水生生物学课件 1.13.14 水生维管束植物

藻类植物小结一、藻类植物各门主要特征比较二、藻类植物亲缘关系与系统演化藻类植物亲缘关系与系统演化自35-33亿年前，地球上首先出现原核藻类——蓝藻，经过了漫长的岁月，直到6亿年前，它仍是当时地球上唯一的绿色植物，人们称此时期为地球生物史上的藻类时代。今天藻类植物虽不能称为植物界的霸主，但仍然十分繁盛，遍布世界。藻类植物在几十亿年的发展中，各门之间和各门之内的进化关系，都是按着由单细胞到多细胞，由简单到复杂，由低级到高级的规律在演化和发展。（一）藻类细胞的演化

细胞核的进化：原核－间核－真核约35-33亿年前，原核藻类——蓝藻

15-14亿年前，真核出现近来发现甲藻和隐藻细胞的核质为间核细胞质的进化：不具各种细胞器－演化到有细胞器细胞机能的进化：不分化到分化有各种特殊机能的细胞单细胞和部分群体类型的藻类中，如衣藻细胞是无分化，兼有营养和生殖两种功能。在多细胞藻类中，如团藻、轮藻及大多数红藻和褐藻，都明显的分化为营养细胞和生殖细胞。（二）藻类植物体的演化藻体结构的演化：单细胞－群体－多细胞，由简单－复杂，由自由游动－不游动，以营固着生活的规律进行。单细胞在营养时期具鞭毛，自由游动，最简单最原始的类型。由此向几个方向发展：1、具鞭毛能自由游动的群体和多细胞体：如团藻属。2、藻体失去鞭毛，不能自由游动的方向发展。（1）藻体是单细胞或非丝状群体，如绿球藻目。在这一类型中，有的种类在营养时期，细胞核能分裂形成多核，如绿球藻。由此向多核体方向演化。（2）丝状体（分枝或不分枝）和片状体，如丝藻、刚毛藻和石莼等。它们中多数是营固着生活或幼时固着。沿着这条路线进化，可分化为具有匍匐枝和直立枝的异丝状体型或具有类似根、茎、叶的枝状体。藻体外部形态发展变化的过程中，藻体内部构造也随着变化，由没有分化，演化到有各种组织，如海带。（三）繁殖及生活史的演化繁殖方式：营养－无性－有性生殖。藻类生活史中，仅有营养繁殖，没有无性生殖和有性生殖，一些蓝藻和部分单细胞藻的生活史属于这种类型。还有些蓝藻以内生孢子和外生孢子进行生殖。这两种生活史中没有有性生殖，也就无减数分裂的发生和核相的变化，植物体没有单倍体和双倍体之分。大多数真核藻类都具有有性生殖。有性生殖是沿着同配－异配－卵式生殖的方向演化。生活史有减数分裂的发生和核相的变化，植物体有配子体（n）和孢子体（2n）之分，有世代交替现象。同型世代交替－异型世代交替。在异型世代交替的生活史中，有一类是孢子体占优势，如海带，另一类是配子体占优势，如礁膜、萱藻。一般认为孢子体占优势的种类较进化，是进化发展中的主要方向。在陆生植物中，除苔藓植物外，蕨类植物、裸子植物和被子植物，都是孢子体占优势。（四）藻类的演化路线地质年代与生物历史对照表35－33亿年前，原核藻类－蓝藻，单细胞个体。17亿年前后，丝状体蓝藻和丝状体，异形胞。15－14亿年前，真核藻类出现。远古代晚期－古生代志留纪藻类植物急剧分化、发展、繁衍时期。藻类植物的亲缘关系、各类群的演化规律表现在色素、细胞、体形、繁殖、生活史等多个方面。有人根据色素的差异，将藻类分为三条演化路线：

第一支系：以藻胆素为光系统II的主要集光系统，包括蓝藻和红藻。两者均含藻胆素。第二支系：以叶绿素c为光系统II的主要集光系统，包括隐藻门、甲藻门、黄藻门、金藻门、硅藻门。第三支系：以叶绿素b为光系统II的主要集光系统，包扩原绿藻门、裸藻门、绿藻门、轮藻门。水生维管束植物

