实验一、环境因子对植物形态结构的影响

1、实验题目：实验1、环境因子对植物形态结构的影响一、实验目的：1、掌握生长在不同环境下的植物形态结构的特点，理解植物形态结构是如何适应于其生境特征。掌握从植 物外部形态及生长，生境特点上鉴别植物耐荫性的方法。2、理解植物器官的结构特点对植物生长发育及其环境适应的意义。初步判定植物对光照强度的适应类型。3、使学生掌握划分植物生活型的方法，并通过不同地区和不同植被类型植物生活型的分析，进一步认识植 物与环境的关系及划分植物生活型的生态意义。二、实验原理：1、在植物的生长发育过程中，光和水是极其重要的生态因子。根据植物与其生境中水分的的关系，把植物 分为水生植物陆生植物（包括了中生植物和旱生植物水生植

2、物依据其生活型又可分为沉水植物水植物和 挺水植物。生长在不同环境中的植物，在演化过程中会形成一些适应环境的结构特征，其中以叶的结构变化最为 显著。叶子是植物的重要器官它有两大生理功能光合作用和蒸腾作用蒸腾作用是根系吸收水分的动力之一， 植物根系吸收的矿物质主要是随蒸腾液流上升并转运到植物体的其他部位。另外，蒸腾作用也能降低叶片的表面 温度，从而使叶子在强烈的日光照射下，不至于因温度过分升高而受损伤。但蒸腾作用会消耗很到植物体内的水 分，因而植物根系吸收的水分和叶片蒸腾作用消耗的水分之间需达到一个等量的状态，即水分平衡状态。植物在 长期的进化过程中，逐渐形成了防止水分散失的结构，如叶表面的角质层

3、，密生绒毛，气孔下陷或形成气孔窝， 叶片内储水组子发达等，都是为了适应保持水分，减少水分蒸腾的特征。植物生活于不同的生态环境中其叶片的 这些适应性结构不同，形态变化也较大。阳光是植物光合作用的能量来源，但是由于植物长期适应不同的环境条件，不同植物需要的光强不同。根据 植物对光强的不同要求，把它们分为阳性植物、阴性植物、耐阴植物三大类。阳地植物与阴生植物是生长在不同 光照强度环境中的植物，由于叶是直接接受光照的器官，因此，受光照强度的影响，也就容易反映在它们的形态 和结构上。又因为具有相同基因型的植物若长期生活在不同的生态环境中，会出现结构和生理的趋异性；而不同 基因型的植物生活在同一环境中，又

4、会出现趋同性，所以，即使是同一植物，因叶所处位置的光照不同，也会有 阴生与阳生的差异。一般来说树冠上部和向阳一面的叶，具阳生叶特征；而树冠下部和阴面的叶则具阴生叶的特 点。由此也可以看出叶是最具变化的器官。2、生活型是生物对外界环境适应的外部表现形同一生活型的生物不但体态相似，而且在适应特点上也 是相似的。对植物而言，其生活型是植物对综合环境条件的长期适应，而在外貌上反映出来的植被类型。它的形 成是植物对相同环境条件趋同适应的结果。在同一类生活型中，常常包括了在分类系统上地位不同的许多种，因 为不论各种植物在系统分类上的位置如何，只要它们对某一类环境具有相同或（相似）的适应方式和途径，并在 外

5、貌上具有相似的特征，它们都属于同一类生活型。关于植物生活型的分类有各种标准和系统，这里采用丹麦生态学鼠aer勺生活型分类系统和中国植 被中的生活型系统。（1） Raunkiaer的生活型分类系统他以植物体在度过生活不利时期（冬季严寒、夏季干旱）对恶劣条件的适应方式作为作为分类的基础。具体 的是以休眠或复苏芽所处位置的高低和保护的方式为依据，把陆生植物划分为五类生活型。1）高位芽植物（PhanerophyteS休眠芽位于距地面5厘米以上，又依高度分为四个亚类即大高位芽植物（高度冬0米），中高位芽植4（8-30米），小高位芽植物28米）与矮高位芽植物25厘米到2米）。如 乔木、灌木和一些生长在热带

6、潮湿气候条件下的草本等。2）地上芽植物（ChamaephyteS更新芽位于土壤表面之上，5厘米之下，多为半灌木或草本植物受土表 的残落物保护，在冬季地表积雪地区也受积雪的保护。3）地面芽植物Hemicryptophytes又称浅地下芽植物或半隐芽植物，更新芽位于近地面土层内，在不利 季节，地上部分全枯死，即为多年生草本植物。4）地下芽植物CryptophyteS又称隐芽植物，更新芽位于较深土层中或水中，多为鳞茎类、块茎类和根 茎类多年生草本植物或水生植物。5）一年生植物TherophyteS是只能在良好季节生长的植物，以种子的形式度过不良季节。（2）中国植被一书中即按植物体态划分出下列生长型类

