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植物学基础知识

2011-08-07 06:14阅读：

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(一) 植物分类学基本知识
  • 生物分界，到现在都有争论，但有几个较为公认的：
  • 1.最早分为植物动物两界。
  • 2.德国生物学家海克尔于1886年提出分植物、动物、原生生物三界。
  • 3.1969年，R.H.Whittaker提出根据细胞结构的复杂程度和营养方式提出植物、动物、原生生物、原核生物、真菌五界。
  • 4.由于五届系统未能反映非细胞生物阶段，我国陈世骧提出三总界：非细胞总界（病毒）、原核总界（细菌和蓝藻）、真核总界（植物、动物和真菌）。
  • 5.近年来有学者主张另一分法，植物、动物、原生生物、原核生物、真菌、古菌六界。
⑴ 植物界的基本类群
    pan > 植物界的基本类群，即植物分类的基本等级，以白玉兰为例：
    • 界（Regnum） 植物界（Regnum vegetabile）
    • 门（Divisio,Phylum） 种子植物门（Spermatophyta）
    • 亚门（Subdivisio） 被子植物亚门（Angiospermae）
    • 纲（Clasis） 双子叶植物纲（Dicotyledoneae）
    • 目（Ordo） 木兰目（Magnoliales）
    • 科（Familis） 木兰科（Magnoliaceae）
    • 属（Genus） 木兰属（Magnolia）
    • 种（Species） 白玉兰（Magnolia denudata）
    • 根据各种植物在长期演化中所形成的特点，通常将地球上的植物分成藻类植物、菌类植物、地衣和苔藓植物、蕨类植物和种子植物。
    ① 藻类植物
    特点：多生活于水中；大小和形态结构差异很大（单细胞－衣藻，多细胞－水棉，构造复杂体积很大－海带）；没有根、茎叶的分化；含有叶绿素，能进行光合作用。
    ② 菌类植物
    • 生活环境广泛；形态大小多样；一般为异养生物。有的有益(固氮菌) 。
    ③ 地衣
    • 菌类和藻类的共生体。
    • 根据其生长状态可分为：壳状地衣、叶状地衣和枝状地衣三类。
    • 强的耐旱和耐寒能力（能在裸露的岩石上生长、北极或其它不能生长植物的地方可以繁殖成群落）；对空气污染非常敏感（二氧化硫）；可将岩石分化成土壤。
    ④ 苔藓植物
    • 有水生向陆生过渡的类型，大多数仍需要生长在潮湿的地方。
    • 结构简单而矮小；有茎叶分化，可直立生长，但没有真正的根，只有假根，假根由1或几个细胞构成的丝状体，具有固定和吸收作用如，葫芦藓。
    ⑤ 蕨类植物
    一般陆生，少数水生；有根茎叶的分化；不产生种子，以孢子繁殖；常分布在森林草本层中，不少种类可作为指示植物。
    ⑥ 种子植物
    • 包括被子植物和裸子植物。
    • 最大的特征是能产生种子，胚包含在种子内，使胚能够得到更好的保护。
    • 裸子植物：主要特征，胚珠外面没有心皮包被，因而形成的种子是裸露的。多为乔木、常绿的。常见为苏铁、银杏（世界活化石银杏和水杉）、松、杉、柏。
    被子植物：适应陆生生活的最高级、最完善的一类植物。又可分为单子叶植物和双子叶植物。藻类、菌类和地衣都没有根茎叶分化称为低等植物；而苔藓、蕨类和种子植物有根茎叶的分化被称为高等植物。
    ⑵ 国际植物命名法规简介
    • ①植物的拉丁学名
    • 林奈在1753年发表的《植物种志》，首创双名法。
    • 每种植物的拉丁学名由两部分组成，包括属名和种加词，另加命名人名。例如水杉Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng。
    ②国际植物命名法规
