生态学裸子植物篇

第八章裸子植物（Gymnospermae)种子植物包括裸子植物和被子植物，其共同特点是产生种子。种子内具有胚(幼小的植物体)，并受到较好的保护，对于度过不良环境以及传播、繁衍后代均有极大的作用。第一节裸子植物的一般特征裸子植物是介于蕨类植物和被子植物之间，仍保留着颈卵器，具有维管束，能产生种子的一类高等植物。一、裸子植物的一般特征①孢子体特别发达：多年生的木本植物，大多数为单轴分枝的高大乔木，枝条有长枝和短枝之分。具有形成层和次生结构。除买麻藤纲外，木质部有管胞而无导管和纤维，韧皮部有筛胞而无筛管和伴胞。松的种子②胚珠裸露：孢子叶大多数聚生成球果状，称孢子叶球。孢子叶球通常单性，同株或异株；小孢子叶聚生成小孢子叶球；每个小孢子叶的下面生有贮满小孢子的小孢子囊。大孢子叶丛生或聚生成大孢子叶球，胚珠裸露。小孢子叶球小孢子叶球大孢子叶球松孢子叶发育图胚珠裸露胚珠裸露③具有颈卵器：大多数种类雌配子体中尚有结构简化的颈卵器。雌配子体在近珠孔端产生颈卵器，其结构简单，埋藏在胚囊中。颈卵器内有一个卵细胞和一个腹沟细胞，无颈沟细胞。④传粉时花粉直达胚珠：花粉粒由风传播，经珠孔直接进入胚珠，在珠心上方形成花粉管，进入胚囊，使精子与卵细胞受精。从授粉到受精的过程，要经过相当长的时间，约2~3年。⑤具多胚现象：是由于一个雌配子体上的几个或多个颈卵器的卵细胞同时受精，形成多胚，或者由于一个受精卵，在发育过程中分裂为几个胚，即裂生多胚现象。裸子植物和被子植物又称为显花植物。但裸子植物的孢子叶球实际上不是真正的花，所以多数学者如哈钦松、塔赫他间、克朗奎斯特等采用狭义的“显花植物”的概念，即有花植物或显花植物仅指被子植物而不包括裸子植物。松的生活史松的生活史：孢子体与孢子叶球(雌雄球花)雄配子体单核花粉(小孢子)第一原叶细胞胚性细胞第二原叶细胞精子器原始细胞(中央细胞)管细胞生殖细胞雌配子体发育大孢子游离核多核体萌发休眠游离核多核体形成细胞壁颈卵器原始细胞颈卵器传粉与受精当年传粉，翌年受精小孢子成熟当年大孢子叶球形成风媒传粉形成传粉滴传粉完成雌配子体进入休眠花粉萌发颈卵器形成受精作用精子形成体细胞分裂种子发育受精卵原胚胚胎选择胚器官分化胚胎成熟种皮、胚、胚乳的来源二、裸子植物的分类裸子植物是一个自然的分类群，裸子植物门通常分为苏铁纲、银杏纲、松柏纲、红豆杉纲、买麻藤纲。现代裸子植物有5纲，9目，12科，71属，约800种。我国是裸子植物种类最多、资源最丰富的国家，有5纲，8目，11科，41属，236种。有许多为孑遗植物，或“活化石”植物。我国的裸子植物是重要的造林树种。第二节苏铁纲(Cycadinae)苏铁纲(Cycadinae)：仅有苏铁科(Cycaceae)，共9属100种。苏铁属(Cycas)苏铁(铁树)(C.revolota)是一种常绿木本植物，茎干粗壮，常不分枝。叶螺旋排列，营养叶很大，羽状深裂，集生于树干顶部。雌雄孢子叶球，异株，生于茎的顶端。苏铁(C.revolota)苏铁(C.revolota)苏铁(C.revolota)苏铁第三节银杏纲(Ginkgoinae)银杏纲(Ginkgoinae)：仅有银杏(Ginkgobiloba)一种。乔木，有长短枝。叶扇形，二裂，二叉脉序。孢子叶单性异株。银杏(Ginkgobiloba)银杏银杏(Ginkgobiloba)银杏(Ginkgobiloba)银杏(Ginkgobiloba)银杏(Ginkgobiloba)银杏(Ginkgobiloba)常绿或落叶乔木，很少是灌木；常具有树脂道。孢子叶球排列成球果状，单性同株或异株。