第六章植物多样性部分教案2 - 现代生命科学课程

1、现代生命科学课程:植物物种多样性:全球植物区系-概念、理论与实践意义廖文波中山大学生命科学学院2005年10月21日、11月11日主要内容物种概念1、物种定义2、分类学与系统学3、植物区系植物区系的多样性被子植物起源的理论1、北极起源论2、热带起源论3、亚热带(华夏起源论4、被子植物统一起源的证据生物多样性的实践意义简介1、物种定义生物学是一门来源于生产实践的学科,是人类与自然的斗争中不断积累,逐渐丰富而发展起来的。原始社会: 刀耕火种初级分工: 农业、畜牧业传统经验: 感性认识理性认识科学分类:界门纲目科属种奠基人: 林奈(Linnaeus, 1707-1778: 双名法分支学科: 分类学、

2、系统学、生态学.地理学、资源学、分子系统学······物种Species简称种,生物分类的基本单位,指具有一定形态结构、生理生化特征的,以及一定自然分布区的个体的总和。划分物种主要依据3个标准:形态相似性:物种各个体之间具有高度的形态相似性。(林奈种Linneon、约旦种Jordanon地理隔离:每一物种均有其独立的自然分布区,长期演化的结果形成相应的隔离机制。生殖隔离:各物种之间杂交不育,在长期的演化过程中形成多种多样的隔离机制。物种概念的争议:分类学种Taxonomical species,又称形态学种Morphological

3、species;生物学种Biological species,又称遗传学种Genetical species。物种概念问题:物种分类是否有惟一标准?问题:物种进化的动力是什么?问题:物种生物学Biosystematics就是研究物种概念、物种形成与演化过程,以及机制的学科。2、分类学与系统学分类学Taxonomy: 研究和描述有机体的形态、变异,探讨其异同的因果关系,并运用所掌握的资料建立分类系统。系统学Systematics: 在分类的基础上探讨有机体间的系统关系,揭示物种的演化过程。分类Classification: 分门别类,建立一个合乎逻辑的分类阶元系统;每个阶元系统可以包括有任何数量

4、的有机体。分类学的意义:预测性分类Predictive classification:(1 通过判断某些植物属于某些分类群,从而很快推知该种植物所具有的大量相关资料,如形态学的、解剖学的、花的、果实的等等。(2 预测性Predictivity: 可以用来评价某种分类的优劣程度的明显准绳之一。分类学的意义:系统发育分类:Phylogenetic or phenetic classification: 反映植物的发育途径或演化途径。反过来讲,不一定反映自然相似性,而是一种本质的演化关系,这种关系与可预测性不直接相关。分类学的历史时期:-分类学的起源和发展:一、古代分类学时期二、本草学时期三、早期分

5、类学家时期四、林奈阶段五、林奈之后的自然分类系统时期六、系统发育系统时期七、当代进化发育与表型性系统时期二界系统植物界(Plantae: 55万多种。藻类(Algae: 3万多种菌类(Fungi: 10万种地衣(Lichens: 2500多种苔藓(Bryophyta: 23000多种蕨类(Pteridophyta: 12000多种裸子植物(Gymnospermae: 800多种被子植物(Angiospermae: 23.5万多种动物界(Animalia:多少种?五界系统六界系统病毒界(Viri(陈世骧,19773000多种,简单的生命形式。AIDS(获得性免疫缺陷综合症HIV恩格勒系统Chan

6、gs system,1986Diels, 1929: 植物地理学(Plant geographyDiels, 1929: 植物地理学植物区系(flora植物区系:是指某一特定地区或区域生长着的全部植物种类, 是植物科属种在历史演化发展过程中形成的自然综合体。特定地区或区域: 自然地理区, 或是行政区域, 例如: 洲、山脉、河流、湖泊、国家、省及其它局部地区。植物区系(flora:中国植物区系、广东植物区系、南岭山地植物区系、洞庭湖地区植物区系······县志、省志。“一方山水养一方人”植物地理学的分支学科:(1植物区系学(Floris

7、tics(2 区系植物地理学 (Floristic Phytogeography(3 科属植物地理学(Taxon Phytogeography(4 植物分布区学(Plant Arealology(5 生态植物地理学(Ecological Phytogeography(6 植物地理分区(7 历史植物地理学(Historical Phytogeography现代植物学与古植物学Chang, H. T., 1995: 植物区系学全球植物区系的多样性植物区系的类型:1、气候因子为主的植物区系热带植物区系亚热带植物区系温带植物区系冻原植物区系冰雪植物区系(cryoflora(冰雪衣藻Chlamydomo

