第一章植物分类类群演化与地球环境

生物圈：地球上所有生物及其生活领域的总和.是自然环境的有机局部.一、生物圈生物膜：地表上下100m的区域,生物繁衍最集中的范围.植物与生物圈：植物有机体占生命有机体的99％.引言二、植物的生态作用1、平衡地球现代大气成分2、维护地球系统的生态平衡充当初级生产者,是食物链的根底联系非生物环境与高级消费者物质能量关系的重要环节强大的生态功能〔修养水源、保持水土、土地质量修复、清新空气、美化环境〕3、植物对环境的指示作用植物化石对古环境的指示；植物对土壤特性的指示〔酸碱性、肥力、水分、盐分、通气状况等〕；植物的岩矿指示和构造指示；植物的气候指示性植物对环境质量或污染程度的指示；4、植物与人类生存植物栽培与繁育、人工育种、食物源高山环境与高山植物雪莲灵芝银剑点地梅云杉干旱环境与旱生沙生植物沙枣沙枣树仙人球骆驼刺梭梭盐生环境与盐生植物海蓬子海蓬子(Calicorniabiglovii)生态作用改进土壤条件大量吸收CO2固碳5200千克/hm有效铲除养殖带来的对海水的有机污染产食用油嫩茎中含有很高的生物碱，具药用价值水生环境与水生植物睡莲科，水生植物。叶两型，分沉水叶与浮水叶。浮水叶全缘，绿色近革质；沉水叶膜质。花黄色漂浮水面。分布于华东、华南、东北。野生于池塘、湖边沼泽地，也可栽培供欣赏。萍蓬草三、植物地理学研究对象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、植被特征及其与自然环境之间的相互关系的科学。〔1〕种群分布植物种和植物群落的分布格局〔2〕植被类型及分布植被类型与温度带植被类型与干湿带植被类型与地形地貌植被类型与土壤带〔3〕植物区系区系成分、区系范围、区系特点、区系演化、区系划分等四、植物地理学开展简史〔一〕古代植物地理知识的萌芽?诗经?(公元前六世纪以前)——描述了山地与平原植物类型的不同及某些相似植物的不同生境。?考工记?(公元前六世纪)——指出因地形、气候差异，中国植物分布存在南北界限?管子·地员?(公元前五世纪)——认识到山地植物的垂直分布现象以及阴、阳坡的差异；列举了从水中到陆地依次更替的12种植物?尚书·禹贡?(公元前三世纪)——记载了植被水平地带分布?植被历史??关于植被的论文?(公元前334～前332年)——泰奥弗拉斯托随亚历山大大帝东征印度，对沿途观察到的植被(草原、荒漠和热带森林)变化进行的记述。?南方草木状?(东晋时期)——提出南岭为中国植物分布的一条重要界限〔二〕近代植物地理学的建立背景：18世纪末和19世纪初，一些欧洲国家，为了寻找工业原料和海外市场，屡次派出有自然科学家参加的考察队，进行世界范围的大规模考察。这些考察不断发现和记录新的植物种和植被现象，从而为植物地理学的建立和开展奠定了根底。植物地理学的建立：洪堡德在做了大量野外考察，特别是1799～1804年的南美、中美之行的根底上，把植物地理的知识系统化，为植物地理学的建立奠定了根底，被称为“植物地理学之父〞。洪堡德植物地理学成就提出了植物地理学的概念指出了植物分布对气候的依赖性山地上部垂直带与北方平原植被带的相似性指出垂直带系统在热带、温带和寒带气候的山地具有不同的结构分析了地球历史在植物现代分布中的意义提出存在植物种的起源中心和由中心向外散布的植物学思想提出了植物外貌的概念，认为外貌表现植物生活地方的自然地理特性，并分出19个植物外貌形式，成为后来的生活型概念的开端。洪保德(AlexandervonHumboldt)指出植物地理学是研究“从赤道到极圈，从海洋深处到永久雪线以下植物的数量、外貌和分布〞。其对象不是孤立的植物个体，是决定自然面貌的植物整体——植被。植物地理学德堪多的?植物地理学?格里泽巴赫的?地球植被?席姆佩尔的?生理学根底上的植物地理学?，形成了传统的“生态植物地理学〞方向。达尔文进化论思想柯本以植被为基础的气候分类

