植物在生长过程中,如果适当的添加一些科学技术,对于植物的健康成长是有一定的帮助的。下文是我为大家整理的关于植物生长的科学论文,希望能对大家有所帮助。
摘要:在长期的进化过程中,植物通过体内水分平衡即根系吸收水和叶片蒸腾水之间的平衡来适应周围的水环境。不同的水体对于水生植物的影响不尽相同,本文通过水体与水生植物的发展过程,分析了不同水体对水生植物的生长的影响。
关键词:水体;水生植物;水位;波浪;生长;影响
1水体与水生植物
概念
水体指的是液态和固态水体所覆盖的地球空间。水圈中的水上界可达大气对流层顶部,下界至深层地下水的下限。包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。各种水体参加大小水循环,不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中;部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中;水汽主要存在于大气中。三者常通过热量交换而部分相互转化。
水生植物一般指能在水中生长的植物。水生植物主要分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物四大类,有时把一些水缘植物和喜湿植物也划归水生植物。水生植物具有保存生物多样性、净化水质、美化水景和固坡护岸的作用。
水体和水生植被的发展阶段
描述水生植被演替系列多通过植物群落的空间排列顺序(生态系列)来推断时间演替系列。水体沿岸带有沉水植物群落、挺水植物群落和湿生植物群落,它们代表了淡水水生植物群落演替的不同阶段。水生植被的演替以植被优势种的演替为代表。水生境中的原生演替是从藻类开始,路径是:藻类→沉水植被→浮叶植被→挺水植被→湿生植被→陆生植被,最终结局是水生植物和水体消失。逆向演替也称为退化,表现为其演替方向与原生演替相反。演替的结果是植被结构趋于简化,生物多样性下降。
任何水体一经产生就开始了在物理、化学和生物因子等方面的相互作用,早期环境因子起主导作用,到后期生物因子又占主导作用。同一生活型的不同水生植物可能是水体和水生植被不同发展阶段的代表性种类。例如,沉水植物苦草和竹叶眼子菜是水体发展早期的优势种,适宜水位波动大的环境,它们呈稀疏分布,群落生物量低。当水位逐步稳定后,水生植物的优势种可能更替为微齿眼子菜、黑藻和穗花狐尾藻等,水底密闭起来,群落生物量增加。
2水体水位对水生植物的影响
在自然生境中,水位很少保持不变,面对这种动态条件,植物通常会产生形态可塑性以及改变地下生物量和地上生物量的分配方式确保生存。对于整个群落而言,水位变动产生的影响也很显著。
植物形态的改变
以无性繁殖为主的水生植物,尤其是具有较遗传延展性的个体,能够通过改变植物本身的形态来适应水深在时空上较大的变化。如在深水里,蓖齿眼子菜的生活型从原来的毛刷型变为聚合型。这是有利的,能够增强植物的功能。各种生活型植物对于水深的变动呈现不同的形态。挺水植物对水位梯度的形态改变,主要包括生长形态、繁殖和生物量分配模式的改变。形态方面,主要包括叶柄伸长、异型叶的产生,茎长、茎数、茎直径、匍匐茎直径和匍匐茎等级的改变。如芦苇幼苗在淹没状态下其节间距会增长。这种增长有2个可能的机制,由于向周围水体释放的截短而导致乙烯浓度升高的或是由于溶氧减少导致乙烯产生增高的一种协调。在淹没期间,部分淹水植物所有的被淹没的叶子都会衰老,只有末端的叶子会偶尔幸存。繁殖的变化主要包括花期、花序长度、花瓣宽度以及繁殖器官干重等的改变。如芦苇在水位下降后其种子有很高的萌发率。浮叶根生植物改变的形态主要表现在叶和花。如水位上升,浮叶植物荇菜的叶柄迅速伸长,但是支撑叶片的叶柄和茎变得更脆弱。浮叶植物菱有相对发达的根系统,在一定范围内的水位变动下,菱仍能固定在底泥中,而且幼叶能通过叶柄的伸长维持在表面。水位的升高导致花以及芽苞被水淹,无法形成种子,水位降低并不会影响花和果实的产生。沉水植物的也很显著,如苦草在深水中具有较高的株高,叶更长更薄,因为在光强较弱的深水中合成单位干物质需要更多叶面积去获得光资源。而在水较浅时,光强太大会抑制其生长,叶子变成紫红色来调节对所需光资源的摄取。
植物数量的增加
水位对植物产生的另一个显著影响是改变其数量。对于不同生活型的植物而言,水深影响其生物量的机理是不一样的。水深直接地影响挺水植物群落的数量,通过减小光照强度间接地影响沉水植物群落数量。对于同 种植 物,水位的变动能改变地下数量和地上数量的分配比例。挺水植物随着水位的增加,茎重在整株数量中的比例上升,地下部分比例就会降低,分配到根和根状茎的数量降低,在风浪的作用下更容易被连根拔起。
植物物种的多样性
在沿岸带,通常水生植物生物多样性很高,其原因之一是水位波动使得沿岸带一直处于干扰状态。根据中度干扰法则,适度的干扰有利于物种多样性的提高。水位波动引起湿地种子库的再生也是重要原因,而且这种作用与洪涝和干旱发生的频率以及持续时间相关。水位的短期变动和长期变动,特别是水位下降,通过建立和破坏低多样性集群的外来物种入侵,从而影响物种多样性。水位下降是多种植物成功萌发和存活的先决条件,为适应浅水生活的物种建立创造了机会,也能支持新的外来物种的成功入侵。水位下降会阻止优势种控制整个群落,从而增加物种多样性。然而,在高水位条件下,很多湿地植物种的根茎萌发受抑制,降低了物种的多样性;如莱茵河畔在河流低泄量期间,夏季特大洪水会引起水生植物物种多样性减少。可见高水位和低水位对物种多样性的影响是不同的,相对于高水位,低水位的作用更显著而且有利。
3波浪形态的水体对水生植物的影响
江、河、湖岸浪蚀是这些水体顺向演替的自然过程,浪蚀淤积也是影响这些水体寿命的重要因素。在自然界随着水体的演替,岸坡趋缓并沉积土壤,为水生植物的生存繁衍创造了条件,植物的生长减缓了水岸的侵蚀,是演替的阻力,但植物体的腐烂沉积、水中有机质含量的大幅度提高,丰富了水体营养,提高了水体生物量,从这个角度说水生植物对整个水体的演替是有贡献的。
商住区和公共绿地内部的小水系一般来说范围小、禁航、水流缓慢,对岸线冲刷、侵蚀较小,对水生植物的种植生长影响不大。江河湖泊等水体由于风浪、船形波或水流急速冲刷给水生植物的种植、生存带来很大困难。如风浪和船形波将会直接或通过堤岸反射,强烈地直接拍打或摇动植物体,从而使植物叶片破碎、茎被折断,甚至植物体被连根拔起,影响植物的生长甚或导致其死亡。
4沼泽地对水生植物的影响
沼泽是指地表过湿或有薄层常年或季节性积水,土壤水分几达饱和,生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于沼泽地土壤水多、缺氧,故沼生植物有发达的通气组织,有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽可生长的水生植物很多,如萱草、泽泻、慈菇、海芋、花菖蒲、千屈菜、梭鱼草、小婆婆纳等。沼泽植被以挺水植物为主,多属于莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物。
5结束语
水生植物具有观赏、净化以及生物多样性高的特点。水生植物及其环境是许多鸟类、鱼类和其他动物的栖息地和繁殖场所,在生物多样性保护方面具有重要意义。另一方面,水生植物及其环境又是一种脆弱的生态系统,易受到人类活动的影响。水体与水生植物关系也随着人类的活动影响,变得互动起来,水体的污染问题在水生植物的作用下也得到了很好的解决。
摘 要: 植物生长三维动画已经越来越广泛地应用在各个领域,如城市规划、影视娱乐、 广告 宣传等。对植物生长三维动画的研究内容、演示方式、动画特点进行归纳与概括。从软件技术的角度对植物生长三维动画的表现形式、研究现状、关键技术、制作 方法 、适用对象、优缺点进行研究、分析和比较,对该领域未来的发展趋势进行了展望。为有效推进植物数字可视化建设和提高动画创作效率提供参考。
关键词: 三维技术; 植物; 生长; 动画
0 引言
植物是大自然的重要组成部分,随着计算机三维动画技术的发展,植物生长三维动画被广泛应用于 教育 、科研、遥感、游戏、数字影视等众多领域。
1 植物生长三维动画的生长方式
经过大量的理论和实证研究, 总结 了植物生长三维动画方式,主要有以下几种。
⑴ 破土而出式
植物最初是生长在暗地里的一颗种子,慢慢破土而出,拔节而长,枝繁叶茂,开花结果。这类生长动画便于演示植物动态的生长过程,营造出生命和希望爆发的活力。
⑵ 藤蔓伸展式
不少影视作品和建筑艺术动画中都能看到藤蔓植物慢慢伸展,绝强地依附攀援,增加场景生机和活力的景象。除了绿化的作用,这类动画给人以在逆境中不屈服,顽强展示生命力和活力之意。
⑶ 层叠上升式
层叠上升式比较符合林木类植物的生长规律。植物按照一定的层次从地面节节往上拉升,叶子、花、果等则以粒子形态般急剧增长,就像地面赋予无穷无尽的生命力和活力一样,给人以强烈的视觉冲击和神奇的创意享受。
⑷ 迷幻障眼式
迷幻障眼式是植物生长中比较虚幻、神化的方式,好比变 魔术 ,往往借助于强烈光效、迷幻烟雾等效果来实现,光效、烟雾之后植物出现在面前。
图1 植物生长三维动画方式
2 植物生长三维动画关键技术
植物生长三维动画有许多方法。3ds max、MAYA等三维软件都带有植物模型,粒子系统也能实现植物生长动画效果。但是三维软件自带的植物模型种类较少,粒子系统又难以实现较为真实、自然的生长动画效果。植物插件的出现,能有效解决动画效果和创作效率上的问题,成为三维动画创作的热门工具。下面就几款主要的植物插件进行分析和比较,以助于提高应用者的动画创作效率。
Ivy Generator和Guruware Ivy插件
Ivy Generator是德国康斯坦茨大学开发的一款藤本三维软件,主要用于模拟以攀爬为主的藤本或草本植物的生长。通过对生长参数的调节,可随机生成不同形态的藤本植物模型。其特点是不需要应用复杂的植物生长机理模型,侧重于计算机图形学,迅速生成逼真的植物模型,追求基于视觉效果的真实性[1]。但Ivy Generator不能直接实现植物生长动画,只有将模型输出成OBJ和MLT材质物体,再导入3ds max等三维软件中制作动画效果。该插件的系统耗用较大,不适合表现大规模的植物场景[2]。
Guruware Ivy是Ivy Generator的改进版本。Guruware Ivy使用更方便,功能亦有增强,通过为Age(藤蔓年龄)属性设置关键帧可以轻松实现藤蔓生长、攀爬的动画效果[3]。
XFrog
XFrog是德国Greenworks公司开发的三维植物软件,可实现植物的直观交互建模和生长模拟。XFrog所有的树叶、枝干、花朵等都采用实物扫描,使得模型更加真实,开放的光年系统和层级的表现方式,使其操作性更简便,可控性更强[4]。XFrog在植物生长模拟过程中,通过关键帧动画实现,有两种方法。①起始和结束关键帧为同一关键帧。可以保证模型拥有相同的拓扑结构,生成动画较为平滑。但应尽量减少直接修改植物参数的操作,否则会大大降低动画的真实感。②起始和结束关键帧为不同关键帧。可以把起始关键帧的模型细化,缺点是XFrog插补的部分较多,不如第一种方法的动画效果平滑自然[5]。 GrowFX
