植物學(xué)

內(nèi)容概要

《植物學(xué)（第2版）》由科學(xué)出版社組織全國多所高等師范院校骨干教師編寫而成，全書分為植物的細(xì)胞和組織、孢子植物、種子植物、植物的起源與演化等四個部分，共分為13章，詳細(xì)介紹了植物體的基本結(jié)構(gòu)、孢子植物各類群的特征和代表植物、種子植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)分類、植物各大類群的起源與演化等方面的知識?！吨参飳W(xué)（第2版）》可作為高等師范院校生物學(xué)專業(yè)的植物學(xué)教材，也可作為高等農(nóng)林院校以及其他相關(guān)單位植物學(xué)方面的教學(xué)參考書。

書籍目錄

第二版前言緒論0.1 植物與植物界0.1.1 生物界的劃分0.1.2 植物界的多樣性0.2 植物在自然界中的作用及其與人類的關(guān)系0.2.1 植物在自然界中的作用0.2.2 植物與人類的關(guān)系0.3 植物學(xué)研究的內(nèi)容和分支學(xué)科0.3.1 植物學(xué)研究的對象0.3.2 植物學(xué)的分支學(xué)科0.4 學(xué)習(xí)植物學(xué)的目的和方法0.5 植物的分類等級及命名0.5.1 植物的分類方法0.5.2 植物的分類單位和命名法0.5.3 植物界的主要類群第一部分 植物的細(xì)胞和組織第1章 植物的細(xì)胞1.1 植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能1.1.1 植物細(xì)胞的形狀和大小1.1.2 植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)1.1.3 真核細(xì)胞與原核細(xì)胞1.2 植物細(xì)胞的繁殖1.2.1 有絲分裂1.2.2 無絲分裂1.2.3 減數(shù)分裂1.3 植物細(xì)胞的生長與分化1.3.1 植物細(xì)胞的生長1.3.2 植物細(xì)胞的分化思考題第2章 植物的組織2.1 植物組織的概念和類型2.1.1 植物組織的概念2.1.2 植物組織的類型2.2 組織系統(tǒng)思考題第二部分 孢子植物第3章 原核生物(Prokaryote)3.1 細(xì)菌門(Bacteriophyta)3.1.1 細(xì)菌的一般特征3.1.2 細(xì)菌在自然界中的作用和經(jīng)濟(jì)意義3.2 藍(lán)藻門(Cyanophyta)3.2.1 藍(lán)藻的一般特征3.2.2 藍(lán)藻門的代表植物3.3 原綠藻門(Prochlorophyta)思考題第4章 真核藻類(Eukaryotic Algae)4.1 藻類植物概述4.1.1 藻類植物的主要特征4.1.2 藻類植物的分布和生態(tài)習(xí)性4.1.3 藻類植物的繁殖4.1.4 藻類植物的分門依據(jù)4.2 裸藻門(Euglenophyta)4.2.1 裸藻門的一般特征4.2.2 裸藻門的代表植物4.3 綠藻門(Chlorophyta)4.3.1 綠藻門的一般特征4.3.2 綠藻門的代表植物4.4 輪藻門(Charophyta)4.4.1 輪藻門的一般特征4.4.2 輪藻門的代表植物4.5 甲藻門(Pyrrophyta)4.5.1 甲藻門的一般特征4.5.2 甲藻門的代表植物4.6 隱藻門(Cryptophyta)4.6.1 隱藻門的一般特征4.6.2 隱藻門的代表植物4.7 金藻門(Chrysophyta)4.7.1 金藻門的一般特征4.7.2 金藻門的代表植物4.8 黃藻門(Xanthophyta)4.8.1 黃藻門的一般特征4.8.2 黃藻門的代表植物4.9 硅藻門(Bacillariophyta)4.9.1 硅藻門的一般特征4.9.2 硅藻門的代表植物4.10 褐藻門(Phaeophyta)4.10.1 褐藻門的一般特征4.10.2 褐藻門的代表植物4.11 紅藻門(Rhodophyta)4.11.1 紅藻門的一般特征4.11.2 紅藻門的代表植物4.12 藻類植物與人類生活的關(guān)系思考題第5章 菌物(Fungi)5.1 菌物概論5.2 黏菌門(Myxomycota)5.2.1 黏菌的主要特征5.2.2 黏菌門的主要類群5.2.3 黏菌門在生物界中的地位5.3 真菌門(Eumycota)5.3.1 真菌的一般特征5.3.2 真菌的分類及代表5.3.3 真菌的起源和演化5.4 地衣門(Lichens)5.4.1 地衣的一般特征5.4.2 地衣的形態(tài)構(gòu)造5.4.3 地衣的繁殖5.4.4 地衣的生態(tài)習(xí)性及主要類群5.5 菌物與人類的關(guān)系思考題第6章 苔蘚植物(Bryophyta)6.1 苔蘚植物概述6.1.1 苔蘚植物的一般特征6.1.2 苔蘚植物的分類6.2 角苔綱(Anthocerotae)6.2.1 角苔綱的主要特征6.2.2 角苔綱的代表植物6.3 苔綱(Hepaticae)6.3.1 苔綱的主要特征6.3.2 苔綱的代表植物6.4 蘚綱(Musci)6.4.1 蘚綱的主要特征6.4.2 蘚綱的代表植物6.5 藻苔綱(Takakiopsida)6.6 苔蘚植物與人類的關(guān)系6.6.1 苔蘚植物在自然界中的作用6.6.2 苔蘚植物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用思考題第7章 蕨類植物(Pteridophyta)7.1 維管植物(vascular plant)7.1.1 維管植物的基本特征7.1.2 維管植物的中柱類型及其演化7.1.3 維管植物的分類7.2 蕨類植物概述7.2.1 蕨類植物的一般特征7.2.2 蕨類植物的分類系統(tǒng)7.3 