道库恰耶夫自然地带学说

〔三〕20世纪60年代以来植物地理学开展在60年代和70年代初，韦格纳“板块构造说和大陆漂移理论〞广泛为生物地理学家所接受，解释了许多植物的分布现象，并使传统的“历史植物地理学〞发生了革命，促使学者们重新考虑植物分布类型。麦克阿瑟的岛屿生物地理理论成为植物地理学进一步开展的重要理论根底之一。主要观点：岛屿上的生物种的数目，与它们的系统发生的亲合性无关，而与该岛屿距离种源〔大陆〕的远近和岛屿面积的大小相关。20世纪70年代以后，以“生物地理学〞命名的著作增多，植物地理学内容更丰富，阐述更精确。五、植物地理学研究的根本内容区系植物地理学生态植物地理学历史植物地理学陆地植物和植物群落的分布及其环境种属和群落层次上地理学与植物生理学成就的结合研究植被的时间开展规律第一章植物分类类群、演化与地球环境一、植物分类基础知识（一）生物分界学说简介二界系统（林奈,1735）:动物界(Animalia)、植物界(Plantae)2.

三界系统（Haeckel,1866）植物界(Animalia)动物界(Plantae)原生生物界(Protista)第一节植物分类与植物系统进化3.四界系统（Copeland,1938;Whittaker,1959;Leedale,1974）植物界(Plantae)动物界(Animalia)

（除原生动物外）原核生物界(Monera)（原生动物、细菌和蓝藻）真菌界(Fungi)4.五界系统(Whittaker,1969)植物界(Plantae)动物界(Animalia)原生生物界(Protista)（包括原生动物，单细胞藻类、粘菌等）真菌界(Fungi)（包括真菌和酵母等）原核生物界(Monera)（细菌和蓝藻等）五界系统〔三个层次，三种营养方式〕1.物种种——起源于共同祖先，形态与生物学特性相似的植物个体的组合。根本进化单位根本分类单位2.植物分类的原那么和依据原那么：客观反映亲缘关系和进化过程。依据：人为标准——形态+人为标准——形态+人为标准+其他〔二〕植物分类原那么、单位、命名常见的植物分类

按光合作用色素藻类植物分门的主要依据。光合作用色素是植物的特有成分，在菌类、藻类中，色素的成分差异较大。

按生态环境水生植物陆生植物湿生植物中生植物旱生植物3.植物的命名二名法〔又称双名法binomialnomenclature):林奈(CarlvonLinne,瑞典)首创用两个拉丁字〔或拉丁化形式的字〕构成的某一物种的学名的方法。第一个字为属名(名词)，第二个字为种名(形容词)+命名人南京丽藻NitellananjingensisHanetG.X.桃PrunuspersicaL.三名法(trinomialnomenclature):用三个拉丁字表示属名、种名、亚种或变种的命名法变种〔variety,缩写为var.)蟠桃Prunuspersicavar.compressaBean亚种(subspecies,缩写为subsp.,ssp.)风车草Cyperusalternifoliusssp.flabelliformis4.植物界的分类分类等级界(Kingdom)门(Phylum)纲(Class)目(Order)科(Family)属(Genus)种(Species)

