【正文】 第五章 生物多樣性　第一節(jié) 概述 一、生物多樣性概念 1 、植物多樣性：指自然界中植物的多樣化。 在自然界中有 50 多萬(wàn)種植物，它的形態(tài)各異充分體現(xiàn)了植物的多樣性，菌類(lèi)、藻類(lèi)、地花、苔蘚、蕨類(lèi)、裸子、被子植物等各類(lèi)群之間有很大不同。充立分體現(xiàn)多樣化。 2 、植物多樣性的分類(lèi)：指植物種類(lèi)的多樣化。高山、陸地、沙漠、溫泉、巖石、冰山極地各地均有分布。 3 、植物遺傳物質(zhì)的多樣性： ①每一種植物、每一個(gè)體都含有數(shù)量很多的基因，這些基因不斷發(fā)生重組、突變、分離、繼續(xù)產(chǎn)生多樣化。 ②植物種群的遺傳結(jié)構(gòu)，種內(nèi)的遺傳多樣性隨環(huán)境條件改變，隨交配方式或程度改變不斷發(fā)生變化。 二、 植物分類(lèi)原理及方法 （一）、分類(lèi)植物學(xué)的發(fā)展 。 1 ．什么是分類(lèi)學(xué)：對(duì)生物進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)的科學(xué)稱(chēng)為分類(lèi)學(xué)。 任務(wù)是按系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)存的生物種進(jìn)行系統(tǒng)整理、歸類(lèi)。 2 ．人為分類(lèi)與自然分類(lèi) 1 ）．人為分法：按照人的意志對(duì)生物進(jìn)行分類(lèi)的方法。這種分類(lèi) 較簡(jiǎn)單、直觀(guān)，實(shí)用易于掌握。不能反應(yīng)各除各群之的親緣關(guān)系。是最早的植物分類(lèi)方法。 16 世紀(jì)李時(shí)珍編著的《本草綱目》一書(shū)采用這種分類(lèi)法。將植物分為五部：草部、谷部、果部、木部和蔬部。將動(dòng)物分為六部：蟲(chóng)部、鱗部、介部、禽部、獸部和人部。這種方法在植物資源調(diào)查中仍在使用。將植物按用途分類(lèi)，藥用植物、淀粉植物、山野菜植物、纖維植物、花卉植物，環(huán)抱植物和香料植物等。 2 ）．自然分類(lèi)：根據(jù)生物類(lèi)群之間形態(tài)特征和親緣關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)的方法稱(chēng)為自然分類(lèi)法。這種方法比較科學(xué)，能反映出物種之間的進(jìn)化情況和親緣關(guān)系。也就是說(shuō)把親緣關(guān)系進(jìn)的分為一類(lèi)或一群。這種分類(lèi)系統(tǒng)，早在 18 世紀(jì)由瑞典植物學(xué)林奈首先提出的。以后，經(jīng)許多植物學(xué)家的不斷完善，使其更合理更科學(xué)。 3 ．染色體分類(lèi)（細(xì)胞分類(lèi)）：根據(jù)植物細(xì)胞中染色體的數(shù)目、形態(tài)、結(jié)構(gòu)等對(duì)植物進(jìn)行分類(lèi)，使植物分類(lèi)更科學(xué)、更合理。 4 ．生化分類(lèi)：根據(jù)生物的化學(xué)成分進(jìn)行分類(lèi)。這種分類(lèi)把生物化學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)等內(nèi)容引入分類(lèi)學(xué)中，使分類(lèi)更加科學(xué)、合理。 抗體抗原反應(yīng)：一種動(dòng)物的抗血清（抗體）除與本種動(dòng)物血清發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)外，對(duì)其它親緣關(guān)系較近的動(dòng)物也能發(fā)生較弱的反應(yīng)。幾種動(dòng)物與人的抗體抗原反應(yīng)比較。從表中可以看出人與大猩猩、黑星星的親緣關(guān)系比較近。 關(guān)于大熊貓的科的歸屬問(wèn)題存在爭(zhēng)議，歸入熊科還是浣熊科無(wú)法定論。