水生植物：生理上依附于水环境水生大型植物：丝状绿藻类、轮藻、大型海藻、水生维管束植物维管束植物：蕨类植物＋被子植物水生维管束植物：水草一、特征1.多细胞植物，细胞分化明显，组成各种不同功能的组织。具根、茎、叶的分化。2.植物体有特化的细胞组成的维管束。承担支持和运输的功能。3.生殖器官构造复杂，特别是被子植物有完善的花。胚由受精卵细胞发育形成。4.世代交替明显而有规律，不受外界条件的影响而变化。无性世代占优势。越高等有性生殖越退化。二、营养器官的形态学特征及对水环境的适应（一）根须根，生于泥土中或悬垂于水层中，固定、平衡植物体和吸收养分水生植物根系的固着、支持和吸收功能已不如陆生植物重要根系退化，某些漂浮植物甚至缺少根系，只有部分挺水植物尚保存着较为发达的根系

（二）茎：直立茎、匍匐茎、根茎、球茎1、直立茎机械组织退化且多集中在中央增加韧性

能随水飘荡而不易折断维管束退化

表皮细胞也可以吸收溶解于水中的各种营养物质沉水植物表皮细胞也具有叶绿素可进行光合作用

水中光照弱沉水植物气室特别发达

水环境中气体交换差这一环境条件2、匍匐茎又称横走茎。如水浮莲、水葫芦等。节－须根、芽，节间长。3、根状茎又称根茎。如莲和芦苇等。气室发达，有的营养丰富，繁殖力强。4、球茎如荸荠、慈姑等。（三）叶叶：叶片、叶柄和托叶有些叶基部扩大成鞘状或由托叶演变成鞘状，被称为叶鞘或鞘状托叶叶鞘常具有叶舌和叶耳。叶舌位于叶片和叶鞘相连的腹面。叶耳位于叶舌两侧1、叶脉：网状脉，平行脉，叉状脉

2、叶的形态3、单叶和复叶4、叶序和叶镶嵌5、叶的生态类型和异形叶慈姑水毛茛（四）花水生被子植物的有性繁殖器官。一朵典型的两性花，由花柄、花托、花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊几部分组成花有的单独一朵生于茎上，称为单生。如莲。大多数植物的花是按照一定方式排列在花枝（花轴）上的，称为花序

水生植物常见的花序有：（一）穗状花序具一直立花轴，其上着生多数无柄的小花，如旱苗蓼、香蒲的雌花花轴肉质化称肉穗花序。（二）总状花序花轴两侧上着生花柄等长的小花，如芦苇的总状花序由若干下大上小的总状花序组成称圆锥花序或复总状花序。（三）伞形花序花轴缩短，具等长花柄的小花自花轴顶端生出，形似雨伞，如水芹。（四）头状花序花轴缩短，顶端膨大，其上排列许多无柄小花，呈头状，如黑三稜、喜旱莲子草等。三、繁殖

①营养繁殖：出芽：芜萍、浮萍、紫背浮萍等以叶状体出芽产生叶状体的方式繁殖。植物体断片：金鱼藻、茨藻、黑藻等它们的分枝折断，每个分枝形成一个新的植株。匍匐茎：水浮莲、水葫芦等靠浮于水面的匍匐茎（不定芽）萌发出新的植株。冬芽：金鱼藻、黑藻等在冬季形成冬芽，而菹草则在夏季形成冬芽。冬芽：具有茎叶，但节间短，叶密集在一起，贮存有丰富营养物质的茎，常在秋末冬初形成，越过低温的季节，故称冬芽。②有性繁殖：典型的水媒花，苦草。风媒花，如狐尾藻四、常见种类初步统计，分布于我国各类淡水水体中的维管束植物有近200种，其中最为常见且饵料价值较大者有几十种。生态类群根据水生维管束植物的形态、构造及其与水环境的关系，分为４个生态类群：挺水植物，浮叶植物，沉水植物，漂浮植物

挺水植物根生长于泥中，部分茎长于水中，部分茎、叶挺出水面，具有陆生和水生两种特性，陆生较强。在空气中的部分具有陆生植物特征，叶子表面具厚的角质层，能保护水分；在水中的部分具有水生的特性，常具发达的通气组织，根相对退化。主要分布在水深1.5m左右的浅水区或潮湿的岸边。常见的有水蕨、荸荠、芦苇、菰（茭白）、慈菇、莲、喜旱莲子草（水花生）等。水蕨Ceratopteristhalictroides

根生泥中，营养叶为羽状复叶，小叶片互生，羽状深裂或全缘。挺生于池塘、水田和水沟中。可食用、药用。荸荠Eleocharisdulcis茎直立，圆柱形，丛生，表面光滑无毛。中空，内有膜状横隔。无叶片。根状匍匐茎细长，顶端生扁球形块茎―荸荠，花果期夏秋季。我国南北各省均有栽培。荸荠又称地栗、水栗、马蹄、乌宇、通天草，营养丰富，含蛋白质1.5%，糖类21%，脂肪0.1%，可供食用或入药，清火解热。芦苇Phragmitescommunis