二、植物界大类群〔一〕原核生物细菌门〔Bacteriophyta〕〔Schizomycophyta〕蓝藻门〔Cyanophyta)〔1〕细菌的一般特征最古老的微小的单细胞生物〔平均体长2~3μm,宽0.5μm〕；无细胞核，绝大多数不含叶绿素；形态结构简单。一般只有球状(球菌coccus),杆状(bacillus)和螺旋状(spirilla)细菌细胞壁成分为粘质复合物。细菌门〔Bacteriophyta〕〔Schizomycophyta〕地球生命的先锋地球物质循环的重要参与者〔分解动植物残体、参与C，N，P，S等的循环过程〕；农业上的有益菌：固氮菌、磷细菌、土壤其他细菌〔改善土壤结构、提供植物生长需要的营养盐等〕；工业微生物：发酵、酿酒、制糖等；医药方面：生产各种酶制剂、活菌制剂等；环境保护方面：污染治理、污染监测有害菌：痢疾、伤寒、霍乱等人畜家禽流行病〔2〕细菌在自然界中的作用球菌杆菌螺旋菌蓝藻门〔Cyanophyta)可进行简单的光合作用：没有叶绿体，但含有叶绿素a，β－胡罗卜素、藻胆素(蓝藻素)。单细胞生物，无细胞核膜，无核仁和核膜分化细胞壁由纤维素(内层)，果胶质(外层)组成；营养繁殖和孢子繁殖〔1〕蓝藻的一般特征种类多，分布广，喜潮湿和阳光;水生蓝藻多喜生于有机质丰富的碱性水体(表水、近岸、小型湖泊);是水体富营养化的标志〔水华/赤潮〕;农业上固氮，增加土壤有机质;〔2〕蓝藻与自然环境微囊藻项圈藻鱼腥藻颤藻螺旋藻〔二〕真核藻类、真菌、地衣藻类(Algae)真菌门(Eumycetes)地衣门(Lichenes)藻类(Algae)〔2〕藻类与环境分布广泛，但以水生为主藻类对环境具敏感指示作用藻类数量、种类是水产业中简单划分水质等级(肥、活、嫩、爽等级)的依据可作为水体生态环境退化的标志净化污染水体藻类过度繁殖〔3〕藻类的经济意义食用：螺旋藻(Spirulina),发菜(Nostocflogelliforme),海带，紫菜，石花菜，麒麟菜等；养殖业天然饵料；提取工业、医药成分〔藻胶酸、琼胶、卡拉胶、碘化钾等〕；藻类化石是探矿的重要指示生物。真菌门(Eumycetes)(Fungi)〔1〕一般特征真菌营养体一般是由向四周伸展的菌丝(hyphae)构成菌丝体(mycelium);无叶绿素，属异养型;细胞壁成分为多糖类的几丁质;孢子繁殖〔2〕真菌在自然界中的作用重要的分解者食用：蘑菇、香菇、木耳、银耳等；药用：冬虫夏草、竹黄、茯苓、灵芝等酿造：酵母、曲霉、毛霉、根霉等；有害菌：高山蘑菇残托斑毒伞灵芝冬菇牛肝菌地衣植物门(Lichens)〔1〕地衣的一般特征真菌和藻类的共生体；地衣形态几乎完全由真菌决定〔壳状、叶状、枝状〕耐极端环境喜光耐干旱：悬崖峭壁、树皮、沙漠等地方有分布;耐寒性强：高山雪线、冻土带、南北极等有地衣生长.叶状地衣壳状地衣太空中存活的地衣筒状地衣文字地衣枝状地衣〔2〕地衣在自然界中的作用先锋植物：生长于峭壁和岩石上的地衣,能分泌地衣酸,是岩石外表逐渐龟裂和破碎,促进岩石分化成土过程,为植物生长开路;环境污染的指示生物：对SO2反响敏感;药用、食用：地衣酸抗菌作用,地衣多糖的抗癌作用;石耳、石蕊等可食用;高山苔原的地衣是鹿等动物的饲料;工业原料：化学指示剂、定香剂、化装品、杀菌剂、染料等;有害地衣：冷杉树冠上挂满松萝,导致树木死亡.苔藓植物门(Bryophyta)〔2〕苔藓植物的代表类群苔纲(Hepaticae)

植物体有背腹之分，两侧对称；茎不分化为中轴；叶不具中肋成熟的孢蒴多纵裂地钱(Marchantia)

角苔(Anthoceros)藓纲(Musci)

植物体无背腹之分，辐射对称；茎有中轴分化；叶具中肋成熟的孢蒴多盖裂泥炭藓(Sphagnum)

黑藓(Andreaea)

葫芦藓(Funaria)东亚叶角苔截頭葉苔地钱泥炭藓(泥炭藓科)Sphagnumpalustre日本立碗藓(葫芦藓科)

Physcomitriumjaponicum

(土生藓类)岩生黑藓(黑藓科)Andreaearupestris

(耐干旱植物)〔3〕苔藓植物在自然界的作用植物界的拓荒者之一；保持水土的作用；指示森林类型；环境污染的重要指示生物〔对土壤、大气污染有敏感的指示作用〕经济用途：药用、燃料、肥料等。

石松纲(Lycopodinae)

有根小型叶，鳞片状突起，螺旋状排列茎二叉分孢子囊生于孢子叶上或腋部石松(Lycopodium):强酸性土壤的指示生物卷柏(Selaginella)：特别耐旱，还魂草