松葉蕨亞門(Psilophytina)7.3.1 松葉蕨亞門的主要特征7.3.2 松葉蕨亞門的主要類群7.4 石松亞門(Lycophytina)7.4.1 石松亞門的主要特征7.4.2 石松亞門的主要類群7.5 水韭亞門(Iso?phytina)7.5.1 水韭亞門的主要特征7.5.2 水韭亞門的主要類群7.6 楔葉蕨亞門(Sphenophytina)7.6.1 楔葉蕨亞門的主要特征7.6.2 楔葉蕨亞門的主要類群7.7 真蕨亞門(Filicophytina)7.7.1 真蕨亞門的主要特征7.7.2 真蕨亞門的主要類群7.8 蕨類植物的經(jīng)濟(jì)意義思考題第三部分 種子植物第8章 種子植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)8.1 根8.1.1 根的類型和根系8.1.2 根尖的構(gòu)造8.1.3 根的初生結(jié)構(gòu)8.1.4 根的次生結(jié)構(gòu)8.1.5 側(cè)根的形成8.1.6 根瘤與菌根8.1.7 根的生理功能8.2 莖8.2.1 莖的形態(tài)8.2.2 莖尖的結(jié)構(gòu)和發(fā)育8.2.3 雙子葉植物莖的初生結(jié)構(gòu)8.2.4 雙子葉植物莖的次生結(jié)構(gòu)8.2.5 裸子植物莖的結(jié)構(gòu)特點8.2.6 單子葉植物莖的特點8.2.7 莖的生理功能8.3 葉8.3.1 葉的形態(tài)8.3.2 葉的發(fā)育8.3.3 葉的結(jié)構(gòu)8.3.4 葉的生態(tài)類型8.3.5 落葉8.3.6 葉的生理功能8.4 營養(yǎng)器官間的相互聯(lián)系8.4.1 營養(yǎng)器官間結(jié)構(gòu)的聯(lián)系8.4.2 營養(yǎng)器官生長的相關(guān)性8.5 營養(yǎng)器官的變態(tài)8.5.1 根的變態(tài)8.5.2 莖的變態(tài)8.5.3 葉的變態(tài)8.6 花8.6.1 花的組成與形態(tài)類型8.6.2 花程式和花圖式8.6.3 花序8.6.4 雄蕊的發(fā)育和結(jié)構(gòu)8.6.5 雌蕊的發(fā)育和結(jié)構(gòu)8.6.6 開花、傳粉和受精8.7 種子8.7.1 種子的形成和結(jié)構(gòu)8.7.2 種子的基本類型8.7.3 種子的萌發(fā)和幼苗的形成8.8 果實8.8.1 果實的形成和發(fā)育8.8.2 果實的類型8.8.3 果實和種子的傳播8.9 被子植物的生活史思考題第9章 裸子植物(Gymnosperm)9.1 裸子植物的主要特征9.2 裸子植物的生活史9.3 裸子植物的分類9.3.1 蘇鐵綱(鐵樹綱)(Cycadopsida)9.3.2 銀杏綱(Ginkgopsida)9.3.3 松柏綱(Coniferopsida)9.3.4 紅豆杉綱(紫杉綱)(Taxopsida)9.3.5 買麻藤綱(倪藤綱)(Gnetopsida)[蓋子植物綱(Chlamydospermopsida)]思考題第10章 被子植物(Angiosperm)10.1 被子植物的主要特征10.2 被子植物的分類原則10.3 被子植物的分類雙子葉植物綱(Dicotyledoneae)[木蘭綱(Magnoliopsida)]10.3.1 木蘭目(Magnoliales)1.木蘭科(Magnoliaceae)10.3.2 樟目(Laurales)2.樟科(Lauraceae)10.3.3 胡椒目(Piperales)3.胡椒科(Piperaceae)10.3.4 睡蓮目(Nymphaeales)5.睡蓮科(Nymphaeaceae)4.蓮科(Nelumbonaceae)10.3.5 毛茛目(Ranales)6.毛茛科(Ranunculaceae)10.3.6 罌粟目(Papaverales)7.罌粟科(Papaveraceae)10.3.7 昆欄樹目(Trochodendrales)8.水青樹科(Tetracentraceae)10.3.8 金縷梅目(Hamamelidales)9.金縷梅科(Hamamelidaceae)10.3.9 杜仲目(Eucommiales)10.杜仲科(Eucommiaceae)10.3.10 蕁麻目(Urticales)11.榆科(Ulmaceae)12.桑科(Moraceae)13.大麻科(Cannabaceae)14.蕁麻科(Urticaceae)10.3.11 胡桃目(Juglandales)15.胡桃科(Juglandaceae)10.3.12 殼斗目(Fagales)16.殼斗科(Fagaceae)17.樺木科(Betulaceae)10.3.13 石竹目(Caryophyllales)18.石竹科(Caryophyllaceae)19.藜科(Chenopodiaceae)10.3.14 蓼目(Polygonales)20.蓼科(Polygonaceae)10.3.15 五椏果目(Dilleniales)21.五椏果科(Dilleniaceae)22.芍藥科(Paeoniaceae)10.3.16 山茶目(Theales)23.山茶科(Theaceae)24.獼猴桃科(Actinidiaceae)10.3.17 錦葵目(Malvales)25.椴樹科(Tiliaceae)26.錦葵科(Malvaceae)10.3.18 堇菜目(Violales)27.堇菜科(Violaceae)28.葫蘆科(Cucurbitaceae)10.3.19 楊柳目(Salicales)29.楊柳科(Salicaceae)10.3.20 白花菜目(Capparales)30.十字花科(Cruciferae,Brassicaceae)10.3.21 薔薇目(Rosales)31.景天科(Crassulaceae)32.