7、群：木本植物乔木：具有明显主干，又分出针叶乔木，阔叶乔木，并进一步分出常绿的，落叶的，簇生叶的，叶退化的。灌木：无明显主干，也可按上述原则进一步划分。竹类。藤本植物。附生木本植物。寄生木本植物。半木本植物半灌木与小半灌木。草本植物多年生草本植物又可分出蕨类，芭蕉型，丛生草，根茎草，杂类草，莲座植物，垫状植物，肉质植物，类 短命植物等。一年生植物：又分冬性的，春性的与短命植物。寄生草本植物。腐生草本植物。水生草本植物：又分挺水的，浮叶的，漂浮的，沉水的。W.叶状体植物苔藓及地衣。藻菌。统计某个地区或某个植物群落内各类生活型的数量对比关系称为生通过生活型谱可以分析一定地区或某一植物群落中植物与生境

8、（特别是气候）的关系。从各个不同地区或各个不同群落的生活型谱的比较，可以看 出各个地区或群落的环境特点，特别是对于植物有重要作用的气候特点。表1不同植物耐荫性类型的主要差异特征阳性植物阴性植物1、外观冠形伞形圆锥形枝叶分布稀疏，透光度大浓密，透光度小叶型一般只有阳生叶有阴阳叶或只有阴生叶枝下高大，自然整枝强小，自然整枝弱相对高较小较大性树。 对；常 荫树；2、生长发育生长较快较慢开花结实较早较晚寿命较短较长3、生境特征干旱贫瘠土壤湿润肥沃土壤4、群落群落内天然更新少或无多自然稀疏出现早，强度大出现晚，强度小或无5、生理光补偿点高低光饱和点高低叶绿素a/叶绿栽较大（喜直射，利用红光）较小（喜散射

9、利用蓝紫光）可溶性蛋白含量较高较低其它参考树冠的叶幕区稀疏透光，叶片色淡而质薄，如果是常绿树，其叶片寿命较短的为阳 叶幕区浓密，叶色浓而且质地厚的，如果是常绿树，则叶可在树上存活多年的为耐荫; 绿性针叶树的叶呈针状的多为阳性树，叶呈扁平或呈鳞片状而表、背区别明显的为耐 阔叶树中的常绿树多为耐荫树，而落叶树种多为阳性树或中性树。表2阳生叶与阴生叶形态、解剖及生理特性比较特征阳生叶阴生叶叶片形态厚而小薄而大叶片颜色较浅较深角质层发达不发达栅栏组织较厚或紧密较薄或稀疏气孔较密较小较希较大叶脉较密较稀叶绿素含量较少较多蒸腾作用较强较弱光补偿点、饱和点高低三、实验材料:校园内生长在不同生境条件下植物种类

10、。四、方法与步骤：1、在校园内选择020种完全展叶的成年植物（包括乔木和灌木分别按下列指标分级进行观测，结果 填入”结果1-1 ”中。生活型乔木（针叶、阔叶、常绿、落叶灌木（常绿、落叶）冠形伞形、近伞形、近圆锥形、圆锥形。 枝叶分布稀疏、较稀疏、较浓密、浓密。透光度 枝叶透光面积占树冠面积的百分比。叶型“阳生叶”一只着生阳生叶；“阳、阴”一有阳生叶和阴生叶分化；“阴生叶”一只着生阴生叶。 枝下高（m）：最下一轮活枝到地面的高度。冠高比树冠长度与树高之比。相对高植物株高（树高）与基径（胸径m）之比。生长速度快，较快，较慢，慢。开花结实早，较早，较晚，晚。寿命短，较短，较长，长。生境：干旱贫瘠，较

11、干旱贫瘠，较湿润肥沃，湿润肥沃。2、综合考虑各观测指标，对一20种植物的耐荫性按由强到弱的顺序,（2, 3,）排序；3、根据各植物的耐荫性顺序，结合年龄气候、土壤条件对耐荫性的影响确定不同植物的耐荫性类型日性植物、中性植物、阴性植物）结果1-1植物耐荫性鉴别调查记录表种名生活型冠形枝叶分布透光度叶型枝下高冠高比相对高生长速度开花结龙船花常绿灌木近圆锥形较浓密17%阳生叶0.200.8758.88较快较早侧柏常绿乔木近圆锥形浓密12%阳生叶1.020.8444.96慢早红豆杉常绿乔木近伞形浓密60%阴生叶0.330.8736.68较慢晚罗汉松常绿乔木伞形浓密11%阳生叶0.630.8434.99

