植物、真菌及其上陆

第16章植物、真菌及其上陆,主要内容,引言：保护森林平衡上陆植物多样性真菌和进化的联系：互利共生,生物学与社会：森林平衡,针叶林松树、冷杉、云杉和红杉森林森林砍伐用途：木材、造纸危害：破坏生态平衡保护森林植树，多使用电子媒体,保护森林,上陆,结构性适应光、CO2地上光合所需资源来自水、矿物质地下植物特化结构：根、茎、叶植物茎叶的支持靠富含木质素的细胞壁维管组织起物资运输作用,植物对陆生的适应,植物通过光合作用制造有机分子的多细胞真核生物，具有适陆生生活的适应性,上陆,多数植物的根都有共生的真菌真菌为植物根提供水和矿物质植物产生的糖为真菌提供养分,植物对陆生的适应,植物和真菌的共生,根,真菌,有真菌鞘的根,根,上陆,植物茎进化出木质素(lignin)，使细胞壁变硬，起支持作用叶植物的叶子是光合器官叶表面的气孔进行气体交换叶表面的蜡质结构有助于叶子和果实保持水分,植物对陆生的适应,茎,气孔,脉管,木栅层,海绵层,上陆,木质部(xylem)：由死细胞组成的管道，运输矿物质和水韧皮部(phloem)：由活细胞组成，运输营养（糖和有机物）,植物对陆生的适应,维管组织,由管状细胞构成，其分支遍布整个植株。维管组织特化为两种运输组织：,上陆,配子囊（gametanium）即在配子外面有一个保护性的细胞结构，以保证配子在湿润的环境中发育。花粉花粉的传播，可以依靠风、动物；受精和发育发生在雌性植株体内胚胚位于种子里，依靠风、动物传播。,植物对陆生的适应,生殖性适应,子房,胚,母体组织,植物受到保护的胚,上陆,植物登陆也是一个漫长的过程，现代轮藻生活在池塘、湖泊边缘的浅水中，而古轮藻可能定居在偶尔干燥的浅水区，自然选择使能度过干燥期的个体存活下来配子和胚都有配子囊保护分子生物学和其他证据表明，轮藻纲的多细胞绿藻与植物亲缘关系最近,植物起源于绿藻,轮藻,鞘藻,植物多样性,植物进化的4个阶段（化石记录）以结构的进化为标志-植物起源-维管植物-种子植物-有花植物,植物进化要点,植物起源,早期的维管植物,最早的种子植物,有花植物的多样性,轮藻纲,苔藓植物,裸子植物,被子植物,无种子维管植物，如蕨类,0,100,200,300,400,500,百万年前,植物多样性,植物起源于绿藻轮藻纲（绿藻）苔藓植物进化出配子囊，保护配子和胚，这一结构使得苔藓植物(bryophytes)登陆维管植物没有种子的蕨类植物（ferns）进化出维管组织。蕨类植物开始出现，并多样化。无种子种子起源早期的种子植物为裸子植物，如松树进化出种子。进一步保护植物的胚免遭失水，促进裸子植物(gymnosperms)上陆被子植物有花植物（大多数现代植物）的花是复杂的生殖结构，种子被保存在子房的小室中，出现有花植物被子植物(angiosperms)。,植物进化要点,植物多样性,苔藓植物藓类具有海绵的特性蕨类植物无种子的维管植物，达12，000种裸子植物早期的种子植物，如松柏类，约700种被子植物约有250，000种，提供木材、食物、纺织纤维,几种主要的现代植物,植物多样性,苔藓(Mosses)是矮小的植株连成一片生长的，以保持直立状态。其植株像海绵一样吸水保水。苔藓蜡质的膜防止失水，胚在配子囊中发育，这使藓类的陆地生活成为可能。藓类的生殖需要水。精子有鞭毛，要在水中游动到达卵子。没有木质素而矮小，没有维管组织而必须生活在潮湿环境。,苔藓植物(bryophytes),挪威的泥炭藓沼泽,植物多样性,苔藓有两种不同植株个体，绿色海绵样的为配子体(gametophyte)，另一种为孢子体(sporophyte)，从配子体上长出，柄状，末端为孢蒴。配子体细胞是单倍体，产生单倍体雌、雄配子，而孢子体细胞为二倍体，产生单倍体孢子孢子可直接发育成新个体，而雌、雄配子必须融合为合子，才能发育成新个体；孢子具有坚硬的外壳，帮助抵御干燥环境。