    国际植物命名法规规规的要点简述如下：
    • (一)植物命名的模式法和模式标本
    • 科或科级以下的分类群的名称，都是由命名模式来决定的。但更高等级(科级以上)分类群的名称，只有当其名称是基于属名的也是由命名模式来决定的。种或种级以下的分类群的命名必须有模式标本作根据。模式标本必须要永久保存，所以不能是活植物。模式标本有下列几种：
    • 1)主模式标本(全模式标本、正模式标本)(holotype)　是由命名人指定的模式标本，即著者发表新分类群时据以命名、描述和绘图的那一份标本。
    • (2)等模式标本(同号模式标本、复模式标本)(isotype)　系与主模式标本同为一采集者 在同一地点与时间所采集的同号复份标本。
    • (3)合模式标本(等值模式标本)(syntype)　著者在发表一分类群时未曾指定主模式而 引证了2个以上的标本或被著者指定为模式的标本，其数在2个以上时，此等标本中的任何1 份，均可称为合模式标本。
    • 4)后选模式标本(选定模式标本)(lectotype)　当发表新分类群时，著作未曾指定主模式标本或主模式已遗失或损坏时，是后来的作者根据原始资料，在等模式或依次从合模式、副模 式、新模式或原产地模式标本中，选定1份作为命名模式的标本，即为后选模式标本。
    • (5)副模式标本(同举模式标本)(paratype)　对于某一分类群，著者在原描述中除主模 式、等模式或合模式标本以外同时引证的标本，称为副模式标本。
    • 6)新模式标本(neotype)　当主模式、等模式、合模式、副模式标本均有错误、损坏或遗失时，根据原始资料从其他标本中重新选定出来充当命名模式的标本。
    • (7)原产地模式标本(topotype)　当不能获得某种植物的模式标本时，便从该植物的模式 标本产地采到同种植物的标本，与原始资料核对，完全符合者以代替模式标本，虽然采集人与 采集日期不尽相同，称为原产地模式标本。
    • (二)每一种植物只有1个合法的正确学名，其他名称均作为异名或废弃。
    • (三)学名包括属名和种加词，最后附加命名人之名。
    • (四)学名之有效发表和合格发表。
    • 根据“法规”，植物学名之有效发表条件是发表品一定要是印刷品，并可通过出售、交换 或赠送，到达公共图书馆或者至少一般植物学家能去的研究机构的图书馆。仅在公共集会上、 手稿或标本上以及仅在商业目录中或非科学性的新闻报刊上宣布的新名称，即使有拉丁文特征集要，均属无效。自1935年1月1日起，除藻类(但现代藻类自1958年1月1日起)和化石植物外，1个新分类群名称的发表，必须伴随有拉丁文描述或特征集要，否则不作为合格发表。 自1958年1月1日以后，科或科级以下新分类群之发表，必须指明其命名模式，才算合格发表。例如新科应指明模式属；新属应指明模式种；新种应指明模式标本。
    • (五)优先律原则
    • 植物名称有其发表的优先律(priority)。凡符合“法规”的最早发表的名称，为唯一的正确名称。种子植物的种加词(种名)优先律的起点为1753年5月1日[即以林奈所著而在1753年5月1日出版的《植物种志》(Species plantarum ed.l)为起点]；属名的起点为1754与 1764年[即自林奈所著《植物属志》(Genera plantarum)的5版与6版开始]。因此，1种植物如已有2个或2个以上的学名，应以最早发表的名称为合用名称。例如，银线草有3个学名，先后分别发表过3次：
    • Chloranthus japonicus Sieb.，i nNov. Act. Nat. Cur. 14(2)：681. 1829.
    • Chloranthus mandshuricus Rupr. ， Dec. Pl. Amur. t.2. 1859
    • Tricercandra japonica (Sieb.) Nakai ， Fl. Sylv. Koreana 18：14. 1930.
