植物地理學(xué)-本科教學(xué)-001.第一章植物地理學(xué)教案

植物地理學(xué)教案植物地理學(xué)緒論植物地理學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容按近代地理學(xué)的奠基人〔德國人〕—亞歷山大·馮·洪堡德〔AlexandervonHumboldt1769~1859年〕的定義：植物地理學(xué)是研究“從赤道到極圈，從海洋深處和具有隱花植物原始體的山洞，到依地理緯度和地方性質(zhì)而處于不同高度的永久雪線的不同緯度下植物的數(shù)量、外貌和分布”。按照洪堡德的定義，植物地理學(xué)研究的對(duì)象是廣義理解的植被，即作為地球地理殼的根本組成要素之一的植被?？傊?，植物地理學(xué)是研究生物圈中各種植物和各種植被的地理分布規(guī)律、生物圈各結(jié)構(gòu)單元〔各地區(qū)〕的植物種類組成、植被特征及其與自然環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)?！吨参锏乩韺W(xué)》在英文叫plantgeography或phytogeography。洪堡德以后，由于研究的深入，《植物地理學(xué)》逐漸分化成幾門獨(dú)立的學(xué)科：包括研究植物分類單位在世界上的區(qū)域分布及傳播規(guī)律的植物區(qū)系地理學(xué)；研究外界環(huán)境因素對(duì)植物影響的植物生態(tài)地理學(xué)；以及研究植物在地質(zhì)歷史中變遷的植物歷史地理學(xué)等；到十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初，從植物生態(tài)地理學(xué)中獨(dú)立出以個(gè)體植物與外界環(huán)境之間的關(guān)系為研究對(duì)象的植物生態(tài)學(xué)；及以不同植物的組合——植物群落為研究對(duì)象的地植物學(xué)(植物群落學(xué))。植物區(qū)系地理學(xué)隨著資料的積累，內(nèi)容日漸豐富。它已成為研究植物種的分布區(qū)和不同地區(qū)植物區(qū)系分析的獨(dú)立學(xué)科，可以稱它為植物區(qū)系學(xué)。至于植物歷史地理學(xué)的方向，那么在它從植物地理學(xué)分出來以后，早就結(jié)合著古植物學(xué)的研究，單獨(dú)開展了。在本書中，我們保持洪堡德對(duì)《植物地理學(xué)》的理解，即它是研究植被的科學(xué)。它致力于研究植被的組成(種類組成和群落組成)、結(jié)構(gòu)、形成、開展、分布、保護(hù)和改造利用。所以，植物地理學(xué)也就是植被學(xué)(vegetationscience)。如上所述，由于植物地理學(xué)已分化成假設(shè)干獨(dú)立的學(xué)科，它不宜作為一個(gè)人的研究對(duì)象，正如普通物理學(xué)或普通生物學(xué)不能作為一個(gè)人的研究對(duì)象一樣。作為研究對(duì)象來說，一個(gè)人只能研究其中的某一分支，或某一分支的某一問題；但作為教學(xué)科目來說，仍然可以保持植物地理學(xué)這一名稱。因此，本書內(nèi)容實(shí)際上包括了植物生態(tài)學(xué)、植物群落學(xué)和植物區(qū)系學(xué)的一些根本知識(shí)。自然界是一個(gè)整體，自然界的生物局部和非生物局部彼此作用、相互制約，共同形成一種相互作用的系統(tǒng)，近年來研究這種相互作用系統(tǒng)的系統(tǒng)生態(tài)學(xué)也獲得很大地開展。植被是這種系統(tǒng)(生態(tài)系統(tǒng))的重要組分，沒有植被，系統(tǒng)就不存在，同時(shí)植被也受系統(tǒng)其他組分的強(qiáng)烈影響，因此，在全書最后，介紹了關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的幾點(diǎn)最根本的概念。植被是由植物組成的，因此可以從植物學(xué)的角度出發(fā)進(jìn)行研究，但植被又是景觀的重要組分，是地表的一項(xiàng)特征，所以也可以從地理學(xué)的角度進(jìn)行研究。但是不管從什么角度出發(fā)進(jìn)行研究，不僅需要植物學(xué)的知識(shí)，而且也需要地理科學(xué)的知識(shí)；不僅需要采用植物學(xué)的方法，而且也需要采用地理科學(xué)的方法；當(dāng)然，還有植物地理學(xué)這一分支本身所特有的方法。