第五章生物多样性

第五章生物多样性第一节概述一、生物多样性概念1、植物多样性：指自然界中植物的多样化。在自然界中有50多万种植物，它的形态各异充分体现了植物的多样性，菌类、藻类、地花、苔藓、蕨类、裸子、被子植物等各类群之间有很大不同。充立分体现多样化。2、植物多样性的分类：指植物种类的多样化。高山、陆地、沙漠、温泉、岩石、冰山极地各地均有分布。3、植物遗传物质的多样性：①每一种植物、每一个体都含有数量很多的基因，这些基因不断发生重组、突变、分离、继续产生多样化。②植物种群的遗传结构，种内的遗传多样性随环境条件改变，随交配方式或程度改变不断发生变化。二、植物分类原理及方法（一）、分类植物学的发展。1．什么是分类学：对生物进行分门别类的科学称为分类学。任务是按系统对现存的生物种进行系统整理、归类。2．人为分类与自然分类1）．人为分法：按照人的意志对生物进行分类的方法。这种分类较简单、直观，实用易于掌握。不能反应各除各群之的亲缘关系。是最早的植物分类方法。16世纪李时珍编著的《本草纲目》一书采用这种分类法。将植物分为五部：草部、谷部、果部、木部和蔬部。将动物分为六部：虫部、鳞部、介部、禽部、兽部和人部。这种方法在植物资源调查中仍在使用。将植物按用途分类，药用植物、淀粉植物、山野菜植物、纤维植物、花卉植物，环抱植物和香料植物等。2）．自然分类：根据生物类群之间形态特征和亲缘关系进行分类的方法称为自然分类法。这种方法比较科学，能反映出物种之间的进化情况和亲缘关系。也就是说把亲缘关系进的分为一类或一群。这种分类系统，早在18世纪由瑞典植物学林奈首先提出的。以后，经许多植物学家的不断完善，使其更合理更科学。3．染色体分类（细胞分类）：根据植物细胞中染色体的数目、形态、结构等对植物进行分类，使植物分类更科学、更合理。4．生化分类：根据生物的化学成分进行分类。这种分类把生物化学、免疫学、分子生物学等内容引入分类学中，使分类更加科学、合理。抗体抗原反应：一种动物的抗血清（抗体）除与本种动物血清发生强烈反应外，对其它亲缘关系较近的动物也能发生较弱的反应。几种动物与人的抗体抗原反应比较。从表中可以看出人与大猩猩、黑星星的亲缘关系比较近。关于大熊猫的科的归属问题存在争议，归入熊科还是浣熊科无法定论。经过血清学鉴定，大熊猫与熊科亲缘关系近，应归属熊科。大分子比较:根据构成生物大分子成分不同，判断亲缘关系。如对细胞色素C的成分比较，细胞色素C由104—112个组成，比较稳定。找出氨基酸顺序的改变，判断亲缘关系。（二）、分类等级（分类阶层）1．分类等级最早林奈分类系统中的分类等级只有纲、目、属、种四个等级。现今分类等级中有：如：大豆界（Regnum）植物界门（Divisio）、被子植物门纲（Classis）、双子叶植物纲目（Order）、豆目科（Familia）、蝶形花科属（Genus）、大豆属种（Species）大豆最基本的单位是种。在有些分类中以上7个分类单位不能满足需要，需要增加一些亚单位。如亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属和亚种等。2．物种（Species）的概念1）．种（Species）（即物种）：是分类的基本单位；有一定的形态征和生理特性；有一定的地理分布区。同种间杂交可产生有生殖能力的后代。马X驴=骡子2）．亚种（Subspecies缩写“sub”）3）．变种（Varietas缩写“var”）：是种内的变异类型，形态上有一定的差别，但比较小，有一定的有一定的地理分布区。4）．变型（forma缩写“f”）：在形态上有一定的差别，没有地理分布区，零星分布。表现为毛的多少，花的颜色等。5）．品种：不是分类学中的单位。是栽培学中的一个名词。相当于变形。种的形成和几个名词间的比较见图。（三）、植物的命名1、植物命名：给植物起个名字。2、植物名字的组成中名：用中文给出的名字，书中常用的名称。俗名（土名，地方名）：老百姓常用的名学名（拉丁名）：用两个拉丁单词表示等名字，世界通用的名字。