       　按命名法规优先律原则，Chloranthus japonicus Sieb.发表年代最早，应作合法有效的学名，后两名称均为它的异名(synonym)。
    • (六)学名之改变
    • 由于专门的研究，认为此属中的某1种应转移到另1属中去时，假如等级不变，可将它原来的种加词移动到另1属中而被留用，这样组成的新名称叫“新组合”。原来的名称叫基原异名(bisionym)。原命名人则用括号括之，一并移去，转移的作者写在小括号之外。例如，杉木最初由Lambert定名为Pinus lanceolata Lamb.(1803年)。1826年，Robert Brown又定名为Cunninghamia sinensis R. Br. ex Rich.。1827年，Hooker在研究了该种的原始文献后，认为它应属于Cunninghamia属。但Pinus lanceolata Lamb.这一学名发表最早，按命名法规定，在该学名转移到另一属时，种加词“lanceolata”应予保留。故杉木的合用学名为 Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.其他两个学名成为它的异名，而Pinus lanceolata Lamb.称为基原异名。
    • (七)保留名(nomina conservenda)
    • 对不符合命名法规的名称，但由于历史上惯用已久，经国际植物学会议讨论作为保留名。例如某些科名，其拉丁词尾不是-aceae，如豆科Leguminosae(或为Fabaceae)；十字花科Cruciferae(Brassicaceae)；菊科Compositae(Asteraceae)等。
    • (八)名称的废弃
    • 凡符合命名法规所发表的植物名称，不能随意予以废弃和变更。但有下列情形之一者，不在此限。
    • (1)同属于一分类群而早已有正确名称，以后所作多余的发表者，在命名上是个多余名(superfluous name)，应予废弃。
    • (2)同属于一分类群并早已有正确名称，以后由另一学者发表相同的名称，此名称为晚出同名(later himonym)，必须予以废弃。
    • (3)将已废弃的属名，采用作种加词时，此名必须废弃。
    • (4)在同一属内的两个次级区分或在同一种内的两个种下分类群，具有相同的名称，即使它们基于不同模式，又非同一等级，都是不合法的，要作为同名处理。
    • 属名如有下述情形，如名称与现时使用的形态术语相同，种的模式标本未加指定，名称为由两个词组成，中间未用连字符号相连等时，均属不合格，必须废弃。
    • 种加词如有下述情形时，即用简单的语言作为名称而不能表达意义的；丝毫不差地重复属名者；所发表的种名不能充分显示其为双名法的，均属无效，必须废弃。
    (二)植物识别的基本方法
    • ⑴ 植物的基本特性
    • 形态学特性、生物学特性、生态学特性、地理分布、利用价值。
    • 认识植物种类对了解植被类型和环境条件都有着十分重要的意义。野外认识植物，要详细观察和记录每种植物的特征和生境条件。植物个体的特征包括花、果、叶（叶形、叶脉、叶缘、叶质、叶色、叶的大小）、主干、枝干、皮、林相、生活型等。生境条件主要包括气候（光照、气温、湿度等）、地貌、地质、土壤、水文等。
    ⑵ 植物常用形态术语
    • 1．植物根的形态类型
    • 根通常是植物向下伸长的部分，用以支持植物体和从土壤中吸取水分和养料的器官，通常双子叶植物种子萌发时，胚根最先突破种皮，向下生长形成主根。