GrowFX是俄罗斯Exlevel公司基于3ds max平台开发的一款植物插件,可创建参数化的树木、花草及其他植物模型,自由创建风力和生长动画效果,前提是要有GrowFX调节出来的未塌陷的文件[6]。GrowFX除了可使用官方的植物库资源,还有灵活的自由度。通过植物年龄、生长方向、风效、动画效果等随机参数的调节,快捷得到植物的其他形态。
Vue
Vue是一个专业的CG景观设计工具套组,可以制作出逼真的自然环境,还可以和3ds max等三维软件套用。Vue可以在现有植物库基础上进行再加工和改造,容易产生新的植物形态和物种,根据用户实际需要自由形成植物生长、形态变化等动画效果。Vue操作简便、场景表现逼真。云计算的建模方式、快速的渲染时间等特点,使得它特别适合表现自然空间大场景,主要用于中、远景表现[7-8]。
T-Gen插件
T-Gen是第一个完全整合进SoftImage|XSI的植物生成插件,拥有强大的灵活性和无穷的可能性。可以使用几乎所有XSI工具对其产生的植物模型、材质、层级结构做进一步修改。T-Gen各类参数几乎都可用于设置动画效果,强大的优化工具使其在植物生长动画方面有着快速、高效的优势。
SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro
SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro都是目前在建筑漫游动画和园林设计中比较常用的植物插件,拥有强大的植物库,模型真实感强,绘制效率高,支持植物动力学,可模拟风吹植物动画效果,分别适宜表现中近景和大片的远景植物[9-10]。但它们没有植物生长动画功能,凭借丰富的软件开发接口可以和3ds max等三维软件结合使用,以实现植物生长动画效果。
3 结束语
植物生长三维动画将缓慢的植物生长过程动态化、形象化展现。本文所介绍的几种植物三维生长动画关键技术,因各自不同的特点和优势,在表现一些大型的自然场景中,往往需要把多种方式相结合。
由于植物结构复杂,表面细节丰富,使其无论在三维建模、动态模拟方面都存在较大难度,以下问题有待进一步深入研究:①当前主要实现单株植物的三维模拟,缺乏对于大规模植物生长动画场景的模拟研究;②植物形态受到光照、风力、温度等自然环境因素影响,对更为复杂、逼真的植物生长交互模拟将是未来的一个重要研究方向。
参考文献:
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自然界为什么会出现这么丰富多采,千姿百态的植物呢?因为每一种植物,只能在适应于它的环境条件下生长和发育,但环境条件千变万化,在不断地改变,植物也必须不断地发生变异和更新,同它相适应。产生的新性状,有的可以遗传给后代,新的后代又可能产生新的变异。植物既有不断进行自我复制的遗传性、又有不断变异的特殊性。由于有变异,植物界才能从最简单的原始单细胞植物,逐步发展并联合成群体,又从群体进化为多细胞的植物体。这种由简单到复杂,由低等到高等的一系列进化过程,都和外界环境条件的变化,发生密切的联系。下面列举几种生活于不同环境中的植物类型。 水生植物现存的各种水生显花植物,是由陆生植物再度退回水域的次生现象。有的是全株沉没于水中;有的是植株的叶片漂浮于水面,或仅植株的一部份挺出水面。例如金鱼藻Ceratophyllum demersum,狐尾藻 Myriophyllum spicatum都是沉水植物;其表皮细胞壁变得很薄,没有角质层、腊被或木栓层;植物体的各个部位都能直接从水中吸取水分和无机盐,因此根系往往退化或仅用于固着;输导系统也随之减弱,但水中的空气很稀薄,因此体内产生多而大的气室,可以贮存大量的空气,一方面有助于光合作用和呼吸作用时进行气体交换;同时可使植株漂浮于水的上层而不至下沉。其叶子细裂成丝状,是适应水中光线微弱的特点,细裂的叶片可增加与光的接触面,茎叶及表皮细胞都有叶绿体可以增强利用光能的能力。另一些植物,如风眼兰Eichhornia dpeciosa叶柄中部有膨大如胡芦状的气囊。水鳖Hydrocharis dubia气室位于每个叶片的背面。水龙 Jussieua repens 在植物体上产生许多棒状的白色呼吸根,根内贮满了空气。这些都是专门的浮水装置,可使植物体漂浮于水面上,能够获得充分的阳光和空气,这类植物称为浮水植物。还有香蒲Typha latifolia 荸荠 Eleocharia dulcis等挺水植物;植物体的大部分挺出水面,对阳光和空气的需求可以得到满足;但下部沉没于水中,气体交换仍较困难,所以体内的通气组织也较发达。干旱荒漠植物在气候非常干旱,年雨量较少(仅几十毫米,甚至几毫米),而且60%~80%集中于夏季,其它时间就更加干旱。由于土壤严重缺水,常常引起盐渍化现象。有机物质极为缺乏。植物要在这样的环境中生活,必须有抵抗极度干旱的能力;增强吸水力,减少水份丧失和大量贮存水份等特性。但不同的种类其抗旱的方式也各不相同;例如仙人掌属Opuntia(图1)和大戟属Euphorbia的某些种类,它们之所以能生活在沙漠地带,是因其茎变成肥胖而肉质化,叶子退化,体内的薄壁细胞能贮存大量的水;贮存的水份有时可达本身重量的95%。同时体表层角质化,气孔深深下陷。细胞内有丰富的粘液,这些都可使水份蒸发变得极为缓慢。在长期缺水的情况下仍能维持生活。有人做过这样的实验:将1棵体重公斤的仙人球移入室内,六年没有给水,六年后这棵仙人球仅蒸发掉11公斤的水。总之旱生植物整个新陈代谢都极为缓慢。这是它们在生存斗争中获得的适应性。盐生植物不论在沿海的海滨、干涸的内陆湖或是盐湖附近,都有盐土出现。土壤中除食盐外,还有石膏,钙盐和镁盐,盐土中的交换性钠起加水作用,生成氢氧化钠,再与土壤中的二氧化碳化合,生成碳酸钠,即成为碱土。这种高盐的生活环境一般的植物是无法生长的,但却有一些喜欢多盐,并且具有特殊适应能力的植物,能世世代代生活在此。例如:滨藜属Atriplex,碱蓬属Saeda,海乳草属Glaux等。它们对不同气温和海拔都有很强的适应能力。只要是含盐的土壤,不管是青藏高原或东南沿海,都能看到它们的踪迹。它们的外部形态与内部结构和旱生植物有许多相似的特征;因盐土使它们产生生理干旱,所以植物体变成肉质,体内含有很高的水份,可达体重的90%以上。并积累大量的盐份,可达4%左右,因此细胞液的渗透压很高,可达40—100大气压,根系也很发达,这就保证植物可以从高盐的土壤中吸收到足够的水份。并可将体内多余盐份通过茎叶的分泌腺排出体外,称为泌盐作用。另一种类型的盐生植物是生长在我国南方的海滩上,构成海滩森林──红树林,它们是由红树 Rhizophora apiculata(图 2)、海莲Bruguiera sexangula、榄李Lumnitzera racemosa……等种类组成。涨潮时整个植物被海水淹没,退潮时暴露于海滩上,它们不但要适应海水和沼泽泥中的盐份,还要抵抗海潮和波浪的冲击。它们除具有一般盐生植物的特点外,还在树干的下部产生许多支柱很,向下弯曲成拱形并深深扎入泥土中,使植株能牢牢地固定在泥滩上。这种根还有呼吸的功能,因沼泽泥土中空气极少,体内的通气组织相当发达,下陷的气孔、皮孔等都有助于体内外气体交换。有些还可以产生一种呼吸根,露出地面,执行气体交换。由于长期生长在海潮涨落及海水冲击的环境,种子难于得到一个稳定的萌发环境,繁殖的方式也发生了变化,种子成熟后并不脱离母体,而是在母体上发育成幼胚,具有一个粗壮棒形的胚轴,它们可从母体吸取大量的养料,贮存于幼胚内,长到一定程度脱离母体,借助本身的重量下堕而插入沼泽泥土中,几小时后胚轴即长出侧根,将幼苗固定在海滩上。部分幼胚可能被海水冲走,只要碰到合适的泥滩,就能很快生长发育。这种过程称为胎生现象。高山植物在高原地区,特别是在4000米以上的山顶,常年积雪不化,气温极低,年平均温度在0 ℃以下;风力又大,紫外线很强,土壤脊薄,水份稀少;就在这样的雪线下仍有一些不畏严寒,傲然挺立在雪山上的植物生存着。如雪莲Saussurea medusa(图3),个体矮小,茎节强烈的缩短,莲座状的叶序紧贴地面,呈半球形,有利于抵抗高山疾风的吹袭。又能从地表面获得稍高的温度。既可防寒,又可减少水份的丧失,还能将过强的阳光,特别是紫外线反射出去,免于伤害体内的组织。并有粗壮而深长的根系,可从砾石缝中或瘠薄的土壤中吸收水分和无机盐。这些形态特征是他们战胜恶劣环境的重要武器,是长期适应环境的结果。森林下的植物生长在森林下的植物,对光线的要求是很敏感的,因为光线被乔木层和灌木层所遮蔽,能射入林下的光线极为稀少,但阳光又是植物生命活动中不可缺少的。林下的草本植物必然要为本身的生存及如何获得阳光去斗争,有些种类就向着喜欢荫蔽的方向发展。例如天南星Arisaema consanguineum,重楼 Paris fargesii,其叶片变成大而宽,又薄又光滑,成水平展开,叶绿体的体积增大,这些都有利于吸收微弱的阳光。另一些种类,它们变成附生生活,例如石斛Dendrobium nobile,硬叶兰Cymbidium pendulum (图4)它们附生在乔木树干或分枝上,使植株能上升到比较容易获得阳光的空间。在林下还能见到这样一类植物,它们的茎干变得特别细长而柔韧,如异萼藤 Porana racemosa,石蒲藤Pothos chinensis,蛇葡萄 Ampelopsis brevipedunculata,它们产生特殊的攀援器官,攀援上升或以茎干缠绕于其他树上;使其叶子可以到达森林的上层,保证可以获得光合作用所需要的阳光,称为藤本植物。还有一些是以缩短生活史周期的方式来适应林下的生境,例如银莲花属Anemone和紫堇属Corydalis的某些种。当早春,森林的上层──落叶的乔、灌木还未长出叶子,这是森林下阳光最充足的时候,它们就破土而出,极其迅速的长出茎叶,并很快的开花结果,在短短的几个星期之内,完成它的整个生活史过程,等到乔、灌木的叶子生长齐全,阻碍阳光透入林下时,它们早已完成了这一代的生活史命,已将种子散布出去,称为短命植物。寄生植物在植物界也有一小部分植物,它们和动物一样,体内没有叶绿素,不能进行光合作用,自己不能制造有机物质,而是靠寄生在它种植物体上,吸收寄主体内的养料来营养自己,称为异养植物或寄生植物如兔丝子 Cuscuta chinensis 无根藤 Cassythe filiformis,锁阳 Cynomorium coccineum,它们的叶子都退化了,植物也不再呈绿色。另一些种类,虽然也有寄生的特性,其根仍然插入它种植物的体内,吸收寄主的水份和部分养料,但其叶子仍正常发育,细胞中的叶绿素仍可进行光合作用,制造有机物质,兼有自养的特性。这部分植物称为半寄生植物例如桑寄生Loranthus parasiticus,就是这类植物的代表。共生植物在我们收获花生Arachis hypogaea和大豆Glycine soja的时候,常常可以看到根系上有一粒粒像砂粒的东西,那叫根瘤,因为有根瘤菌Bacterium生活在根的组织中,并在根细胞中繁殖,使得该处的组织反常发展,而成根瘤。这些植物可以提供给固氮根瘤菌所需要的水份和无机盐,及居住场所,而固氮的根瘤菌可将空气中的游离氮固定为可利用的氮源,除供固氮的根瘤菌本身所需外,还可提供给花生或大豆利用,这两种不同的植物共同生活在一起,互利互惠,互为补充,使各自都能在生存斗争中得到好处。因这种共生的特性对种族的保存和发展有利,而被一代代的遗传下来,并发展为一支强大的队伍,豆科植物和一些其它的植物都有和根瘤菌共生的现象。食虫植物在我们日常生活中一般很少有人注意到植物也能吃动物。植物界确有一些种类,它们长期生活在缺氮的环境中,只靠根系从土壤中吸取氮源是不够的;必须发展其它的获氮途径。例如狸藻Utricularia aurea(图5)它们生活在酸性的小池塘或水沟中,氮素营养很缺,生活环境迫使其植物体不得不产生变异。经过自然选择,及遗传的作用,其部分叶片发展成鼠笼式的捕虫囊;囊口有门(瓣膜)及触毛。在水中游动的小虫子碰到囊口的触毛,门立即打开,小虫子随着水流进入囊内,该门的构造是只能进不能出,进入囊内的小虫再也出不来了。溺死在囊内的消化液中,因囊内壁有许多能分泌消化酶的腺细胞,这种酶能把虫体的蛋白质分解消化,以补充植物体对氮素的需要。还有猪笼草Nepenthes mirabilis其捕虫囊像个瓶形,是部分叶柄的变态,囊口的小盖才是叶片本身。茅膏菜 Drosora peltata叶片变成具有许多腺毛的捕虫器,它们都能分泌消化蛋白质的酶,将虫体的蛋白质转化为本身所需的氮素。
