第一章传粉生态学课件资料.docx

第一章传粉生态学课件资料.docx

《第一章传粉生态学课件资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章传粉生态学课件资料.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第一章传粉生态学课件资料

第一章植物的传粉生态学和生物化学

⏹地球年龄46亿年

⏹原核生物出现—35亿年

⏹19亿年前的元古代出现藻类

⏹4.4亿年前的志留纪中后期至3.5亿年前的石炭纪，蕨类植物发展成为茂密的森林

⏹2.2亿年前的三叠纪蕨类植物衰退，裸子植物发展起来，花粉靠风传播

⏹1.8亿年前的侏罗纪，被子植物出现

⏹1.3亿年前的白垩纪各式各样的花发展起来

⏹第三纪（7000-1000万年前）专门取食花蜜和花粉的蜜蜂和鳞翅目昆虫发展起来

⏹长期选择进化，被子植物形成鲜艳的花色，芳香的气味，香甜而营养丰富的花蜜

第一节传粉

⏹外力把花粉带到柱头或珠孔附近的过程叫传粉

一、非生物传粉（随机、浪费）

1、风媒（95－98％非生物传粉）

⏹裸子植物

⏹禾本科、莎草科、灯心草科、荨麻科的部分，毛茛科的唐松草属等

特点：

分布于纬度和海拔较高的地区；有柔荑花序、有长花丝、花暴露、叶小、花早于叶、雌雄异株或异花。

花粉数量大、多圆形、小。

2、水媒花

⏹大多数为单子叶植物，水下生活

⏹18个属，其中17个单子叶植物属，12个是海生的

⏹传粉在水面上进行，如川蔓藻、水马齿

⏹传粉在水下进行，茨藻、喜盐草和金鱼藻

二、生物传粉（80％被子植物）

1.脊椎动物传粉者

（1）鸟媒

南美、澳洲、南部非洲的蜂鸟；亚洲的热带和亚热带地区的太阳鸟；夏威夷的管舌鸟；印度－澳洲的吸蜜鸟

花白天开放、颜色鲜艳、花蜜丰富、无挥发气味

山龙眼科、苦苣苔科、荵冬科、芭蕉科

（2）蝙蝠媒

澳大利亚的猴面包树和龙舌兰，夏威夷的Musafehi

花夜间开放，不鲜艳，有很强的气味，花粉和花蜜丰富

（3）兽媒

松鼠、鼠和一些低等的灵长类

澳大利亚的长吻袋貂，体长7cm，牙齿退化而舌很长，适于采集花蜜，主要采集山龙眼科植物的花。

2.昆虫传粉者

（1）甲虫媒

金龟子科

木兰、壳斗科

（2）蝇媒

⏹原始形式，喙短、个体小

常春藤、露珠草、冬青，

花色暗淡，花蜜显露，花冠较短

⏹高级形式

蜂虻类有长的喙，可达10mm

腐蝇喜欢腐臭味－－天南星科的疆南星花色暗淡，没有花蜜、有特殊气味

（3）蜂媒

⏹胡蜂类（花粉胡蜂300余种），有长喙

⏹马蜂

⏹蜜蜂科，后足特化成了采粉足，有花粉刷和花粉篮等

花多是两侧对称，较坚实，有一个平面供蜂降落，花色多为黄色或蓝色，气味清香不浓郁，花蜜是隐藏的但并不很深。

豆科、十字花科、唇形花科和菊科，兰科的60％

（4）蝶媒和蛾媒

⏹蝶白天活动，视觉发达，对红色敏感，嗅觉不发达

⏹蝶媒花白天开放，有鲜艳的红色或粉红色，气味不浓。

没有较平的降落台

⏹马缨丹和醉鱼草

⏹蛾夜间活动，嗅觉发达

⏹蛾媒花夜间开放，有浓郁的香味

（5）蚁和其它无脊椎动物的传粉

挪威的海乳草和美国的直果草是由蚁传粉的。

在撒哈拉沙漠里的高温热土，很少有其它昆虫存在，那里植物的传粉者是蚁。

第二节花色

一、传粉者对花色的偏爱

不同的传粉者喜欢不同的花色。

蜜蜂、蜂－－黄色或蓝色（唇形科、玄参科、十字花科、豆科），还有白色（槐树），对红色不敏感

蝶类－－红色或紫色等较鲜艳的花（锦葵）

蛾类－－白色、淡红色或红色

蝇类－－暗色、褐色和绿色

甲虫－－暗色、淡黄色或绿草色

蜂鸟－－深红色等鲜艳色（木槿、热带的紫葳科、苦苣苔科和玄参科），黄红二色花

蝙蝠－－白色或土褐色，对气味敏感

鼠类－－花内常有黑红色苞片并有白色环纹

二、花色的化学

⏹1.黄酮类化合物（有3000余种）

⏹

（1）花色素（橙色、粉红色、红色和紫色）

⏹花青素Cy（品红色），原始花色素，见于裸子植物，被子植物的风媒花

⏹花葵素Pg（深红色），存在于热带较进化的植物中。

是蜂鸟喜欢的颜色。

⏹花翠素Dp（紫色），出现在温带较进化的一些科中。

是蜂喜欢的颜色

甲基化：

颜色更红

甲基花青素—芍药色素；二甲基花翠素—锦葵色素；三甲基花翠素—报春花色素

花色素苷

葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、木糖和一些二糖。

提高稳定性。

酰化的花色素苷

花色素中的糖常常和有机酸如香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、肉桂酸和丙二酸结合形成酰化花色素。

