早春类短命植物实习课件.ppt
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- 早春 短命 植物 实习 课件
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1、 早春类短命植物早春类短命植物野外专业实习系列之野外专业实习系列之因为有她因为有她类短命植物,早春的温带森林下山花烂漫,风光无限!类短命植物,早春的温带森林下山花烂漫,风光无限!什么是类短命植物呢?关于此什么是类短命植物呢?关于此有多种定义。有多种定义。(1)类短命植物又称短营养期植物、)类短命植物又称短营养期植物、短期生植物。它们是一类植株当短期生植物。它们是一类植株当 年生的地上部分早期枯死,而地年生的地上部分早期枯死,而地 下器官则处于休眠状态,到第二下器官则处于休眠状态,到第二 年春天既可由种子繁殖出新个体,年春天既可由种子繁殖出新个体,也能从地下芽生出新植物体的多也能从地下芽生出新植
2、物体的多 年生植物。年生植物。(2)类短命植物是指发育周期非常短,)类短命植物是指发育周期非常短,在春季或夏季的短时间内迅速完在春季或夏季的短时间内迅速完 成生活周期的一类特殊生态型的成生活周期的一类特殊生态型的 草本植物,是生活在温带地区的草本植物,是生活在温带地区的 一大植物类群。一大植物类群。(3 3)类短命植物是一类利用早春雨水和)类短命植物是一类利用早春雨水和 融化的雪水提供的土壤湿度和一定融化的雪水提供的土壤湿度和一定 的温度而生长发育的温度而生长发育,并在夏季干热并在夏季干热 季节来临之前短短的两个月左右时季节来临之前短短的两个月左右时 间里迅速完成生活史间里迅速完成生活史,其地
3、上部分其地上部分 死亡死亡,以种子或地下器官休眠渡过以种子或地下器官休眠渡过 对植物生长不利季节的植物类群。对植物生长不利季节的植物类群。尽管这些定义各不相同,但都尽管这些定义各不相同,但都指出了相同的一点指出了相同的一点:类短命植物的生类短命植物的生活周期比较短。活周期比较短。早春类短命植物是生长在温带阔叶落叶早春类短命植物是生长在温带阔叶落叶林以及针阔混交林林下的多年生草本植物,林以及针阔混交林林下的多年生草本植物,它们能在早春积雪融化之时迅速开花、随即它们能在早春积雪融化之时迅速开花、随即展叶并结实,在展叶并结实,在 40-60 天内完成地上部分的天内完成地上部分的生长,之后地上部分在林
4、冠层阔叶树展叶时生长,之后地上部分在林冠层阔叶树展叶时迅速枯萎。迅速枯萎。尽管早春类短命植物起源于不同的科尽管早春类短命植物起源于不同的科属,但由于对类似生境的长期适应,形成属,但由于对类似生境的长期适应,形成了相似的生态适应性特征,成为和其他草了相似的生态适应性特征,成为和其他草本植物有显著区别的生态类群。它们能采本植物有显著区别的生态类群。它们能采用一定的对策耐受低温、光照变化等不利用一定的对策耐受低温、光照变化等不利的生态因子。早春类短命植物往往具有比的生态因子。早春类短命植物往往具有比一般植物更高的光合作用效率。一般植物更高的光合作用效率。早春类短命植物的生长环境具有肥早春类短命植物的
5、生长环境具有肥沃的土壤、充足的水分、良好的光照,沃的土壤、充足的水分、良好的光照,但是低温对其生长有限制作用。早春季但是低温对其生长有限制作用。早春季节土壤温度很低,对根系吸收水分十分节土壤温度很低,对根系吸收水分十分不利不利,此时会产生很强的干旱胁迫,而,此时会产生很强的干旱胁迫,而它们必然要采取某些对策应对这种不利它们必然要采取某些对策应对这种不利因素:植株矮化,同时增加植株内水分因素:植株矮化,同时增加植株内水分的贮藏的贮藏叶片肉质化;增强根对寒冷的叶片肉质化;增强根对寒冷的耐受性以及水分的吸收能力。耐受性以及水分的吸收能力。事实上,很多早春类短命植物的含水事实上,很多早春类短命植物的含
6、水量都比较高,顶冰花属量都比较高,顶冰花属(Gagea spp.),单花韭单花韭(Allium monanthum),各种延胡,各种延胡索索(Corydalis spp.),猪牙花属,猪牙花属(Erythronium spp.)等叶片稍增厚。等叶片稍增厚。早春类短命植物的地上部分具有较早春类短命植物的地上部分具有较高的高的N含量,这些很可能是与光合作用含量,这些很可能是与光合作用有关的酶浓度增加,从而保证在低温下有关的酶浓度增加,从而保证在低温下光合作用等仍能维持在合适的水平有关。光合作用等仍能维持在合适的水平有关。已经有研究表明,适度的低温能够促进已经有研究表明,适度的低温能够促进早春类短命
