被子植物系统演化与分类系统

 

1、被子植物的起源

起源的时间:古生代起源说、白垩纪(或晚侏罗纪)起源说

起源的地点:高纬度、中低纬度

可能的祖先:多元说、二元说、单元说

 

地球上出现的第二朵“花”

古果属 (Archaefructus) 化石

地点:辽宁北票

时间:1.24 – 1.25亿年

 

2、被子植物系统演化的两大学派

假花学说(Pseudanthium theory) 恩格勒学派

认为首先演化出来的是单性花,单性花原始,两性花是由单性花演变来的。认为具有单性花的柔荑花序类植物是现代植物的原始类群。 (恩格勒系统)

 

由于裸子植物,尤其是麻黄和买麻藤等都是以单性花为主,因而设想原始被子植物是具单性花。这种理论称为假花学说。

根据此说,现代被子植物的原始类群,应该具有单性花、无被花、风媒花和木本的柔夷花序类植物,如木麻黄目、胡椒目、杨柳目等。

这一学派的观点为现代多数系统学家所反对,根据解剖学、孢粉学等研究资料证明柔荑花序类应为进化类群。

 

真花学说(Euanthium theory)  毛茛学派

认为被子植物的花是由原始裸子植物两性孢子叶球演化而来。(哈钦松系统、柯朗奎斯特系统、塔赫他间系统)

认为被子植物是来自裸子植物中早已灭绝的本内苏铁目,其孢子叶球上的苞片演变为花被,小孢子叶演变为雄蕊,大孢子叶演变为雌蕊(心皮),其孢子叶球轴则缩短为花轴。这种理论称为真花学说。

根据此说,现代被子植物中的多心皮类,尤其是木兰目植物被认为被子植物较原始类群。

 

3、被子植物的分类系统

19世纪以来,许多植物分类工作者为建立一个“自然”的分类系统作出了巨大努力。他们根据各自的系统发育理论,提出的分类系统已有数十个。但由于有关被子植物起源、演化的知识特别是化石证据不足,直到现在还没有一个公认完善的分类系统。

目前世界上运用比较广泛的仍是恩格勒系统和哈钦松系统。在各级分类系统的安排上,克朗奎斯特系统和塔赫他间系统被认为更为合理。

3.1 恩格勒系统

这是德国分类学家恩格勒(A.Engler)和勃兰特(K.PrantI)于1897年在其《植物

自然分科志》巨著中所使用的系统,它是分类学史上第一个比较完整的系统。

该系统将植物界分13门,第13门为种子植物门,再分为裸子植物和被子植物两个亚门,被子植物亚门包括单子叶植物和双子叶植物两个纲,并将双子叶植物纲分为离瓣花亚纲和合瓣花亚纲。

 

特点:恩格勒系统将单子叶植物放在双子叶植物之前,将合瓣花植物归并一类,认为是

进化的一群植物,将柔荑花序植物作为双子叶植物中最原始的类群,而把木兰目、毛茛目等

认为是较为进化的类群,这些观点为现代许多分类学家所不赞同。恩格勒系统几经修订,在1964年出版的《植物分科志要》中,已把双子叶植物放在单子叶植物之前。共有62目,344科,其中双子叶植物48目,290科,单子叶植物14目,54科。

3.2 哈钦松系统

这是英国植物学家哈钦松(J.HUTCHINSON)于1926年和1934年在其《有花植物科志》中所建立的系统。在1973年修订的第三版中,共有111目,411科,其中双子叶植物82目,342科,单子叶植物29目,69科。

 

特点:哈钦松系统认为多心皮的木兰目、毛茛目是被子植物的原始类群,但过分强调

了木本和草本两个来源,认为木本植物均由木兰目演化而来,草本植物均由毛茛目演化而来,结果使得亲缘关系很近的一些科在系统位置上都相隔很远,如草本的伞形科和木本的山茱萸科、五加科;草本的唇形科和木本的马鞭草科等,这种观点亦受到现代多数分类学家所反对。