    • 主根各级分支叫做侧根。不论主根或侧根，都有一定的发生位置，均来源于胚根，叫定根，也有些植物可以从茎、叶上产生根，这种不是由根部发生的根，均称为不定根。
    • 一株植物根的总体叫做根系。按其形态可分为两类：有明显的主根，与地面垂直生长的称直根系。没有明显的主根，根多数细长如须称为须根系。
    • 此外，还有一些变态根，如从茎基生长的许多不定根，向下伸入土中，形成支持植物体地上部分的辅助根系，称为支柱根。由植物的侧根或不定根膨大而成，内面贮藏营养物质，外形上比较不规则的根，称为块根。
    2．植物茎的形态类型
    • 植物茎的下与根相连，上承叶、花和果实的部分。植物的茎按质地分为木质茎和草质茎：
    • （1）草质茎 茎的木质细胞少，生活期短，无永久的木质组织，在开花结实后枯死。
    • （2）木质茎 茎的木质部极发达，生活期长。
    Ø 按其生长与地面的关系可分为地上茎和地下茎；按其形态主要有：
    • （1）叶状茎 茎或枝扁平，呈绿色叶状，如天门冬。
    • （2）根状茎 横向延长的多年生地下茎，如莲。
    • （3）肉质茎 茎多汁，具发达的贮藏组织，茎呈绿色，可行光合作用，如仙人掌。
    • （4）攀援茎 以卷须或吸盘附着它物上升的藤本茎，如葡萄。
    • （5）缠绕茎 缠绕它物上升的藤本茎，如裂叶牵牛。
    • （6）匍匐茎 茎平铺地面，在节上不仅生有叶子，并且生根，如草莓。
    • （7）平卧茎 茎横卧地面，但节上无根，如蒺藜。
    • （8）直立茎 茎垂直于地面如松树。
    • （9）块茎 短而肥厚的地下肉质茎，如马铃薯。
    • （10）鳞茎 地下茎短缩，外围有多数肥厚或膜质的鳞叶，如洋葱。
    • （11）球茎 球形的肉质地下茎，外面生有干膜质鳞片及藏在鳞片内的芽，如荸荠等。
    3．植物叶的形态类型
    • 叶是植物制造营养物质和蒸腾水分的器官。一片完全叶是由叶片、叶柄和托叶组成。通常叶片是叶的扁平部分。叶柄是叶着生于茎或枝上的连接部分。托叶是叶柄两侧的附属物。
    • 1）叶序 叶在茎上的排列次序叫叶序。叶序可分为互生、对生、轮生、簇生和基生。
    • （2）单叶和复叶 凡是一个叶柄上生一个叶片的，叫单叶；在一个总叶柄上，生有两个或多个小叶的，叫复叶。单叫与复叶一般可以根据芽着生情况判断。复叶的形态有三出复叶、掌状复叶和羽状复叶等。
    • 3）叶片形态有 卵形、椭圆形、长圆形、圆形、倒卵形、披针形、倒披针形、线形等。
    • （4）叶尖形态有 钝形、渐尖、急尖、刺尖、尾尖、微凹。
    • （5）叶基形态有 楔形、圆形、心形、箭形、戟形、偏斜形、耳形、抱茎、穿茎。
    • （6）叶缘形态有 羽状网脉、掌状网脉、直出平行脉、横出平行脉、射出平行脉、弧形脉、叉状脉。
    • （7）叶缘形态有 全缘、波状、齿状、缺刻。
    4．花的构造和类型
    • 花的植物的繁殖器官，它是由花芽发育而成来的。完全花由四部分组成，外边被花萼与花冠包被，总称花被，内部为雄蕊和雌蕊。
    • 花的各部着生处叫花托，花朵着生的柄叫花柄，但有些植物的花不具花柄。缺少一至三部分的花叫不完全花。其中雄蕊和雌蕊都充分发育叫两性花，缺少雄蕊或雌蕊的花为单性花。雌蕊和雄蕊均没有的为无性花。
    • 单性花和两性花同生于一株的叫杂性花。
    • 1）花被 花萼与花冠分化清楚且二者俱存的叫两被花。花萼、花冠任缺其一的为单被花。花萼与花冠都没有的为无被花。