由此可以看出，植物地理學(xué)和其他許多部門自然地理學(xué)一樣，是一門邊緣性質(zhì)的學(xué)科。第一章植物類群特征與環(huán)境第一節(jié)關(guān)于植物分類的一些根本知識(shí)一、植物分類的根本知識(shí)現(xiàn)地球上有200多萬種生物，其中植物約有50萬種左右，植物不但種類繁多，而且其形態(tài)、結(jié)構(gòu)(裸子植物、被子植物、單子葉、雙子葉)、生活習(xí)性也千差萬別，充分表現(xiàn)出植物種類和特征的多樣性，為了充分地認(rèn)識(shí)，合理的利用生物資源，就要對(duì)它們進(jìn)行分類。植物分類：就是通過比擬植物形態(tài)，解剖結(jié)構(gòu)上的異同，習(xí)性上的差異，以及生物化學(xué)成分和染色體的特征加以匯同辨異，分門別類，予以命名和描述，并按植物界演化的趨向或順序編制排列，建立一個(gè)能夠反映出植物間親緣關(guān)系和進(jìn)化程度的有規(guī)律的階層系統(tǒng)，每種植物在系統(tǒng)中均有自己適宜的位置?！惨弧持参锓诸惖脑敲粗参锓诸悓W(xué)也和其它任何科學(xué)的開展一樣，都有一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過程，而又因植物的種類眾多，特性各異，各位科學(xué)工作者對(duì)其特性的認(rèn)識(shí)不一，因此，各自的分類依據(jù)和原那么也不同。例如：1.按枝莖形態(tài)可分為：①木本植物②草本植物③藤本植物2.按葉的特點(diǎn)可分為：①常綠植物②落葉植物③闊葉植物④針葉植物3.按生長習(xí)性可分為：①一年生植物②二年生植物③多年生植物4.按用途可分為：①糧食類②蔬菜類③果木類④藥用類⑤用材類瑞典植物學(xué)家林奈〔CarolusLinnaeus，1707~1778年，瑞典〕對(duì)植物的分類，是根據(jù)植物花中雄蕊的數(shù)目和長短，雌蕊中心皮的連合情況等。因此，他分出單蕊，二蕊，三蕊等綱。無花的植物他一概歸為隱花植物。這以前，確切的說在1859年以前，達(dá)爾文的《物種起源》發(fā)表之前的漫長時(shí)期里，人們認(rèn)為物種是不變的，物種與物種之間不存在有什么聯(lián)系，彼此是孤立的。所以對(duì)植物的分類僅是人們就自己的方便，選擇植物的一個(gè)或幾個(gè)特點(diǎn)作為分類的標(biāo)準(zhǔn)，即主要是考慮某種外表現(xiàn)象，并不包括親緣關(guān)系，這種分類方法都稱之為：人為分類法。自達(dá)爾文《物種起源》一書發(fā)表以后，人們對(duì)植物的分類是從生物進(jìn)化的觀點(diǎn)出發(fā)，把植物之間的親緣關(guān)系作為分類的標(biāo)準(zhǔn)，這一分類方法稱之為自然分類法。在對(duì)有花植物的分類中，自然分類法著名的分類系統(tǒng)有：①恩格勒系統(tǒng)，②哈欽松系統(tǒng)，③格羅斯蓋姆系統(tǒng)，④塔赫他間系統(tǒng)，⑤胡先彇系統(tǒng)。(詳情參見高等教育出版社《植物學(xué)》下,1984年版,Page327)〔二〕植物分類的單位和命名現(xiàn)在采用的植物系統(tǒng)分類單位在全世界范圍內(nèi)是一致的，其根本單位是：界〔Plantae〕門〔Divisio〕或〔Phylum〕綱〔Classis〕目〔Ordo〕科〔Familia〕屬〔Genus〕種〔Species〕然后將這些附屬的等級(jí)單位依次排列起來構(gòu)成一個(gè)階層系統(tǒng)，各級(jí)單位根據(jù)需要可再分成亞級(jí)。如：亞門，亞綱，亞目，亞科和亞屬等?，F(xiàn)以水稻為例分列如下：界植物界〔Plantae〕門種子植物門〔Spermatophyta〕亞門被子植物亞門〔Angiospermae〕綱單子葉植物綱〔Monocotyleoloneae〕亞綱穎花亞綱〔Glumiflorae〕目禾本目〔Graminales〕科禾本科〔Gramineae〕屬稻屬〔Oryza〕種稻〔OryzasativaL.〕種：是分類系統(tǒng)的根本單位，不是相似個(gè)體的簡(jiǎn)單集合。種是起源于共同祖先，具有極為相似的形態(tài)和生理特征，且能自然交配產(chǎn)生正常的可育性后代，并具有一定自然分布區(qū)的生物類群。