3、植物学名的意义及组成。植物学名是由瑞典植物学家林奈，在总结前人工作的基础上提出的植物学名（拉丁名）①为什么要有学名？在不同地区，不同国家间，常出现同物异名，或同名异物现象。俗名（土名）：地方名。中名（俗名）学名如番茄（西红柿、洋柿子、柿子）（LycopersicumesculentumMill）甘蓝（大头菜、包心菜、卷心菜、疙瘩白）（Brassicaderaceavar.capitataL.芥菜疙瘩（芥菜、大头菜、玉根）（B.napiformisL.）马铃薯（土豆、洋山芋、山药蛋等）(SolanumtuberosumL.)在以上例子中，出现同名异物和同物异名。不利于地区与国家之间的交流，为了解决此问题，人们设想世界上同一物种否给予同一种名称。植物学家进行大量研究，于1753年由林奈创立了双名法。内容如下：②组成（具体内容）:属名+种加词+定名人(紫段)TiliaamurensisRupr（第一个字母大）（小写）（第一字名大写）属名：多用名词来表：如用其它语言文字必须拉丁名如LinneLinnaeus②种加词：多数用形容词，少数用用名词，同一个属内的种加词不能重复。③定名人：L.后应加点“ex”AexB,A：为定名人，B为发表人白花堇菜ViolapatrilataR.BrexRich定名人与发表人“（）”“（）”内的是定错误名的人名，“（）”后是纠正前人定错误的人名。既正确的定名人，在前人的基础上完成，保留原人名。半夏Pinelliaternate(thunb)Brait错误定名人正确定名人“et”表示二个人共同完成獐牙菜SwertiabimaculataHooketthoms共同发表模式标本：给植物定名所用的标本叫模式标本第二节现存的原核生物一、原核生物的形态结构（一）蓝藻的形态结构蓝藻植物细胞里的原生质体，分化为中心质和周质两部分。中心质中含有DNA，不形成染色体，无核膜和核仁的结构，但有核的功能，故称原核。周质又称色素质。蓝藻细胞没有分化成载色体等细胞器。周质中有光合片层。在光合片层的表面有叶绿素a、藻蓝蛋白、藻红蛋白及一些黄色色素，是光合作用的场所。蓝藻光合作用的产物为蓝藻淀粉和蓝藻颗粒体。在细胞壁的外面有胶质鞘包围。蓝藻植物体有单细胞的、群体的和丝状体的。有一些蓝藻的藻丝上常含有特殊细胞，叫异形胞。蓝藻以细胞直接分裂的方法繁殖。丝状类型是以形成藻殖段的方法繁殖。蓝藻除了进行营养繁殖外，还可以产生孢子，进行无性生殖。在丝状类型中（颤藻科除外）产生厚壁孢子。在管孢藻目中，有些种类产生外生孢子或内生孢子。（二）细菌的形态结构1、细菌的特征：微小,单细胞；异养为主；形态:球菌、杆菌和螺旋菌；部分细胞有鞭毛；细胞壁成分为粘质复合物，有些种类壁外有荚膜；原核；通过细胞分裂繁殖意义：致病细菌，有益细菌，工程细菌。2、细菌的形态和构造微小有机体,平均长2-3微米,宽0.5微米；通常在形态上分为球菌、杆菌和螺旋菌；细胞的构造和一般植物类似有细胞壁、细胞膜、细胞质、核质和内含物，有的细菌还有荚膜、芽孢和鞭毛，没有真正的细胞核。3、细菌的繁殖细菌主要进行无性繁殖，除少数种类外，分裂繁殖是细菌的唯一繁殖方法。细菌裂殖速度极快，在最适宜条件下，20-30分钟就能分裂一次，并可继续分裂若干次。细菌在培养基上裂殖堆积在一起，肉眼可以看到的群体，称为菌落。细菌是否有有性生殖目前尚未见到，仅有基因重组现象。4、细菌在自然界中的作用和经济意义有利方面：细菌和其他腐生真菌联合起来，把动物、植物的死体和排泄物以及各种遗弃物分解为简单物质，直至变为水、二氧化碳、氨、硫化氢或其他无机盐类为止，不仅完成自然界物质循环作用还供给植物和农作物肥料，在农业、工业和医药卫生方面利用很多。有害方面：病原菌可使其他生物致病，腐生菌能使食物变质。第三节真核藻类的多样性（一）、绿藻门植物体形态多样，有单细胞、群体、丝状体和叶状体。少数单细胞和群体类型的营养细胞前端有鞭毛，终生能运动。绝大多数绿藻的营养体不能运动，只在繁殖时形成的游动孢子和配子有鞭毛，能运动。