水生植物的细胞间隙特别发达,经常还发育有特殊的通气组织,以保证在植株的水下部分能有足够的氧气。水生植物的通气组织有开放式和封闭式两大类。莲等植物的通气组织属于开放式的,空气从叶片的气孔进入后能通过茎和叶的通气组织,从而进入地下茎和根部的气室。整个通气组织通过气孔直接与外界的空气进行交流。金鱼藻等植物的通气组织是封闭式的,它不与外界大气连通,只贮存光合作用产生的氧气供呼吸作用之用,以及呼吸作用产生的二氧化碳供光合作用之用。水生植物的叶面积通常增大,表皮发育微弱或在有的情况下几乎没有表皮。沉没在水中的叶片部分表皮上没有气孔,而浮在水面上的叶片表面气孔则常常增多。此外,沉没在水中的叶子同化组织没有栅栏组织与海绵组织的分化。水生植物叶子的这些特点都是适应水物种分布中弱光、缺氧的环境条件的结果。水生植物在水中的叶片还常常分裂成带状或丝状,以增加对光、二氧化碳和无机盐类的吸收面积。同时这些非常薄、强烈分裂的叶片能充分吸收水体中丰富的无机盐和二氧化碳。爵床科的水罗兰就是一个典型的例子。它的叶片分为两型叶,水面上的叶片能够执行正常的光合作用的任务,而沉没在水中的、强烈分裂的叶片还能担负吸收无机盐的任务。由于长期适应于水环境,生活在静水或流动很慢的水体中的植物茎内的机械组织几乎完全消失。根系的发育非常微弱,在有的情况下几乎没有根,主要是水中的叶代替了根的吸收功能,如狐尾藻。水生植物以营养繁殖为主,如常见的作为饲料的水浮莲和凤眼莲等。有些植物即使不能营养繁殖,也依靠水授粉,如苦草(Vallisneria spiralis)。
1.尊重自然(1)尊重植物自身的生态习性自然界中的植物不仅有乔木、灌木、草本、藤本等形态特征之分,更有喜阴喜阳、耐水湿耐干旱、喜酸喜碱以及其他抗性等生理、生态特性的差异。园林植物配置如果不尊重植物的这些生态特性和生长规律,就生长不好甚至不能生长。如垂柳好水湿,有下垂的枝条、嫩绿的叶色、修长的叶形,适宜栽植在水边;红枫弱阳性、耐半阴,枝条婆娑,阳光下红叶似火,但是夏季孤植于阳光直射处易遭日灼之害,故易植于高大乔木的林缘区域;桃叶珊瑚的耐阴性较强,喜温暖湿润气候和肥沃湿润土壤,与香樟的生长环境条件相一致,是香樟林下配置的良好绿化树种,如果配置在郁闭度较低的棕榈林下就生长不良。(2)符合当地自然环境条件特征 植物除了有其固有的生态习性,还有其明显的自然地理条件特征。每个区域的地带性植物都有各自的生长气候和地理条件背景,经过长期生长与周围的生态系统也达成了良好的互利互补的互生关系。而改变植物的生长环境必然要付出沉重的代价。“大树进城”曾成为一股潮流,虽然其初衷是好的,在短期内可以改善城市的绿化面貌,但事实上,很多“大树”是从乡村周围的山上挖来的野生大树和古树名木,这种移植成本太高,恢复生长慢,成活率低,反而欲速则不达,不可避免地会引发原生地生态环境恶化的危机。其实真正的大树概念应该是苗圃里培育的,经过移植,根系发育良好的胸径为8~15厘米大规格苗木,或者是在特殊情况下,如道路改、扩建,单位绿地调整,或过密植物群落中抽稀所产生的移植树木,这些树木经过移植确实可以在短期内适应环境条件,用在园林绿地中,与其他植物相得益彰地配置可以达到一定的景观效果和生态效益。 2.生物多样性的原则城市具有人口密度高,自然地貌单一,立地条件较差的特点,而城市中的植物配置由于地理条件因素的制约,物种种类较少,植物群落结构单调,缺少自然地带性植被特色。单一结构的植物群落,由于植物种类较少,形成的生态群落结构很脆弱,极容易向逆行方向演替,其结果是草坪退化,树木病虫害增加。人们为了维持这种简单的植物生态结构,必然强化肥水管理、病虫害防治、整形修剪等工作,导致成本加大。(1)挖掘植物特色,丰富植物种类物种多样性是生物多样性的基础。植物配置为了追求立竿见影的效果,轻易放弃了许多优良的物种,否定某些不能达到设计效果的植物,否定慢生树种,抛弃小规格苗木都是不尽合理的配置方法。其实,每种植物都有各自的优缺点,植物本身无所谓低劣好坏,关键在于如何运用这些植物,将植物运用在哪个地方以及后期的养护管理技术水平。因此,在植物配置中,设计师应该尽量多挖掘植物的各种特点,考虑如何与其他植物搭配。如某些适应性较强的落叶乔木有着丰富的色彩,较快的生长速度,就可与常绿树种以一定的比例搭配,一起构成复层群落的上木部分。落叶树可以打破常绿树一统天下(四季常绿、三季有花)的局面,为秋天增添丰富的色相,为冬天增添阳光,为春天增添嫩绿的新叶,为夏天增添荫凉。还有就是要提倡大力开发运用乡土树种,乡土树种适应能力强,不仅可以起到丰富植物多样性,而且还可以使植物配置更具地方特色。(2)构建丰富的复层植物群落结构构建丰富的复层植物群落结构有助于生物多样性的实现。单一的草坪与乔木、灌木、复层群落结构不仅植物种类有差异,而且在生态效益上也有着显著的差异。草坪在涵养水源、净化空气、保持水土、消噪吸尘等方面远不及乔、灌、草组成的植物群落,并且大量消耗城市水资源、养护管理费用很大。良好的复层结构植物群落将能最大限度地利用土地及空间,使植物能充分利用光照、热量、水势、土肥等自然资源,产出比草坪高数倍乃至数十倍的生态经济效益。乔木能改善群落内部环境,为中、下层植物的生长创造较好的小生境条件;小乔木或者大灌木等中层树可以充当低层屏障,既可挡风,又能增添视觉景观;下层灌木或地被可以丰富林下景致,保持水土,弥补地形不足。同时复层结构群落能形成多样的小生境,为动物、微生物提供良好的栖息和繁衍场所,配置的群落应该招引各种昆虫、鸟类和小兽类,形成完善的食物链,以保障生态系统中能量转换和物质循环的持续稳定发展。3.为人类创造生态保健型植物群落(1)生态保健型植物群落的功能园林绿地的各种效益都是服务于人,园林植物也不例外。绿色植物不仅可以缓解人们心理和生理上的压力,而且植物释放的负离子及抗生素,还能提高对疾病的免疫力。据测试,在绿色植物环境中,人的皮肤温度可降低1~2℃,脉搏每分钟可减少4~8次,呼吸慢而均匀,心脏负担减轻,另外森林中每立方米空气中细菌的含量也远远低于市区街道和超市、百货公司。因此,植物配置中的生态观还应落实到人,为人类创造一个健康、清新的保健型生态绿色空间。(2)生态保健型植物群落的类型营造生态保健型植物群落有许多类型,如体疗型植物群落、芳香型植物群落、触摸型植物群落、听觉型植物群落等。设计师应在了解植物生理、生态习性的基础上,熟悉各种植物的保健功效,将乔木、灌木、草本、藤本等植物科学搭配,构建一个和谐、有序、稳定的立体植物群落。松柏型体疗群落或银杏丛林体疗群落属于体疗型植物群落。在公园和开放绿地中,中老年人在进行体育锻炼时可以选择到这些群落中去。银杏的果、叶都有良好的药用价值和挥发油成分,在银杏树林中,会感到阵阵清香,有益心敛肺、化湿止泻的作用,长期在银杏林中锻炼,对缓解胸闷心痛、心悸怔忡、痰喘咳嗽均有益处。面对松树类呼吸锻炼,会有祛风燥湿、舒筋通络的作用,对于关节痛、转筋痉挛、脚气痿软等病有一定助益。而柏科及罗汉松科植物也有一定的养生保健作用。构建芳香型生态群落(以上海为例),香樟、广玉兰、白玉兰、桂花、蜡梅、丁香、含笑、栀子、紫藤、木香等都可以作为嗅觉类芳香保健群落的可选树种。在居住区的小型活动场所周围最适宜设置芳香类植物群落为居民提供一个健康而又美观的自然环境。形式上可采用单一品种片植或几种植物成丛种植,丛植上层可选香樟、白玉兰、广玉兰、天竺桂等高大健壮的植物,也是丛植的主景树;中木可选桂花、柑橘、蜡梅、丁香、月桂等,也可以作为上层植物;下面配置小型灌木如含笑、栀子、月季、山茶等;酢浆草、薄荷、迷迭香、月见草、香叶天竺、活血丹等可以配在最下层或林缘,同时地被开花植物也是公园绿地和居住区花坛、花境的良好配置材料。其他如视觉型、触摸型生态群落,也是园林各种绿地植物配置的模式。
常言道:“善始善终”才算一堂优质课。良好的开头虽然是成功的一半,但完善精要的结尾,犹如“画龙点睛”,会使课堂教学再起波澜,从而使教学活动画上一个完美的句号。因此,精心设计结课这一教学环节,对于良好教学效果的巩固,有着举足轻重的作用。下面就结课的功能、方法及应注意的问题,结合我十几年的教学实践,谈点拙法和体会。
配置方法要在实际中看情况而定,你这样问有点太笼统了吧
请参考:“ 园林设计中的植物配置艺术”一文 园林艺术中的植物景观配置 植物景观配置(即植物造景),是把我们所需要的植物材料在发挥园林综合功能的需要,满足植物生态习性及符合园林艺术审美要求的基础上,合理搭配起来,组成一个相对稳定的人工栽培群落,创作出赏心悦目的园林景观。在我国传统园林艺术中的植物造景主要是烘托陪衬建筑物或点缀庭院空间,园林中许多景观的形成都与花木有直接或间接的联系。如“万壑松风”“松壑清月”“梨花伴月”“金莲映月”......等都是以花木作为景观的主题而命名。并且,春夏秋冬等时令交接,阴雪雨晴等气候变化都会改变植物的生长,改变景观空间意境,并深深影响人的审美感受。此外,由于我国灿烂的传统文化对于园林的艺术影响,以植物材料 “比德”,在植物配置中也带有了明显的强烈的个人感情色彩。人分三六九等,树木也要划分等级,玉兰,海棠,迎春,牡丹,桂花象征“玉堂春富贵”,不同的植物具有了不同的内涵。以松柏体现其统治阶级的稳固和经久不衰,在北方皇家园林植物配置中成了重要的表现形式。而在南方私家宅院中,以白色粉墙为背景,配置几竿修竹,数块山石,三两棵芭蕉就构成了中国味十足的园林景观。同样,枝干苍劲的古松与淡淡飘香的梅花互相搭配很容易的使人想起来“疏影横斜水清浅,暗香浮动月黄昏”的美妙诗句,园林艺术与文学艺术得到了最好的融合......所有这些都给予人们无比广阔的想象空间和审美感受。一、植物造景原则 1. 根据城市及绿地的不同性质发挥园林植物综合作............