12、较快较早南洋杉常绿乔木圆锥形浓密4%阳生叶1.670.9256.26快早阴香常绿乔木近伞形浓密13%阳生叶2.900.7137.01较快晚桂花常绿乔木伞形较稀疏18%阳生叶0.470.8850.24较快较晚朱蕉常绿灌木近伞形较稀疏75%阳生叶0.160.8453.90较快早苏铁针叶乔木伞形浓密16%阳生叶1.050.536.25慢较早广玉兰常绿乔木近伞形浓密13%阳生叶1.600.7166.42较快较早木棉落叶乔木近圆锥形较稀疏40%阳生叶6.500.6148.55快早变叶木常绿灌木近伞形较稀疏35%阴生叶0.100.9124.45快较早酒瓶兰常绿乔木伞形较稀疏66%阳生叶1.250.4122

13、.95较慢晚白兰常绿乔木近伞形浓密35%阴生叶3.200.8464.45较慢早黄槐决明落叶乔木伞形较稀疏66%阳生叶1.330.7040.64较慢较早植物耐阴性指标量化表观测特彳正冠型伞形近圆锥形圆锥形.枝叶分布稀疏较稀疏较浓密浓密.枝下鬲3）大较大较小小冠高比小较小较大大相村扃小较小较大大生长速理快较%较慢慢开花始实早较箪较晚晚短较短较长长生境十早贫腭较十早密癖较湿担肥沃混河肥沃M=结果1-2植#2 协阳生叶、阴生叶形态34、解剖结构特征观察记录表特征海桐Pittosporum tobiThunb.) Ait樟树.Cinnamomum bodiniAevl夹竹桃Nerium indicum

14、Mill.阳生叶阴生叶阳生叶阴生叶阳生叶叶片形态长度（cm）495105106111115宽度（cm）1.5424.53.35.546.522.5厚度（cm）0.08-0.150.05-0.120.02-0.050.02-0.030.05-0.10叶片颜色绿色深绿深绿浅绿叶面深绿、背面浅绿栅栏组织层数较厚较薄较厚较薄较厚紧密度较密较稀较密较稀较密气孔相对密度较密较稀较密较稀较密相对大小较小较大较小较大较小叶脉相对密度侧脉68对侧脉57对侧脉46对侧脉35对侧脉约120对结果1-3植物阳生叶、阴生叶形态、解剖结构特征观察记录表种名生活型（Raunkiaer分类）生长型中国植被 分类）水分适应生态

15、 类型光强适应生 态型土壤适应生 态型分类气温适应 生态类型睡莲地下芽植物水生草本植物水生植物阳性植物酸性土植物中生植物印度胶榕高位芽植物阔叶乔木陆生植物耐阴植物酸性土植物中生植物旅人蕉高位芽植物多年生草本植物陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物马尾松高位芽植物木本：针叶乔木陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物仙人掌高位芽植物多年生草本植物旱生植物阳性植物沙生植物极度喜温沿阶草地面芽植物多年生草本植物陆生植物耐阴植物酸性土植物中生植物木棉高位芽植物木本：阔叶乔木陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物蒲葵高位芽植物木本：阔叶乔木陆生植物耐阴植物酸性土植物中生植物狗牙根地面芽植物多年生草本植物陆生植物阳性

16、植物酸性土植物中生植物雪松高位芽植物木本：针叶乔木陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物圆柏高位芽植物木本：针叶乔木陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物紫薇高位芽植物木本：阔叶乔木陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物桑寄生高位芽植物半灌木与小半灌木陆生植物阳性植物寄生植物上中生植物鸡屎藤地面芽植物木本：藤本植物陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物升马唐一年生植物一年生草本植物陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物繁缕一年生生植物一年生草本植物陆生植物阳性植物酸性土植物中生植物附注：根据不同植物对气温的反应可将其生态类型分为（：1）喜冷植物:例如某些藻类在零上低温（020C）环境中生长发育，当温度宿20C以上即受高温伤害。2）中生植物：例如水生和阴生的高等植物，地衣和苔藓等， 在中等温度1030C环境下生长和发育，温度超3过。就会受伤。（3）喜温植物：可育在30-100C中生长。其中 有一些是在45C以上就受伤害，称为适度喜温植物,6旌100C才受害，称为极度喜温植物。四、实验分析：1、根据植物对光强的要求，传统上将植物分成阳性植物、阴性植物和居于这二者之间的耐荫植物。阳性植物： 要求较强光照，不耐蔽荫，在全光照下生长良好，否则枝条纤细，叶片黄瘦，花小而淡，开花不良，在自然植物群落 中，大多为上层乔木。如木棉、橡皮树、银杏、紫薇、木麻黄、椰子、杨