绿藻细胞有细胞壁，内层主要成分为纤维素，外层是果胶质。载色体所含的色素主要有叶绿素a和b、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素以及一些叶黄素类。在载色体内通常有1至数枚蛋白核。同化产物是淀粉，细胞核1至多数，通常位于靠壁的原生质中。运动细胞具两条或四条顶生等长鞭毛，鞭毛为尾鞭型。1衣藻属衣藻属。植物体是单细胞，卵形、椭圆形或圆形。体前端有两条顶生鞭毛，有些种在鞭毛着生处有乳头状突起。细胞壁分两层，内层是纤维素的，外层是由果胶质包着。多数种的载色体，其形状如厚底杯形，在基部有1个明显的蛋白核。细胞中央有1个细胞核。鞭毛基部有两个伸缩泡，是排泄器官。眼点橙红色，位于体前端。繁殖方式为无性生殖和有性生殖，多数种的有性生殖为同配。2.团藻属（Volvox）植物体是由数百至上万个细胞，排列成1层空心球体。有性生殖为卵式生殖。3.水绵属（Spirogyra）水绵属载色体带状，1至多条，螺旋状绕于细胞周围的原生质中，有多数的蛋白核纵列于载色体上。水绵属的有性生殖为结合生殖，有梯形结合和侧面结合。（二）轮藻门多细胞具分枝：主枝、短枝、刺状突起，有假根固定植株，主枝和侧枝分化成节和节间，顶端细胞、中央细胞和皮层。卵式生殖：生殖器官为多细胞，卵囊：管细胞5、冠细胞5、卵细胞1；精子囊：盾细胞（桔红色载色体）→盾柄细胞→头细胞→次级头细胞→精囊丝→精子（顶生两个等长鞭毛）合子休眠后减数分裂后发育成新个体，营养繁殖：藻体断裂、珠芽繁殖（三）、褐藻门褐藻植物体是多细胞的,有的有组织分化。细胞有壁，分为两层，内层是纤维素的，外层是藻胶组成的。同时在细胞壁内还含有褐藻糖胶。载色体含有叶绿素a和c、β-胡萝卜素和6种叶黄素。叶黄素中有1种叫墨角藻黄素，使藻体呈褐色。细胞光合作用积累的贮藏食物，主要是褐藻淀粉和甘露醇。褐藻的精子和游动孢子一般具2条不等长侧生鞭毛，向前方伸出的1条较长，是茸鞭型；向后方伸出的1条较短，是尾鞭型的。1.水云属（Ectocarpus）水云属的配子体与孢子体的形态构造相同，为明显的同形世代交替植物。水云的无性生殖器官有单室孢子囊和多室孢子囊两种。2.海带属（Laminaria）海带的孢子体分成固着器、柄和带片3部分。海带的生活史有明显的世代交替。孢子体成熟时，在带片的两面产生单室的游动孢子囊，游动孢子囊丛生呈棒状，中间夹着长的细胞，叫隔丝，隔丝尖端有透明的胶质冠。带片上生长游动孢子囊的区域为深褐色。孢子母细胞经过减数分裂及多次普通分裂，产生很多单倍侧生双鞭毛的同型游动孢子。游动孢子梨形，两条侧生鞭毛不等长。北方海带的孢子多在9、10月间成熟，10月底到11月间放出大量孢子。同型的游动孢子在生理上是不同的。孢子落地后立即萌发为雌、雄配子体。雄配子体是十几个至几十个细胞组成分枝的丝状体，其上的精子囊由1个细胞形成，产生1枚侧生双鞭毛的精子，构造和游动孢子相似。雌配子体是由少数较大的细胞组成，分枝也很少，在2—4个细胞时，枝端即产生单细胞的卵囊，内有1枚卵。成熟时卵排出，附着于卵囊顶端，卵在母体外受精，形成二倍的合子。合子不离母体，几日后即萌发为新的海带。次年6月在适宜的条件下，可长至1.3—1.7米。海带的孢子体和配子体之间差别很大，孢子体大而有组织的分化，配子体只有十几个细胞组成。这样的生活史称为异形世代交替。（四）红藻门1．植物体多数是多细胞的，少数是单细胞的。某些种类有一定的组织分化。2.细胞壁内层为纤维素质的，外层是果胶质的，3.载色体中含有叶绿素a和d、β-胡萝卜素和叶黄素类，此外，还有藻胆素和藻蓝素，故藻体多呈红色。4.红藻细胞中贮藏红藻淀粉和红藻糖。1.紫菜属（Porphyra）紫菜属的生活史，可以甘紫菜为例。甘紫菜是雌雄同株植物，水温在15℃左右时，产生性器官。藻体的任何1个营养细胞，都可转变为精子囊，其原生质体分裂形成64个精子。果胞是由1个普通营养细胞稍加变态形成的，一端微隆起，伸出藻体胶质的表面，即受精丝，果胞内有1个卵。精子放出后随水流漂到受精丝上，进入果胞与卵结合，形成二倍