一個(gè)物種的個(gè)體一般不能和其它物種進(jìn)行生殖結(jié)合，也不能產(chǎn)生有生殖能力的后代，此即生殖隔離現(xiàn)象。關(guān)于植物的命名在1753年林奈提出雙名法以前，各國各地的生物學(xué)者都采用俗名，當(dāng)然俗名有俗名的好處，在當(dāng)?shù)赝ㄓ?，一說皆知，俗名常常具有描寫性，比擬形象。如：七葉一枝花〔百合科〕人參〔五加科〕鉆天楊〔楊柳科〕龍爪柳〔楊柳科〕俗名有其缺點(diǎn)和局限性，俗名不但各國不同，一國之內(nèi)各地的叫法也不同。如馬鈴薯：在我國南京叫洋山芋，在東北、華北叫土豆，在西北叫洋芋。這樣一來對(duì)于國內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流很不便，同物異名或同名異物會(huì)為植物學(xué)研究帶來很大混亂，如：在我國同叫白頭翁的植物多達(dá)16種，分屬4科16屬。為了防止混亂，便于交流，需要對(duì)每一種植物規(guī)定一個(gè)國際上統(tǒng)一使用，大家共同遵守的名稱，即學(xué)名。1753年林奈建議：將植物學(xué)名用拉丁文命名，并用兩個(gè)拉丁字組成，這就是“雙名法”。命名的方法：一個(gè)物種只有一個(gè)拉丁學(xué)名，學(xué)名的第一個(gè)字是屬名，為拉丁名詞，其第一個(gè)字母必須大寫，第二個(gè)字是種加詞即種名，大局部種加詞為形容詞，種名一律小寫，其性、數(shù)、格需與屬名一致，在種名的后面還應(yīng)加上命名人的姓氏縮寫。用正體字書寫。一種植物由屬名、種名和命名人的姓氏縮寫共同構(gòu)成一個(gè)完整的拉丁學(xué)名。如馬鈴薯的學(xué)名是SolanumtuberosumL.。植物的科名常根據(jù)該科植物中某一顯著特征而定，加上詞尾即成。如豆科〔Leguminosae〕其種子生于莢內(nèi)〔Legume〕科名即由這一特征而來。木蘭科(Magnoliaceae)、樟科〔Lauraceae〕、大戟科〔Euphorbiaceae〕?？埔陨细骷?jí)單位也是加詞尾而得，均為正體書寫。〔三〕低等植物與高等植物的概念。低等植物：包括細(xì)菌、藻類、粘菌、真菌和地衣。這些植物的共同特征是：①?zèng)]有根、莖、葉的分化。②沒有維管束系統(tǒng)。③生殖器官一般都是單細(xì)胞的，生殖時(shí)不經(jīng)過胚的階段。這些植物構(gòu)造比擬簡(jiǎn)單，大多分布于水生環(huán)境中或潮濕的陸地環(huán)境下，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較弱，在進(jìn)化上屬比擬原始的類群，故稱低等植物，全世界低等植物約有10萬種。高等植物：包括苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物。這些植物〔除苔蘚植物外〕的共同特征是：①有根、莖、葉的分化。②有維管束系統(tǒng)。③它們的生殖器官都是多細(xì)胞的。生殖時(shí)受精卵在母體內(nèi)發(fā)育成胚。由于這些特征的出現(xiàn)，加強(qiáng)了它們對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，特別是對(duì)陸地環(huán)境的適應(yīng)，從而使它們得以長足開展，所以稱這些植物為高等值物。二、植物各根本類群的主要特征〔一〕細(xì)菌細(xì)菌是一類單細(xì)胞的生物，種類繁多，大約有1600多種。它的個(gè)體微小〔1~10微米〕，從外形上可將其分為球狀、桿狀、弧狀三種根本形態(tài)。細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和一般生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)根本相同，包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)(無真正的細(xì)胞核)及內(nèi)含物。有些細(xì)菌還有莢膜芽胞或鞭毛等特殊結(jié)構(gòu)，因其無真正的細(xì)胞核亦稱它們?cè)酥参铩苍酥参镞€包括藻類植物的蘭藻〕，其營養(yǎng)方式多數(shù)是異養(yǎng)型，繁殖方式是直接分裂。