虎耳草科(Saxifragaceae)33.薔薇科(Rosaceae)10.3.22 豆目(Fabales)34.蝶形花科(狹義豆科)(Fabaceae,Papilionaceae)10.3.23 桃金娘目(Myrtales)35.桃金娘科(Myrtaceae)10.3.24 紅樹目(Rhizophorales)36.紅樹科(Rhizophoraceae)10.3.25 檀香目(Santalales)37.桑寄生科(Loranthaceae)10.3.26 衛(wèi)矛目(Celastrales)38.衛(wèi)矛科(Celastraceae)39.冬青科(Aquifoliaceae)10.3.27 大戟目(Euphorbiales)40.大戟科(Euphorbiaceae)10.3.28 鼠李目(Rhamnales)41.鼠李科(Rhamnaceae)42.葡萄科(Vitaceae,Ampelidaceae)10.3.29 無患子目(Sapindales)43.無患子科(Sapindaceae)44.槭樹科(Aceraceae)45.漆樹科(Anacardiaceae)46.蕓香科(Rutaceae)10.3.30 牻牛兒苗目(Geraniales)47.牻牛兒苗科(Geraniaceae)48.酢漿草科(Oxalidaceae)10.3.31 傘形目(Apiales,Umbellales)49.五加科(Araliaceae)50.傘形科(Umbelliferae,Apiaceae)10.3.32 杜鵑花目(Ericales)51.杜鵑花科(Ericaceae)10.3.33 柿樹目(Ebenales)52.柿樹科(Ebenaceae)53.山礬科(Symplocaceae)10.3.34 報春花目(Primulales)54.報春花科(Primulaceae)10.3.35 龍膽目(Gentianales)55.龍膽科(Gentianaceae)56.夾竹桃科(Apocynaceae)57.蘿藦科(Asclepiadaceae)10.3.36 茄目(Solanales)58.茄科(Solanaceae)59.旋花科(Convolvulaceae)60.菟絲子科(Cuscutaceae)10.3.37 唇形目(Lamiales)61.紫草科(Boraginaceae)62.馬鞭草科(Verbenaceae)63.唇形科(Labiatae,Lemiaceae)10.3.38 玄參目(Scrophulariales)64.木犀科(Oleaceae)65.玄參科(Scrophulariaceae)10.3.39 桔梗目(Campanulales)66.桔?？?Campanulaceae)10.3.40 茜草目(Rubiales)67.茜草科(Rubiaceae)10.3.41 川續(xù)斷目(Dipsacales)68.忍冬科(Caprifoliaceae)10.3.42 菊目(Asterales)69.菊科(Compositae,Asteraceae)單子葉植物綱(Monocotyledoneae)[百合綱(Liliopsida)]10.3.43 澤瀉目(Alismatales)70.澤瀉科(Alismataceae)10.3.44 水鱉目(Hydrocharitales)71.水鱉科(Hydrocharitaceae)10.3.45 茨藻目(Najadales)72.眼子菜科(Potamogetonaceae)10.3.46 檳榔目(Arecales)73.棕櫚科(Palmae)[檳榔科(Arecaceae)]10.3.47 天南星目(Arales)74.天南星科(Araceae)10.3.48 鴨跖草目(Commelinales)75.鴨跖草科(Commelinaceae)10.3.49 莎草目(Cyperales)76.莎草科(Cyperaceae)77.禾本科(Gramineae,Poaceae)10.3.50 姜目(Zingiberales)78.姜科(Zingiberaceae)10.3.51 百合目(Liliales)79.百合科(Liliaceae)80.石蒜科(Amaryllidaceae)81.薯蕷科(Dioscoreaceae)10.3.52 蘭目(Orchidales)82.蘭科(Orchidaceae)思考題第四部分 植物的起源與演化第11章 植物的起源與演化11.1 生命的起源與原核生物的產(chǎn)生11.2 真核藻類的起源與演化11.3 最原始的陸生植物——苔蘚植物與裸蕨類植物11.3.1 裸蕨植物11.3.2 苔蘚植物的起源11.3.3 苔蘚植物的演化11.4 蕨類植物的起源與演化11.5 裸子植物的起源與演化11.5.1 裸子植物可能的祖先11.5.2 裸子植物的演化11.6 被子植物的起源與演化11.6.1 關(guān)于被子植物的起源時間11.6.2 關(guān)于被子植物起源地點問題11.6.3 關(guān)于被子植物祖先11.6.4 關(guān)于單子葉植物起源11.6.5 被子植物系統(tǒng)發(fā)育過程11.7 被子植物的分類系統(tǒng)11.7.1 恩格勒系統(tǒng)11.7.2 哈欽松系統(tǒng)11.7.3 塔赫他間系統(tǒng)11.7.4 克郎奎斯特系統(tǒng)11.7.5 種子植物新分類系統(tǒng)簡介11.8 植物的進(jìn)化方式和進(jìn)化趨勢11.8.1 上升式進(jìn)化11.8.2 下降式進(jìn)化11.8.3 趨同進(jìn)化11.8.4 趨異進(jìn)化11.8.5 特化或?qū)；伎碱}第12章 系統(tǒng)植物學(xué)概述12.1 物種的概念12.2 系統(tǒng)植物學(xué)的三大學(xué)派12.3 系統(tǒng)植物學(xué)的性狀來源植物學(xué)名索引常用術(shù)語中英文對照索引參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

