1、2022-3-25植物学(上)植 物 形 态 解 剖 学主讲:陈晔nE-mail: 2022-3-252022-3-25植物形态解剖学绪 论一、植物界二、植物在自然界中的作用三、植物学的内容四、植物学发展简史五、植物学与国民经济的关系六、植物学的学习方法七、学习本课程的要求本期主要参考书目2022-3-25一、植物界 生物界的划分 物质世界依其存在特性可划分为有机世界(生物界)和无机世界(非生物界),对于有机世界的划分,有二界系统、三界系统、四界系统、五界系统,六、七界系统和八界系统等分界系统。2022-3-251.二界系统林奈(17071778)林奈:在其著作自然系统(Systema Nat
2、urae)(1735年)中将生物划分为植物界和动物界二界。 依据 : 运动能力、细胞壁有无和营养方式。n植物界:具叶绿素(自养)、具细胞壁和固着生活(无运动能力)的生物类群。n动物界:具运动能力、无光合色素、细胞无壁的生物类群。植物界包括:细菌、真菌、藻类、地衣植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物。一、植物界2022-3-25评价:二界系统建立最早,影响最大,也是沿用最广泛和时间最长的一个分界系统,直今,大部分教科书仍采用这一系统。现行教材采用的也是二界系统。一、植物界2022-3-25 2.三界系统海克尔海克尔 1866年德国生物学家创建原生生物界。加上原来的二界,构成由植物界、动物界和原生生
3、物界组成的三界系统。 原生生物界:所有单细胞生物均属原生生物界。 植物界包括:多细胞藻类和真菌、地衣植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物。评价:原生生物界有其无法解决的缺陷,例如,将衣藻、细菌、酵母菌等单细胞生物划归一界,非常勉强。一、植物界2022-3-253.四界系统和五界系统魏泰克(1959-1969)真菌界(1959):将不含叶绿素的真核菌类(真菌和粘菌)从植物界划出,建立真菌界。四界系统:植物界、动物界、原生生物界和真菌界。植物界包括:具有光合色素的所有多细胞生物(多细胞藻类、地衣、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物)。原核生物界:将四界系统中归入原生生物界中的细菌和蓝藻分出,建立
4、具有原核细胞结构的原核生物界。五界系统(1969):包括植物界、动物界、原生生物界、原核生物界和真菌界(菌物界)。一、植物界2022-3-253.四界系统和五界系统魏泰克(1959-1969)植物的定义:按五界系统,将植物定义为,具光合色素营自养、具细胞壁、固着生活的真核多细胞绿色生物。 包括 真核多细胞藻类、地衣植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物。一、植物界2022-3-253.四界系统和五界系统魏泰克(1969-1969)v评价:魏泰克四、五界系统中的原生生物界所归入的生物比较庞杂、混乱,不能成为一个系统的分类群。邓叔群(真菌学家) 1966指出:“所谓的原生生物只不过是各种低等生物的混合
5、”。v1978年我国藻类学界在计论中国藻类志编写系统时,决定不把原生生物界作为一个自然的分类群。优点:在纵向显示了生物进化的三大阶段,即原核生物、单细胞真核生物(原生生物)和真核多细胞生物(植物界、真菌界、动物界);同时又从横向显示了生物演化的三大方向,即光合自养的植物,吸收方式的真菌和摄食方式的动物。一、植物界2022-3-25五界系统发展方向发展水平植物界(光合)真菌界(吸收)动物界(吞食)一、植物界2022-3-254.六界系统非胞生物界:七十年代,我国学者提出,将病毒、类病毒等无细胞结构的“生物”另立一届,称非胞生物界。六界系统:由植物界、动物界、原生生物界、原核生物界、真菌界和非胞生
