生態(tài)學(xué)裸子植物篇

1、第八章 裸子植物 （Gymnospermae),種子植物包括裸子植物和被子植物，其共同特點(diǎn)是產(chǎn)生種子。種子內(nèi)具有胚(幼小的植物體)，并受到較好的保護(hù)，對(duì)于度過(guò)不良環(huán)境以及傳播、繁衍后代均有極大的作用。 第一節(jié) 裸子植物的一般特征 裸子植物是介于蕨類植物和被子植物之間，仍保留著頸卵器，具有維管束，能產(chǎn)生種子的一類高等植物。 一、裸子植物的一般特征 孢子體特別發(fā)達(dá)：多年生的木本植物，大多數(shù)為單軸分枝的高大喬木，枝條有長(zhǎng)枝和短枝之分。具有形成層和次生結(jié)構(gòu)。除買(mǎi)麻藤綱外，木質(zhì)部有管胞而無(wú)導(dǎo)管和纖維，韌皮部有篩胞而無(wú)篩管和伴胞。,松的種子,胚珠裸露：孢子葉大多數(shù)聚生成球果狀，稱孢子葉球。孢子葉球通常單性

2、，同株或異株；小孢子葉聚生成小孢子葉球；每個(gè)小孢子葉的下面生有貯滿小孢子的小孢子囊。大孢子葉叢生或聚生成大孢子葉球，胚珠裸露。,小孢子葉球,小孢子葉球,大孢子葉球,松孢子葉發(fā)育圖,胚珠裸露,胚珠裸露,具有頸卵器：大多數(shù)種類雌配子體中尚有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的頸卵器。雌配子體在近珠孔端產(chǎn)生頸卵器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，埋藏在胚囊中。頸卵器內(nèi)有一個(gè)卵細(xì)胞和一個(gè)腹溝細(xì)胞，無(wú)頸溝細(xì)胞。,傳粉時(shí)花粉直達(dá)胚珠：花粉粒由風(fēng)傳播，經(jīng)珠孔直接進(jìn)入胚珠，在珠心上方形成花粉管，進(jìn)入胚囊，使精子與卵細(xì)胞受精。從授粉到受精的過(guò)程，要經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，約23年。 具多胚現(xiàn)象：是由于一個(gè)雌配子體上的幾個(gè)或多個(gè)頸卵器的卵細(xì)胞同時(shí)受精，形成多胚，或

3、者由于一個(gè)受精卵，在發(fā)育過(guò)程中分裂為幾個(gè)胚，即裂生多胚現(xiàn)象。 裸子植物和被子植物又稱為顯花植物。但裸子植物的孢子葉球?qū)嶋H上不是真正的花，所以多數(shù)學(xué)者如哈欽松、塔赫他間、克朗奎斯特等采用狹義的“顯花植物”的概念，即有花植物或顯花植物僅指被子植物而不包括裸子植物。,松的生活史,松的生活史： 孢子體與孢子葉球(雌雄球花) 雄配子體,雌配子體發(fā)育,大孢子,游離核 多核體,萌 發(fā),休 眠,游離核 多核體,形成細(xì)胞壁,頸卵器 原始細(xì)胞,頸卵器,傳粉與受精 當(dāng)年傳粉，翌年受精,小孢子成熟,當(dāng)年大孢子 葉球形成,風(fēng)媒傳粉,形成傳粉滴,傳粉完成,雌配子體 進(jìn)入休眠,花粉萌發(fā),生殖細(xì)胞分裂為柄細(xì)胞與體細(xì)胞，管細(xì)胞

4、伸長(zhǎng),頸卵器形成,受精作用,精子形成,體細(xì)胞分裂,種子發(fā)育,受精卵 原胚 胚胎選擇 胚器官分化 胚胎成熟,種皮、胚、 胚乳的來(lái)源,二、裸子植物的分類,裸子植物是一個(gè)自然的分類群，裸子植物門(mén)通常分為蘇鐵綱、銀杏綱、松柏綱、紅豆杉綱、買(mǎi)麻藤綱。 現(xiàn)代裸子植物有5綱，9目，12科，71屬，約800種。我國(guó)是裸子植物種類最多、資源最豐富的國(guó)家，有5綱，8目，11科，41屬，236種。有許多為孑遺植物，或“活化石”植物。我國(guó)的裸子植物是重要的造林樹(shù)種。,第二節(jié) 蘇鐵綱 (Cycadinae),蘇鐵綱(Cycadinae)：僅有蘇鐵科(Cycaceae)，共9屬100種。 蘇鐵屬(Cycas) 蘇鐵(鐵樹(shù)