緒論0.1 植物與植物界0.1.1 生物界的劃分在自然界中，生物是多種多樣的，植物只是自然界多種多樣生物中的一員。整個生物界的劃分，關(guān)系到植物界的范圍、細(xì)致的分類和其他研究。生物界究竟應(yīng)該分成幾個界，長期以來，隨著科學(xué)的發(fā)展，學(xué)者們有著不同的看法，至今仍是一個懸而未決的問題。早在18 世紀(jì)，現(xiàn)代生物分類學(xué)的奠基人，瑞典的博物學(xué)家林奈（C.Linnaeus ，1707 ～1778）把生物分成植物界（Plantae）和動物界（Animalia）兩界。一般認(rèn)為，動物是能運(yùn)動、異養(yǎng)的生物，而植物多為營固著生活、具細(xì)胞壁、自養(yǎng)的生物。這種兩界系統(tǒng)，建立的最早，也沿用的最廣和最久。隨著顯微鏡的廣泛使用，人們發(fā)現(xiàn)有些生物兼有植物和動物的特征，比如裸藻（眼蟲） ，它們是具有鞭毛、能自由運(yùn)動、沒有細(xì)胞壁的單細(xì)胞生物，但體內(nèi)含有葉綠體，能進(jìn)行光合作用；黏菌（slime molds）在營養(yǎng)期為裸露、無細(xì)胞壁、多核的原生質(zhì)團(tuán)，其構(gòu)造、運(yùn)動和攝食方式與原生動物中的變形蟲相似，但在生殖期能產(chǎn)生具纖維素壁的孢子，并營固著生活。這樣在動物與植物之間就失去了截然的界線。為了解決這一矛盾，德國著名生物學(xué)家?？藸枺‥.Haeckel）在1866 年提出在動物界和植物界之間建立原生生物界（Protista） ，主要包括一些原始的單細(xì)胞生物，從而形成了“三界系統(tǒng)” 。到了20 世紀(jì)，美國人魏泰克（R.H.Whittake） （1959）將不含葉綠素的真核菌類從植物界中分出，建立了真菌界（Fungi）（或稱菌物界） 。形成了“四界系統(tǒng)” 。1969 年，魏泰克根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)類型將生物分為五界，即動物界、植物界、原生生物界、原核生物界（Monera） 、菌物界（Myceteae） ，這個“五界系統(tǒng)”目前在國內(nèi)外許多教科書中被采用。在20 世紀(jì)70 年代，我國生物學(xué)家陳世驤又把類病毒（viroid）和病毒（virus）另立為病毒界（Viri） ，和植物界、動物界、原生生物界、原核生物界、菌物界共同組成了六界系統(tǒng)。由于一般認(rèn)為病毒不是最原始的生命形態(tài)，因此未受到重視?？梢?，在不同的分界系統(tǒng)中，植物界的范圍大小不一樣。本書作為植物學(xué)基礎(chǔ)課教材，講授的范圍仍是兩界系統(tǒng)中的植物范疇，但在內(nèi)容排列上，采用了原核生物和菌物的概念，將其列為獨立的章節(jié)。未采用原生生物界的概念。0.1.2 植物界的多樣性按兩界系統(tǒng)，現(xiàn)在已知植物的總數(shù)達(dá)50 余萬種，它們大小、形態(tài)結(jié)構(gòu)、壽命、生活習(xí)性、營養(yǎng)方式、生態(tài)習(xí)性多種多樣，共同組成了千姿百態(tài)、豐富多彩的植物界。在體形方面，細(xì)菌的體積很小，微球菌（micrococcus）的直徑為0.2 μm ；一般桿菌長2 μm ，寬0.5 μm ；比細(xì)菌更小的支原體直徑只有0.1 μm 。肉眼可見的種類中，有平日常見的花、草，也有參天巨樹。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，低等植物中的衣藻、小球藻等，僅由一個細(xì)胞組成；而實球藻則由松散聯(lián)系的定數(shù)細(xì)胞聚集形成群體類型。隨著植物的演化，首先出現(xiàn)了多細(xì)胞的初級類型，如紫菜、海帶、地錢；繼而形成多細(xì)胞的高級類型，它們的植物體具有高度的組織分化，產(chǎn)生了維管組織，形成了根、莖、葉等器官，如蕨、蘇鐵、松、蘋果、油菜、水稻等。植物的生命周期在不同植物中常有差別，有的細(xì)菌僅生活20 ～ 30 min ，即進(jìn)行分裂而產(chǎn)生新個體。一年生和二年生的種子植物分別在一年中或跨越兩個年份，經(jīng)歷兩個生長季而完成生命周期。多年生的種子植物如菊花、楊、柳、松、柏等，可以生活多年；木本種類中，樹齡長達(dá)百年、千年的不乏其例。就營養(yǎng)方式來說，植物界中絕大多數(shù)種類都具有葉綠素，能夠進(jìn)行光合作用，自制養(yǎng)料，它們被稱為綠色植物或自養(yǎng)植物。但有些植物體內(nèi)無葉綠體色素，不能自制養(yǎng)料，必須寄生在其他植物上，吸收現(xiàn)成的營養(yǎng)物質(zhì)而生活，例如，寄生在大豆上的菟絲子，以及寄生在小麥莖、葉上的桿銹菌等，它們是一類寄生植物。許多菌類從腐敗的生物體上，通過對有機(jī)物的分解來攝取生活所需的養(yǎng)料，它們是營腐生生活的腐生植物。寄生和腐生植物均屬于非綠色植物或稱為異養(yǎng)植物。但非綠色植物中也有少數(shù)種類，如硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌可以借氧化無機(jī)物獲得能量。不同生態(tài)環(huán)境中常生長分布著不同的植物，大多數(shù)種類為陸生植物，部分種類生活在水中稱為水生植物，如常見的蓮、金魚藻等。在其他一些特定環(huán)境中，相應(yīng)地出現(xiàn)一些特殊類型的植物，如沙生植物、鹽生植物、酸性土植物、鈣質(zhì)土植物、凍原植物等類型。