6、物界构成。非胞生物界目前尚未得到国际学术界的普遍承认,因为病毒类缺乏生物所应具备的一些基本特征,如新陈代谢、独立生存能力、应激性、独立繁殖能力等。有人认为,病毒类应属于生物和非生物之间的物质存在方式。一、植物界2022-3-25一、植物界 植物的类型和分布1.植物的分布:略。2.植物的类型木本植物定义:茎内木质部发达、木质化组织较多、质地坚硬,系多年生植物。乔木:植株高大,主干显著直立,在上部繁盛的分枝形成广阔树冠的木本植物。如杨、榆、松、柏、杉等。v灌木:植株矮小,无显著主干,近地面处枝干丛生的木本植物。如大叶黄杨、迎春、紫荆、等。乔木、灌木的区别在形态上,不在内部结构上。半灌木:外形似灌木
7、,但地上部分为一年生,越冬时枯萎死亡的木本植物。如金丝桃、黄芪及某些蒿属植物等。2022-3-252. 植物的类型草本植物:定义:茎内木质部不发达,木质化组织较少,茎干柔软,植株矮小的植物。 因植株生存年限的长短,又可分为一年生植物、二年生植物和多年生植物三类。一年生植物:在一个生长季完成全部生活史过程的植物。如水稻、玉米等。二年生植物:在两个生长季完成全部生活史的植物。 一般第一年只进行营养生长,第二年才开花结实,如白菜、胡萝卜、菠菜、小麦、洋葱等。多年生植物:生存期超过2年以上的草本植物。地上部分每年季末死亡,地下部分为多年生,如薄荷、菊、鸢尾等。一、植物界2022-3-25 生物多样性生
8、物多样性:指生物种类多样性、生态类型多样性、遗传多样性和景观多样性。植物多样性:指植物种类多样性、生态类型多样性、遗传多样性和景观多样性。具有生物多样性特征的一个生态系统,物种之间可以达到一种稳定的制衡关系,就可以在最大程度上使整个生态系统免遭崩溃。因此,保护生物多样性是环境保护的一个关键环节。一、植物界2022-3-25二、植物在自然界中的作用 1.植物的光合作用和矿化作用 光合作用(合成作用) 地球上绿色植物是人类生存的基础,是第一生产力,只有绿色植物可以做到以下几点:n最大规模的把无机物转化为有机物n把光能转化为化学能n保持氧气平衡2022-3-25 矿化作用生物将有机物分解转化为无机物
9、的过程即为矿化作用。无机物 光合作用(合成作用) 有机物有机物 矿化作用(分解作用) 无机物二、植物在自然界中的作用2022-3-25二、植物在自然界中的作用2.植物在自然界物质循环中的作用(1)碳循环2022-3-25二、植物在自然界中的作用(2)氮循环有机态氮来自大气中的氮气,通过生物固氮和有机态氮的各种分解而保持自然界中氮的平衡。植物有机态氮的来源:固氮作用及植物对土壤中铵态氮和硝态氮的吸收。有机氮的分解途径:第一步、氨化作用:动植物尸体及排泄物的有机氮经微生物的氨化作用而形成铵态氮(铵盐)。铵盐可被植物直接利用或被硝化细菌转化为硝态氮。第二步、硝化作用:铵态氮经硝化细菌的硝化作用产生亚
10、硝酸盐,并最终硝化为硝酸盐(硝态氮),可直接被植物利用或被反硝化。第三步、反硝化:硝态氮经反硝化作用而产生氮气,返回大自然。2022-3-25二、植物在自然界中的作用32022-3-25二、植物在自然界中的作用2022-3-25 42022-3-25三、植物学的内容 植物学研究的对象“多层蛋糕”体系示意图:动物学植物学 按系统分类划分真菌学形态学解剖学细胞学生理学分子生物学 按生命现象及遗传学 活动规律划分生物化学进化学生态学发生生物学2022-3-25水平切法:按照生命现象及其活动规律加以划分:如形态学、分类学、生理学、遗传学、进化论等学科。垂直切法:按照系统分类,把生物学划分为植物学、动物
11、学、真菌学、细菌学、藻类学等。综合:将上述两种方法结合起来,包括:植物形态学、植物系统学、植物分类学、植物生态学、植物生理学、植物生物化学、植物遗传学、植物细胞学、发育植物学等等。三、植物学的内容2022-3-25以上所有内容综合在一起,即为大植物学,或叫“广义植物学”。狭义植物学:即生物学专业课程体系中所开设的植物学。其主要内容包括形态学、系统学、分类学,及植物细胞学的基础知识,有时也包括植物生态学的基本知识。三、植物学的内容2022-3-25三、植物学的内容 植物学内容简介1.植物形态学:研究植物体内外形态和结构,器官的形成和发育,细胞、组织、器官在不同环境中以及个体发育和系统发育过程中的