5、)(C. revolota)是一種常綠木本植物，莖干粗壯，常不分枝。葉螺旋排列，營(yíng)養(yǎng)葉很大，羽狀深裂，集生于樹(shù)干頂部。雌雄孢子葉球，異株，生于莖的頂端。,蘇鐵(C. revolota),蘇鐵(C. revolota),蘇鐵(C. revolota),蘇鐵,第三節(jié)銀杏綱(Ginkgoinae) 銀杏綱(Ginkgoinae)：僅有銀杏(Ginkgo biloba)一種。 喬木，有長(zhǎng)短枝。葉扇形，二裂，二叉脈序。孢子葉單性異株。,銀杏(Ginkgo biloba),銀杏,銀杏(Ginkgo biloba),銀杏(Ginkgo biloba),銀杏(Ginkgo biloba),銀杏(Ginkgo

6、biloba),銀杏(Ginkgo biloba),常綠或落葉喬木，很少是灌木；常具有樹(shù)脂道。孢子葉球排列成球果狀，單性同株或異株。球果的種鱗和苞鱗分為離生、半合生、完全合生三種類型。松柏綱有4科，44屬，500種。 一、松科(Pinaceae)：針形葉或鱗形葉，葉及種鱗螺旋狀排列，種鱗和苞鱗離生，每種鱗具2粒種子。 本科是松柏綱植物中最大的科，我國(guó)有10屬，其中有許多是特有種和孑遺植物。如 1、冷杉屬(Abies), 冷杉(A.fabri).,第四節(jié) 松柏綱 (Coniferae),冷杉,2、鐵杉屬(Tsuga)，鐵杉(T.chinensis),3、銀杉屬(Cathaya)，銀杉(C.arg

7、yrophylla)， 我國(guó)特有的活化石植物。,4、云杉屬(Picea)，云杉 (P.asperata)。,云杉(P.asperata),5、金錢(qián)松屬(Pseudolarix)，金錢(qián)松(P. amabilis)，我國(guó)特有。,6、落葉松屬(Larix)，落葉松(L.gmelinii),落葉松,落葉松,7、松屬(Pinus),松屬,紅松(P.koraiensis),第四節(jié) 松柏綱,8、雪松屬(Cedrus)， 雪松(C. deodara),雪 松,二、杉科(Taxodiaceae),葉披針形、鉆形、條形或鱗形，互生或鱗螺旋狀排列，種鱗和苞鱗半合生，每種鱗具2-9粒種子，小孢子無(wú)氣囊。 我國(guó)有6屬。

8、常見(jiàn)的有： 1、水杉屬(Metasequoia)水杉M. glyptostroboides),水杉,2、杉木屬(Cunninghamia)杉木(Cunninghamia lanceolata),杉木(Cunninghamia lanceolata),杉木(Cunninghamia lanceolata),三、柏科(Cupressaceae)：葉鱗形或刺形，交互對(duì)生或輪生，種鱗和苞鱗完全合生，每種鱗具1-多粒種子，小孢子無(wú)氣囊。我國(guó)有8屬，常見(jiàn)的有 1、側(cè)柏屬(Platycladus)，側(cè)柏(P.orientalis).,側(cè)柏,側(cè)柏(P.orientalis),側(cè)柏(P.orientalis),

9、2、柏木屬(Cupressus),3、圓柏屬(Sabina)，圓柏(S.chinensis)。,圓柏(S.chinensis)。,4、刺柏屬(Juniperus),四、南洋杉科(Araucaria)， 南洋杉(Araucaria cunninghamii。,第五節(jié) 紅豆杉綱(Taxinae),常綠喬木或灌木。葉條形或披針形，螺旋排列或交互對(duì)生，葉腹面中脈凹陷，葉背沿凸起的中脈兩側(cè)各有一條氣孔帶。成熟種子堅(jiān)果狀，生于杯狀肉質(zhì)的假種皮中，上部露出，成熟時(shí)假種皮肉質(zhì)紅色。 紅豆杉綱(Taxinae)：3科。 一、羅漢松科(Podocarpaceae) 羅漢松(Podocarpus macrophyl

10、lus)。,羅漢松,羅漢松,羅漢松(Podocarpus macrophyllus),二、三尖杉科(Cephalotaxaceae) 三尖杉(Cephalotaxus fortunei),三、紅豆杉科(Taxaceae)紅豆杉(Taxus chinensis),第六節(jié) 買(mǎi)麻藤綱(Gnetinae),買(mǎi)麻藤綱(Gnetinae) 又稱蓋子植物綱(Chlamydosperminae)。 灌木或木質(zhì)藤本，次生木質(zhì)部常具有導(dǎo)管，無(wú)樹(shù)脂道。葉對(duì)生或輪生，有各種類型。膜質(zhì)鞘狀的，綠色扁平的(類似雙子葉植物的葉)，也有肉質(zhì)較長(zhǎng)的呈帶狀(類似于單子葉植物的葉子)。 其孢子葉球有類似于花被的結(jié)構(gòu)，稱為蓋被，也稱