植物的多樣性是植物有機(jī)體在與環(huán)境長期的相互作用下，經(jīng)過遺傳、變異、適應(yīng)和選擇等一系列的矛盾運(yùn)動所產(chǎn)生的。演化的趨勢是由水生到陸生，由簡單到復(fù)雜、由低等到高等。演化過程中，植物還將繼續(xù)不斷地向前發(fā)展，不斷地出現(xiàn)新的種類，同時，人類生產(chǎn)勞動的實踐活動，也將對植物界的繁榮昌盛產(chǎn)生愈來愈深遠(yuǎn)的影響。0.2 植物在自然界中的作用及其與人類的關(guān)系0.2.1 植物在自然界中的作用1.轉(zhuǎn)貯能量，為生命活動提供能源綠色植物是自然界中的第一生產(chǎn)力。它們能夠進(jìn)行光合作用，把簡單的無機(jī)物、水和二氧化碳合成為復(fù)雜的有機(jī)物――糖類，并在體內(nèi)進(jìn)一步同化為脂類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)。這些物質(zhì)除了少部分消耗于本身的生命活動和轉(zhuǎn)化為組成軀體的結(jié)構(gòu)材料外，大部分以貯藏物的形式在細(xì)胞中聚留下來。在此過程中，太陽的光能相應(yīng)地被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲積在這些物質(zhì)之中。當(dāng)異養(yǎng)生物從綠色植物體或死后殘骸上攝取養(yǎng)料時，綠色植物體中的貯藏物質(zhì)被分解利用，能量再度釋放出來，從而為生物的生命活動提供了必不可少的能源。2.促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)，維持生態(tài)平衡植物在自然界的各種物質(zhì)循環(huán)中起著非常重要的作用。最為突出的是綠色植物在光合過程中釋放氧氣，不斷補(bǔ)充動植物呼吸、物質(zhì)燃燒及分解時對氧氣的消耗，維持了自然界中氧氣的相對平衡，與生物的生命活動關(guān)系極為密切。碳是組成生命的基本元素，綠色植物進(jìn)行光合作用時，要吸收大量二氧化碳。長期以來，自然界中的二氧化碳能夠始終維持相對平衡，除了地球上物質(zhì)燃燒、火山爆發(fā)、動植物呼吸釋放出二氧化碳以外，主要依靠非綠色植物對生物尸體分解時產(chǎn)生的二氧化碳。在氮的循環(huán)中，固氮細(xì)菌和少數(shù)固氮藍(lán)藻把空氣中的游離氮固定轉(zhuǎn)化為含氮化合物，使之成為植物能夠吸收利用的氮。綠色植物攝取這些含氮化合物，進(jìn)而合成蛋白質(zhì)，建造自身或儲積體內(nèi)。動物攝食植物，又轉(zhuǎn)而組成動物蛋白質(zhì)。生物有機(jī)體死亡后，經(jīng)非綠色植物的分解作用釋放出氨，一部分氨成為銨鹽為植物再吸收；另一部分氨經(jīng)過硝化細(xì)菌的硝化作用，形成硝酸鹽，而成為植物的主要可用氮源。環(huán)境中的硝酸鹽也可由反硝化細(xì)菌的反硝化作用，再放出游離氮或氧化亞氮返回大氣，以后，又可再次被固定利用。由此可見，氮的循環(huán)也只有在植物的作用下，才能不斷進(jìn)行。其他，如氫、磷、鉀、鐵、鎂、鈣等元素，也都以吸收的方式從土壤進(jìn)入植物體，通過輾轉(zhuǎn)變化，又重返土壤。自然界的物質(zhì)經(jīng)常處于不斷的運(yùn)動之中，一方面通過綠色植物進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物質(zhì)，另一方面又通過動、植物的呼吸作用，或者非綠色植物對死的有機(jī)體的礦化作用，使復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單的無機(jī)物，再度為綠色植物所利用。在物質(zhì)的合成與分解過程中，自然界的物質(zhì)得以循環(huán)往復(fù)，保持相對平衡，并不斷向前發(fā)展。0.2.2 植物與人類的關(guān)系植物不僅對自然界起著重大作用，它在人類的生活中（衣、食、住、行等方面）也不可缺少。作為日常的主要糧食作物有水稻、小麥、高粱、玉蜀黍等；常見果蔬植物如桃、蘋果、梨、柑橘、香蕉、荔枝、龍眼、白菜、蘿卜等；甘蔗、甜菜可以制糖；大豆、花生、油菜為重要的油料植物；棉、大麻、苧麻、竹是紡織或造紙的原料；許多高大樹木，如紅松、云杉、櫟樹等，木材可供建筑房屋、橋梁或制造車船等用；懸鈴木、楊、重陽木等為常見的行道樹種。在農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)上，許多植物是栽種培育的直接對象。植物在長期進(jìn)化過程中，形成的無數(shù)類型的遺傳性狀保存在植物界的不同物種中，數(shù)十萬種的植物作為一個天然的基因庫，是自然界留給人類的最寶貴財富，對農(nóng)業(yè)、林業(yè)中的引種馴化、抗病育種等工作都具有極為重要的意義。許多植物含有各種生物堿、苷類、萜類、有機(jī)酸、氨基酸、激素、抗生素及鞣質(zhì)等，是醫(yī)藥的主要有效成分。如人參、柴胡、毛地黃、烏頭、丹參、薄荷、大黃、茵陳蒿、香附子等均為重要的藥用植物。醫(yī)藥上常用的青霉素、土霉素、金霉素等，也是從低等植物的菌類中提制而成。在工業(yè)方面，無論是食品工業(yè)、制糖工業(yè)、油脂工業(yè)、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)，或是橡膠工業(yè)、油漆工業(yè)、釀造工業(yè)，甚至冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)、石油工業(yè)等都需要植物作為原料或參與作用。