7、植物的生长,而高温大幅度早春类短命植物的生长,而高温大幅度提高了其呼吸作用,对它们的生长不利。提高了其呼吸作用,对它们的生长不利。早春类短命植物都有很强的抗寒和抗旱特性,早春类短命植物都有很强的抗寒和抗旱特性,是研究是研究植物抗寒机制的首选材料,为植物是研究是研究植物抗寒机制的首选材料,为植物的抗逆性研究和作物的抗逆性品种选育提供了重的抗逆性研究和作物的抗逆性品种选育提供了重要的研究材料如在侧金盏花的抗寒机制研究中要的研究材料如在侧金盏花的抗寒机制研究中发现植物冬眠期和早春萌发前期的可溶性糖含量,发现植物冬眠期和早春萌发前期的可溶性糖含量,可溶性蛋白质含量,脯氨酸含量和抗氰呼吸都有可溶性蛋白质
8、含量,脯氨酸含量和抗氰呼吸都有显著地提高而在低温条件的胁迫下,侧金盏花显著地提高而在低温条件的胁迫下,侧金盏花的的SOD、POD、CAT等酶的活性水平与植物的抗等酶的活性水平与植物的抗寒性强弱有着密切的关系,这几种酶在低温胁迫寒性强弱有着密切的关系,这几种酶在低温胁迫下表现活跃,说明植物之所以抗性强,体内的保下表现活跃,说明植物之所以抗性强,体内的保护酶类活性较高是其抗寒性的重要原因之一。护酶类活性较高是其抗寒性的重要原因之一。类短命植物也是植物亲缘地理学研究过程中重类短命植物也是植物亲缘地理学研究过程中重要的研究材料和对象之一。要的研究材料和对象之一。新生代以来剧烈的地质和气候变化,特别是第
9、新生代以来剧烈的地质和气候变化,特别是第四纪冰期和间冰期的反复交错对温带植物类群的地四纪冰期和间冰期的反复交错对温带植物类群的地理分布格局、种群结构和物种分化造成了深刻影响。理分布格局、种群结构和物种分化造成了深刻影响。近近20 年来,随着分子标记技术的发展和分析方法年来,随着分子标记技术的发展和分析方法的成熟,植物亲缘地理学利用基因谱系关系和在种的成熟,植物亲缘地理学利用基因谱系关系和在种群中的时空分布来追溯种群的进化历史,探讨植物群中的时空分布来追溯种群的进化历史,探讨植物类群对地质气候变迁的响应,种群分化的历史成因类群对地质气候变迁的响应,种群分化的历史成因以及确定冰期植物避难所等方面开
10、展了大量工作,以及确定冰期植物避难所等方面开展了大量工作,取得了一些重要进展。取得了一些重要进展。侧金盏叶绿体侧金盏叶绿体DNA单倍型地理分布图单倍型地理分布图 侧金盏侧金盏18个居群的单倍型网络图个居群的单倍型网络图 早春类短命植物主要分布于北美早春类短命植物主要分布于北美洲(美国、加拿大)、东北亚(中国洲(美国、加拿大)、东北亚(中国东北、朝鲜、韩国,日本北部、俄罗东北、朝鲜、韩国,日本北部、俄罗斯远东地区)以及中西欧等地,在不斯远东地区)以及中西欧等地,在不同地区组成不同的生态种组。同地区组成不同的生态种组。表表 1 1 北温带早春类短命植物的主要属及其分布北温带早春类短命植物的主要属及
11、其分布 Tab.1 Genera and distribution of spring ephemerals in north temperate zone Tab.1 Genera and distribution of spring ephemerals in north temperate zone 科科 名名 Family Family GenusGenus中文属名中文属名 分分 布布 毛茛科毛茛科 Ranunculaceae Ranunculaceae Hepatica Hepatica 獐耳细辛属獐耳细辛属温带分布。我国辽宁、四川、温带分布。我国辽宁、四川、湖北等地有分布湖北等地有
12、分布IsopyrumIsopyrum扁果草属扁果草属东北扁果草,东北亚有分布东北扁果草,东北亚有分布AnemoneAnemone银莲花属银莲花属全世界广布全世界广布Enemone Enemone 拟扁果草属拟扁果草属东亚、北美间断分布东亚、北美间断分布 EranthisEranthis菟葵属菟葵属温带分布温带分布 Adonis Adonis 侧金盏花属侧金盏花属温带分布温带分布 Ranunculus Ranunculus 毛茛属毛茛属全世界温寒带全世界温寒带小檗科小檗科 BerberidaceaeBerberidaceaeGymnospermiumGymnospermium牡丹草属牡丹草属星散
13、分布于北温带星散分布于北温带 Leontice Leontice 囊果草囊果草北温带分布北温带分布 罂粟科罂粟科 PapaveraceaePapaveraceaeCorydalis Corydalis 紫堇属紫堇属北温带分布北温带分布 Dicentra Dicentra 荷包牡丹属荷包牡丹属 东亚和北美间断分布东亚和北美间断分布 HylomeconHylomecon荷青花属荷青花属 东亚分布东亚分布马齿苋科马齿苋科 PortulacaceaePortulacaceaeClaytonia Claytonia 春美草属春美草属 北美洲分布北美洲分布 沼花科沼花科 LimnanthaceaeLimn