,苔藓植物(bryophytes),配子体和孢子体两个交替世代,孢蒴,孢子体,配子体,植物多样性,配子体和孢子体二者可以相互产生，是相互交替的世代。这种类型的生活周期称为世代交替(alterationofgeneration)配子体是主要世代,苔藓植物,孢蒴,二倍体,单倍体,孢子体,合子,配子（精子和卵子）,受精作用,减数分裂,配子体,孢子,植物多样性,蕨类植物进化出维管组织，孢子体较发达,但无种子精子有鞭毛，受精过程需要水，生活在亚热带潮湿阴暗的环境中最具多样性，12000多种至今2亿9千万3亿6千万年的石炭纪，蕨类植物处于鼎盛时期，遍布欧亚北美大陆，它们以及其它无种子植物的遗体沉入湿地，亿年后形成了煤炭,蕨类植物（ferns）,孢子体特化的生殖结构：由孢朔组成的黄点,蕨类植物的孢子体,植物多样性,石炭纪末全球气候变得更加干燥寒冷，沼泽开始消失，为种子植物的繁盛提供了机会。最成功的早期种子植物是裸子植物。松柏类(conifers)(针叶类)地球上最高大、最古老的生物之一寿命最长的松树年龄超过4600岁现存700种裸子植物，几乎全是常绿植物，叶子针状，覆盖厚的角质膜，气孔深陷，防止水分流失。,裸子植物(gymnosperms),谢尔曼将军红杉，树干周长26米,植物多样性,配子体减少，孢子体发达太阳辐射引起突变所致针叶树就是发达的孢子体，微小的配子体在球果中花粉的出现（第2种适应）花粉粒是退化的雄配子体，将发育成精子细胞在松柏类植物，风将花粉传至雌球果，卵就在雌配子体发育。雌球果生长位置较高，防止同株受粉。,裸子植物(gymnosperms),种子植物的陆生适应裸子植物比蕨类植物多了3点适应陆生生活配子体小，出现花粉和种子,配子体变小（第1种适应）,加拿大铁杉的雄球果,加拿大铁杉的雌球果,植物多样性,植物世代交替的3种形式,配子体（n）,孢子体（2n）,孢子体（2n）,孢子体（2n）,配子体（n）,配子体（n）,孢子体依赖于配子体（如藓类）,大的孢子体和小的独立的配子体（如蕨类）,依赖孢子体的更小的配子体（如种子植物）,单倍体,二倍体,植物多样性,裸子植物没有子房，其种子裸露在球果的鳞片上（即胚珠位于其上）种子从亲本植株上释放出来后，可以休眠，条件适宜时萌发,裸子植物(gymnosperms),种子的出现（第3种适应）,种子是种皮包裹着胚和贮备的养分，由胚珠发育而来。,胚珠,受精的胚珠,种子,珠被(2n),孢子(n),孢子囊(n),花粉管(n),雌配子体(n),花粉粒(n)（雄配子体）,卵核(n),释放出来的精核(n),种皮(2n)（源于珠被）,胚(2n)（新孢子体）,食物供给（源于雌配子体组织）,植物多样性,被子植物占植物总数的2/3，已知有25万种（裸子植物只有700种）裸子植物提供大部分木材和纸张，而被子植物提供几乎所有食物和纺织纤维谷类、果树、蔬菜、棉花和亚麻等有花植物被子植物的成功得益于花的进化和维管组织的改进,被子植物(angiosperms),植物多样性,花由一个短柄和四个叶片组成：花萼、花瓣、雄蕊和柱头真正的生殖结构是雄蕊和心皮雄蕊：花丝、花药有多个，可产生雄配子体花粉粒心皮：柱头、花柱、子房,被子植物(angiosperms),花、果实和被子植物的生活周期,花的结构,雄蕊,花瓣,心皮,萼片,花药,花丝,柱头,花柱,子房,胚珠,卵在胚珠中发育,花的结构,起保护作用，有1个或多个胚珠,花粉粒在其中发育,吸引传粉者,接受花粉,植物多样性,发,被子植物(angiosperms),被子植物生活史,在心皮柱头上萌发的花粉粒,有花的成熟孢子体,胚囊（雌配子体）,沿花柱向下生长的花粉管,花柱,子房（心皮底部）,胚珠,卵