經(jīng)過(guò)血清學(xué)鑒定，大熊貓與熊科親緣關(guān)系近，應(yīng)歸屬熊科。 大分子比較 : 根據(jù)構(gòu)成生物大分子成分不同，判斷親緣關(guān)系。 如對(duì)細(xì)胞色素 C 的成分比較，細(xì)胞色素 C 由 104 — 112 個(gè)組成，比較穩(wěn)定。找出氨基酸順序的改變，判斷親緣關(guān)系。 （二）、分類(lèi)等級(jí)（分類(lèi)階層） 1 ．分類(lèi)等級(jí) 最早林奈分類(lèi)系統(tǒng)中的分類(lèi)等級(jí)只有綱、目、屬、種四個(gè)等級(jí)?，F(xiàn)今分類(lèi)等級(jí)中有： 如：大豆 界（ Regnum ） 植物界 門(mén)（ Divisio ）、 被子植物門(mén) 綱（ Classis ）、 雙子葉植物綱 目（ Order ）、 豆目 科（ Familia ）、 蝶形花科 屬（ Genus ）、 大豆屬 種（ Species ） 大豆 最基本的單位是種。在有些分類(lèi)中以上 7 個(gè)分類(lèi)單位不能滿(mǎn)足需要，需要增加一些亞單位。如亞門(mén)、亞綱、亞目、亞科、亞屬和亞種等。 2 ． 物種 （ Species ） 的概念 1 ）．種（ Species ）（即物種）：是分類(lèi)的基本單位；有一定的形態(tài) 征和生理特性；有一定的地理分布區(qū)。 同種間雜交可產(chǎn)生有生殖能力的后代。馬 X 驢 = 騾子 2 ）．亞種（ Subspecies 縮寫(xiě)“ sub ” ） 3 ）．變種（ Varietas 縮寫(xiě)“ var ”）：是種內(nèi)的變異類(lèi)型，形態(tài)上有一定的差別，但比較小，有一定的有一定的地理分布區(qū)。 4 ）．變型（ forma 縮寫(xiě)“ f ” ）：在形態(tài)上有一定的差別，沒(méi)有地理分布區(qū)，零星分布。表現(xiàn)為毛的多少，花的顏色等。 5 ）．品種：不是分類(lèi)學(xué)中的單位。是栽培學(xué)中的一個(gè)名詞。相當(dāng)于變形。 種的形成和幾個(gè)名詞間的比較見(jiàn)圖。 （三）、植物的命名 1 、植物命名：給植物起個(gè)名字。 2 、植物名字的組成 中名：用中文給出的名字，書(shū)中常用的名稱(chēng)。 俗名（土名，地方名）：老百姓常用的名 學(xué)名（拉丁名）：用兩個(gè)拉丁單詞表示等名字，世界通用的名字。 3 、植物學(xué)名的意義及組成。 植物學(xué)名是由瑞典植物學(xué)家林奈，在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上提出的植物學(xué)名（拉丁名） ①為什么要有學(xué)名？在不同地區(qū)，不同國(guó)家間，常出現(xiàn)同物異名，或同名異物現(xiàn)象。 俗名（土名）：地方名。 中名 （俗 名） 學(xué) 名 如番茄（西紅柿、洋柿子、柿子） （ Lycopersicum esculentum Mill ） 甘藍(lán)（ 大頭菜 、包心菜、卷心菜、疙瘩白）（ Brassica deracea var. capitata L. 芥菜疙瘩（芥菜、 大頭菜 、玉根） （B. napiformis L.） 馬鈴薯（土豆、洋山芋、山藥蛋等） (Solanum tuberosum L. ) 在以上例子中，出現(xiàn)同名異物和同物異名。不利于地區(qū)與國(guó)家之間的交流，為了解決此問(wèn)題，人們?cè)O(shè)想世界上同一物種否給予同一種名稱(chēng)。 植物學(xué)家進(jìn)行大量研究，于 1753年由林奈創(chuàng)立了雙名法。內(nèi)容如下： ②組成（具體內(nèi)容） : 屬名 + 種加詞 + 定名人 ( 紫段 ) Tilia amurensis Rupr （第一個(gè)字母大） （小寫(xiě)） （第一字名大寫(xiě)） 屬名：多用名詞來(lái)表：如用其它語(yǔ)言文字必須拉丁名 如 Linne Linnaeus ②種加詞：多數(shù)用形容詞，少數(shù)用用名詞，同一個(gè)屬內(nèi)的種加詞不能重復(fù)。 ③定名人： L. 后應(yīng)加點(diǎn) “ ex ” A ex B, A ：為定名人 ， B 為發(fā)表人 白花堇菜 Viola patrilata ex Rich 定名人 與 發(fā)表人 “（ ）” “（）”內(nèi)的是定錯(cuò)誤名的人名，“（）”后是糾正前人定錯(cuò)誤的人名。既正確的定名人，在前人的基礎(chǔ)上完成，保留原人名。 半夏 Pinellia ternate (thunb) Brait 錯(cuò)誤定名人 正確定名人 “ et ” 表示二個(gè)人共同完成 獐牙菜 Swertia bimaculata Hook et thoms 共同發(fā)表 模式標(biāo)本：給植物定名所用的標(biāo)本叫模式標(biāo)本 第二節(jié) 現(xiàn)存的原核生物 一、原核生物的形態(tài)結(jié)構(gòu) （一）藍(lán)藻的形態(tài)結(jié)構(gòu) 藍(lán)藻植物細(xì)胞里的原生質(zhì)體，分化為中心質(zhì)和周質(zhì)兩部分。中心質(zhì)中含有 DNA ，不形成染色體，無(wú)核膜和核仁的結(jié)構(gòu)，但有核的功能，故稱(chēng)原核。周質(zhì)又稱(chēng)色素質(zhì)。藍(lán)藻細(xì)胞沒(méi)有分化成載色體等細(xì)胞器。周質(zhì)中有光合片層。在光合片層的表面有葉綠素 a 、藻藍(lán)蛋白、藻紅蛋白及一些黃色色素，是光合作用的場(chǎng)所。藍(lán)藻光合作用的產(chǎn)物為藍(lán)藻淀粉和藍(lán)藻顆粒體。 　　在細(xì)胞壁的外面有膠質(zhì)鞘包圍。藍(lán)藻植物體有單細(xì)胞的、群體的和絲狀體的。有一些藍(lán)藻的藻絲上常含有特殊細(xì)胞，叫異形胞。 　　藍(lán)藻以細(xì)胞直接分裂的方法繁殖。絲狀類(lèi)型是以形成藻殖段的方法繁殖。藍(lán)藻除了進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖外，還可以產(chǎn)生孢子，進(jìn)行無(wú)性生殖。在絲狀類(lèi)型中（顫藻科除外）產(chǎn)生厚壁孢子。在管孢藻目中，有些種類(lèi)產(chǎn)生外生孢子或內(nèi)生孢子。 （二）細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu) 1 、細(xì)菌的特征：微小 , 單細(xì)胞；異養(yǎng)為主； 形態(tài) : 球菌、桿菌和螺旋菌；部分細(xì)胞有鞭毛； 細(xì)胞壁成分為粘質(zhì)復(fù)合物，有些種類(lèi)壁外有莢膜； 原核；通過(guò)細(xì)胞分裂繁殖 意義：致病細(xì)菌，有益細(xì)菌，工程細(xì)菌。 2 、細(xì)菌的形態(tài)和構(gòu)造 微小有機(jī)體 , 平均長(zhǎng) 23 微米 , 寬 微米 ；通常在形態(tài)上分為球菌、桿菌和螺旋菌 ；細(xì)胞的構(gòu)造和一般植物類(lèi)似有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)和內(nèi)含物，有的細(xì)菌還有莢膜、芽孢和鞭毛，沒(méi)有真正的細(xì)胞核。 3 、細(xì)菌的繁殖 細(xì)菌主要進(jìn)行無(wú)性繁殖，除少數(shù)種類(lèi)外，分裂繁殖是細(xì)菌的唯一繁殖方法。細(xì)菌裂殖速度極快，在最適宜條件下， 2030 分鐘就能分裂一次，并可繼續(xù)分裂若干次。 細(xì)菌在培養(yǎng)基上裂殖堆積在一起，肉眼可以看到的群體，稱(chēng)為菌落。 細(xì)菌是否有有性生殖目前尚未見(jiàn)到，僅有基因重組現(xiàn)象。 4 、細(xì)菌在自然界中的作用和經(jīng)濟(jì)意義 有利方面：細(xì)菌和其他腐生真菌聯(lián)合起來(lái)，把動(dòng)物、植物的死體和排泄物以及各種遺棄物分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)，直至變?yōu)樗?