直立茎，圆柱形，中空有明显的节和节间；叶带状披针形，边缘有小齿，叶鞘圆筒形。圆锥花序顶生，稠密分枝。地下茎白色、粗大，向四周蔓延。护堤植物，手工业原料，净化水体，造纸原材料。我国南北各地皆有分布。菰（茭白）Zizanialatifolia高大草本，叶片长而宽，带状披针形。小穗单生，只一朵花。基部由于黑穗菌的穿生可刺激植物体组织使细胞异常增生呈肉质茎形成茭白，供食用。花果期秋冬季，生于湖沼中或栽培于水田中。我国南北各地均产。慈菇Sagittariasagittifolia叶基生，出水叶箭形，沉水叶线形。花白色，花序上方为雄花，下部为雌花。花果期夏秋，白露后植株地上部分生长缓慢，地下部分不断抽出匍匐枝，各枝先端形成球茎（块茎），球茎供食用。生长在沼泽地区及浅水中，我国华南地区和长江流域各省利用常年积水的低洼田栽培，秋后地下茎先端结球茎，翌春有球茎萌芽。莲

Nelumbonucifera

根茎发达，由根茎基部生出叶和须根，叶盾状圆形，中央微陷，叶脉放射状，叶柄长1～2m，挺出水面，花单生以粗大的花梗挺出水面，果实陷于漏斗状果托内（莲蓬），根茎藕可食用。花果期一般为6-7月。三大栽培类型，即藕莲、子莲、花莲。喜旱莲子草（水花生）Alternantheraphiloxeroides

茎圆柱形、中空、茎节明显，植物体匍匐状，多分支，叶对生，披针形或长椭圆形。全缘叶，头状花序。花果期夏季。生于池塘湖泊的浅水处或生于近水处的河岸上，为水陆两栖性植物。可作水生饲料。同时也是一种很好的绿肥。全草入药，有清热利水，凉血解毒之功效。又名革命草、水花生、空心莲子草危害性极大的入侵物种：危及生物多样性和破坏生态环境；阻塞水上交通，封闭河塘水面，降低作物产量，影响农田排灌，使其影响经济。可作猪饲料；有药用价值。

浮叶植物

植物体根、茎生于泥水中，有浮水叶（水上叶）和沉水叶（水下叶）之分。水上叶具长柄浮于水面，贴着水面的部分叫背面，正对着太阳的部分叫腹面，背面常长有气囊，叶的腹面具有气孔。水下叶细裂丝状或薄膜状。茎常弯曲于水中，长可达1-2m。主要分布在水深1-3m的区域内。常见的有菱、莼菜、睡莲、芡实等。菱属Trapa根生泥中，茎细长，伸至水面，叶有沉水叶和浮水叶之分，沉水叶对生，羽状分裂；浮水叶菱形，上边缘具细齿，下部楔形。叶柄具气囊，茎近水面处节间缩短，叶密聚于茎顶，各叶片镶嵌展开于水面，花单生于叶腋，坚果，有刺状角2-4枚。生于湖泊、池塘、河沟等，种类多，其中菱角T.japonica分布最广。莼菜Brasenia

叶盾状，具长的叶柄，浮生于水面，腹面绿色，背面紫色。具匍匐茎，茎细长分枝。花出自叶腋，有长柄，萼片、花瓣各3枚，披针形，紫色。生于池塘、湖泊，现已进行人工栽培。莼菜，属睡莲科的一种水草，国家Ⅰ级重点保护野生植物。杭州的西湖和雷波县的马湖，湖北省利川市和重庆石柱县黄水镇等地生产的莼菜闻名于世。采其尚未透露出水面的嫩叶食用，是一种地方名菜，古人所谓"莼鲈风味"中的"莼"，就是指的这个菜，亦作药用。睡莲Nymphaea