14、anthaceaeFloerkea Floerkea 沼花沼花 北美洲东部北美洲东部 五加科五加科 AraliaceaeAraliaceaePanaxPanax三七属三七属 东亚和北美间断分布,在北美有早东亚和北美间断分布,在北美有早春类短命植物春类短命植物 五福花科五福花科 Adoxaceae Adoxaceae Adoxa Adoxa 五福花属五福花属 北温带分布北温带分布 百合科百合科 LiliaceaeLiliaceaeAlliumAllium葱属葱属 北温带分布北温带分布Loydia Loydia 洼瓣花属洼瓣花属 北温带分布北温带分布GageaGagea顶冰花属顶冰花属 温带分布温
15、带分布Fritillaria Fritillaria 贝母属贝母属 北温带分布北温带分布ErythroniumErythronium猪牙花属猪牙花属 北温带分布北温带分布 早春类短命植物在中国分布最为集早春类短命植物在中国分布最为集中的地区是黑龙江东南部、吉林东部、中的地区是黑龙江东南部、吉林东部、辽宁东部,即张广才岭、老爷岭山区、辽宁东部,即张广才岭、老爷岭山区、长白山区,特别是以长白山为中心的东长白山区,特别是以长白山为中心的东北区系核心地区。在小兴安岭地区,分北区系核心地区。在小兴安岭地区,分布数量较少,小兴安岭伊春以外各县记布数量较少,小兴安岭伊春以外各县记录种数多为空白;大兴安岭北部
16、若干县,录种数多为空白;大兴安岭北部若干县,记录种类较少。记录种类较少。从区系方面,发现东北地区有早春类短从区系方面,发现东北地区有早春类短命植物命植物 27 种,种,3 变种。变种。在科一级的水平上最为丰富的科为毛茛在科一级的水平上最为丰富的科为毛茛科(科(Ranunculaceae),占总种数的),占总种数的 53.33%,此外百合科(,此外百合科(Liliaceae)20.00%,罂粟科(罂粟科(Papaveraceae)13.33%,五福花,五福花科(科(Adoxaceae)6.67%,小檗科,小檗科(Berberidaceae)3.33%,龙胆科,龙胆科(Gentianaceae)3
17、.33%。吉林省东部早春类短命植物的生长期在吉林省东部早春类短命植物的生长期在 3 月末到月末到 6 月初,生长期为月初,生长期为 60 天左右,主要种类天左右,主要种类组成为:组成为:侧侧 金金 盏盏 花(花(Adonis amurensis)深深 山山 毛毛 茛(茛(Ranunculus franchetii)多被银莲花(多被银莲花(Anemone raddeana)黑水银莲花(黑水银莲花(Anemone amurensis)菟菟 葵(葵(Eranthis stellata)东北延胡索(东北延胡索(Corydalis ambigua)齿瓣延胡索(齿瓣延胡索(Corydalis turtsc
18、haninovii)五五 福福 花(花(Adoxa moschatellina)顶顶 冰冰 花(花(Gagea nakaiana)猪猪 牙牙 花(花(Erythronium japonicum)多年生草本植物,多年生草本植物,具有发达的刷状具有发达的刷状根,茎下部叶有根,茎下部叶有长柄,叶柄二叉长柄,叶柄二叉状分枝,萼片状分枝,萼片4-10枚,淡灰紫色,枚,淡灰紫色,长圆形或长倒卵长圆形或长倒卵形,与花瓣等长形,与花瓣等长或稍长,聚合瘦或稍长,聚合瘦果,瘦果具有短果,瘦果具有短柔毛。柔毛。侧金盏花侧金盏花 Adonis amurensis多被银莲花多被银莲花Anemone raddeana多年
19、生草本,高15-30厘米。根状茎横走,细棒状或圆柱形,长2-3厘米,径3-8毫米,暗褐色。基生叶1,有长柄,长7-15厘米,无毛或疏被长毛,叶三出,小叶具柄,长达3厘米,广卵形或近圆形,2-3深裂,裂片近倒卵形或长圆形,基部广楔形,先端再2-3浅裂或不分裂,边缘具缺刻状圆齿;两面无毛或近基部疏被长毛。花葶疏被柔毛,苞片3,有短柄,形似基生叶,较小,长圆形或狭倒卵形,先端具缺刻状圆齿或近全缘;花被10-15,白色,长圆形至线形,长1.5-2厘米,宽3-6毫米两面无毛,雄蕊多数,长4-7毫米,花丝细丝状,花药椭圆形;心皮约30,子房密被柔毛,花柱短。花期4-5月,果期6月。多被银莲花多被银莲花An
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