3.3 塔赫他间系统

前苏联植物学家塔赫他间(A.TAKHTAJAN,1910-2009)于1954年在其《被子植物起源》一书中公布的系统,他认为被子植物起源于种子蕨;草本植物是由木本植物演化而来的;在分类等级上增设了“超目”一级分类单元。他将原属毛茛科的芍药属独立成芍药科等,都和当今植物解剖学、孢粉学、植物细胞分类学和化学分类学的发展相吻合,在国际上得到共识。

 

3.4 克朗奎斯特系统

这是美国植物学家克朗奎斯特(A.CRONQUIST,1919-1992)于1968年在其《有花植物的分类和演化》一书中发表的系统。在1981年修订版中,共有83目,388科,其中双子叶植物64目,318科,单干叶植物19目,65科。

他的分类系统亦采用真花学说及单元起源的观点,认为有花植物起源于一类已经绝灭的种子蕨;木兰目是被子植物的原始类型。我国现有的教科书多采用这一系统。

 

4、植物分类的方法

传统分类法和实验分类法

传统分类学——经典分类

是以植物的形态为主要依据:包括植物的枝、叶、花、果实和种子等器官的形态特征进行分类。

 

通过对植物形态特征的观察,利用各种植物志、树木志鉴定植物是学习植物分类学和树木学的重要技能。

因此,要熟练地对植物进行识别和分类,必须:

1. 掌握植物形态术语,并熟练利用它来描述植物;

2. 熟悉和正确使用鉴定植物的参考工具书;

3. 掌握植物拉丁学名;

4. 学会编制和使用植物分类检索表。

 

1 定距式(等距式)检索表

2 平行式检索表

 

 

实验分类法

1). 细胞分类学 -将染色体性状用于分类 。

2). 化学分类学 -次生代谢物:如生物碱、黄酮类化合物、萜类化合物等 ,不是代谢的废弃物,而是自然选择的结果,其成分较固定,并受遗传基因控制。

3). 数值分类学 -性状数量化,聚类分析统计。

4). 分支分类学- Cladistics

5). 超微结构和微形态特征在植物分类中的应用。

6). 分子系统学

根据DNA序列构建植物的系统树.

 

5、怎样学好植物分类学

►抓住季节,注重实践

►学会归纳、总结和比较

►配备必要的参考书

►强化自己独立鉴定植物的能力

►扩展学习内容,增强兴趣

 

中国植物分类学简介

1949年以前:主要由外国人来做

国内:钟观光、钱崇澍、胡先骕、陈焕镛、刘慎谔……

1949年以后:

中科院植物分类研究所—中科院植物所

《中国植物志》http://frps.plantphoto.cn/

《Flora of China》http://hua.huh.harvard.edu/china/

 

《中国植物志》是目前世界上最大型、种类最丰富的一部巨著,全书80卷126册,5000多万字。记载了我国301科3408属31142种 植物的科学名称、形态特征、生态环境、地理分布、经济用途和物候期等。该书基于全国80余家科研教学单位的312位作者和164位绘图人员80年的工作积累、45年艰辛编撰才得以最终完成。

2009年获得国家自然科学一等奖。

 

6、植物分类学重要参考书和文献

5.1 工具性书:邱园植物索引等

5.2 植物志、树木志、图鉴、手册等

5.3 学术杂志和期刊等 

识别软件:花伴侣、形色等

Internet 中的各种植物分类网址(站)

http://www.colby.edu/info.tech/BI211/

Taxonomy of flowering Plants

http://www.botany.com/index.16.htm:

Dictionary of Botanical Words

http://www.wisc.edu/botany/


• 《中国植物志》电子版 http://foc.lseb.cn/dzb.asp

• 中国云南高等植物电子辞典

http://www.swplant.csdb.cn/ynFlora/default.aspx

• 《Flora of China》

http://www.efloras.org/volume_page.asp

• DFT Vascular Plant Image Library

http://www.csdl.tamu.edu/

• Dendrology at Virginia Tech

http://www.cnr.vt.edu/dendro/dendrology/main.htm

• Vascular Plant Image Library

http://www.csdl.tamu.edu/FLORA/gallery.htm

• DELTA DEscription Language for Taxonomy

http://biodiversity.uno.edu/delta/

• Conservation Plant Identification — Trees and Shrubs

http://plant-materials.nrcs.usda.gov/

• The Gymnosperm Database

http://www.conifers.org/index.htm