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Plant and Soil, 326(1): 45-60(SCI IF2012=)28 李剑, 赵常玉, 张富生, 王锁民, 包爱科, 张金林(通讯作者) (2010) LEA蛋白与植物抗逆性. 植物生理学通讯 46(11): 1101-110829 孟亚雄, 张金文, 张金林, 仲军, 王化俊 (2010) 棉纤维特异启动子LTP12 驱动的基因phaB、phaC双价载体构建及其原核表达研究. 草业学报 19(3): 170-17630 蔡建一, 马清, 周向睿, 张金林, 王锁民 (2010) Na在霸王适应渗透胁迫中的生理作用. 草业学报 20(1): 89-9531 郭强, 周向睿, 王沛, 张金林, 包爱科, 伍国强, 王锁民 (2010) 盐生植物小花碱茅K通道PtAKT1基因片段的克隆及序列分析. 草地学报 18(5): 683-6882009:32 Zhang JL(张金林), Ma JF, Cao ZY (2009) Screening of cold-resistant seedlings of a Chinese wild grape (Vitis piasezkii Maxim Var. pagnucii) native to loess plateau of eastern Gansu province,China, as rootstocks. Scientia Horticulturae, 122: 125-128(SCI IF2012=)33 Wang CM, Zhang JL(张金林), Liu XS, Li Z, Wu GQ, Cai JY, Flowers TJ, Wang SM (2009) Puccinellia tenuiflora retains a low Na level under salt stress by limiting unidirectional Na influx resulting in a high selectivity for K over Na. Plant Cell and Environment, 32, 486-496 (SCI IF2012=)34 Bao AK, Wang SM, Wu GQ, Xi JJ, Zhang JL(张金林), Wang CM (2009) Overexpression of the Arabidopsis H-PPase enhanced the salt and drought tolerance in transgenic alfalfa (Medicago sativa L.). Plant Science, 176: 232-240 (SCI IF2012=)35 王生银, 张永超, 李莉, 张金林(通讯作者), 王春梅, 郭强, 包爱科 (2009) 拒盐型盐生植物小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)肌动蛋白基因片段的克隆及序列分析. 基因组学与应用生物学 28(4): 673-6772008:36 张金林, 王锁民, 陈托兄, 徐震, 严学兵,陆妮 (2008) 烯效唑(S3307)对大麦Na、K选择性和游离脯氨酸分配的影响. 麦类作物学报 28(4): 655-66037 王春梅, 李湛, 伍国强, 张金林, 王锁民 (2008) 用核素示踪研究小麦根系Na外排速率的两种方法. 核农学报 22(3): 370-3732007:38 Wang SM, Zhang JL(张金林), Flowers TJ (2007) Low-affinity Na uptake in the halophyte Suaeda maritima. Plant Physiology, 145(2): 559-571 (SCI IF2012=)39 张金林, 石明辉, 许瑞, 李唯, 王锁民 (2007) 提高春小麦幼胚离体培养中愈伤组织诱导及分化效率的研究. 中国农学通报 23(4): 49-5340 刘小莉, 张金林(通讯作者), 石明辉, 张永泽, 张洪荣 (2007) Fe对红地球葡萄试管苗生长发育的影响. 中外葡萄与葡萄酒 (4): 7-1041 王旺田, 马静芳, 张金林, 曹孜义 (2007) 一种新的葡萄叶面积测定方法. 果树学报 24( 5) : 709-71342 包爱科, 王强龙, 张金林, 王锁民 (2007) 紫花苜蓿基因工程研究进展. 分子植物育种 5(6): 160-16843 谭雪莲, 张绪成, 郭天文, 夏芳琴, 张金林 (2007) 氮素对小麦幼苗叶片气体交换和能量转化特性的调控. 核农学报 21(4): 305-31044 郝燕, 王发林, 杨瑞, 张雅丽, 李红旭, 卢江, 张金林 (2007) 几种葡萄砧木生长特性及与“矢富罗莎”绿枝嫁接试验初报. 中外葡萄与葡萄酒 (6): 20-232006:45 Zhang JL(张金林), Xu R, Wang SM, Cao ZY, Ren JZ (2006) Factors affecting in vitro propagation of a Chinese wild grape (Vitis piasezkii Maxim. (Planch.) Rehd.): shoot production and Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 34(3): 217-223 (SCI IF2012=)46 张金林, 王锁民, 陈托兄 (2006) 6-苄氨基嘌呤(BA)和脱落酸(ABA)对大麦Na、K选择性和游离脯氨酸分配的调节. 草业学报 15 (5): 63-6947 张金林, 陈托兄, 严学兵, 陆妮, 王锁民 (2006) 烯效唑(S3307)对湖南稷子整株水平Na、K选择性和游离脯氨酸分配的影响. 草业学报 15(2): 42-4748 王月梅, 张金林(通讯作者), 司宗信 (2006) 甘肃省发展农村能源生态模式效应及应用实例. 草业科学 23(6): 78-8149 王月梅, 张金林(通讯作者), 司宗信 (2006) 甘肃省草地资源退化原因及草地生态系统恢复途径. 中国农学通报 22(8): 495-49850 陈托兄, 张金林, 陆妮, 王锁民 (2006) 不同类型抗盐植物整株水平上游离脯氨酸的分配. 草业学报 15(1): 36-4151 包爱科, 张金林, 郭正刚, 王锁民 (2006) 液泡膜H-PPase与植物耐盐性. 植物生理学通讯 42(4): 777-78352 王强龙,王锁民,张金林,陈托兄,楼洁琼,陆妮 (2006) 紫花苜蓿高频再生体系的建立. 草业科学 23(11): 21-2753 王强龙,王锁民, 张金林,包爱科,陈托兄,楼洁琼,陆妮 (2006) 根癌农杆菌介导AtNHX1基因转化紫花苜蓿的研究. 草业科学 23(12): 55-5954 李文彬, 曹孜义, 王雅梅, 周万海, 张金林 (2006) 葡萄试管简易嫁接技术. 中外葡萄与葡萄酒 (5): 10-122002-2005:55 张金林, 王锁民, 许瑞, 曹孜义 (2005) 植物微嫁接技术的研究及应用. 植物生理学通讯 41(2): 247-25256 张金林, 陈托兄, 王锁民 (2004) 阿拉善荒漠区几种抗旱植物游离氨基酸和游离脯氨酸分布特征. 中国沙漠 24(4): 493-49957 王锁民, 陈托兄, 张金林 (2004) 6-苄氨基嘌呤(BA)和脱落酸(ABA)对湖南稷子Na、K选择性和游离脯氨酸分配的调节. 西北植物学报 24(4): 588-59558 张金林 (2003) 砧木技术在中西部地区葡萄产业发展中的应用. 甘肃科技纵横 32(4): 55-5659 张金林, 曹孜义 (2002) 葡萄砧木生根及成苗特性研究. 中外葡萄与葡萄酒 (6): 15-1860 曹孜义, 李 胜, 张金林, 陈子宣 (2002) 一次硕士研究生植物生理大实验结果分析.中国当代教育杂志 22: 63-6461 陈建军, 张金林, 曹孜义 (2001) 葡萄病毒和类病毒的研究进展. 甘肃农业大学学报 (增刊): 30-34。
摘要:本文围绕濒危物种的保护,首先简述物种灭绝危机的现状;既而从灭绝的原因着手,谈论保护物种的途径,譬如保护生境、建立基因库、杜绝过度捕杀和采挖等。濒危物种等级体系包括下列五个等级:(1)绝灭(Extinct);(2)野生绝灭(Extinct in the wild);(3)极危(Critically endangered);(4)濒危(Endangered);(5)易危(Vulnerable);(6)低危(Lower Risk)。1 何为濒危物种?濒危物种指所有由于物种自身的原因或受到人类活动或自然灾害的影响而有灭绝危险的野生动植物。一个关键物种的灭绝可能破坏当地的食物链,造成生态系统的不稳定,并可能最终导致整个生态系统的崩解。2 濒危物种的灭绝原因要解决物种不断减少的问题,首先要弄清楚造成这种状况的原因。现在被普遍接受的一个观点就是:现代物种灭绝的第一位原因是确定性的人为因素的作用,尤其是生境丧失、生境破碎化、无节制地捕杀和过度利用对物种生存威胁最为严重。其中,生境消失被确认是大多数目前正濒于灭绝的脊椎动物所遭受的基本威胁。仅是在我国的海南岛,20世纪50年代初有天然林约87万h平方米,森林覆盖率26%,到1979年,森林面积仅存52万h平方米,覆盖率仅为。在57个旧大陆热带国家中,有47个国家的原有森林消失率超过50%,这不可避免地造成了许多生物的分布区不断的缩小。生境破碎化是指由于某种原因而使一块大的、连续的环境,被分割成两个或更多片的过程。这导致外来因素对生境的干扰增强,并有可能限制一些物种潜在的散布;由于资源的季节性和分布的不均衡性,动物的觅食能力还可能因此降低。3 保护濒危物种的几种途径: 就生境恢复和保护而言,研究土地合理使用的策略和措施将为之提供依据;而最重要的应该是改变人的思想,这一点,在我看来,也是最根本的。它可以保证人们自觉地通过各种方式保护生境,如世界各国都建立了许多自然保护区和国家公园;并且能够将过度捕杀等人为破坏生境的行为扼杀在萌芽状态,这对许多物种的延续无疑具有非常深远的意义,因为现今如大野牛、剑齿虎、穿山甲、狼、藏羚羊、渡渡鸟等众多动物的灭绝,均与过度捕杀有关。 建立遗传基因库就是一个可行并且已初见成效的手段。所谓基因库就是一个群体中所有个体的基因型的集合,几乎包含了该物种的所有遗传信息。基因资源库主要包括生殖细胞库、体细胞库、基因组DNA文库和cDNA文库等几个子基因库,其中DNA由于是遗传信息的直接物质载体而最为重要。可以预见未来给DNA测序将实现自动化。对任何一种生物,只要对其遗传物质DNA采集方法恰当,就可以完整的得到它的基因组并进行测序,并建立基因库。有了基因组和基因库的信息,不但能重组这种生物,还能重组由其进化而来的近亲物种,对濒危物种的保护和恢复无疑将具有重要的意义。此外,基因库信息在对市场进行监测的过程中也有重要作用,市场上出售的鲸类制品被抽检,与禁捕鲸类的DNA样本比较,可以确认产品中是否有受保护的鲸类肉。在濒危物种保护的其他方面基因库也发挥着其特有的作用。例如,美国科学家通过对加利福尼亚神鹰成对的DNA样板进行标识跟踪,探测到了其遗传性软骨营养障碍的致病基因;同样是美国,研究人员在通过对佛罗里达州的美洲豹进行遗传多样性的观察和研究后,采取人工干预的方法增加其变种。 特定的保护策略:虽然同属于濒危物种,但是不同的种群、各异的生长环境、面临威胁的程度上的差异等都决定了在实施保护时,要具体问题具体分析,量身定制切实有效的保护策略。例如,墨西哥国立大学生态学院的GerardoCeballos提出,“对哺乳动物要实施全面的保护策略,详细分析物种分布的模式,进而充分考虑涉及到的问题,重点关注受威胁的物种和濒危物种”。而对待鲨鱼种群,有些积极保护动物的团体正奋力从宠物店、饭馆和夜总会中拯救它们,让其起回归“野外”,获得自由,但是放归行为的利弊仍然存在许多争议。4 各个国家和机构的努力:首当其冲的是各国相关法律的制定、出台与完善,以及国际间的合作与支持。如我国于2006年7月1日起施行的《畜禽遗传资源保种场保护区和基因库管理办法》。 我国云南省建成世界上最大的少数民族基因库,世界上采集民族样本最多、样本量最大的遗传信息资源库。专家从云南当地25个世居少数民族中采集的1250名男性的DNA基因样本目前已全部存放云南大学基因库,这将为少数民族的遗传多样性和遗传疾病提供最原始的研究材料 越南重引入濒危叶猴和小蜂猴,并于1995年颁布《越南生物多样性行动计划》,制定了全面的战略,以解决如何在可持续的框架内保护生物多样性资源问题。 美国进步科学协会筹建物种基因库网站,专门用于登记物种的遗传资源和建立DNA库,以帮助反映现存某物种的生存范围,供保护区的建立和规模建设参考。 欧洲也欲在月球建基因库存储地球物种基因。各国共同努力促进IUCN红色名录的完善,推动红色名录优先评估工作的进一步开展-----首先筛选出红色名录评估时应该优先考虑的种群。参考文献:《珍稀濒危植物保护生物学》《基因时代的恐慌与真相》