12、变化规律的学科。三个分支: 植物细胞学(Plant cytology):研究植物细胞结构、发育及各种生理特征的学科。 植物解剖学(Plant anatomy):研究植物组织和器官显微结构的学科。 植物胚胎学(Plant embryology):研究植物胚胎结构、发生和分化的学科。2022-3-252.植物系统学:研究植物类群的分类、鉴定和亲缘关系,从而建立植物进化系统和鉴别植物的学科。 包括两大领域:植物系统学(狭义):研究植物系统发育的学科。即研究从最原始的原核生物到最高级的被子植物的系统演化过程。植物分类学:研究植物各分类群的分门别类,直至分类鉴别到种,并建立科学的分类系统的学科。三、植物
13、学的内容2022-3-253.植物生理学(Plant physiology):研究植物体生理功能、各种功能的变化、生长发育的情况,以及在环境条件影响下所起的反应等的学科。4.植物遗传学:研究植物遗传和变异规律的学科。5.植物生物化学:研究植物生命活动中化学本质的学科。如植物新陈代谢的过程等。6.分子植物学:本专业将开设一门分子生物学课。7.植物生态学:研究植物个体与环境条件间相互关系的学科。三、植物学的内容2022-3-25植物学还有其他一些分支学科。植物形态学和植物系统学就是我们现在现在所学习的经典植物学。另外要开设的植物生态学、生物化学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、生态学等课程,均涵盖
14、植物学的其他分支学科。三、植物学的内容2022-3-25四、植物学发展简史 1.描述植物学时期多数人承认:以亚历士多德的弟子西奥夫拉斯特斯(Theophrastus,371-286BC)所著植物历史(Historia plantanum)和植物本原(De Causis plantanum)的问世作为植物学的创始。随着文艺复兴时期的到来,16世纪的本草学家和种植学家的大量工作,使人们熟悉了全世界广泛种植的经济植物。并建立了许多植物园,我国的李时珍也属这一时期的代表人物。2022-3-25本时期的特点:采用描述和比较的方法,把植物界的各种类型加以区别,确定了这些类型的严格界限。这是在着手研究植物生
15、命活动过程之前为了解植物所必须进行的工作。 对植物学发展的贡献:由于这一时期对世界范围内的植物的广泛收集和种植,完成了重要栽培植物的农业格局,形成了粮食作物、药用植物、果树、花卉、蔬菜及各种经济作物的栽培,林业经营以及随着畜牧业的发展而兴起的牧场管理生产体系。四、植物学发展简史2022-3-25四、植物学发展简史2.实验植物学时期在植物学的发展史上,这一时期最为重要。植物科学和其他自然科学一样,经历了一二千年的知识积累,在19世纪有着迅速的发展。现有植物科学,除新兴分支学科外,几乎全部分支学科体系,都是19世纪建立起来的。当时的中国在干什么呢?20世纪前半叶中国科学的基础很少是主动引进的,大多
16、是以殖民地、半殖民地的社会形态,被动接受的。 2022-3-25主要研究成果:植物分类系统的建立:代表人物为林奈(C.linnaeus,1707-1778),统一了植物命名方法,建立了植物分类系统。为经典植物学分支学科的建立奠定了基础。显微镜的发明和植物解剖学、植物胚胎学的建立:1665年英国人胡克(R.Hooke,1635-1703)利用显微镜发现了“细胞”,为植物解剖学和植物胚胎学的建立奠定了基础,同时也推动了真菌学、藻类学、苔藓植物学、蕨类植物学等分支学科的发展。四、植物学发展简史2022-3-25主要研究成果:细胞学说的创立:德国人施莱登(M.J.Schleiden)和施旺(TSsch
17、wann)在19世纪创立了细胞学说,为细胞学的创立奠定了基础。恩格斯称细胞学说、进化论和能量守恒定律为19世纪科学的三大发现。植物生理学、植物遗传学、植物生态学、植物地理学等植物学的各分支学科也都在这一时期创立。四、植物学发展简史2022-3-25植物学经19世纪和20世纪初期的发展,摆脱了依附于其他学科的地位,已经形成了包括许多分支学科的独立的科学体系,发展到了以实验方法了解植物生命活动过程为主要内容的科学。同时,这一时期植物学的发展,也促使农业走向了现代农业体系,使农业生产方式发生了根本改变。因为植物学的经典理论和经典的分支学科大都在这一时期建立,故也称此期为经典植物学时期。四、植物学发展