〔二〕藻類植物藻類植物比細(xì)菌進(jìn)化，除蘭藻以外其它藻類細(xì)胞結(jié)構(gòu)有了真正的細(xì)胞核，植物體有單細(xì)胞的、群體的或多細(xì)胞的葉狀體。沒有根、莖、葉的分化，大都具有葉綠素，能夠進(jìn)行光合作用，紅藻與褐藻因內(nèi)含的葉綠素為其它色素所掩蓋，所以不呈綠色，大部生活于水中或潮濕的環(huán)境，其繁殖方式多樣。常見的藻類植物如水綿〔綠藻門俗稱青苔〕，地耳、發(fā)菜〔蘭藻門〕，海帶〔褐藻門〕，紫菜〔紅藻門〕等等?！踩痴尘尘臓I養(yǎng)體為裸露的原生質(zhì)體(無細(xì)胞壁)，無葉綠素，內(nèi)含有多數(shù)細(xì)胞核，能作變形蟲式的運(yùn)動(dòng)〔活物質(zhì)流動(dòng)〕，圍食固體的細(xì)粒，這些特征均與動(dòng)物相似。但粘菌的生殖方式又和真菌所產(chǎn)生的孢子相似，其壁為纖維素組成，這是植物的特征。粘菌除少數(shù)寄生外，其余均為腐生，這類腐生的粘菌分布范圍極廣，最常見的腐生粘菌為發(fā)網(wǎng)菌。粘菌是介于動(dòng)物和植物之間的生物。大多數(shù)生于森林中陰暗和潮濕的地方，在腐木上，落葉上或其他濕潤的有機(jī)物上。一般粘菌沒有直接的經(jīng)濟(jì)意義，為腐生菌。只有幾個(gè)種寄生在經(jīng)濟(jì)植物上，危害寄主?！菜摹痴婢参镎婢翘厥獾纳镱惾?，大多數(shù)真菌由菌絲纏繞而成，它們有細(xì)胞核而無葉綠素，都營異養(yǎng)生活，其繁殖方式多樣，但以無性繁殖為主。常見的真菌有：子囊菌綱的酵母菌、青霉菌、曲霉菌，擔(dān)子菌綱的猴頭菌、香菇、蘑菇等?！参濉车匾碌匾率窃孱惻c真菌的共生體，地衣內(nèi)真菌的菌絲構(gòu)成各種形狀的主體，吸收水分和氧分；藻類混生其間或成層狀，進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物，兩者互通有無協(xié)調(diào)生長，非常穩(wěn)定。地衣可根據(jù)外部生長狀態(tài)分為三大類：殼狀地衣，葉狀地衣，枝狀地衣。〔六〕苔蘚植物苔蘚植物個(gè)體矮小，高幾毫米到幾十厘米，具假根和類似莖葉分化，但大部構(gòu)造簡(jiǎn)單，組織分化比擬原始。生殖器官是多細(xì)胞的，生殖過程有胚的階段，沒有維管束結(jié)構(gòu)。具明顯世代交替現(xiàn)象，故被劃為高等植物。其生活史中配子體世代興旺，孢子體寄生在配子體上。配子體：在苔蘚植物的個(gè)體生活史中，當(dāng)孢子遇到適宜的環(huán)境便開始萌發(fā)，逐漸發(fā)育成為綠色的植物體，其上形成頸卵器和精子器，并分別產(chǎn)生兩性生殖細(xì)胞——卵子〔雌配子〕和精子〔雄配子〕，所以稱此植物體為配子體，生活史中的這一階段稱為有性生殖世代或配子體世代?！埠?jiǎn)單地講，配子體就是能產(chǎn)生雌雄配子的植物體〕孢子體：精卵細(xì)胞結(jié)合后，受精卵在頸卵器中發(fā)育為多細(xì)胞的胚，胚進(jìn)一步發(fā)育成為非綠色的寄生于配子體上的局部叫做孢子體。苔蘚植物門約有840屬23000余種。我國約有2000多種，常見的苔蘚植物有地錢、泥炭蘚、葫蘆蘚等。〔七〕蕨類植物蕨類植物是最原始的維管植物，它有根、莖、葉的分化，根呈須根狀，莖為根狀莖，葉為單葉或復(fù)葉，常為屢次羽狀分裂，其生活史中有明顯的世代交替，孢子體占最大優(yōu)勢(shì)〔日常所見為孢子體〕，配子體為微小的葉狀體，稱為原葉體，能獨(dú)立生活，其受精作用在母體內(nèi)進(jìn)行，并形成胚?，F(xiàn)在廣布世界的蕨類植物約有12000種，我國約有2600種，尤以熱帶、亞熱帶地區(qū)為最豐富。常見的蕨類植物有蜈蚣草、鐵芒箕、里白，卷柏，崖姜等?！舶恕陈阕又参锫阕又参锏姆N子裸露是最主要的特征，它的孢子體〔植物體〕特別興旺，大多數(shù)都是木本植物〔除百歲蘭外〕，而且是高大的喬木，單軸分枝，絕大多數(shù)植物具有頸卵器，傳粉后花粉粒萌發(fā)形成花粉管，受精過程可脫離水的環(huán)境，種子里的胚乳是單倍體，其配子體進(jìn)一步簡(jiǎn)化，配子體寄生在孢子體上。裸子植物主要分布于歐亞大陸的北部，美洲北部，現(xiàn)全世界僅有12科71屬760多種。我國有11科41屬230多種，是全世界裸子植物最多的國家。常見的裸子植物有蘇鐵、銀杏、柏木、松樹等?！簿拧潮蛔又参锉蛔又参锸侵参锝缱罡呒?jí)的類群，它具