第一节 植物分类概述(1学时)一、分类原则1.人为分类2.自然分类3.细胞遗传学——物种生物学4.化学分类学5.数量分类学二、分类单位和命名1.植物分类的基本单位2.命名原则三、界和门的划分1.界的划分:二界说、新二界说、三界说、五界说、六界说2.植物门的划分:菌藻植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物 第二节 原核生物(prokaryotae)(1学时)一、细菌门(Schizomycophyta)1.细菌的主要特征2.细菌的分类3.细菌的繁殖方式二、蓝藻门(Cyanophyta)1.蓝藻与细菌的区别2.蓝藻的主要特征3.原核生物的生活史第三节 真核藻类和真菌、地衣(1学时)一、藻类(Algae)1.藻类的主要特征2.藻类的种类、门类3.藻类的繁殖方式二、真菌(Fungi)1.真菌的主要特征2.真菌的种类3.真菌的繁殖方式4.真菌的演化历史三、地衣(Lichenes)1.地衣的主要特征:形态、结构、繁殖等特点2.地衣的种类3.地衣的生境与分布第四节 苔藓和蕨类植物(1学时)一、苔藓植物(Bryophyta)1.苔藓植物的主要特征2.苔藓植物的分类3.苔藓植物的繁殖方式4.苔藓植物的分布与生境二、蕨类植物(Pteridophyta)1.蕨类植物的主要特征2.蕨类植物的分类概况3.蕨类植物的繁殖方式4.蕨类植物的生境与分布第五节 种子植物(1学时)一、裸子植物(Gymnospermae)1.裸子植物的生活史2.裸子植物的主要特征3.裸子植物的分类及主要代表类型二、被子植物(Angiospermae)1.被子植物的生活史2.被子植物的的主要特征3.被子植物的主要分类系统 第二章 植物生活和环境(9学时)——植物生态类群的分化本章的教学目的与要求:掌握植物个体与环境条件之间的相互关系,掌握环境和生态因素的概念,了解生态因素对植物作用的特点;掌握各生态因素对植物的影响以及植物对生态因素生态适应特点。重点:环境与生态因素的概念、植物对各生态因子的生态适应特征。难点:植物适应性的形成。第一节 概述(1学时)一、环境与生态因子1.基本概念:环境、环境因子、生态因子、非生态因子、生态环境、小生境、2.生态因子的分类3.最低量定律和限制因子4.生态因子作用的三基点二、植物对生态环境的适应1.基本概念:适应、驯化、忍耐力、生态类群、生态型、生理幅度、需求性、生态幅度2.适应3.忍耐力及其特点4.生态类群和生态型第二节 光和碳素营养(1学时)一、光照条件1.基本概念:光补偿点、光饱和点、光合能力、阳生植物、阴生植物、净光合率、光能利用率、生理辐射、补偿深度2.光照强度的生态作用(1)光强与光合作用(2)荫蔽胁迫与适应类型3.光的性质与光周期的生态作用(1)光的波长与植物(2)光周期和植物二、碳素的生理生态作用1.CO2补偿点2.CO2对植物的限制作用第三节 水分条件(1学时)一、陆生植物的水分平衡1.植物水分状况与生命活动2.植物吸水与失水的内外条件(1)植物的吸水能力(2)土壤水分对植物吸水的影响(3)影响蒸腾作用的内外条件3.基本概念:吸胀作用、半透性、渗透势、衬质势、压力势、蒸腾作用、饱和含水量、饱和亏、蒸腾系数二、适应陆地水分条件的生态类群1.旱生植物(xerphyte)(1)肉质旱生植物(succulent)(2)硬叶旱生植物(sclerophyllous xerophyte)(3)软叶旱生植物(malacophyllous xerophytes)(4)微叶型和无叶型强旱生植物(supperxerophyte)2.中生植物(mesophyte)(1)形态特征(2)生理特征3.湿生植物(hygrophyte)4.划分水分生态类群的方法(1)生态序列法(环境梯度法)(2)形态结构分析法(3)生理生态特征分析法三、渍水土壤和水体的生态作用第四节 土壤条件(1学时)一、氮和矿质元素营养条件1.生理生态意义2.植物对营养元素模拟吸收特点3.适应土壤营养条件的生态类群二、适应有毒害土壤的生态类群1.对富铝化土壤的适应类群2.对盐渍土的适应类群3.对重金属元素富集土壤的适应类群三、沙生植物与石生植物1.沙生植物2.石生植物第五节 温度条件(2学时)一、植物生命活动与温度条件1.温度对植物生理过程的影响2.温度对植物生长发育的影响3.需热量及温度生态类群4.基本概念:生理性干旱、春化作用、积温二、适应极端温度的生态类群1.低温胁迫与植物适应特征2.高温胁近和植物适应特征三、植物物候节律1.物候历2.物候剖面图第六节 生物条件(1学时)一、动物对植物的生态作用1.植物与动物之间的营养关系2.动物对植物的授粉作用、传媒作用及其生态意义二、植物之间的生态作用1.植物之间的营养关系2.机械性相互关系3.化学性相互关系4.竞争性关系
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种子的发芽率 种子发芽率一般是指在适宜的条件下,经浸种吸足水分的种子,在l0天内发芽的种子数占供试种子总数的百分率。它是决定种子质量和实用价值,确定播种量和用种量的主要依据。不同的种子,其发芽力往往有很大差别,相同的种子,其发芽力也会有变化。种子的发芽力受栽培条件、成熟程度、收获时的气候、入库时的种子含水率以及贮藏条件好坏、贮藏时间长短等多因素的复杂影响。如果不进行发芽测定,盲目地进行浸种、催芽或者直接播种,就有可能出现出苗不齐、苗数不足、甚至完全不出苗等现象,其结果不仅浪费粮食,又耽误了季节,造成生产被动。认真做好种子的发芽力测定,周密计算用种量,有计划地进行生产,不但可以避免出现上述情况,还可以提高产量。水稻种子发芽率常用的测定计算方法是:先从供试品种的种子容器中,分上、中、下、边缘、中央不同部位分别随机取出少量种子,去除杂质后,在水温20—30℃条件下浸24小时,然后将吸足水分的种子以100粒为一组,分成四组,分别均匀排列在铺有滤纸或草纸的4个培养皿内,并分别以等量适量的水,放在气温30—35℃环境条件—下,逐日记载发芽数,从试验开始记载10天,最后分组计算其发芽率,四组的平均数即为该种子的发芽率,其计算公式为:发芽率(%)=发芽的种子数*100/供试种子总数 二、种子发芽需要的条件 种子发芽必需的条件是水分、温度、氧气及阳光。 水分是种子发芽的首要条件。种子必须吸收足够的水分才能加速种子内部的生理作用,促进酶的活动,有利于贮藏养料的溶解和胚的增长,从而促进种子的萌发。 温度也是种子发芽必要条件之一。种子在吸收足够水分和氧气后,还需要一定的温度才能萌发,温度是种子萌发的能量来源。温度作用在于促进酶的活性,种子萌发的最适温度也就是酶的最适宜温度。此外,温度也直接影响到种子吸水快慢和呼吸强弱。在一定温度范围内,温度越高,种子吸水越快,呼吸也越强,发芽越快。 种子发芽试验需要大量的氧气。种子发芽时呼吸作用增强,如种子缺氧呼吸,造成种子不宜发芽。 不同作物种子,发芽时对光的反应不同。大部分农作物种子(如玉米、禾谷类等种子)对光照要求不严格。这些种子发芽试验时用光照或黑暗均可。有一些好光性的种子如烟草种子,芹菜种子等,只有在光照条件下才能发芽或促进发芽。还有一些嫌光性的种子,如黑草种有光照时会抑制发芽。这些种子发芽试验时应给黑暗处理。 三、种子萌发的过程 当一粒种子萌发时。首先要吸收水分。子叶或胚乳中的营养物质转运给胚根、胚芽、胚轴。随后,胚根发育,突破种皮,形成根。胚轴伸长,胚芽发育成茎和叶。 我也曾经做过两次种子萌发的实验,是用绿豆做的,第一次实验的时候,因为总是忘了给种子加水,结果种子全都干死了,终于第一次实验以失败而告终。接着马上就迎来了第二次实验,这次记得了上次的教训,我的种子终于发芽了。 这篇论文主题是关于种子的,介绍了怎么样测种子的发芽率、种子萌发的条件与种子萌发的过程。
生物科技小论文——草莓的无土栽培 摘要:1、利用学校的生物园地,通过配制合理的营养液,完全 可以进行草莓的无土栽培。 2、无土栽培的草莓具有生长速度快、长势好、花芽分化 早、开花结果早、产量高的特点。 关键词:培养基、营养液、无土栽培、简单易行 将作物栽培在除土壤以外的培养基上,叫无土栽培。无土栽培具有不占地或少占地、换茬快、环境清洁、产品无污染和生长好、品质优、色鲜味美等优点,为花卉蔬菜、粮食以及水果生产的工业化、自动化开辟了广阔的前景。 一、实践目的 通过对草莓的无土栽培实践活动,使我们初步掌握无土栽培的技术,懂得利用水培法来确定植物必须矿质元素的原理和矿质元素对植物的生理作用,同时也培养了同学们的学习兴趣和实践能力。 二、实践原理 植物根从土壤溶液中吸收水分和无机盐,土壤颗粒主要起着固着作用。根据这一原理,将植物生活所需的无机盐按一定比例配成营养液进行作物的无土栽培。 三、实践方法 采用与泥土盆栽草莓相对照试验,盆栽草莓使用一般的菜园土作固着物,施用化肥和农家肥,进行水肥管理。 四、实践器材 无土花盆(双层塑料套盆或采用罐头瓶、硬泡沫塑料做定植板也行)、草莓苗、营养液原液、天平、洗净的碎石或蛭石、温度计等。 五、 试验与管理 1、试验时间:1997年9月-1998年5月;1998年9月-1999年5月 2、试验地址:校生物园 3、营养液原液:经试验得知,表1为最佳配方。 4、栽培方法:选择无病虫害、植株矮壮、具4-5片叶、顶芽饱满的壮苗,洗净根上泥土后,定植在无土花盆的上盆中,用碎石子或蛭石作固着物,下盆中盛清水,待长出新根后(1周左右)将清水倒掉,换上培养液。 表1 无土栽培草莓营养液原液配方 成分名称 含量(MG/L) 硝酸钙 236 硝酸钾 303 磷酸铵 57 硫酸镁 123 三氯化铁 500 硼酸 氯化锰 5、管理: (1)及时添加营养液。每周补液1-2次。每次50-100ml。进入4月份以后,气温升高、蒸发快,同时正当开花、结果盛期,需肥量大,每2-3天补液1次,并要增加营养液的浓度。一般开花前培养液浓度是 原液∶水=1∶9 开花后培养液浓度为 原液∶水=∶ (2)隔天上午喷水1次,4月开始每天喷水1次,保持相对湿度70-80%。 (3)光照为生物园里的自然光照(注意不要放在直射太阳光下,以免培养液温度升得过高造成根坏死)。 (4)注意及时摘除老叶、匍匐茎。当发现植株下部的叶片呈水平着生,开始发黄、叶柄基部也开始变色时,应立即摘除。匍匐茎消耗养分大,为保证果大质优,发现生在叶片基部的幼嫩线状物——匍匐茎,要及时摘除。 (5)注意病虫害防治。草莓虫害主要有蚜虫和红蜘蛛,可用内吸杀虫剂防治,如甲胺磷、乐果等。病害主要有灰霉病、病毒病等,可用波尔多液、托布津等杀菌剂防治。 (6)注意及时疏蕾垫果。 六、观察记录情况 1、根系在2℃时开始活动,在7℃时开始长新根,最适生长温度为15-20℃,高于30℃时停止生长,并有根部变色受害情况,在-8℃时根系受到冻害。 2、地上茎、叶气温在5℃时开始生长,生长最适气温为15-25℃气温过高过低生长都较缓慢,气温高于30℃以上有老叶焦边现象。 3、气温在5℃以上开始花芽分化,花芽分化最适气温在5-15℃之间,开花在10℃以上,开花盛期在15℃左右。 4、培养液pH值在最为适宜。 5、开花结果情况见下表 表2 无土栽培草莓开花结果记录统计表 盆数 盆栽时间 第一花序 第二花序 总果实/株 月/日 叶片数 开花 月/日 小花朵数 果实成熟月/日 开花月/日 小花朵数 果实成熟月/日 数量 重(克) 20 9/23 9/26 4-5 3/23 4/6 11-17 4/12 4/27 4/10 4/21 5-9 4/20 5/18 9-171 53-257 七、结果与体会 1、无土栽培的草莓比盆栽草莓生长速度快、长势好、花芽分化早、开花结果早,从定植到第一花序开花和果实成熟都比盆栽提前一周左右,并极少有病虫害。 2、试验证明,室内无土栽培草莓方法简单易行,成本较低,在家庭中推广种植可充分利用室内空间,既可以观赏、美化环境,又能品尝到气味芳香、营养丰富的春季水果珍品,是一举多得的好事,深受群众欢迎。通过实践,既帮助我们理解了教材,又培养了学习兴趣和实践能力,并促进了无土栽培技术在本地的推广。 说下几个别的题材: (比较好写点的) 1、可以写写物体为什么会有重量?(如果觉得简单可以写写物体为什么会有质量?觉得难就讲讲重量和质量的区别) 2、恐龙和乌龟都是爬行动物,为什么一个长得这么快一个长得这么慢? 3、都说鸟类是恐龙进化来的,有什么证据? 4、现在温室效应这么严重,是什么引起的?有什么解决方案? 5、可以找一种常见或者著名的病症,说一下它的原因或解决方法或治疗前景。麻烦采纳,谢谢!