球果的种鳞和苞鳞分为离生、半合生、完全合生三种类型。松柏纲有4科，44属，500种。一、松科(Pinaceae)：针形叶或鳞形叶，叶及种鳞螺旋状排列，种鳞和苞鳞离生，每种鳞具2粒种子。本科是松柏纲植物中最大的科，我国有10属，其中有许多是特有种和孑遗植物。如1、冷杉属(Abies),冷杉(A.fabri).第四节松柏纲(Coniferae)冷杉2、铁杉属(Tsuga)，铁杉(T.chinensis)3、银杉属(Cathaya)，银杉(C.argyrophylla)，我国特有的活化石植物。4、云杉属(Picea)，云杉(P.asperata)。云杉(P.asperata)5、金钱松属(Pseudolarix)，金钱松(P.amabilis)，我国特有。6、落叶松属(Larix)，落叶松(L.gmelinii)落叶松落叶松7、松属(Pinus)松属红松(P.koraiensis)第四节松柏纲8、雪松属(Cedrus)，雪松(C.deodara)雪松二、杉科(Taxodiaceae)叶披针形、钻形、条形或鳞形，互生或鳞螺旋状排列，种鳞和苞鳞半合生，每种鳞具2-9粒种子，小孢子无气囊。我国有6属。常见的有：1、水杉属(Metasequoia)水杉M.glyptostroboides)水杉2、杉木属(Cunninghamia)杉木(Cunninghamialanceolata)杉木(Cunninghamialanceolata)杉木(Cunninghamialanceolata)三、柏科(Cupressaceae)：叶鳞形或刺形，交互对生或轮生，种鳞和苞鳞完全合生，每种鳞具1-多粒种子，小孢子无气囊。我国有8属，常见的有1、侧柏属(Platycladus)，侧柏(P.orientalis).侧柏侧柏(P.orientalis)侧柏(P.orientalis)2、柏木属(Cupressus)3、圆柏属(Sabina)，圆柏(S.chinensis)。圆柏(S.chinensis)。4、刺柏属(Juniperus)四、南洋杉科(Araucaria)，南洋杉(Araucariacunninghamii。第五节红豆杉纲(Taxinae)常绿乔木或灌木。叶条形或披针形，螺旋排列或交互对生，叶腹面中脉凹陷，叶背沿凸起的中脉两侧各有一条气孔带。成熟种子坚果状，生于杯状肉质的假种皮中，上部露出，成熟时假种皮肉质红色。红豆杉纲(Taxinae)：3科。一、罗汉松科(Podocarpaceae)罗汉松(Podocarpusmacrophyllus)。罗汉松罗汉松罗汉松(Podocarpusmacrophyllus)二、三尖杉科(Cephalotaxaceae)三尖杉(Cephalotaxusfortunei)三、红豆杉科(Taxaceae)红豆杉(Taxuschinensis)第六节买麻藤纲(Gnetinae)买麻藤纲(Gnetinae)又称盖子植物纲(Chlamydosperminae)。灌木或木质藤本，次生木质部常具有导管，无树脂道。叶对生或轮生，有各种类型。膜质鞘状的，绿色扁平的(类似双子叶植物的叶)，也有肉质较长的呈带状(类似于单子叶植物的叶子)。其孢子叶球有类似于花被的结构，称为盖被，也称为假花被。精子没有鞭毛，颈卵器极其退化或者没有。种子包于由盖被发育而成的假种皮内。一、麻黄科(Ephedraceae)，麻黄(Ephedrasinica)。麻黄(Ephedrasinica)麻黄(Ephedrasinica)麻黄(Ephedrasinica)麻黄(Ephedrasinica)第六节买麻藤纲(Gnetinae)二、买麻藤科(Gnetaceae)，买麻藤(Gnetummontanum)。