11、為假花被。精子沒(méi)有鞭毛，頸卵器極其退化或者沒(méi)有。種子包于由蓋被發(fā)育而成的假種皮內(nèi)。 一、麻黃科(Ephedraceae)，麻黃(Ephedra sinica)。,麻黃(Ephedra sinica),麻黃(Ephedra sinica),麻黃(Ephedra sinica),麻黃(Ephedra sinica),第六節(jié) 買(mǎi)麻藤綱(Gnetinae),二、買(mǎi)麻藤科(Gnetaceae)， 買(mǎi)麻藤(Gnetum montanum)。,買(mǎi)麻藤(Gnetum montanum),買(mǎi)麻藤(Gnetum montanum),買(mǎi)麻藤,第六節(jié) 買(mǎi)麻藤綱(Gnetinae),三、百歲蘭科(Welwitschia

12、ceae)， 百歲蘭(Welwitschiales bainesii)。,百歲蘭,第七節(jié) 植物進(jìn)化概述,一、個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育 個(gè)體發(fā)育(ontogeny)：是指植物從它生命活動(dòng)中某一階段(孢子、合子、種子)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生殖上的一系列發(fā)育變化，然后再出現(xiàn)當(dāng)初這一階段的全過(guò)程。也就是植物的生活史。 系統(tǒng)發(fā)育(phylogeny)：是指物種種族的發(fā)展史，包括生物的起源，各類生物在地球上形成、演化的整個(gè)歷史過(guò)程。它涉及該物種從無(wú)到有、個(gè)體由少到多、以及結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到繁雜的全部?jī)?nèi)容。 個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育雖是兩種不同的概念，但二者之間的關(guān)系非常密切，個(gè)體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)育的前提，而系統(tǒng)發(fā)育則是個(gè)體發(fā)

13、育的結(jié)果。,二、植物進(jìn)化的一般規(guī)律,植物各大類群的進(jìn)化，與環(huán)境變化、性狀變異和自然選擇有著密切關(guān)系。 1.形態(tài)結(jié)構(gòu)：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由原核到真核，由單細(xì)胞到多細(xì)胞，并逐漸分化形成各種組織和器官。 2.生態(tài)習(xí)性：由水生到陸生，藻類全部生命過(guò)程都在水中進(jìn)行；苔蘚植物已能生長(zhǎng)在潮濕的環(huán)境；蕨類植物能生長(zhǎng)在干燥環(huán)境，但精子與卵結(jié)合需借助于水；種子植物不僅能生長(zhǎng)在干燥環(huán)境，其受精過(guò)程已不再需要水的參與。 3.繁殖方式：由無(wú)性的營(yíng)養(yǎng)繁殖、孢子繁殖到有性的配子生殖；配子生殖中有同配、異配和卵式生殖的不同。 藍(lán)藻和細(xì)菌都屬于原核生物，是原始類型，其余各類植物的細(xì)胞都具有真核，屬于真核生物。真核比原核進(jìn)化。 真核

14、植物中，藻類、菌類、地衣多生活在水濕環(huán)境中，沒(méi)有維管組織分化，也無(wú)頸卵器發(fā)生。,三、植物的起源,一般認(rèn)為真核藻類中綠藻最為原始。由于綠藻中所含細(xì)胞色素、細(xì)胞壁成分和貯藏養(yǎng)分與高等植物十分相似，因此，不少學(xué)者認(rèn)為綠藻是高等植物的祖先。 真菌的起源：不少學(xué)者認(rèn)為真菌是某些綠藻在進(jìn)化過(guò)程中失去葉綠素而成為腐生或寄生類型的。 地衣則是藻類和真菌彼此共生的復(fù)合體。 高等植物的起源：有人認(rèn)為蕨類植物由苔蘚進(jìn)化而來(lái)；也有人認(rèn)為蕨類植物的歷史較苔蘚為早，蕨類植物直接起源于綠藻，而苔蘚起源于蕨類。近年來(lái)不少學(xué)者認(rèn)為，苔蘚植物和蕨類植物并沒(méi)有直接親緣關(guān)系，它們都是由綠藻起源，并沿著兩條道路發(fā)展：苔蘚沿著配子體占優(yōu)勢(shì)的方向進(jìn)化，蕨類則沿著孢子體占優(yōu)勢(shì)的方向進(jìn)化。,孢子體占優(yōu)勢(shì)的蕨類植物，體內(nèi)有較完善的輸導(dǎo)組織分化和真根的產(chǎn)生，因此能適應(yīng)陸地環(huán)境而繁衍。在進(jìn)化歷史上，蕨類曾一度十分繁盛，煤層即是石炭紀(jì)時(shí)巨大木本蕨類植物被埋在地下而形成的。 以后地球的環(huán)境發(fā)生了變化，由蕨類植物進(jìn)化到裸子植物，其中最著名的代表即為種子蕨，它是最古老的裸子植物，其外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)很象真蕨，但卻產(chǎn)生了種子，而與現(xiàn)代蘇鐵十分相似。可見(jiàn)，種子蕨是介于蕨類和裸子植物之間的過(guò)渡類型。,裸子植物的出現(xiàn)比蕨類植物更能適應(yīng)陸地環(huán)境。特別是生活史中配子體十分簡(jiǎn)