此外，對于保持水土、改良土壤、綠化城市和庭園、保護(hù)環(huán)境、減少污染等方面，植物的作用和影響都十分重要和深遠(yuǎn)。我國地大物博，植物資源豐富，僅種子植物就有約3 萬種，其中重要的經(jīng)濟(jì)植物甚多，水稻、谷子在我國已有數(shù)千年的栽培歷史。此外，還有許多原產(chǎn)、特產(chǎn)的種類，如桃、梅、柑橘、枇杷、白菜、茶、桑、油桐、大豆、苧麻、月季、玫瑰、牡丹、菊花、蘭花、珙？ 、水仙、山茶、杜鵑花等。被譽(yù)為活化石的銀杏、水杉、水松、銀杉，更屬稀世珍寶。我國的中藥材資源尤為豐富，杜仲、人參、當(dāng)歸、石斛等均為名貴藥用植物。這些豐富的植物資源為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。0.3 植物學(xué)研究的內(nèi)容和分支學(xué)科0.3.1 植物學(xué)研究的對象植物學(xué)的形成、發(fā)展與生產(chǎn)實踐緊密相關(guān)。早期的人類在采集植物充饑、御寒或醫(yī)治疾病時，開始積累有關(guān)植物的知識；在之后廣泛利用和栽培繁育植物的過程中，進(jìn)一步加深了對植物的認(rèn)識。隨著人類生產(chǎn)實踐活動的不斷發(fā)展，有關(guān)植物知識的積累越來越豐富，從而逐漸建立了植物學(xué)這一學(xué)科。植物學(xué)是研究植物的生活和發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。主要研究植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長發(fā)育、系統(tǒng)分類、發(fā)生發(fā)展、以及植物與環(huán)境的相互關(guān)系等內(nèi)容。0.3.2 植物學(xué)的分支學(xué)科隨著生產(chǎn)和科學(xué)的發(fā)展，植物學(xué)已形成許多分支學(xué)科。植物分類學(xué)（plant taxonomy）和植物系統(tǒng)學(xué)（phylogenetic botany）是根據(jù)植物的特征和植物間的親緣關(guān)系、演化順序，對植物進(jìn)行分類，并在研究的基礎(chǔ)上建立和完善植物各級類群的進(jìn)化系統(tǒng)的科學(xué)。兩者常?；煊?，但植物系統(tǒng)學(xué)更強(qiáng)調(diào)植物間的系統(tǒng)關(guān)系，即譜系。20 世紀(jì)50 年代以來，隨著其他學(xué)科的發(fā)展，已產(chǎn)生植物化學(xué)分類學(xué)、植物細(xì)胞分類學(xué)、植物超微結(jié)構(gòu)分類學(xué)和植物數(shù)值分類學(xué)等分支學(xué)科；尤其是80 年代后期發(fā)展起來的分子系統(tǒng)學(xué)（molecular systematics）為植物的系統(tǒng)發(fā)育研究提供了新的手段。另外，對應(yīng)具體某一類群植物分類的研究而產(chǎn)生的相應(yīng)分支學(xué)科有細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)、藻類學(xué)、苔蘚植物學(xué)等。植物形態(tài)學(xué)（plant morphology） 研究植物個體構(gòu)造、發(fā)育及系統(tǒng)發(fā)育中形態(tài)建立的科學(xué)，它已進(jìn)一步發(fā)展為植物器官學(xué)、植物解剖學(xué)、植物胚胎學(xué)及植物細(xì)胞學(xué)。植物生理學(xué)（plant physiology） 研究植物生命活動及其規(guī)律的科學(xué)。近代植物生理學(xué)中各分支學(xué)科如細(xì)胞生理、種子生理、光合生理、呼吸生理、水分生理、營養(yǎng)生理、開花或生殖生理及生態(tài)生理等已有很大發(fā)展，有的已形成專門學(xué)科，如植物分子生理學(xué)、植物代謝生理學(xué)、植物發(fā)育生理學(xué)等。與植物生理學(xué)密切相關(guān)的學(xué)科有植物生物化學(xué)等。植物遺傳學(xué)（plant genetics） 研究植物的遺傳和變異規(guī)律的科學(xué)。由于細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，又發(fā)展出了植物細(xì)胞遺傳學(xué)和植物分子遺傳學(xué)。植物生態(tài)學(xué)（plant ecology） 研究植物與環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)。它又可分成植物個體生態(tài)學(xué)、植物種群生態(tài)學(xué)、植物群落生態(tài)學(xué)及生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)。植物化學(xué)（phytochemistry） 研究植物代謝產(chǎn)物的成分、結(jié)構(gòu)、分布規(guī)律的科學(xué)，與中藥有效成分、植物系統(tǒng)分類有密切關(guān)系，如植物化學(xué)分類學(xué)就是一個由植物化學(xué)與分類學(xué)衍生出的交叉學(xué)科。植物資源學(xué)（plant resources） 研究自然界所有植物的分布、數(shù)量、用途及開發(fā)的科學(xué)，與藥用植物學(xué)、植物分類學(xué)和保護(hù)生物學(xué)有密切關(guān)系。