木贼纲(Equisetinae)有根茎叶分化小型叶，环生节上茎有明显的节与节间，节间中空木贼(Equisetum)节节草(E.ramosissimum)问荆(E.arvense)根茎叶分化明显多为根状茎大型叶，并分化为叶柄和叶片。瓶儿小草(Ophioglossum)观音座莲(Angiopleris)萍(Marsilea)芒萁(Dicranopteris)瓦韦(Lepisorus)水韭纲(Isoetinae)茎短粗似块茎状叶细长丛生，螺旋状紧密排列，近轴面具叶舌，有大小孢子叶两种叶水生或沼泽生中华水韭(Isoetessinensis):珍稀频危植物石松(Lycopodium)卷柏(Selaginella)问荆(EquisetumramosissimumDesf.)木贼(Equisetum)节节草E.ramosissimum芒萁(Dicranopteris)瓦韦(Lepisorus)中华水韭(Isoetessinensis)

〔四〕种子植物裸子植物门(Gymnospermae)被子植物门(Angiospermae)裸子植物门(Gymnospermae)铁树纲(Cycadopsida):

铁树(Cycas

revoluta)

营养叶羽状深裂，聚生于不分枝的树干顶部或块茎上银杏纲(Ginkgopsida):

单种纲——银杏(Ginkgobiloba),孑遗植物叶扇形，二裂，二叉脉序松柏纲(Coniferopsida)

孢子叶常排成球果状叶多为针形茎多分枝，具树脂道苏铁(Cycasrevoluta)雄铁树雌铁树银杏(Ginkgobiloba)银杏、俗称白果树，又叫公孙树。属裸子植物门、银杏目，是古代孓遗植物，有活化石之称。马尾松落叶松雪松青杄云杉松科水杉水松柳杉杉科侧柏圆柏杜松柏科被子植物门(Angiospermae)〔1〕被子植物的主要特征〔2〕被子植物分类三、植物的个体发育与系统发育个体发育——生物从生命的某个阶段开始〔种子〕，经过一系列形态变化和生理变化〔萌发、生长、分化、发育、成熟、生殖等〕，再回到开始的发育阶段〔产生第二代种子〕的全过程。1、植物个体发育系统发育一种生物或一个生物类群在地球环境中发生、开展、衰亡的整个历史过程。〔从无到有；从小到大〕植物或植物类群的长期进化过程。2、植物系统发育二者共同推进生物进化个体发育是根底〔遗传、变异、适应、开展进化〕个体发育受系统发育的影响和制约个体发育周期相对较短，系统发育周期漫长3、个体发育与系统发育的关系第二节植物进化与地球环境植物界进化年代表一、菌藻植物时代〔35亿年～4亿年〕地质时代：隐生宙～早古生代。6亿年前属隐生宙〔元古代、太古代〕，6～4亿年为早古生代阶段〔寒武纪～志留纪〕，对应于植物演化的原植代〔10亿年前〕和始植代〔10～4亿年〕。最早的生物化石：细菌化石：32亿年前的非洲地层；藻类化石：18亿年前西澳大利亚地层。地球生物环境(1)原始细菌—异养生物，通过无氧呼吸，消耗早期地球上的有机物。(2)突变和自然选择，分化出自养型生物—蓝藻类原核生物。利用太阳光能，以无机物为原料合成有机物，并放出氧。地质证据说明，20亿年前蓝藻已经非常兴盛，使大气中的氧含量到达了现在大气的1％。(3)生物演化的两个重要时期：35亿年～15亿年间，细菌和蓝藻独霸的时期——细菌-蓝藻时代。15亿年开始出现红藻、绿藻等真核藻类——藻类时代。真菌和地衣的起源尚无定论。(4)真核细胞的结构和功能变得复杂；奠定了有性生殖的根底北京门头沟10亿年前藻类化石河北井陉头泉6亿年前藻类化石中国东北部17亿年前藻类化石河北行唐县藻类化石-14亿年前地质时代：根本对应于晚古生代〔泥盆纪、石炭纪、二叠纪早期〕。相当于植物进化中的古植代。三、裸子植物时代〔2.4亿年～1亿年〕二叠纪至白垩纪早期，历时约1.4亿年。陆生植被演化为裸子植物，中生代最繁盛，称裸子植物时代。适应性：开展根系、维管组织、脱离以水为媒介的生殖环境。