藻 类 藻类植物是地球上最重要的初级生产者,它们光合同化生产有机碳的总量约为高等植物的7倍,同时固氮藻类(和固氮细菌)每年约能固定亿t的氮素。因此,藻类不仅是人类和动物极其重要的食物源,而且它们光合作用中放出的氧也是大气中氧的最重要的来源。不言而喻,它们对自然生态系统的物质循环及环境质量有着深刻的影响。 藻类植物广泛地分布在海洋和各种内陆水体中(包括湖泊、水库、江河、溪水、沼泽、池塘、泉水、冰雪等)以及潮湿地表,其中生长在内陆淡水水体中的为淡水藻,分布于海洋和内陆咸水水体中的为咸水藻。中国的藻类包括有:原核生物中的蓝藻门;原生生物的硅藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门、隐藻门、裸藻门以及属于植物界的红藻门、褐藻门、绿藻门和轮藻门,其中海藻已记录的共2458种(详细情况将在海洋一节中讨论),这里仅讨论中国淡水藻类的多样性及其所受威胁。 1、中国淡水藻类的多样性 由于中国幅员辽阔,自然环境复杂多样,使得中国淡水藻类资源也十分丰富而多样。近一个世纪的调查研究表明,淡水藻类中的各个门类在中国都有发现,而且种类都非常丰富。已知全世界藻类植物约有40000种,其中淡水藻类有25000种左右,而中国已发现的(包括已报道的和已鉴定但未报道的)淡水藻类约9000种。但是,由于国内尚有不少地区未进行过藻类调查,即使已进行藻类调查的有些地区,也并不十分全面,加之多数门类的淡水藻类在中国的调查研究还缺乏深度和广度,因此中国淡水藻类的物种数应远远超过9000种,估计约有12000至15000种(按占世界淡水藻类种数的50%~60%计)。 淡水红藻和褐藻,它们是海陆演变过程中残留在淡水中的孑遗生物,几乎都生长在清洁、温度偏低、且较稳定的水体环境中,如泉水、井水、溪水中(特别是泉水环境),其分布区相当狭窄,而且具有一定的封闭性。它们在这些环境中长期适应的结果,形成了不少珍稀特有的种类,这对研究地球环境的变化及生物自身的演变具有较高的学术价值。它们在世界各地的淡水中均分布得较稀少,在中国,半个世纪以来对这些藻类的采集研究,发现有些种类仅记录到一次。这样的藻类共有12种,包括淡水褐藻类的层状石皮藻(Lithoderma zonatum),以及淡水红藻类的绞纽串珠藻(Batrachospermum intortum)、中华串珠藻(B. sinense)、中华链珠藻(Sirodotia sinica)、中华鱼子菜(Lemanea sinica)和鹧鸪菜窄变种(Caloglossa leprieurii var. angusta)等,它们应该列入珍稀物种。 2、中国淡水藻类资源受威胁的状况 (1)物种受威胁的状况 虽然中国的淡水藻类资源非常丰富,但是由于自然环境的变化和人类的活动(特别是工业和城市的发展),有些罕见的种已遭受灭绝或处于濒临灭绝的境地,其中受威胁最严重的是淡水红藻和褐藻。近几十年来,中国北方许多地区由于气候干旱或工业发展而过量抽采地下水,引起地下水位下降,使一些著名泉区的水源枯竭或濒临枯竭。泉城济南、山西晋祠和娘子关的泉源就是著名的例子。泉水枯竭,使那些依赖泉水环境生长的特有藻类(特别是淡水红藻)面临厄运,有些已荡然无存。淡水褐藻更为珍稀,中国仅在40年代初于四川重庆嘉陵江中发现过,几十年来由于环境的演变,也已消失。 最近10多年来,中国经济高速发展,不少泉水资源得到了开发利用,但是由于人们对泉水环境缺乏保护意识,因而造成生长在其中的淡水红藻和其他泉水生物面临濒危,有的甚至灭绝。南京浦口珍珠泉,过去生长有十分丰富的淡水红藻:外界串珠藻(Batrachos-permum ectocarpum)和美芒藻(Compsopogon spp.)。但是随着旅游区的开发,如今那里的红藻几乎绝迹。山西太原晋祠也有外果串珠藻生长,1994年去调查时尚有部分存在。1995年由于泉水枯竭,已经消亡。可以设想那些正在进行开发的泉源(旅游或饮料),如果不注意对泉源环境的保护,那么藻类和其他泉水生物也可能面临同样的厄运。 在其他生长大型淡水藻类的水体中,也往往由于人类活动引起环境变化,招致大型淡水藻类的消失,如江苏阳澄湖,湖中大型轮藻植物出现成片死亡。又如武汉东湖中的原来主要藻类——鼓藻类(desmids),它们主要生长在清洁的水体中,但自70年代以来由于富营养化过程的加剧,逐渐被蓝藻、绿球藻等耐污藻类所取代。类似的情况,已是十分常见。 (2)物种多样性结构受破坏的状况 在正常情况下,一个生态系统(特别是水生生态系统)中,藻类群落的物种结构保持着良好的多样性状态,即种类多,但每个种的个体不多,这时藻类群落发挥出良好的生态效益——保持水质良好状态,且水产丰富。但是当水生生态系统发生逆向转化——受重金属污染或高度富营养化时,藻类群落物种结构的多样性被破坏,某些物种超常生长而导致有害的赤潮(海洋中)或水华(淡水中)发生,并造成管道阻塞,水质恶化,危及渔业生产,甚至出现鱼类中毒现象。随着工业化和城市化进程的加快,这种严重的环境问题已屡见不鲜。中国常见的能形成有害水华的藻类有:蓝藻,常有毒,其中主要的是微囊藻(Microcystis),还有鱼腥藻(Anabaena)、项圈藻(Anabaenopsis)、颤藻(Oscillatoria)、束丝藻(Aphanizomenon)等,它们在中国许多地方都有大面积的发生,危害很大;小定鞭藻(Prymnesium parvum),属定鞭藻类,有毒,它们的水华已引起多起养殖鱼类的中毒事件;硅藻,也偶有大面积发生,其中以1991年冬春之交,湖北省汉江发生的约200km范围的硅藻水华——梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)最为典型,这次水华造成很大危害,严重地影响了武汉市和沿江地区的工业生产和居民生活。 3、中国淡水藻类的保护 从上述可知,中国淡水藻类资源虽很丰富,但目前已受到严重的威胁,如不及时采取措施进行保护,许多珍稀种类可能很快灭绝。特别应该指出的是,当前人们对生物多样性保护的注意力主要放在大型动、植物上,对像藻类这样的微型生物很少注意,这一情况必须改变。在保护大型动、植物的同时,应加强对小型植物的保护。 地 衣 1、中国地衣的多样性 地衣是一群特殊的真菌,这群特殊真菌通常只是与藻类或蓝细菌处于互惠共生的生态系统中才能生存于自然界。因此,地衣本身也是共生生态系统多样性的体现。全世界迄今已知的地衣物种约20000种,而中国还不到2000种。就在这2000种中约200种为中国所特有。然而,无论是全世界或中国实际存在的地衣物种远不止这个数字。尤其是中国地衣物种多样性的调查研究才刚刚起步。 2、中国珍稀濒危地衣及其受威胁状况 由于大气污染和森林采伐,中国许多地方地衣多样性面临威胁。依存于森林树皮附生的中国及东亚特有种,如黄袋衣(Hypogymnia hypotrypa)、粉黄袋衣(H. hypotrypella)、霜袋衣(H. pruinosa)、蜡光袋衣(H. laccata)、横断山袋衣(H. hengduanensis)以及云南石耳(Umbilicaria yunnana)等种类的生存都面临着威胁。因为,它们的兴衰存亡与森林生态系统多样性的兴衰存亡息息相关。如产于云南丽江和台湾阿里山松林中的中国特有附生种中华疱脐衣(Lasallia mayebarae)在系统演化上具有重要意义。然而,在云南丽江,这种世界珍稀物种已被森林火灾所吞噬。随着旅游业的大规模发展,特产于华山岩石上的世界珍奇地衣华脐鳞(Rhizoplaca huashanensis)的生存也面临威胁。此外,在抗癌和抗艾滋病毒方面具有潜力的东亚食用地衣美味石耳(U. esculenta)也因无节制的采收与买卖而在中国庐山等地濒临绝迹。若不采取必要的保护措施,在日用香料工业中颇受青睐的扁枝衣(Evernia mesomorpha)和丛枝树花(Ramalina fastigiata),与抗前列腺炎药物有关的戴氏石蕊(Cladonia delavayi)以及在降血压方面有效的地茶(Thamnolia vermicularis)和雪地茶(Th. subuliformis)等地衣的生存也逃不脱因无节制采收与开发所带来的厄运。 3、对地衣的保护 由于人类对地衣本质的认识经历了一个漫长的过程,在开发利用方面,地衣尚处于“未开垦的处女地”状态。因而,它是一个潜力很大的生物资源宝库。此外,地衣在自然界生长极为缓慢,加强对地衣的保护以便可持续利用已是我们所面临的迫切任务。 保护地衣多样性除了必须保护它赖以生存的森林生态系统多样性以外,应注意以下保护和可持续利用的措施: (1)对于日用化工香料、药用和食用地衣资源应采取分区、按年、有计划、有节制地轮换采收。 (2)对于在科学上有重要意义的世界珍稀物种,如陕西华山的华脐鳞,云南丽江的中华疱脐衣,以及庐山的美味石耳等中国和东亚特有种,应选择合适地段,建立珍稀地衣保护小区加以保护。 (3)对上述一些重要地衣同时还应采取菌、藻分离真培养,进行室内保存。对地衣物种进行多层次的系列保护措施是地衣物种多样性保护和可持续利用的重要方向。 (4)加强对中国地衣物种多样性的调查、采集、分离、培养和研究,以便在地衣多样性遭受破坏之前使之受到保护,研究和可持续利用。苔 藓 1、苔藓植物的多样性 中国的苔藓植物十分丰富。全世界有苔藓植物23000种,中国有2200种,占全世界的。 中国苔藓植物的特点是: (1)特有类群丰富。根据近几十年调查的结果,仅见于中国的特有苔藓属和主要分布于亚洲东部(仅少数涉及邻近地区)的东亚特有苔藓属共35个,占中国苔藓植物属数的%。它们共含有48个种、亚种或变种,占中国苔藓植物种总数的%(表1)。这些特有属、种在中国西南部横断山区、长江流域中游山区和东南沿海山区存在3个分布中心(表2); (2)在系统发生上居关键位置的类群多,如原始类型藻苔目(Takakiales)藻苔科(Takakiaceae)藻苔属(Takakia)的两个种;藻苔(T. lepidozioides)和角叶藻苔(T. ceratophylla)在中国西藏地区的察隅、波密及米林县的高寒山地都有发现; (3)热带、亚热带成分占优势。 3、苔藓植物的保护 苔藓植物除了科学价值外,还有很重要的经济价值。在药用方面,苔藓作为“清热解毒”的中草药已有数百年历史。明朝李时珍在《本草纲目》中就记载了金发藓(Polytrichum commune)和暖地大叶藓(Rhodobryum giganteum)等,暖地大叶藓长期以来在中国西南地区被称作“茴心草”,用来治疗心血管病。 传统上,泥炭藓属(Sphagnum)植物或泥炭一直是花卉、苗木栽培或移植的重要包扎材料和园艺肥料,迄今尚无更佳的替代物。 中国历来是世界上五倍子出口的主要国家之一。经过近半个世纪的研究,中国科学家发现,在五倍子生产周期中,苔藓植物作为五倍子蚜虫的冬寄主是五倍子增产不可缺少的一个环节。