,精核,胚乳,合子,双受精,胚（孢子体）,果实（子房发育而来），保护并有利于散布种子,种子（由胚珠发育而来）,种子,萌发的种子,孢子体幼苗,二倍体,单倍体,植物多样性,被子植物的果实形成双受精作用（doublefertilization）-落在心皮柱头上的花粉粒沿花粉管到胚珠-两个精细胞进入卵子，一个发育为合子，另一个胚乳-胚的发育与胚珠的食物贮存同步进行整个胚珠发育成种子种子包被在子房内,被子植物(angiosperms),花、果实和被子植物的生活周期,植物多样性,人类很早就播种选育被子植物，产生了农业农业是植物与动物之间的一种独特进化关系人类通过选育良种改进并干预了植物的进化我们的食物谷类、蔬菜和水果等全部都是被子植物；我们还从被子植物获取纤维、药物、香料、木材和装饰品,被子植物和农业,植物多样性,世界人口每年约以2%的速度增长，资源需求增加热带雨林被毁，面积快速减少，造成昆虫、动物、植物的灭绝我们的绝大多数食物来源于种植的20多个物种热带雨林是个大医药库，超过120种处方是从植物中提取的，可作药用的植物超过5千种，全球有1/4药品原料来自热带雨林植物物种的灭绝是不能恢复的，植物多样性是不可再生的资源,植物的多样性是不可再生的资源,真菌,多种多样的真菌,蘑菇,蘑菇环,水玉霉属,霉菌,食肉的真菌,出芽中的酵母,真菌,腐生真菌菌丝直接从无生命的有机物吸取营养，如动植物尸体/动物排泄物寄生真菌从活的宿主细胞或体液中吸取营养，其中有些是病原体，如足癣共生真菌根菌与植物互利互惠,真菌的特征,真菌属真核细胞（真菌界），真菌与动物的亲缘关系比植物近，换言之，蘑菇与你的亲缘关系比植物的关系都近。,真菌的营养真菌是异养生物，产生并分泌水解酶在体外消化食物，将大分子物质分解为可溶性的小分子物质。,真菌,大多数真菌是多细胞生物真菌的躯体由菌丝（hyphae）构成菌丝质膜外面是管状细胞壁真菌细胞壁主要由壳多糖构成菌丝生长迅速1000m/天菌丝相互缠绕成团，形成菌丝体,真菌的特征,真菌的结构,真菌的菌丝体,真菌,真菌通过释放孢子进行生殖大量释放，可能有性也可能无性。孢子一旦落在潮湿的地方即萌发形成新的菌丝体真菌孢子的功能是散布真菌孢子分布极广，在160公里的高空也有它们的踪迹。,真菌的特征,真菌的生殖,马勃菌释放大量的孢子,真菌,真菌是分解者-真菌和细菌是生态系统中主要的分解者（包括蚯蚓、龙虾、秃鹫和某些啮齿动物），将有机物分解成无机物，为植物提供养分。-真菌的分解作用也会给我们带来不便（有害）寄生性真菌-10万多真菌中30%是寄生菌-真菌能引起植物多种病害，造成巨大的经济损失，1845年欧洲由于马铃薯晚疫病的流行，摧毁了56的马铃薯；一种真菌几乎消灭了美国所有的榆树。-约有50种真菌可引起动物和人类的多种疾病可导致肺病、阴道炎、皮肤病等,真菌的生态影响,真菌,真菌的商业用途-可食用的真菌：蘑菇、冬菇、草菇、木耳、云耳等；-食品加工方面：酵母菌在烘焙、奶酪发酵、酿酒和酿造业有重要作用；-开发药用价值：生产治疗细菌感染的抗生素，如青霉素等，真菌对地球上生命有重要作用,真菌的生态影响,真菌生产抗生素,和进化的联系：互利共生,共生(symbiosis)指直接接触的不同物种的个体间的生态关系，通常是互利互惠的寄生两物种生活在一起，一种生物收益而另一种生物受害。一种损害宿主的共生关系。如足癣。互利共生双方都受益的一种种间关系，如根-菌组合。地衣由真菌和藻类组成的互利共生体，是两个物种相互融合形成的新生命形式。藻类光合作用为真菌提供营养，真菌的菌丝体为藻类提供良好的环境，帮助藻类吸收并保持水分和矿物质,和进化的联系：互利共生,地衣：真菌和藻类的共生体,小结,掌握：植物上陆的结构性和生殖性适应、植物进化要点、苔藓植物主要特点、蕨类植