    • （2）花萼 通常绿色，是花的最外一轮或最下一轮。花萼由若干萼片组成。有些植物的萼片彼此完全分离，称离萼，有些植物的萼片多少边合，称为合萼；其边合部分为萼筒，分离部分叫花萼裂片。在萼下在有的植物还有一轮花萼，称为副萼。
    • （3）花冠 位于花萼的里面，由若干花瓣组成，有各种颜色，但通常不呈绿色。花瓣完全分离的称为离瓣花，多瓣合生的称为合瓣花。合瓣花边合部分称为花冠筒，分离部分称为花冠裂片。花冠多种多样，常见的有十字形、唇形、钟状、坛状、蝶状、漏斗状、管状、舌状、轮状等。一般分成两类：辐射对称花或整齐花具有数个通过花心的对称面，两侧对称花或不整齐花只有一个对称面。
    • 4）雄蕊 包括花药和花丝。生于花冠内侧，是花的重要器官。常见的雄蕊类型有冠生雄蕊（生于合瓣花冠上）、离生雄蕊（雄蕊彼此分离的）、单体雄蕊（雄蕊花丝合成一单束的）、二体雄蕊（雄蕊花丝分面两束）、多体雄蕊（雄蕊花丝分成多束）、聚药雄蕊（花药合生花丝分离）、二强雄蕊（雄蕊四枚，其中二长二短）、四强雄蕊（雄蕊六枚，其中四枚长二枚短）。花药着生方式可分全着药、基差药、丁字着药的类型。花药开裂方式有纵裂、孔裂和瓣裂。
    • 5）雌蕊 位于花的中央。每个完整的雌蕊由子房、花柱、柱头三部分组成。子房是雌蕊主要部分。由单一心皮构成的雌蕊，称为单雌蕊。一朵花内含有2至多个彼此分离的由单心皮组成的子房。称为离生雌蕊。一个雌蕊由两个或更多心皮合生时，称为复子房或复雌蕊。复子房内如果心皮形成的隔膜存在，则子房室数与心皮数相同，称为多室复子房；如果隔膜消失就形成一室复子房。有时每室被假隔膜隔成两部分。组成复子房的两个心皮边合程度不同。构成子房的每个心皮背面都有一条中脉，称为背缝线；复子房的两个心皮边缘相连接处，称为腹缝线。
    • 胚珠是将来发育成种子的部分。胚珠在子房内着生的部位，称胎座。子房内有胚珠1个或多个。
    • （6）花托 花柄顶端的膨大部分，花被和雄、雌蕊群着生的地方称为花托。
    • 雌蕊的子房着生在花托上，两者相接位置有以下几种类型：
    • 1）上位子房下位花：花托多少凸起，子房只在基底与花托中央最高处相接，其他花部位于子房下侧而与子房分离。
    • 2）上位子房周位花：花托多少凹陷，与在它中部着生的子房不相愈合。其他花部症生在花托上端边缘，围绕子房而分离，故称周位花。
    • 3）半下位子房周位花：花托或萼片一部分与子房下部愈合，不能分离，其他花部着生在花托上端内侧边缘，与子房分离。
    • 4）下位子房上位花：子房位于凹陷的花托之中与花托全部愈合，或者与外围花部的下部也愈合一起，其他花部位于子房之上。
    • （7）花序 花在茎上的排列方式称为花序。花序的主轴称为花序轴，最简单的花序只在花轴顶端着生一花，称为花单生。
    • 花序轴上如有多数花，则除顶花外皆由轴上变态叶的腋间生出，这些变态叶称为苞片，密集在花序基部的苞片则形成总苞。花序类型包括两大类：
    • 1）总状花序类：开花时由花序轴的基部向顶部依次工放，或由花序周边向中央依次开放，又称为无限花序类。常见的有：总状花序、伞房花序、伞形花序、穗状花序、葇荑花序、肉穗花序、头状花序、隐头花序。有些花序类型常因花序分枝而形成复花序，如复总状花序又名圆锥花序、复穗状花序、复伞形花序、复伞房花序等。
    • 2）聚伞类花序类：花序轴顶部花先开放，再向下或向外侧依次开花，又称为有限花序类。其中亦可再分为单歧花序、螺状聚伞花序、二歧聚伞花序、多歧聚伞花序等。
    5．果实的构造和类型