分子植物學(xué)（molecular botany） 這是近30 年來隨著生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）結(jié)構(gòu)以及基因結(jié)構(gòu)和功能的研究而發(fā)展起來的學(xué)科，指專門研究和揭示植物材料的核酸、蛋白質(zhì)等大分子的結(jié)構(gòu)和功能以及基因的結(jié)構(gòu)和功能規(guī)律的科學(xué)。它是當(dāng)今植物學(xué)研究的前沿，其研究使用和方法已被植物學(xué)各分支學(xué)科所采用?，F(xiàn)代植物科學(xué)已進(jìn)入實驗科學(xué)階段，因而出現(xiàn)了一系列實驗學(xué)科分支。如實驗分類學(xué)：研究植物物種及種系形成；實驗形態(tài)學(xué)：研究形態(tài)發(fā)生及器官建成；實驗胚胎學(xué)：研究植物細(xì)胞、組織和器官在培養(yǎng)條件下胚胎的發(fā)生及建成；實驗生態(tài)學(xué)：研究人工實驗條件下，植物生理生化及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化；實驗植物群落學(xué)：以人工生態(tài)環(huán)境或營造人工植物群落研究植物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)變化?，F(xiàn)代植物科學(xué)常圍繞一個中心，各個分支相互滲透，從多個方面進(jìn)行研究。如新近建立的系統(tǒng)和進(jìn)化植物學(xué)（systematic and evolutionary botany ） ，是建立在植物分類學(xué)、形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、胚胎學(xué)、孢粉學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、植物化學(xué)、生態(tài)學(xué)、古植物學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上的一門綜合性學(xué)科。0.4 學(xué)習(xí)植物學(xué)的目的和方法植物學(xué)是生物專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程。學(xué)習(xí)植物學(xué)，一方面是使學(xué)生掌握植物學(xué)的基本知識、技能和技巧，為學(xué)好后續(xù)課程，如植物生理學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)等課程打下基礎(chǔ)；另一方面，高等師范院校生物學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)主要是培養(yǎng)中學(xué)生物教師，中學(xué)生物課中許多內(nèi)容都涉及植物學(xué)，因此，本課程為學(xué)生今后從事中學(xué)生物學(xué)特別是有關(guān)植物學(xué)內(nèi)容的教學(xué)工作，包括課堂講授、實驗和課外活動時等做好準(zhǔn)備。學(xué)習(xí)植物學(xué)應(yīng)樹立辯證唯物主義的觀點。形形色色的植物類群，都是在植物與環(huán)境長期相互作用過程中有規(guī)律地演化而來的，因而植物學(xué)中充滿自然辯證法的哲理。植物學(xué)既是一門描述科學(xué)，又是一門實驗科學(xué)，因此，學(xué)習(xí)植物學(xué)必須理論聯(lián)系實際。植物種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，教學(xué)內(nèi)容描述多，觀察現(xiàn)象多，所以在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，必須加強(qiáng)觀察，多做實驗，增加感性認(rèn)識。要通過對各種片段和個別現(xiàn)象的認(rèn)識，融會貫通，建立植物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生長發(fā)育的立體觀念和動態(tài)發(fā)展的觀念；要加強(qiáng)基本技能的訓(xùn)練，掌握基本實驗技能，用實驗方法去探索植物生命現(xiàn)象的本質(zhì)。0.5 植物的分類等級及命名0.5.1 植物的分類方法要對分布廣泛、種類繁多、結(jié)構(gòu)多樣化的植物進(jìn)行研究，首先必須根據(jù)它們的特征加以分門別類，建立植物界的系統(tǒng)。對植物進(jìn)行分類的方法可分為人為分類法和自然分類法兩種。人為分類法是指人們按照自己的目的和方便或限于自己的認(rèn)識，選擇植物的一個或幾個（如形態(tài)、習(xí)性、生態(tài)或經(jīng)濟(jì)上）特征作為分類標(biāo)準(zhǔn)，不考慮植物種間的親緣關(guān)系和在系統(tǒng)發(fā)育中的地位的分類方法。如我國明朝李時珍（1518 ～ 1593）所著《本草綱目》依植物外形及用途將植物分為草、木、谷、果、菜等五部。又如林奈依據(jù)雄蕊的有無、數(shù)目及著生情況，將植物分成24綱，其中1 ～ 23 綱為顯花植物，第24 綱為隱花植物。這種按人為的分類方法建立起來的分類系統(tǒng)稱人為分類系統(tǒng)（artificial system） 。人為的分類系統(tǒng)不能反映植物的親緣關(guān)系和進(jìn)化順序，常把親緣關(guān)系很遠(yuǎn)的植物歸為一類，而把親緣關(guān)系很近的又分開了。