根茎粗而短，深埋泥底；叶柄圆柱形，细长；叶椭圆形，全缘，基部深裂成马蹄形或心形，叶表深绿色，光滑，背面呈暗红色，叶浮于水面；花多种颜色：白、黄、蓝、红等，浮于水面或挺出水面，白天开花夜间闭合，花期为4-10月。本属植物主要供观赏用。生于净水池沼中，几乎每个公园都有栽培。芡实Euryaleferox植株高大有刺，根茎短而粗，有白色须根。浮水叶圆形，盾状，直径可达130cm，腹面深绿色，叶脉下陷，叶片皱折，背面紫红色，叶脉显著隆起，两面的叶脉分枝处均被尖刺。初生叶沉水，箭形或下部呈开裂的椭圆形。叶具长而中空多刺的叶柄，丛生于茎上。花开出水面，紫色。果实球形，表面密被刺、顶端宿存萼片呈喙状，形如鸡头，故称鸡头莲。芡实种子可供药用。沉水植物根生泥中，茎、叶全部沉没水中，仅在开花时花露出水面，植物体茎叶的构造具典型的水生特性，通气组织发达，整个植物体都能吸收养料和水分。主要分布在水深1-2m处，分布的深度受透明度的制约，典型沉水植物为马来眼子菜、茨藻、轮叶黑藻、菹草、苦草、金鱼藻等。马来眼子菜Potamogetonmalaianus茎圆柱形，分枝少，叶带状长椭圆形。仅有沉水叶，先端急尖，叶缘波状，具有不规则的锯齿。生于地质较硬的湖泊、池塘和河道中，可作绿肥和饲料。菹草Potamogetoncrispus又叫虾藻，茎细长，具分支，扁平。叶广线形，顶端圆或钝，边缘有细齿，常皱折呈波状，基部近圆形略抱茎，互生，花梗下的对生。生于池塘、湖泊、溪流中，分布我国南北各省，为世界广布种。可做鱼的饲料或绿肥。菹草生命周期与多数水生植物不同，它在秋季发芽，冬春生长，夏季衰败死亡。同时形成鳞枝（冬芽）以度过不适环境。黑藻Hydrillaverticillata茎细长，圆柱形，分支，具有多数节，叶轮生，每一茎节有叶4～10枚，通常6枚，叶带状披针形，叶缘具小齿，叶无柄。广布于池塘、湖泊和水沟中。我国南北各省均有分布。目前在河蟹养殖池塘中进行人工栽培。茨藻属Najas茎纤细，圆柱形或方形，具分支。叶线型，叶缘刺状小齿，叶对生或在分枝顶端聚生。基部具鞘。植株脆弱。生于湖泊、水田、池塘等水体中。大茨藻N.marina：雌雄异株，植株较粗壮，叶宽在2-3mm，鞘全缘。

小茨藻N.minor:雌雄同株，植株较细弱，叶宽在0.5mm以下，鞘缘有小刺状齿。苦草Vallisneriaasiatica沉水无直立茎草本。叶于根部丛生，长狭带状，扁平，鲜绿色，先端钝圆，叶缘有不明显的小锯齿，以匍匐茎在水底下蔓延繁殖，植物体雌雄异株，典型的水媒花植物。同时鱼类、蟹等喜吃的饵料。金鱼藻Ceratopteris植物体光滑，茎细长分支，脆弱，易于折断。叶线形，无叶柄，6～8片叶轮生，通常多为1-2回叉状分支，边缘有微细锯齿。晚秋时形成冬芽沉入水底越冬。生于湖泊、池塘、水沟等水体中。世界种，广布我国各地。通常在水族箱内用作水草景观及净化水体用。漂浮植物植物体漂浮于水面或水体中，根不着地，根系退化或须状根，起平衡和吸收营养的作用，叶背面常有气囊或叶柄中部具葫芦状气囊。这类植物主要分布在静止小水体或流动性不大的水体中。常见的种类有紫背浮萍、槐叶萍、满江红、凤眼莲（水葫芦）、大薸（水浮莲）。萍Marsileaquardrifolis多年生草本，根状茎细长横走，每节生出根和叶，叶柄顶端有4片叶，成十字排列。田字萍、四叶菜、大浮萍。畜禽饲料和鱼类饵料。紫萍Spirodelapolyrhiza叶状体倒卵圆形或倒卵形，长5～8mm，宽5～7mm。叶状体腹面绿色，常有7条脉，背面紫色，故称紫背浮萍。丝状根5-11条。常以侧芽进行繁殖。晚秋植株产生冬芽，多年生，浮生于池塘、稻田、水沟等静水小水体。畜禽饲料和鱼类饵料。槐叶萍Salvinianatans茎细弱，横卧于水中，分枝少，无根，叶3枚轮生。浮水叶2枚，绿色，长椭圆形或卵形；沉水叶1枚，细裂成根状，通常6～7根，悬垂于水中，密生长毛，起根的作用。孢子囊果生于沉水叶上。一年生，浮生于池沼、水田、沟渠等水面，为世界广布种。秋季形成孢子。凤眼莲（水葫芦）Eichhorniacrassipes叶丛生在缩短