現(xiàn)在廣布世界的蕨類植物約有12000種，我國約有2600種，尤以熱帶、亞熱帶地區(qū)為最豐富。常見的蕨類植物有蜈蚣草、鐵芒箕、里白，卷柏，崖姜等。〔八〕裸子植物裸子植物的種子裸露是最主要的特征，它的孢子體〔植物體〕特別興旺，大多數(shù)都是木本植物〔除百歲蘭外〕，而且是高大的喬木，單軸分枝，絕大多數(shù)植物具有頸卵器，傳粉后花粉粒萌發(fā)形成花粉管，受精過程可脫離水的環(huán)境，種子里的胚乳是單倍體，其配子體進一步簡化，配子體寄生在孢子體上。裸子植物主要分布于歐亞大陸的北部，美洲北部，現(xiàn)全世界僅有12科71屬760多種。我國有11科41屬230多種，是全世界裸子植物最多的國家。常見的裸子植物有蘇鐵、銀杏、柏木、松樹等?！簿拧潮蛔又参锉蛔又参锸侵参锝缱罡呒壍念惾海?/p>