自然分類法是指以植物進(jìn)化過程中植物親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近作為分類的標(biāo)準(zhǔn)，力求客觀地反映出生物界的親緣關(guān)系和演化過程的分類方法。依自然的分類方法建立起來的分類系統(tǒng)稱自然分類系統(tǒng)（natural system） 。建立自然的分類系統(tǒng)，要求人們應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)的先進(jìn)技術(shù)，從植物學(xué)的各個學(xué)科（例如：形態(tài)解剖學(xué)、古植物學(xué)、植物細(xì)胞學(xué)、植物化學(xué)、植物分子生物學(xué)和植物地理學(xué)等）中去了解植物的自然性質(zhì)，確認(rèn)植物之間的親緣關(guān)系，反映植物界的演化規(guī)律和演化過程。自從達(dá)爾文（1859）在《物種起源》一書中提出進(jìn)化學(xué)說以后，許多分類學(xué)家就企圖建立科學(xué)的自然分類系統(tǒng)。0.5.2 植物的分類單位和命名法1.植物的分類單位將植物分類的各級單位按照高低和從屬關(guān)系順序排列起來，主要有：界、門、綱、目、科、屬、種。種是植物分類的基本單位，由相近的種集合為屬，相近的屬集合為科，依此類推。根據(jù)實際需要，在部分分類單位中還可插入一些亞單位，如亞門、亞綱、亞目、亞科等。每種植物都可在各級分類單位中表示出它的分類地位和從屬關(guān)系（表0 1） 。2.植物的命名每種植物都有其名稱，但同一種植物，因語言和地區(qū)的不同，會給予其不同的名稱，例如馬鈴薯，我國北方稱土豆，南方稱洋山芋（或洋芋） ，英語稱potato ，不同的國家還會有其他名稱，這種現(xiàn)象稱同物異名（synonym） 。另一方面，同一名稱指的不是一種植物，這種現(xiàn)象稱同名異物（anoname） ，例如我國叫“白頭翁”的植物有10 多種，它們分別屬于毛茛科、薔薇科等不同的科、屬。為解決這一混亂現(xiàn)象，給予每一種植物統(tǒng)一的名稱，是進(jìn)一步研究和成果交流的必要前提。瑞典博物學(xué)家林奈于1753 年發(fā)表的《植物種志》（Species Plantarum）中比較完善地創(chuàng)立了植物命名的雙名法（binomial system） ，在雙名法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)修改和完善，制定了《國際植物命名法規(guī)》（International Code of Botanical Nomenclature） ，其中對植物的命名作了詳細(xì)規(guī)定，要點如下：每種植物只能有一個合法的名稱，即用雙名法定的名，也稱學(xué)名（scientific name） 。每種植物的學(xué)名必須有兩個拉丁詞或拉丁化的詞構(gòu)成。第一個詞為屬名，第二個詞為種加詞。屬名一般用名詞單數(shù)第一格，種加詞一般用形容詞，并要求與屬名的性、數(shù)、格一致。雙名法的書寫形式是：屬名的第一個字母必須大寫，種加詞全為小寫。此外，還要求在種加詞后面寫上定名人的姓氏或姓氏縮寫，第一個字母也要大寫。如馬鈴薯的學(xué)名書寫方式是：Solanum tuberosum L.（ ＝ Linnaeus）屬名種加詞定名人新發(fā)表的學(xué)名，必須附有用拉丁文或英文正式發(fā)表的描述。種下分類單位采用三名命名法（三名法） 。即：屬名+ 種加詞+ 亞種或變種種加詞。如蟠桃為桃的變種，其學(xué)名為：Prunus persica （L.） Batsch. var. comp ressa Bean.屬名種加詞種定名人變種種加詞變種定名人0.5.3 植物界的主要類群在不同的生物分界系統(tǒng)中，植物界所包括的內(nèi)容不一樣。按生物的五界系統(tǒng)，植物界主要包括真核藻類（或真核多細(xì)胞藻類） 、苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物。它們當(dāng)中真核藻類、苔蘚植物和蕨類植物繁殖時不產(chǎn)生種子，以孢子（spore）進(jìn)行繁殖，稱孢子植物；裸子植物和被子植物繁殖時產(chǎn)生種子（seed） ，稱種子植物。在兩界系統(tǒng)中，將五界系統(tǒng)中的原核生物和菌物也包括在孢子植物中。本書所包括的內(nèi)容和門類有：原核生物（包括3 門：細(xì)菌門、藍(lán)藻門和原綠藻門） ，真核藻類（包括10 門：裸藻門、綠藻門、輪藻門、甲藻門、隱藻門、金藻門、黃藻門、硅藻門、褐藻門和紅藻門） ，菌物（包括3 門：黏菌門、真菌門和地衣門） ，苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物都只有一個門。本書從植物體的組成單位――細(xì)胞和由細(xì)胞構(gòu)成的組織講起，然后按照植物界從低等到高等，從簡單到復(fù)雜的演化趨勢，系統(tǒng)的介紹了各類群的特征、分布、分類及代表植物、個體發(fā)育，最后，基于現(xiàn)階段的研究成果，介紹了植物界各類群的起源和演化，總結(jié)了植物界的演化規(guī)律，使學(xué)生掌握植物個體發(fā)育與系統(tǒng)發(fā)育的基本規(guī)律，了解植物與人類的關(guān)系，為人們利用植物和改造植物打下基礎(chǔ)。……

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