买麻藤(Gnetummontanum)买麻藤(Gnetummontanum)买麻藤第六节买麻藤纲(Gnetinae)三、百岁兰科(Welwitschiaceae)，百岁兰(Welwitschialesbainesii)。百岁兰第七节植物进化概述一、个体发育和系统发育个体发育(ontogeny)：是指植物从它生命活动中某一阶段(孢子、合子、种子)开始，经过形态、结构和生殖上的一系列发育变化，然后再出现当初这一阶段的全过程。也就是植物的生活史。系统发育(phylogeny)：是指物种种族的发展史，包括生物的起源，各类生物在地球上形成、演化的整个历史过程。它涉及该物种从无到有、个体由少到多、以及结构由简单到繁杂的全部内容。个体发育和系统发育虽是两种不同的概念，但二者之间的关系非常密切，个体发育是系统发育的前提，而系统发育则是个体发育的结果。二、植物进化的一般规律植物各大类群的进化，与环境变化、性状变异和自然选择有着密切关系。1.形态结构：由简单到复杂，由原核到真核，由单细胞到多细胞，并逐渐分化形成各种组织和器官。2.生态习性：由水生到陆生，藻类全部生命过程都在水中进行；苔藓植物已能生长在潮湿的环境；蕨类植物能生长在干燥环境，但精子与卵结合需借助于水；种子植物不仅能生长在干燥环境，其受精过程已不再需要水的参与。3.繁殖方式：由无性的营养繁殖、孢子繁殖到有性的配子生殖；配子生殖中有同配、异配和卵式生殖的不同。蓝藻和细菌都属于原核生物，是原始类型，其余各类植物的细胞都具有真核，属于真核生物。真核比原核进化。真核植物中，藻类、菌类、地衣多生活在水湿环境中，没有维管组织分化，也无颈卵器发生。三、植物的起源一般认为真核藻类中绿藻最为原始。由于绿藻中所含细胞色素、细胞壁成分和贮藏养分与高等植物十分相似，因此，不少学者认为绿藻是高等植物的祖先。真菌的起源：不少学者认为真菌是某些绿藻在进化过程中失去叶绿素而成为腐生或寄生类型的。地衣则是藻类和真菌彼此共生的复合体。高等植物的起源：有人认为蕨类植物由苔藓进化而来；也有人认为蕨类植物的历史较苔藓为早，蕨类植物直接起源于绿藻，而苔藓起源于蕨类。近年来不少学者认为，苔藓植物和蕨类植物并没有直接亲缘关系，它们都是由绿藻起源，并沿着两条道路发展：苔藓沿着配子体占优势的方向进化，蕨类则沿着孢子体占优势的方向进化。孢子体占优势的蕨类植物，体内有较完善的输导组织分化和真根的产生，因此能适应陆地环境而繁衍。在进化历史上，蕨类曾一度十分繁盛，煤层即是石炭纪时巨大木本蕨类植物被埋在地下而形成的。以后地球的环境发生了变化，由蕨类植物进化到裸子植物，其中最著名的代表即为种子蕨，它是最古老的裸子植物，其外部形态和内部结构很象真蕨，但却产生了种子，而与现代苏铁十分相似。可见，种子蕨是介于蕨类和裸子植物之间的过渡类型。裸子植物的出现比蕨类植物更能适应陆地环境。特别是生活史中配子体十分简化，依附于孢子体上，其有性生殖效力更高，避免了能量的无谓的耗损。花粉管的出现，使受精摆脱了水的限制。同时种子的产生，胚能安全地度过不良环境，为其后代的繁衍创造了良好的条件。裸子植物再进一步进化，就产生了被子植物。被子植物孢子体的维管组织比裸子植物更加完善，配子体更加简化。并产生了花的结构，使胚珠包被在子房内，以后胚珠发育成种子，子房发育成果实，使幼小植物体—胚得到更为完善的保护，进一步提高了植物对陆生环境的适应，因此，被子植物是整个植物界中最进化和最高级的类群。