提高稳定性。

助色素

蓝矢车菊和鸭趾草的蓝花提取的花青素是红色。

助色素有黄酮或黄酮醇类化合物、金属离子

花色素的生物合成

（2）黄酮和黄酮醇（1600余种）

黄色或无色

菊科植物的黄色花（isoetin）、陆地棉的棉花色素、欧洲樱草的樱草色素、白花（三羟黄酮醇、四羟…）

黄酮和黄酮醇糖苷

许多黄酮和黄酮醇也都是以糖苷形式存在

查耳酮和橙酮

结构和黄酮类不同，性质相似，黄色；查耳酮（90）和橙酮（20）

出现在菊科的金鸡菊和大丽花属

从红花分离的红色素是查耳酮的二聚体

从金鱼草和鬼针草分离出橙酮。

含氮色素

呈现黄色到红色，8种

存在于藜科、商陆科、仙人掌科和苋科

以糖苷形式存在

2、类胡萝卜素

⏹花中有40余种

⏹存在于黄色花瓣，桔黄色花

玫瑰-黄花黄素；万寿菊-lycopene

三、花的导向

⏹1、可见导向

⏹花的颜色

⏹一品红、叶子花和猩猩草，聚伞花序，花很小。

⏹一品红花序周围的叶状苞片特化并有鲜艳的品红色

⏹叶子花花序周围的叶片特化变为粉红色或紫色

⏹猩猩草花序周围的叶片基部特化变成深红色

当传粉者降落到花上时，花瓣上的花纹图案再将其导入花的深处

⏹2、紫外导向

⏹黄花的紫外导向

⏹黄花有两种黄色素

类胡萝卜素

黄酮醇

⏹向日葵有紫外导向

⏹月见草－－查耳酮

⏹鬼针草－－查耳酮和橙酮

⏹豆科臭荠属因种而异，C.valentilna—棉花色素，C.emerus—三羟黄酮和四羟黄酮

⏹蔷薇科绵刺属6个种－－isosalipuposide,8个种是四羟黄酮

⏹十字花科的白色花也发现紫外导向，以无色的黄酮醇吸收紫外线

四、传粉者对花色的选择作用

⏹澳大利亚：

花翠素Dp63％，花青素Cy47％，花葵素Pg2%，

⏹Pg频率很低是因为那里蜂鸟很少，而Dp高说明昆虫多

⏹西印度热带：

Dp47％，Cy70％，Pg17%，蜂鸟传粉广泛存在

⏹花荵科植物有500余种

⏹Harborne等研究花的结构、传粉者和花色素的关系：

⏹有蜂鸟媒、蜂媒和蝶媒

⏹蜂鸟媒花有长而窄的花冠和深红的颜色

⏹蜂媒花有短而开放的花冠，几乎都是兰色

⏹蝶媒花花冠介于二者之间，有紫红色和粉红色的花

⏹对唇形科花色素分析：

⏹6种深红色的花含有Pg；17种红－紫色的花含Cy；26种紫色或兰色的花含Dp。

植物的花色也能因传粉者的改变而变化

花荵科的Ipompsisaggregta

⏹神农架花色的分类（宴焕成）：

⏹白色173种

⏹黄色155种

⏹红色104种

⏹紫色花92种

⏹美国加州：

开阔草原45％黄花；红杉树林91％白色或淡紫色；森林边缘地带是紫色

⏹同一植物生活在不同地区有不同颜色的花：

⏹美国北加州的一些草本植物，

⏹生活在开阔地带－黄花－蜂媒

⏹生活在郁闭地带－白色和粉红－蛾媒

⏹植物当迁移到新的栖地能改变花色以适应新环境

⏹玄参科钓钟柳属：

⏹两个种，一种开红花，鸟媒；一种开蓝花，木蜂媒；重叠地带出现杂交种，紫色花，胡蜂媒。

⏹花色多态现象：

十字花科的一种野萝卜（Raphanusraphanistrum）有黄花和白花，粉蝶和尾蛆蝇偏爱黄花，熊蜂偏爱白花。

第三节花的气味

⏹花味是较古老的吸引机制

⏹甲虫传粉的花有强烈气味无鲜艳的颜色

⏹花味的吸引力较花色更重要

⏹蜂类较蝶类对气味更敏感

⏹夜间传粉花气味更重要

⏹Brantjes（1978）实验：

⏹白色和有色物体能吸引蛾类做正趋向运动，但不能使其着陆，必须有花味的刺激才能使其降落。

⏹花味浓度梯度导向作用

⏹绝对黑暗下夜蛾夜能访问花，说明使靠气味定向

一、香味