8、nas sp.: 因所含色素有变化,形成红雪、绿雪、黄雪。2、水因子为主的植物区系海洋植物区系陆地植物区系(大陆区系、岛屿区系高山植物区系水生植物区系 (江河湖泊沙漠植物区系海岸红树林植物区系具有3大生态特点:3、以自然地理区为主导的“区域植物区系”亚洲植物区系(亚洲热带区系、亚洲温带区系非洲植物区系北美洲植物区系南美洲植物区系澳洲植物区系(澳大利亚、南极洲、好望角欧洲植物区系植物区系“地理分区”(1 区划等级:区 (Kingdom、地区 (Region、省 (Province (2 六大植物区(Takhtajan, 1969泛北极植物区古热带植物区新热带植物区澳洲植物区好望角植物区南极植物区

9、海洋植物带(Engler, 1936中国植物区系的地位(1 Takhtajan(1969泛北极植物区东亚地区(中国-日本植物地区(2 吴征镒(Wu Zhengyi,19792区, 7亚区, 23地区泛北极植物区东亚地区(中国-日本; 中国-喜马拉雅古热带植物区(3 张宏达(Chang Hungta,1994华夏植物区(3个地区东亚、印度-喜马拉雅、马来西亚地区问题:喜马拉雅植物区系是何时如何发生的?III、被子植物起源的理论1、三大“起源理论”:北极起源说热带起源说华夏植物区系学说(亚热带起源说争论的焦点:起源的时间、地点、祖先,演化路线。单元论(Monophyletic TheoryJ.Hu

10、tchinson, A.Thkhtajan, A.Cronquist,H.T.Chang二元论(Diphyletic TheoryA.Engler 恩格勒多元论(Polylephyletic TheoryG.R.Wieland 维兰德,Hallier, Meeuse米塞, Lam兰姆,胡先马肃(1950种系形成:单境起源说、多境起源说、单境多元发生论、泛境发生论。散布、迁移、分化:均受到地质因素、气候因素、海陆变迁的影响。分布区的形成:散布(风播、水播、动物传播、自播;迁移;分化。单元论单元论(Monophyletic TheoryA. Thkhtajan, A. Cronquist, H.

11、T. Chang被子植物来自一个前被子植物,例如多心皮类的木兰目;哈钦松:多心皮学派的首创者,原始的类群演化形成木本群的木兰目和草本群的毛茛目,后分别演化出现代被子植物的木本群和草本群;张宏达(1994: 认为被子具有较完整的发育体系,是单元多系的。认为裸子、双子叶、单子叶植物在发展的前期就各自分化;如果坚持单元单系,最终将会陷入多元起源。二元论二元论(Diphyletic TheoryA.Engler恩格勒木兰类是原始的,但柔荑花序类的化石在侏罗纪地层中已有发现,地史上不比多心皮类晚,因此两者不存在直接联系,可能是平等发展的。A.Engler 是二元论的代表,他认为柔荑花序类可能来自具有轴生

12、胚珠的孢子穗类(Stachyospermae远祖;多心皮类来自具有叶生胚珠的孢子叶类(Phyllosporae。从两者的关系看,张宏达也认为金缕梅类(柔荑花序类、木兰类,不能认为那个更原始,那个更进化,是平行发展关系;但两者有共同的祖先。真花说与假花说示意图真花说(Euanthium Theory假花说(Pseudanthium Theory初学者理解较困难。图1 真花说与假花说的原示意图引自:中山大学生物系等编, 1978:图7-84教材中谈到:主轴、不育苞片、苞片、小苞片、雄花、雌花、花被、心皮、雄蕊、胚珠等名词;但在图示中没有加图注, 影响了阅读和理解。真花说与假花说的原型多元论多元论(

13、Polylephyletic TheoryG.R.Wieland维兰德, Hallier哈利叶, Meeuse米塞, Lam兰姆,胡先马肃(1950认为被子植物来自许多不相近亲的类群,彼此平等发展。由此,形成被子植物系统发育的两大学派;例如毛茛学派、恩格勒学派;相应地其基础理论称为真花说和假花说。在此基础上,19世纪形成了许多不同的被子植物发育系统。华夏植物区系学说(Cathasian Theory吴征镒,路安民,汤彦承,陈之端,李德株,2004地质年代大陆漂移大陆漂移现代植物区系的研究热点生物多样性的“通俗”含义生物多样性有三方面的含义:生物学的:植物、动物、微生物···生态学的:水体、陆地、森林···生物地理学的:物种迁移进化、地带性