、二氧化碳、氨、硫化氫或其他無(wú)機(jī)鹽類(lèi)為止，不僅完成自然界物質(zhì)循環(huán)作用還供給植物和農(nóng)作物肥料，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生方面利用很多。 有害方面：病原菌可使其他生物致病，腐生菌能使食物變質(zhì)。 第三節(jié) 真核藻類(lèi)的多樣性 （一）、綠藻門(mén) 　　植物體形態(tài)多樣，有單細(xì)胞、群體、絲狀體和葉狀體。少數(shù)單細(xì)胞和群體類(lèi)型的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞前端有鞭毛，終生能運(yùn)動(dòng)。絕大多數(shù)綠藻的營(yíng)養(yǎng)體不能運(yùn)動(dòng)，只在繁殖時(shí)形成的游動(dòng)孢子和配子有鞭毛，能運(yùn)動(dòng)。 　　綠藻細(xì)胞有細(xì)胞壁，內(nèi)層主要成分為纖維素，外層是果膠質(zhì)。載色體所含的色素主要有葉綠素 a 和 b 、 α 胡蘿卜素和 β 胡蘿卜素以及一些葉黃素類(lèi)。在載色體內(nèi)通常有 1 至數(shù)枚蛋白核。同化產(chǎn)物是淀粉，細(xì)胞核 1 至多數(shù)，通常位于靠壁的原生質(zhì)中。運(yùn)動(dòng)細(xì)胞具兩條或四條頂生等長(zhǎng)鞭毛，鞭毛為尾鞭型。 1 衣藻屬 　　衣藻屬。植物體是單細(xì)胞，卵形、橢圓形或圓形。體前端有兩條頂生鞭毛，有些種在鞭毛著生處有乳頭狀突起。細(xì)胞壁分兩層，內(nèi)層是纖維素的，外層是由果膠質(zhì)包著。多數(shù)種的載色體，其形狀如厚底杯形，在基部有 1 個(gè)明顯的蛋白核。細(xì)胞中央有 1 個(gè)細(xì)胞核。鞭毛基部有兩個(gè)伸縮泡，是排泄器官。眼點(diǎn)橙紅色，位于體前端。 　　繁殖方式為無(wú)性生殖和有性生殖， 多數(shù)種的有性生殖為同配。 2. 團(tuán)藻屬（ Volvox ） 　　植物體是由數(shù)百至上萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，排列成 1 層空心球體。有性生殖為卵式生殖。 3. 水綿屬（ Spirogyra ） 　　水綿屬載色體帶狀， 1 至多條，螺旋狀繞于細(xì)胞周?chē)脑|(zhì)中，有多數(shù)的蛋白核縱列于載色體上。水綿屬的有性生殖為結(jié)合生殖，有梯形結(jié)合和側(cè)面結(jié)合。 （二） 輪藻門(mén) 多細(xì)胞具分枝：主枝、短枝、刺狀突起，有假根固定植株，主枝和側(cè)枝分化成節(jié)和節(jié)間，頂端細(xì)胞、中央細(xì)胞和皮層。 卵式生殖：生殖器官為多細(xì)胞，卵囊：管細(xì)胞 5 、冠細(xì)胞 5 、卵細(xì)胞 1 ； 精子囊：盾細(xì)胞（桔紅色載色體）→盾柄細(xì)胞→頭細(xì)胞→次級(jí)頭細(xì)胞→精囊絲 → 精子（頂生兩個(gè)等長(zhǎng)鞭毛） 合子休眠后減數(shù)分裂后發(fā)育成新個(gè)體， 營(yíng)養(yǎng)繁殖：藻體斷裂、珠芽繁殖 （三）、褐藻門(mén) 　　褐藻植物體是多細(xì)胞的 , 有的有組織分化。細(xì)胞有壁，分為兩層，內(nèi)層是纖維素的，外層是藻膠組成的。同時(shí)在細(xì)胞壁內(nèi)還含有褐藻糖膠。載色體含有葉綠素 a 和 c 、 β 胡蘿卜素和 6 種葉黃素。葉黃素中有 1 種叫墨角藻黃素，使藻體呈褐色。細(xì)胞光合作用積累的貯藏食物，主要是褐藻淀粉和甘露醇。 褐藻的精子和游動(dòng)孢子一般具 2 條不等長(zhǎng)側(cè)生鞭毛，向前方伸出的 1 條較長(zhǎng)，是茸鞭型；向后方伸出的 1 條較短，是尾鞭型的。 1. 水云屬（ Ectocarpus ） 　　水云屬的配子體與孢子體的形態(tài)構(gòu)造相同，為明顯的同形世代交替植物。水云的無(wú)性生殖器官有單室孢子囊和多室孢子囊兩種。 2. 