迄今为止,至少已发现有约20种苔藓植物可作为五倍子蚜虫的冬寄主植物。 此外,苔藓还是监测环境污染的良好指示植物。苔藓与地衣对大气中的SO2,CO和HF反应极为敏感。在中国,钟帽藓(Venturiella sinensis)、高领藓(Glyphomitrium humilli-mum)和兜瓣耳叶苔(Frullania muscicola)等均系常见的树干附生种类,它们对大气污染有较强的敏感性,可在环境监测方面加以利用。 总之,苔藓植物与人类的生存有密切的关系,对它们的保护我们必须给以高度的注意。蕨类植物 1、中国蕨类植物的多样性 全世界有蕨类植物10 000~12 000种,中国有2 200~2 600种,占世界种数的22%。由于中国地域广大,自然条件复杂多样,除了热带少数科属外,中国拥有的科属数几乎占世界的95%,这说明中国的蕨类植物有极高的多样性。 中国分布有在探讨物种进化系统问题上十分重要的种类,如原始类群裸蕨纲的松叶蕨(Psilotum mudum)、天星蕨(Christensenia)。有些属如光叶蕨(Cystoathyrium)、中国蕨(Sinopteris),其分布区狭小,为中国特有,它们的发现对研究该科中属的演化关系有一定意义。而在四川东部长江沿岸发现的圆肾铁线蕨(Adiantum reniforme),其原产地在大西洋的Madeira群岛。中国变种荷叶铁线蕨(Adiantum reniforme var. sinense)的出现,为研究间断分布及中国和非洲蕨类种的关系提供了很好的材料。能生长在海拔4350m高山寒冻荒漠的严酷环境中的玉龙蕨(Sorolepidium glaciale)是研究蕨类形态和生态条件关系的重要属种。仅产中国西南的湖南石灰岩壁的荚囊蕨(Struthiopteris eburnea)是典型的石灰岩钙质土的重要种属。 根据不完全统计,中国特有的蕨类植物有500~600种,占已知中国蕨类植物的25%左右,重要特有属及代表种见表1。 2、蕨类植物受威胁和濒危状况 随各地区植物考察的深入,不断有蕨类植物新种被发现,但与此同时也有一些种由于环境改变或人为破坏而消失或濒临灭绝(表2)。除上面提到的特有和濒危属种(表1和表2)外。还有些种类虽然不限产中国,但在中国仅局部地区有分布,如鹿角蕨(Platycerium wallichii)仅产靠近缅甸边境的盈江,而埃及苹(Marsilea aegyptica)仅产新疆的局部水域。像这些种类的个体数量不多,分布区狭窄,如不保护,很易绝灭。类似的濒危种类还有很多,估计约占中国蕨类总数的30%左右,其中重要的有101种(表3)。 导致蕨类植物濒危有以下多种原因: (1)森林破坏,造成空气湿度降低,以及地下水位下降,使原有生态环境改变,影响植物种的生存和繁殖,如1963年在四川二郎山团牛坪海拔2450m处林下发现的光叶蕨,1984年专程前往该地,发现森林消失,气候干燥,只在灌丛中找到一株。 (2)工农业建设事业的发展使局部地区一些植物种消失,如中华水韭,荷叶铁线蕨。 (3)由于对一些药用及观赏植物只宣传其价值,而不强调保护的重要,使一些蕨类植物遭受毁灭性的摧残,如鹿角蕨近年已难见到。 (4)旅游区对一些小型稀少植物不加保护,致使其遭践踏而无法生长,如瓶儿小草(Ophioglossum thermale)。 3、加强对蕨类植物的保护 蕨类植物与人们的生活有密切关系,它们之中很多种是传统的中药和民间草药,约占全部种类的10%。如贯众(Cyrtomium fortunei)、海金沙(Lygodium japonica)、骨碎补(Davallia barometz)能够健骨补肾,还有绵马鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)和石韦(Pyrrosia)等。又如金毛狗脊蕨(Cibotium baronetz)具有补肝肾,强腰膝的功效,近年来出口需求量很大,每年超过百吨。虽然这个种分布较广,也不能不限量出口加以保护。蕨类植物多为阴生,叶质坚厚,宜作观叶植物及插花的切叶材料。还有少数种类如菜蕨(Cal-lipteris esculenta)、蕨(Pteridium aquilinum var. Latiusculum)、荚果蕨(Matteuccia struthiopteris)等的拳卷叶芽,加工后可作蔬菜并出口;满江红(Azolla imbricata)的叶下具有和蓝藻中的念珠藻共生结构,可固定空气中的氮,是水稻的优良绿肥。总之,蕨类植物与其他绿色植物一道共同创造了地球表面人类生存所必需的环境条件。因此,加强对蕨类植物的保护是我们不可推卸的责任。首先,对急需保护的一些稀有濒危种类应建立专门的保护区,如贵州赤水的桫椤自然保护区。其次,对某些特殊植物因建设需要不能保证在原地生存,如长江三峡工程的启动,受威胁的荷叶铁线蕨需要在相同或相近的气候土壤环境条件的安全地点建立试验场,促使其能在野生条件下易地繁衍。同时加强宣传,提高广大群众和干部对生物多样性保护的认识,禁止对某些有经济价值蕨类植物的滥采乱挖也很重要。裸子植物 裸子植物是原始的种子植物,其发生发展历史悠久。最初的裸子植物出现在古生代,在中生代至新生代它们是遍布各大陆的主要植物。现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而保留下来,并繁衍至今的。据统计,目前全世界生存的裸子植物约有850种,隶属于79属和15科,其种数虽仅为被子植物种数的,但却分布于世界各地,特别是在北半球的寒温带和亚热带的中山至高山带常组成大面积的各类针叶林。 1、中国裸子植物的多样性 中国疆域辽阔,气候和地貌类型复杂。在中生代至新生代第三纪一直是温暖的气候,第四纪冰期时又没有直接受到北方大陆冰盖的破坏,基本上保持了第三纪以来比较稳定的气候,致使中国的裸子植物区系具有种类丰富,起源古老,多古残遗和孑遗成分,特有成分繁多和针叶林类型多样等特征。 据统计,中国的裸子植物有10科34属约250种,分别为世界现存裸子植物科、属、种总数的%、%和%,是世界上裸子植物最丰富的国家。在中国的裸子植物中有许多是北半球其他地区早已灭绝的古残遗种或孑遗种,并常为特有的单型属或少型属。如特有单种科——银杏科(Ginkgoaceae);特有单型属有水杉(Metasequoia)、水松(Glyptostrobus)、银杉(Cathaya)、金钱松(Pseudolarix)和白豆杉(Pseudotaxus);半特有单型属和少型属有台湾杉(Taiwania)、杉木(Cunninghamia)、福建柏(Fokienia)、侧柏(Platy-cladus)、穗花杉(Amentotaxus)和油杉(Keteleeria),以及残遗种,如多种苏铁(Cycas spp.)、冷杉(Abies spp.)等。 中国的裸子植物虽仅为被子植物种数的,但其所形成的针叶林面积却略高于阔叶林面积,约占森林总面积的52%。在中国东北、华北及西北地区的针叶林中裸子植物物种较少,在西南地区针叶林中则有丰富的裸子植物物种。在华南、华中及华东地区除原生针叶林外,更常见的是大面积人工杉木林、马尾松林和柏木林。 2、中国裸子植物面临的威胁及其保护问题 虽然中国具有极为丰富的裸子植物物种及森林资源,但由于多数裸子植物树干端直、材质优良和出材率高,所以其所组成的针叶林常作为优先采伐的对象,使利该资源正在受到强烈的人类活动的威胁和破坏。如50年代中国最大的针叶林区——东北大、小兴安岭及长白山区的天然林被不同程度地开发利用,60年代至70年代另一大针叶林区——西南横断山区的天然林又相继被强烈采伐,仅在交通不便的深山和河谷深切的山坡陡壁,以及自然保护区内尚有天然针叶林保存。华中、华东和华南地区,因人口密集和经济发展的需求,中山地带的各类天然针叶林多被砍伐,代之而起的是人工马尾松林、杉木林和柏木林。随着各类天然针叶林采伐和破坏,原有生态环境发生改变,加快了林下生物消失和濒危的速度。同时,具有重要观赏价值和经济价值的裸子植物亦破坏严重,如攀枝花苏铁(Cycas panzhihuaensis)、贵州苏铁(C. guizhouensis)、多歧苏铁(C. multipinnata)和叉叶苏铁(C. micholitzii)均在新发表或新的分布点发现后就遭到大肆破坏。三尖杉(粗榧)属(Cephalotaxus)和红豆杉(紫杉)属(Taxus)植物自60年代和80年代末至90年代初发现为新型抗癌药用植物后,就立即遭到大规模采伐破坏,使资源急剧减少。 中国有平均海拔4500m以上的巨大青藏高原,也有广阔的平原低地,山岭重叠、河川纵横、气候多样、地质古老,这些是决定中国生物多样性丰富多彩的主要因素,在被子植物方面表现最为清楚,中国被子植物多样性至少有以下三个特点, (1)生态类型齐备 各种生活型的植物从乔木、半乔木(如梭梭属(Haloxylon))、灌木、半灌木(如沙拐枣属(Calligonum))、小半灌木(如蒿属(Artemisia))、直到多年生草和一年生草,无不具有。生态类群方面,从高山冻原植物(如多瓣木(Dryas octopetala)、松毛翠(Phyllodoce caerulea))到热带雨林种类;从超旱生荒漠植物到潮湿低地的湿生、水生种类;从高寒风大环境的青藏高原垫状植物到华南热带海滨的红树林,各种类型都有代表。 各个气候带都有大量代表科属,例如,桦木科(Betulaceae)、壳斗科栎属(Quercus)的落叶树种,以及杨柳科(Salicaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、小檗科(Berberidaceae)等是温带的代表;樟科(Lauraceae)、木兰科(Magnoliaceae)、山茶科(Theaceae)、壳斗科的常绿树种,金缕梅科(Hamamelidaceae)以及冬青科(Aquifoliaceae)、五加科(Araliaceae)、蓝果树科(Nyssaceae),还有单种的连香树科(Cercidiphyllaceae)和水青树科(Tetracentraceae)等是亚热带的代表;至于中国热带森林中包含的科就更多了,常见的科有龙脑香科(Dipterocarpaceae)、番荔枝科(Annonaceae)、橄榄科(Burseraceae)、山榄科(Sapotaceae)、楝科(Melisceae)、藤黄科(Guttiferae)、使君子科(Combretaceae)、天料木科(Samydaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)和四数木科(Datiscaceae)等。 (2)原始古老成分很多 在植物系统学研究中,被认为是比较原始的或早期发生的被子植物类群,在中国分布不少,有些仅仅分布于中国。