    • 果实是由植物开花受精后的子房发育而成。果实外围是由子房壁发育而成的果皮，常可分成外果皮，中果皮和内果皮三层。有的除子房外还有花的其他部分如花托、花萼等也参与构成果实。由子房膨大而成的果实，叫真果。除子房壁外，还掺杂有花的其他部分，如花托等而形成的果实，叫假果。
    总之，由于构成雌蕊的心皮数及其离合情况，以及果皮性质的不同，因此形成了不同的果实类型。常见的有核果、浆果、蓇葖果、荚果、角果、蒴果、颖果、翅果、瘦果、坚果、聚合果、聚花果。
    （三）植物标本的采集和制作
    • 1．采集
    • 采集植物标本要尽量采集完整的植株，要有根、茎，叶，花，果实，草本植物要连根挖出，将泥土抖掉或用水洗掉；木本植物要采集带枝的，必要时可带一片树皮。每种植物最少采集3-5份，以供鉴定、存放和交换、雌雄异株的要采全，寄生植物要连同寄主一起采集。采集植物标本时，应注意选择生长发育正常，无虫咬，无病害或无机械损伤的植株。采集后的标本应立即放入采集箱或塑料袋中，每一份标本都要挂上号牌。号牌必须系在标本的中间部位，以防脱落或损坏。
    • 2．野外记录和编号
    • 采集标本时，要详细、认真地进行野外记录和编序列号，按野外采集记录本所要求的项目逐项填写。用铅笔在记录本的相应项目上填写或者画一个“√”即可。
    • 野外记录时，同时间、同地点采集的同植物编为一个号。在不同地点，不同时间采集的同种植物要分别编号。号牌上的号码要与采集记录本上的号码一致。不能重号、漏号，每个序列号标本的份数要在采集记录本上登记。用铅笔填写野外记录和号牌。
    • 3．压制方法
    • 采来的植物标本要当天压制。压制前应进行初步整理。每种植物分别放好。每分标本的长和宽38×25cm为宜。若根系粗大，可用刀切成两半；若枝叶过密，可适当剪去部分叶片，留下一段叶柄，但注意不要把枝叶前端部分剪去。较大的标本可折叠成 “V”、“N”、“W”形。太大的标本可截成几段，系相同号牌，并注明a、b、c……。
    • 压制标本时，首先将一块标本夹作为底板放平，上面铺几张纸，将登记过的带有号牌的植物平展在纸上，注意保持其自然状态，并将其中一部分叶片翻成背面，然后再盖上2-4张纸。如遇含水较多的植物，可多放几张纸，边压制边填写采集记录本，按上述方法，一号接一号的压制，压制到适当厚度，盖上另一块标本夹，然后，用绳捆好，放在阴凉干燥处。
    • 新压制的植物标本，每天至少要换一块纸，将湿纸换成干纸。过3-4天后，可两天换一次，直到标本干燥为止。每天换下来的纸要烘干或在日光下晒干，以便再用。在最初一二天换纸时，必须注意整形。即展开其重叠和折叠部分使其接近自然状态。为了使标本尽快干燥，在第三四天换纸时，应挑出多肉肥厚的标本单独压制，或者事先用沸水或酒精处理后再进行压制。一般标本5-7天即可压干。
    • 为使标本尽快干燥，也可用电熨斗烫干或用机器烘干。这两种方法较适合于革质叶植物。
    • 干燥好的标本要进行顺号、上台纸和鉴定，最后编写采集名录。
    (四)重要树种简介
    • ⑴ 针叶树种
    • 油松、樟子松、马尾松、红松、华山松、火炬松、落叶松、黄花落叶松（长白落叶松）、华北落叶松、红皮云杉、鱼鳞云杉、巴山冷杉、杉木、柳杉、水杉、侧柏。
    • ⑵ 阔叶树种
    • 毛白杨（响杨）、小叶杨、旱柳、垂柳、麻栎、栓皮栎、槲栎、蒙古栎、辽东栎、泡桐
    • 水曲柳、黄菠萝、胡桃楸、糠椴、籽椴、色木槭、相思树、板栗、油桐。

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