海帶屬（ Laminaria ） 　　海帶的孢子體分成固著器、柄和帶片 3 部分?！『У纳钍酚忻黠@的世代交替。孢子體成熟時(shí)，在帶片的兩面產(chǎn)生單室的游動(dòng)孢子囊，游動(dòng)孢子囊叢生呈棒狀，中間夾著長(zhǎng)的細(xì)胞，叫隔絲，隔絲尖端有透明的膠質(zhì)冠。帶片上生長(zhǎng)游動(dòng)孢子囊的區(qū)域?yàn)樯詈稚?。孢子母?xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂及多次普通分裂，產(chǎn)生很多單倍側(cè)生雙鞭毛的同型游動(dòng)孢子。游動(dòng)孢子梨形，兩條側(cè)生鞭毛不等長(zhǎng)。北方海帶的孢子多在 9 、 10 月間成熟， 10 月底到 11 月間放出大量孢子。同型的游動(dòng)孢子在生理上是不同的。孢子落地后立即萌發(fā)為雌、雄配子體。雄配子體是十幾個(gè)至幾十個(gè)細(xì)胞組成分枝的絲狀體，其上的精子囊由 1 個(gè)細(xì)胞形成，產(chǎn)生 1 枚側(cè)生雙鞭毛的精子，構(gòu)造和游動(dòng)孢子相似。雌配子體是由少數(shù)較大的細(xì)胞組成，分枝也很少，在 2—4 個(gè)細(xì)胞時(shí)，枝端即產(chǎn)生單細(xì)胞的卵囊，內(nèi)有 1 枚卵。成熟時(shí)卵排出，附著于卵囊頂端，卵在母體外受精，形成二倍的合子。合子不離母體，幾日后即萌發(fā)為新的海帶。次年 6 月在適宜的條件下，可長(zhǎng)至 — 米。海帶的孢子體和配子體之間差別很大，孢子體大而有組織的分化，配子體只有十幾個(gè)細(xì)胞組成。這樣的生活史稱(chēng)為異形世代交替。 （四）紅藻門(mén)　 1 ．植物體多數(shù)是多細(xì)胞的，少數(shù)是單細(xì)胞的。某些種類(lèi)有一定的組織分化。　 2. 細(xì)胞壁內(nèi)層為纖維素質(zhì)的，外層是果膠質(zhì)的， 3. 載色體中含有葉綠素 a 和 d 、 β 胡蘿卜素和葉黃素類(lèi)，此外，還有藻膽素和藻藍(lán)素，故藻體多呈紅色?！?4. 紅藻細(xì)胞中貯藏紅藻淀粉和紅藻糖。 1. 紫菜屬（ Porphyra ） 　　紫菜屬的生活史，可以甘紫菜為例。甘紫菜是雌雄同株植物，水溫在 15℃ 左右時(shí)，產(chǎn)生性器官。藻體的任何 1 個(gè)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，都可轉(zhuǎn)變?yōu)榫幽?，其原生質(zhì)體分裂形成 64 個(gè)精子。果胞是由 1 個(gè)普通營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞稍加變態(tài)形成的，一端微隆起，伸出藻體膠質(zhì)的表面，即受精絲，果胞內(nèi)有 1 個(gè)卵。精子放出后隨水流漂到受精絲上，進(jìn)入果胞與卵結(jié)合，形成二倍的合子。合子經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂和普通分裂，形成 8 個(gè)單倍的果孢子。 　果孢子成熟后，落到文蛤、牡蠣或其他軟體動(dòng)物的殼上，萌發(fā)進(jìn)入殼內(nèi)，長(zhǎng)成單列分枝的絲狀體，即殼班藻。殼班藻產(chǎn)生殼孢子，由殼孢子萌發(fā)為夏季小紫菜，其直徑約 3 毫米。當(dāng)水溫在 15℃ 左右時(shí)，殼孢子也可直接發(fā)育成大型紫菜。夏季因水中溫度高，不能發(fā)育成大型紫菜，小紫菜產(chǎn)生單孢子，發(fā)育為小紫菜。在整個(gè)夏季，小紫菜不斷產(chǎn)生不斷死亡。大紫菜也可以直接產(chǎn)生單孢子，發(fā)育成小紫菜。晚秋水溫在 15℃ 左右時(shí)，單孢子萌發(fā)為大型紫菜。因此，在北方，大型紫菜的生長(zhǎng)期為每年的 11 月至次年的 5 月。 第四章 高等植物多樣性 一、 苔蘚植物門(mén) 1 一般特征 苔蘚植物是一群小型的多細(xì)胞的綠色植物，葉狀體或莖葉體。構(gòu)造簡(jiǎn)單，具假根，無(wú)中柱。