植物地理学 本科教学001第一章植物地理学教案.docx

1、植物地理学 本科教学 001第一章植物地理学教案植物地理学教 案植物地理学绪论植物地理学研究的对象和内容按近代地理学的奠基人（德国人）亚历山大冯洪堡德（Alexander von Humboldt 17691859年）的定义：植物地理学是研究“从赤道到极圈，从海洋深处和具有隐花植物原始体的山洞，到依地理纬度和地方性质而处于不同高度的永久雪线的不同纬度下植物的数量、外貌和分布”。按照洪堡德的定义，植物地理学研究的对象是广义理解的植被，即作为地球地理壳的基本组成要素之一的植被。总之，植物地理学是研究生物圈中各种植物和各种植被的地理分布规律、生物圈各结构单元（各地区）的植物种类组成、植被特征及其与自

2、然环境之间相互关系的科学。植物地理学在英文叫plant geography或phytogeography。洪堡德以后，由于研究的深入，植物地理学逐渐分化成几门独立的学科：包括研究植物分类单位在世界上的区域分布及传播规律的植物区系地理学；研究外界环境因素对植物影响的植物生态地理学；以及研究植物在地质历史中变迁的植物历史地理学等；到十九世纪末、二十世纪初，从植物生态地理学中独立出以个体植物与外界环境之间的关系为研究对象的植物生态学；及以不同植物的组合植物群落为研究对象的地植物学(植物群落学)。植物区系地理学随着资料的积累，内容日渐丰富。它已成为研究植物种的分布区和不同地区植物区系分析的独立学科，可

3、以称它为植物区系学。至于植物历史地理学的方向，则在它从植物地理学分出来以后，早就结合着古植物学的研究，单独发展了。在本书中，我们保持洪堡德对植物地理学的理解，即它是研究植被的科学。它致力于研究植被的组成(种类组成和群落组成)、结构、形成、发展、分布、保护和改造利用。所以，植物地理学也就是植被学(vegetation science)。如上所述，由于植物地理学已分化成若干独立的学科，它不宜作为一个人的研究对象，正如普通物理学或普通生物学不能作为一个人的研究对象一样。作为研究对象来说，一个人只能研究其中的某一分支，或某一分支的某一问题；但作为教学科目来说，仍然可以保持植物地理学这一名称。因此，本书

4、内容实际上包括了植物生态学、植物群落学和植物区系学的一些基本知识。自然界是一个整体，自然界的生物部分和非生物部分彼此作用、相互制约，共同形成一种相互作用的系统，近年来研究这种相互作用系统的系统生态学也获得很大地发展。植被是这种系统(生态系统)的重要组分，没有植被，系统就不存在，同时植被也受系统其他组分的强烈影响，因此，在全书最后，介绍了关于生态系统的几点最基本的概念。植被是由植物组成的，因此可以从植物学的角度出发进行研究，但植被又是景观的重要组分，是地表的一项特征，所以也可以从地理学的角度进行研究。但是不管从什么角度出发进行研究，不仅需要植物学的知识，而且也需要地理科学的知识；不仅需要采用植物

5、学的方法，而且也需要采用地理科学的方法；当然，还有植物地理学这一分支本身所特有的方法。由此可以看出，植物地理学和其他许多部门自然地理学一样，是一门边缘性质的学科。第一章 植物类群特征与环境第一节 关于植物分类的一些基本知识一、植物分类的基本知识现已知地球上有200多万种生物，其中植物约有50万种左右，植物不但种类繁多，而且其形态、结构(裸子植物、被子植物、单子叶、双子叶)、生活习性也千差万别，充分表现出植物种类和特征的多样性，为了充分地认识，合理的利用生物资源，就要对它们进行分类。植物分类：就是通过比较植物形态，解剖结构上的异同，习性上的差别，以及生物化学成分和染色体的特征加以汇同辨异，分门别

6、类，予以命名和描述，并按植物界演化的趋向或顺序编制排列，建立一个能够反映出植物间亲缘关系和进化程度的有规律的阶层系统，每种植物在系统中均有自己合适的位置。（一）植物分类的原则植物分类学也和其它任何科学的发展一样，都有一个从简单到复杂的过程，而又因植物的种类众多，特性各异，各位科学工作者对其特性的认识不一，因此，各自的分类依据和原则也不同。例如：1.按枝茎形态可分为：木本植物草本植物藤本植物2.按叶的特点可分为：常绿植物落叶植物阔叶植物针叶植物3.按生长习性可分为：一年生植物二年生植物多年生植物4.按用途可分为：粮食类蔬菜类果木类药用类用材类瑞典植物学家林奈（Carolus Linnaeus，1

7、7071778年，瑞典）对植物的分类，是根据植物花中雄蕊的数目和长短，雌蕊中心皮的连合情况等。因此，他分出单蕊，二蕊，三蕊等纲。无花的植物他一概归为隐花植物。这以前，确切的说在1859年以前，达尔文的物种起源发表之前的漫长时期里，人们认为物种是不变的，物种与物种之间不存在有什么联系，彼此是孤立的。所以对植物的分类仅是人们就自己的方便，选择植物的一个或几个特点作为分类的标准，即主要是考虑某种表面现象，并不包括亲缘关系，这种分类方法都称之为：人为分类法。自达尔文物种起源一书发表以后，人们对植物的分类是从生物进化的观点出发，把植物之间的亲缘关系作为分类的标准，这一分类方法称之为自然分类法。在对有花植