18、简史2022-3-25四、植物学发展简史3.现代植物学时期时间:开始于19世纪末,20世纪初,大发展于20世纪后半叶。特点:以现代物理学、现代化学等学科在植物学研究领域的应用促进了植物学的发展。如X射线、电子学、放射技术等,促进了X射线衍射技术、电子显微镜技术、超离心技术、同位素技术、核磁共振技术、光谱技术、电流分析、色层析以及计算机技术等技术手段在植物学研究中的应用,大大促进了现代植物学的发展。2022-3-25主要成就:DNA双螺旋结构的发现:1953年,DNA双螺旋结构的发现,标志着分子生物学的建立,也是现代植物学发展的标志。电子显微镜的应用:电子显微镜在植物学研究上的应用,使植物解剖学
19、的发展上了一个台阶,使植物解剖学进行了超微时代。 现代植物学的发展还有很多方面的内容。四、植物学发展简史2022-3-25 五、植物学与国民经济的关系 2022-3-25六、植物学的学习方法认真阅读教材,认真了解教材的基本内容,掌握植物科学的基本知识和基本理论。必须注意辩证思维,把握知识的内在联系。如形态结构与生理功能的联系,形态结构与生态环境的关系,个体发育和系统发育的关系,遗传与变异的关系,共性和个性的关系、多样性的保护和资源开发利用的关系,基础知识与应用的关系等。不能死板的孤立的和片面的思维方式。2022-3-25六、植物学的学习方法要注意了解新成就、新动向、新发展。因为植物科学总是在发
20、展中的,尤其是现在,每年都有许多新的发现和新的进展,因此,应注意知识更新。加强理论联系实际,一方面认真作好实验和植物野外实习,以验证和观察植物科学中的一些基本规律、生命活动和多样性等。另一方面,注意观察和联系生产、生活实际,以植物学基本知识和基本理论解释和解决问题,并可进一步通过实验来验证自已的分析是否正确。 这样既可深刻了解植物科学的基本知识和理论,又培养了分析问题的能力,而且还可以发现一些问题,从而推动自己进行进一步的探讨和学习。2022-3-25七、学习本课程的要求1.种子植物形态解剖部分通过学习,要求掌握植物细胞的基本结构,包括显微结构和亚显微结构;细胞分裂的类型和过程;组织的起源和类
21、型;营养器官和繁殖器官的发育和结构。并通过实验,能掌握显微镜的使用,识别细胞、组织的特征和结构,器官的主要外部形态和内部结构,徒手切片及染色、装片等方法和技术。了解透射和扫描电子显微镜的应用和相应的制片技术。2022-3-25七、学习本课程的要求2.孢子植物部分通过学习,要求对孢子植物中各大类群和门的特征,以及代表植物的结构、生活史、亲缘关系等有一基本认识,从而建立起植物界发展演化的概念。通过实验和野外实习,识别和记录常见的和中学课本所涉及的孢子植物,以及它们的生态和分布,并学会标本的采集、野外的观察和记录以及各类孢子植物标本的制作方法。2022-3-25七、学习本课程的要求3.种子植物部分通
22、过学习,要求掌握一部分重要科、属、种的特征、亲缘关系、分布和经济价值等知识;掌握识别种子植物的方法,包括熟悉检索表和重要工具书的使用。并通过实验,掌握繁殖器官和营养器官的形态特点,较熟练地应用检索表,能鉴别出常见种子植物的科、属;通过野外实习,接触自然,扩大眼界,识别和记录常见的种子植物,以及它们的生态和分布,并学会采集和制作腊叶标本的方法。2022-3-25本期主要参考书目:陆时万、张国芳等,植物学(上、下),高等教育出版社,1992年第二版。周云龙,植物生物学,高等教育出版社,1999年版。李正理,植物解剖学。胡适宜,被子植物胚胎学,高等教育出版社,1982年,吴树明等译,植物解剖学(以色列),南开大学出版社,1990年版。李扬汉,植物学,上海科学技术出版社,2个版本,一个是全一册,另一个分上、下册。李正理等,中国大百科全书生物学植物形态 植物生理分册,中国大百科全书出版社,1988年版。另见陆时万教材(1991年第二版)253页介绍。2022-3-25本章作业:简述生物的分界系统。在各分界系统植物如何定义?各包括哪些生物类群?根据茎干的质地,将植物分为哪些类型?简述碳循环和氮循环的过程。综述植物的定义。