⏹在花的表皮细胞或油细胞中含有精油，它是一种具有挥发气味的油状物，不同花含有不同成分的精油，因而散发出不同的气味。

花的香味常常是由多种成分混合而成。

⏹Kaiser（1993）根据味觉和化学标准把花味分为4型：

1.白色花型：

10%，如茉莉、柚、栀子、晚香玉等；白花，白天没有香味，夜间有，或夜间开放，有花蜜，大多是蛾媒。

香味物质多是直链的萜类（里哪醇、橙花叔醇和法尼醇），伴有芳香醇或酯类化合物（苯乙烯醇）。

2.玫瑰花型

清晨开放，有浓郁的香味，传粉者是蜜蜂和其它蜂类。

香味主要成分：

玫瑰、百合属、报春花科的仙客来属、豆科的甜豆属

3.紫罗兰花型

40%，蜂媒花，香味浓郁。

十字花科的紫罗兰花、木兰科的含笑、木犀科的桂花、芸香科的Boronia等

4.芳香花型

气味成分是酚类化合物。

石竹科的石竹、豆科的决明、49种兰花

二、臭味

⏹有些花释放令人不愉快的腐臭味或粪臭味。

⏹天南星科、伞型科和芭蕉科

疆南星的传粉机制

⏹天南星科、紫茉莉科、棕榈科和马兜铃科等开花时有升温现象。

⏹升温机制：

开花前一天水杨酸可提高100倍，水杨酸刺激线粒体的呼吸，温度可高出环境22度。

水杨酸诱发加温受光期控制，峰值出现在黎明。

三、花的气味和昆虫信息素

⏹昆虫依靠化学信息物质进行觅食和寻偶，植物能利用这样的气味来欺骗昆虫诱使其前来达到传粉的目的。

⏹访花的蜂类80％是为了食物，20％不是为了取食。

兰花－长舌蜂的关系

盔兰、南美的热带森林中的爪唇兰和龙须兰等属兰花有最强烈的香味，它们都是由长舌蜂传粉的，但和大多数蜂媒兰花不同，长舌蜂访问它们不是为了花蜜，实际上它们也没有花蜜，而是被他们产生的强烈的花味所吸引。

⏹达尔文对盔兰的传粉也有深入地研究和精彩的论述，他引证克吕格尔博士说：

“一方面由于互相竞争，一方面或许由贪恋采集这种物质而失足，他们滚进杓中，此时杓中已由位于蕊柱基部的器官分泌出来的流质灌注半满，于是这些蜂在水中朝杓前方爬行，在杓的前方，杓口和蕊柱之间有一条借蜂爬出孔道。

……当它们夺路而出时，就把花粉团插入到柱头中，……有时很多蜂集中在一起，排成一个连续不断的长列，接踵的通过这个特定的孔道”。

达尔文接着写道：

“我们必须相信附属器所分泌异常丰富的流质积聚在杓里，这并不是引诱蜂的美肴，而是为了湿漉他们的翅膀，使他们不得不爬过这一孔道。

⏹雄蜂收集这些气味物质的作用：

⏹雄性聚集信息素

⏹气味物质被转化成信息素，吸引雌蜂

⏹兰花的气味不仅对兰花的繁殖，也对传粉者的繁殖起作用。

四、香料物质

⏹玫瑰：

味持久而浓郁，香甜而温和，是茶、食品、化妆品的原料。

⏹茉莉：

花洁白玉润，香味清雅，被誉为花香之首，是香水、化妆品、饮料和食品的原料。

⏹桂花：

香味清雅并有一丝甜味，是茶、食品、糖果的原料。

⏹紫罗兰：

花味清香，是重要香料植物。

⏹水仙、晚香玉、菊花、金合欢和熏衣草等。

第四节花蜜

⏹花蜜是植物对访花者提供的奖品。

⏹花蜜是蜜腺分泌的，多位于雌蕊基部

⏹花蜜的分泌受植物的生理条件和外界环境因素制约，还和时间节律有关。

⏹不同花因传粉者不同花蜜成分不同。

⏹一天内不同时间浓度也不同。

一、蜜糖

⏹15－75％，主要是蔗糖、葡萄糖和果糖；也有麦芽糖、海藻糖、蜜二糖、棉子糖、松三糖等。

⏹根据主要糖含量将被子植物花蜜分为3组：

⏹1、蔗糖为主

⏹2、3种含量大致相等

⏹3、葡萄糖和果糖为主

⏹随着植物进化，蜜糖由主要是蔗糖发展到主要是葡萄糖和果糖。

这对传粉这有利，单糖容易吸收。

⏹不同的传粉者和糖浓度有关系，长舌类喜食中等浓度的花蜜，短舌类（蝇）能吸食更浓的花蜜。

⏹不同的传粉者和糖的比例有关系，蜂鸟