8、物的分类中，自然分类法著名的分类系统有：恩格勒系统，哈钦松系统，格罗斯盖姆系统，塔赫他间系统，胡先彇系统。(详情参见高等教育出版社植物学下,1984年版,Page327)（二）植物分类的单位和命名现在采用的植物系统分类单位在全世界范围内是一致的，其基本单位是：界（Plantae）门（Divisio）或（Phylum）纲（Classis）目（Ordo）科（Familia）属（Genus）种（Species）然后将这些从属的等级单位依次排列起来构成一个阶层系统，各级单位根据需要可再分成亚级。如：亚门，亚纲，亚目，亚科和亚属等。现以水稻为例分列如下：界 植物界（Plantae）门 种子植物门（Spe

9、rmatophyta）亚门 被子植物亚门（Angiospermae）纲 单子叶植物纲（Monocotyleoloneae）亚纲 颖花亚纲（Glumiflorae）目 禾本目（Graminales）科 禾本科（Gramineae）属 稻属（Oryza）种 稻（Oryza sativa L.）种：是分类系统的基本单位，不是相似个体的简单集合。种是起源于共同祖先，具有极为相似的形态和生理特征，且能自然交配产生正常的可育性后代，并具有一定自然分布区的生物类群。一个物种的个体一般不能和其它物种进行生殖结合，也不能产生有生殖能力的后代，此即生殖隔离现象。关于植物的命名在1753年林奈提出双名法以前，各国各

10、地的生物学者都采用俗名，当然俗名有俗名的好处，在当地通用，一说皆知，俗名常常具有描写性，比较形象。如：七叶一枝花（百合科）人参（五加科）钻天杨（杨柳科）龙爪柳（杨柳科）俗名有其缺点和局限性，俗名不但各国不同，一国之内各地的叫法也不同。如马铃薯：在我国南京叫洋山芋，在东北、华北叫土豆，在西北叫洋芋。这样一来对于国内外的学术交流很不便，同物异名或同名异物会为植物学研究带来很大混乱，如：在我国同叫白头翁的植物多达16种，分属4科16属。为了避免混乱，便于交流，需要对每一种植物规定一个国际上统一使用，大家共同遵守的名称，即学名。1753年林奈建议：将植物学名用拉丁文命名，并用两个拉丁字组成，这就是“双

11、名法”。命名的方法：一个物种只有一个拉丁学名，学名的第一个字是属名，为拉丁名词，其第一个字母必须大写，第二个字是种加词即种名，大部分种加词为形容词，种名一律小写，其性、数、格需与属名一致，在种名的后面还应加上命名人的姓氏缩写。用正体字书写。一种植物由属名、种名和命名人的姓氏缩写共同构成一个完整的拉丁学名。如马铃薯的学名是Solanum tuberosum L.。植物的科名常根据该科植物中某一显著特征而定，加上词尾即成。如豆科（Leguminosae）其种子生于荚内（Legume）科名即由这一特征而来。木兰科(Magnoliaceae)、樟科（Lauraceae）、大戟科（Euphorbiace

12、ae）。科以上各级单位也是加词尾而得，均为正体书写。（三）低等植物与高等植物的概念。低等植物：包括细菌、藻类、粘菌、真菌和地衣。这些植物的共同特征是：没有根、茎、叶的分化。没有维管束系统。生殖器官一般都是单细胞的，生殖时不经过胚的阶段。这些植物构造比较简单，大多分布于水生环境中或潮湿的陆地环境下，对环境的适应能力较弱，在进化上属比较原始的类群，故称低等植物，全世界低等植物约有10万种。高等植物：包括苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物。这些植物（除苔藓植物外）的共同特征是：有根、茎、叶的分化。有维管束系统。它们的生殖器官都是多细胞的。生殖时受精卵在母体内发育成胚。由于这些特征的出现，加强了它

13、们对环境的适应能力，特别是对陆地环境的适应，从而使它们得以长足发展，所以称这些植物为高等值物。二、植物各基本类群的主要特征（一）细菌细菌是一类单细胞的生物，种类繁多，大约有1600多种。它的个体微小（110微米），从外形上可将其分为球状、杆状、弧状三种基本形态。细菌的细胞结构和一般生物的细胞结构基本相同，包括细胞壁、细胞膜、细胞质、核质(无真正的细胞核)及内含物。有些细菌还有荚膜芽胞或鞭毛等特殊结构，因其无真正的细胞核亦称它们原核植物（原核植物还包括藻类植物的兰藻），其营养方式多数是异养型，繁殖方式是直接分裂。（二）藻类植物藻类植物比细菌进化，除兰藻以外其它藻类细胞结构有了真正的细胞核，植物体