中国的木兰科(Magnoliaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、水青树科、连香树科、三白草科(Saururaceae)、金粟兰科(Chloranthaceae)、金缕梅科和木通科(Lardizabalaceae)等科的植物,在研究被子植物的起源和系统发育方面的重要性,早已为中外学者所公认。近年来,中国在被子植物化石的发现和研究方面取得了丰硕的成果,这些成果对于揭示被于植物的物种多样性,以及揭示被子植物的系统发育,都有十分重要的意义。 (3)特有类型极其丰富 中国被子植物有极其多种多样的分布区类型,其中特有类型所占比重极大。到目前为止,统计中国被子植物持有属共有246个,特有种约17000种。古老孑遗种伯乐树(Bretschneidera sinensis)、连香树(Cercidiphyllum japonicum)、领春木(Euptelea pleiospermum)、昆栏树(Trochodendron aralioides)、银缕梅(单氏木)(Shaniodendron subaequalum)、水青树(Tetracentron sinensis)、半日花(Helianthe-mum songoricum)、四合木(Tetracena mongolica)、鹅掌楸(Liriodendron chinensis)和珙桐(Davidia involucrata)等都是中国特有的例子。这些植物的研究对于认识中国乃至世界被子植物的系统发育和物种多样性形成的历史过程都是极为重要的。 中国被子植物特有属、种主要分布于秦岭-大别山一线以南,横断山脉以东的东南部地区,其中又有三个特有属、种分布相对集中的待有现象中心:(i)川东-鄂西-湘西北中心,这里的被子植物特有木本属几乎均为落叶乔木或灌木,具有温带性质;(ii)川西-滇西北中心,即横断山脉南段,这里的草本属在全部属中占的比例较高,被子植物的木本属几乎全为落叶乔木或灌木,青藏高原的快速和强烈隆升使本区产生大量新特有种,大大丰富了中国被子植物的多样性;(iii)滇东南-桂西中心,由于地理位置偏南,处于北回归线附近,居泛北极植物区和古热带植物区的分界线上,其乔木持有屑中几乎一半为常绿植物, 特有藤本届全部为木质藤本植物,它们所隶屑的科均为热带分布的科,显示出明显的热带性。 3、大力加强对中国被子植物的保护 被子植物在大型植物中数量最多,而且与人类的衣、食、医药、工业原料等关系最为密切。被子植物大量灭绝无疑会对人类造成很大的威胁,因而我们必须格外重视对被子植物的保护。为了有效保护它们,必须研究它们受威胁的方式、程度和灭绝过程,从而制定合理的保护策略。在这方面,进行种群存活力的分析(PVA),确定最小能存活种群(MVP)是核心内容。 在目前尚无条件对每一个种进行深入的PVA分析的情况下,把保护的范围适当扩大是有必要的,否则,一个种灭绝以后,就再也不能挽回了。
菊科植物菊科是比较年青而进化程度较高的一个大科。虽然出现在地球上的时间较晚,但由于该科植物在形态结构上先进,对环境适应能力强,使这个年青的科在较短的时间内,不论在种的数量上还是分布范围上,均跃居世界种子植物之冠。许多植物分类专家和系统演化专家都一致认为它在被子植物(尤其是双子叶植物)系统演化中的地位,发展到了最高阶段。菊科植物的绝大部分属、种的营养体都是草本,木本者甚少,仅占本科植物种数的。从进化角度看,草本植物以种子或地下器官(根、根茎、块茎、球茎等)度过环境的不良时期,比木本植物适应性强,因而较木本植物进化。菊科植物除少数种类(如百日草、鬼针草)为对生叶外,多为互生单叶。1.菊科植物繁殖器官的特点是头状花序。头状花序是由许多无柄小花(或仅有一朵花)密集着生于花序轴的顶部,聚成头状。外形酷似一朵大花,实为由多花(或一朵)组成的花序。一般再由许多头状花序组成圆锥花序、伞房花序等。漏芦属的头状花序小,只包含一朵花,由许多小的头状花序又组成较大的复头状花序。头状花序的最外面,包有总苞,一般为绿色,叶状,它的功能无疑是在头状花序未开放之前,包在外面起保护作用。但本科中许多属、种的总苞,特化成具有特殊用途的器官,如蜡菊的总苞变成膜质,并有鲜艳的色彩,用它吸引昆虫;牛蒡、苍术及苍耳等的总苞变成钩刺,腺梗菊、豨莶等的总苞上具粘质的腺毛,可利用动物来传播果实、种子。由许多小花集成头状花序,这就使本来不太明显的每个小花集在一起,显得较大而醒目,尤其当某些属、种花序边缘的舌状花开放后,使花序变得更大、更醒目,以利于招引更多的昆虫。有些属、种的头状花序中,各小花之间有了明确的分工,如向日葵,花序边缘的舌状花是不能结实的无性花,中间的管状花既能产生花粉,又能结果实,是两性花,而金盏菊与之不同,边缘的舌状花是能结实的雌花,而中间的管状花全是只能产花粉而不能结实的雄花。2.头状花序上每朵花的结构,简要概括有如下几点:萼片变成冠毛,花瓣5枚连合,雄蕊聚药、子房2心皮下位。但各属、种之间差异很大,简化或特化现象很普遍。萼片:萼片是保护器官,尤其在花蕾时期。菊科的头状花序外围有总苞统一保护,所以萼片失去了它原有的作用,有些种类特化成为果实顶端刺状、毛状或片状的“冠毛”,成为果实种子的传播器官,如蒲公英、鸦葱等具毛状冠毛,可借风力使果实到处飘扬。又如鬼针草,冠毛变成刺状,可使果实附着于动物身体上,借以传播。花瓣:5枚,互相连合成管状或舌状。从进化角度看,合瓣花是后出性状,要比离瓣花进化。若花瓣的基部连合成较长的管,顶端五个花瓣呈辐射对称排列的,叫管状花,如向日葵花序中央的小花。若花瓣基部连合成较短的管,五个花瓣连合成为片状,两侧对称,向一侧伸展的叫作舌状花,花瓣顶端五个齿,表明该舌状花是由五枚花瓣连合而成。如蒲公英的花。有的种类花瓣基部连合成较长的管,但花瓣五枚形成唇形,分上下二唇,往往有的只发育一个唇,另一个唇退化,形成假舌状花,如金盏菊和向日葵花序外围的小花。在花冠管的基部,有环形的蜜腺,可分泌花蜜贮存在管的基部。雄蕊:5枚,花丝互相分离而花药边缘互相连合形成空筒形,即聚药雄蕊。每当花药成熟时,将花粉粒撒在聚药雄蕊的“筒”中,待雌蕊花柱生长时,将它们“推”出筒外。有些种类花药的基部特化成“尾”状,其功用是保护花瓣管基部的蜜腺和花蜜,免遭灰尘或雨水的侵蚀。在每个花药的顶端有突出的“药隔”,在雄蕊未成熟时,此五个药隔互相靠合形成一个“盖子”,封住花药管的口部,起防护作用。雌蕊:子房下位,二心皮构成,一室,一枚倒生胚珠,基底着生。花柱一条,伸于花药管中,顶端柱头2裂,但在雌蕊尚未成熟时,柱头不张开。在花柱上部,常生有一圈毛,叫“扫粉毛”,每当花柱发育而伸长的过程中,此“扫粉毛”即可将雄蕊花药“撒”在花药管中的花粉粒“推”出,便于来访的昆虫携带。菊科植物花一般都是雄蕊先熟,花柱伸长过程中将花粉粒“推”出后,顶端的柱头再张开来接受其它花传来的花粉。这是避免自花传粉的适应。但是,一旦柱头上没接受到其他花传来的花粉,即异花传粉遭到失败,也无妨,柱头可以下弯,将“授粉面”接触到自己的花柱上,沾上自花产生的花粉粒,完成自花授粉。3.菊科的果实是不开裂的干果,果皮致密,其中只含有一粒种子,一般认为是瘦果。但它来源于二心皮,并且是子房下位形成的,这与由一心皮形成的子房上位的瘦果有所不同,严格说起来应叫“菊果”或“连萼瘦果”(Cypsela)。菊科植物大多数花序较大而鲜艳,适于虫媒传粉,但另外有些属、种的花并不鲜艳,例如蒿属(Artemisia)、苍耳属(Xanthium)及豚草属(Ambrosia)等,它们的花序很小,黄绿色,很不鲜艳。这些植物是由虫媒特化成风媒的一个类型。苍耳属植物是雌雄同株,异花,雄花序较小,还保留扁平的头状花序,花期很短,花谢后即脱落,往往不被人们注意到。雌花序(即所谓的“苍子”)的花序轴(托)木质化,外有许多钩刺,其中包有两朵雌花,每朵雌花只剩下一个子房和二裂的花柱,成熟时整个花序脱落。向日葵在我国各地广为种植,取材容易,而且花序及花都较大,便于观察,下面将它的各部器官作一简述,供教学参考。向日葵是原产北美洲的一年生大型草本油料作物,种子含油量~52%。高2~4米,大型的心脏形叶,互生。头状花序单生于茎顶,一般直径30厘米,大的可达60厘米。头状花序的花序轴(托)扁平,其中充满白色海绵状的填充物(薄壁细胞)。花序边缘围有3~4层绿色的总苞。最外圈的花为鲜黄色的“舌状花”(边花),中央为黄褐色的管状花(盘花)。舌状花(边花)(见图c)是不育性的无性花,功能就是吸引昆虫来访,帮助传粉。花瓣基部连合成短管,花瓣上部扁平、伸展,由三枚花瓣连合而成,另外两枚花瓣退化,所以有人称它为“假舌状花”。子房三角柱状,内无胚珠,花柱和雄蕊皆退化,不复存在。萼片退化成膜质的“冠毛”,一般三枚,分别着生在子房三个角的顶端。子房基部无明显的苞片。管状花(盘花)(见图B)的五枚花瓣基部连合成管状,上部五个齿,辐射对称。在花瓣管的下部膨大成球形,上生纤毛,其作用有二:1.膨大的空腔内贮花蜜供来访的昆虫采食。2.膨大的部分彼此靠得紧密,填充了花冠管之间的空隙,防止雨水、灰尘或长吻昆虫伤害下面的子房。萼片退化成膜质三角形的小薄片,着生在扁平子房的两个上角,已无明显的作用,果实成熟时脱落。雄蕊的花药黑褐色,连合成管,药隔三角形,黄褐色。雌蕊的子房下位,未成熟时白色,壁薄而软,待成熟后,果皮变硬而具黑色花纹。每个子房的基部都有一枚膜质的苞片包住子房,白色,顶端有三个裂齿,当果实成熟脱落时,此苞片仍存留在扁平的花序轴上。菊科植物依据头状花序内花的形态及乳汁的有无可分为两个亚科12个族。划分标准即:管状花亚科(Asteroideae)植物体不含乳汁,头状花序皆为管状花或至少花序中的盘花为管状花。包括11个族,大多数菊科植物都属于此亚科。应当说明的是我们日常栽培的菊花(Dendranthema morifolium)虽花序中央的盘花似舌状,那是长期人工选择的结果,它无乳汁应归于本亚科。蒿属、向日葵等,也都属于本亚科。舌状花亚科(Cichorioideae)植物体含乳汁,头状花序上皆为舌状花。只包含一个族。蒲公英、莴苣、苣荬菜等都属于本亚科。菊科植物与人类生活关系较为密切。其中有许多著名的观赏花卉如菊花、大丽菊、万寿菊、金盏菊、翠菊、蜡菊、大波斯菊(秋英)、瓜叶菊、雏菊等。日常食用的蔬菜有莴苣、茼蒿(北京称蒿子秆),菊芋(姜不辣),生菜等。药用种类较多如除虫菊、红花、牛蒡、蛔蒿(花序中产驱蛔虫有效成分——山道年)、苍术、泽兰、大蓟等。可提取芳香油的植物有艾纳香(Blumeabalsamifera),蒸馏后提取的挥发性物质即冰片,黄花蒿(Artemisia annua)全草可提取芳香油。橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)是北方较寒冷地区的草本橡胶资源植物,苏联曾大量栽培。对人类生活有害的植物如蒿属某些种,专门生长在农田中,是庄稼的大敌。豚草属一些种的花粉对某些人易产生过敏反应。
(植物学研究)里面有~像一些中草药或者稀有植物都有~你对什么感兴趣你就写什么呗