14、有单细胞的、群体的或多细胞的叶状体。没有根、茎、叶的分化，大都具有叶绿素，能够进行光合作用，红藻与褐藻因内含的叶绿素为其它色素所掩盖，所以不呈绿色，大部生活于水中或潮湿的环境，其繁殖方式多样。常见的藻类植物如水绵（绿藻门 俗称青苔），地耳、发菜（兰藻门），海带（褐藻门），紫菜（红藻门）等等。（三）粘菌粘菌的营养体为裸露的原生质体(无细胞壁)，无叶绿素，内含有多数细胞核，能作变形虫式的运动（活物质流动），围食固体的细粒，这些特征均与动物相似。但粘菌的生殖方式又和真菌所产生的孢子相似，其壁为纤维素组成，这是植物的特征。粘菌除少数寄生外，其余均为腐生，这类腐生的粘菌分布范围极广，最常见的腐生粘菌为发

15、网菌。粘菌是介于动物和植物之间的生物。大多数生于森林中阴暗和潮湿的地方，在腐木上，落叶上或其他湿润的有机物上。一般粘菌没有直接的经济意义，为腐生菌。只有几个种寄生在经济植物上，危害寄主。（四）真菌植物真菌是特殊的生物类群，大多数真菌由菌丝缠绕而成，它们有细胞核而无叶绿素，都营异养生活，其繁殖方式多样，但以无性繁殖为主。常见的真菌有：子囊菌纲的酵母菌、青霉菌、曲霉菌，担子菌纲的猴头菌、香菇、蘑菇等。（五）地衣地衣是藻类与真菌的共生体，地衣内真菌的菌丝构成各种形状的主体，吸收水分和氧分；藻类混生其间或成层状，进行光合作用，制造有机物，两者互通有无协调生长，非常稳定。地衣可根据外部生长状态分为三大类

16、：壳状地衣，叶状地衣，枝状地衣。（六）苔藓植物苔藓植物个体矮小，高几毫米到几十厘米，具假根和类似茎叶分化，但大部构造简单，组织分化比较原始。生殖器官是多细胞的，生殖过程有胚的阶段，没有维管束结构。具明显世代交替现象，故被划为高等植物。其生活史中配子体世代发达，孢子体寄生在配子体上。配子体：在苔藓植物的个体生活史中，当孢子遇到适宜的环境便开始萌发，逐渐发育成为绿色的植物体，其上形成颈卵器和精子器，并分别产生两性生殖细胞卵子（雌配子）和精子（雄配子），所以称此植物体为配子体，生活史中的这一阶段称为有性生殖世代或配子体世代。（简单地讲，配子体就是能产生雌雄配子的植物体）孢子体：精卵细胞结合后，受精卵

17、在颈卵器中发育为多细胞的胚，胚进一步发育成为非绿色的寄生于配子体上的部分叫做孢子体。苔藓植物门约有840属23000余种。我国约有2000多种，常见的苔藓植物有地钱、泥炭藓、葫芦藓等。（七）蕨类植物蕨类植物是最原始的维管植物，它有根、茎、叶的分化，根呈须根状，茎为根状茎，叶为单叶或复叶，常为多次羽状分裂，其生活史中有明显的世代交替，孢子体占最大优势（日常所见为孢子体），配子体为微小的叶状体，称为原叶体，能独立生活，其受精作用在母体内进行，并形成胚。现在广布世界的蕨类植物约有12000种，我国约有2600种，尤以热带、亚热带地区为最丰富。常见的蕨类植物有蜈蚣草、铁芒箕、里白，卷柏，崖姜等。（八）

18、裸子植物裸子植物的种子裸露是最主要的特征，它的孢子体（植物体）特别发达，大多数都是木本植物（除百岁兰外），而且是高大的乔木，单轴分枝，绝大多数植物具有颈卵器，传粉后花粉粒萌发形成花粉管，受精过程可脱离水的环境，种子里的胚乳是单倍体，其配子体进一步简化，配子体寄生在孢子体上。裸子植物主要分布于欧亚大陆的北部，美洲北部，现全世界仅有12科71属760多种。我国有11科41属230多种，是全世界裸子植物最多的国家。常见的裸子植物有苏铁、银杏、柏木、松树等。（九）被子植物被子植物是植物界最高级的类群，它具有真正的花，花部分化明显，子房发育成果实，种子受到果皮保护，受精时具有双受精现象，胚乳也是双倍体，它的配子体进一步简化，寄生在孢子体上，孢子体高度发达，植物可塑性强，能分布在各种生境，由于具有上述特征，故成为地球上最繁茂的植物类群。全世界现已知有被子植物300余科10000多个属25万种，我国约有290个科2900余属25000种。常见的被子植物如各种粮食作物，大多数经济作物、蔬菜、水果等。复习思考题1.解释下列名词概念自然分类法、种、低等植物、高等植物。2.比较各基本类群的主要特征，说明植物界的进化趋势。3.你怎样理解被子植物是植物界最进化的类群？4.从哪几方面去认识或鉴定一种植物？