植物种群的基本特征 （ 1 ）种群密度 一个种群的个体数目多少，称为种群数量（ number ）或大小（ size ）。如果用单位面积、或单位容积内的个体数目来表示种群大小，则叫做种群密度（ population density ），如每公顷有多少株树。植物种群密度一方面取决于植物本身的生物学特性，如繁殖能力、种子的传播特性；另一方面取决于环境条件，即资源的丰富程度和生存空间所允许的限度等，并通过种群内部的自我调节，保持相对稳定。 （ 2 ）种群结构和性比 种群的年龄结构（ age structure ）是指不同年龄组的个体在种群内的比例或配置情况。年龄锥体（ age pyramid ）是以不同宽度的横柱从上到下配置而成的图 。可按锥体形态把种群分为增长型、稳定型和下降型三种。对森林乔木种群来说，因年龄判定不现实，通常用个体所处的大小级代替年龄来描述种群结构。性比（ sex ratio ）是种群中雌雄个体所占的比例。 高等植物是构件生物（ modular organism ），构件生物是指其个体可由一个合子发育成的一套

种群数量动态是种群动态过程的一个方面，另一方面便是种群的质量变化，它们之间具有密切的关系。种群质量即种群内个体质的特征，一般用表现型和基因型表示。随着种群大小的变动，选择压力也随之变化，对基因型和表现型频率的变化产生影响。 种群是由彼此可进行杂交的个体组成的，因此种群是一个遗传单位。种群中每个个体都携带着一定的基因组合，它是种群总基因库的一部分。进化过程包括基因库的变化和遗传基因组成表达的变化。引起这些变化的原因是环境的选择压力对于种群内个体的作用。自然选择使适者生存，不适者淘汰。适应能力强的个体有更多后裔，其基因对以后的种群基因库贡献大，反之亦然。种群的基因频率从一个世代到另一个世代的连续变化过程就是进化过程的具体表现。因此，种群的进化是世世代代种群个体的适应性的累积过程。因为环境的变化是永恒的，所以种群通过某些个体的存活，其适应性特征也在不断变化着。新的物种形成是进化过程的决定性阶段，而物种进化通过种群表现出来，所以种群也是进化单位。 （1）种群的遗传结构 植物种群中每一个体的基因组合称为基因型（genotype）。基因库（gene pool）是指种群中全部个体的所有基因的

种间关系 植物与其它植物种群、动物和微生物之间发生的关系为种间关系，主要有以下几个方面： （ 1 ）竞争 其它植物种群对某种植物的种子落地、萌发定居、再生种子雨的过程的各种影响，都属于竞争（ competition ）。植物种间竞争主要是对环境资源和空间的争夺引起的。生态位（ niche ）分化则是竞争的结果之一。竞争可分为资源利用性竞争和相互干涉性竞争两类。 （ 2 ）寄生 一种生物以另一种生物的身体为定居的空间，并完全靠吸收后者的营养并造成危害，称为寄生（ parasitism ）。其中前者为寄生物，后者是寄主，它们均可为动、植物和微生物。寄生物和宿主常常是协同进化的。 （ 3 ）共生 指两生物之间有共居关系，彼此间有着直接的营养物质的交流。它可分为仅对一方有利而对另一方无害的偏利共生和对双方都有利的互利共生，前者主要指附生（ epiphytism ），如热带雨林中的许多兰科植物附生在乔木茎上；后者如地衣（藻类和菌类共生）、菌根（菌类和高等植物极系共生）、根瘤（固氮菌和豆科植物根系的共生）。 （

植物群落的基本特征，主要指其种类组成、种类的数量特征、外貌和结构等。 （1）群落的种类组成 应当指该群落所含有的一切植物，但常因研究对象和目的等的不同有所侧重，它是形成群落结构的基础。在对群落进行研究时，通常用样方法调查其种类组成及数量特征，由于不可能对群落的所有面积进行调查，一般采用最小面积即能基本上代表群落种类组成的面积的样方。 （2）种类的数量特征 一般用以下几个参数来表证：种的多度（abundance），表示某一种在群落中个体数的多少或丰富程度，通常多度为某一种类的个体数与同一生活型植物种类个体数的总和之比。密度（density），指单位面积上的植物个体数，它由某种植物的个体数与样方面积之比求得。盖度（coverage），指植物在地面上覆盖的面积比例，表示植物实际所占据的水平空间的面积，它可分为投影盖度和基部盖度。投影盖度指植物枝叶所覆盖的土地面积；而基部盖度是指植物基部所占的地面面积，通常用基面积或胸高处断面积来表征。频度（frequency），是指某一种类的个体在群落中水平分布的均匀程度，表示个体与不同空间部分的关系，为某种植物出现的样方数与

植物群落的动态 植物群落的动态（dynamics）主要包括群落的形成、发育和变化、演替及演化。 （1）群落的形成 植物群落的形成，可以从裸地上开始，也可以从已有的另一个群落开始。裸地（或称芜原，barren）是指没有植物生长的地段，它是群落形成的最初条件和场所之一。裸地有原生（primary）裸地和次生（secondary）裸地之分，原生裸地是指从来没有植物生长过的地面，或原来虽存在过植被，但被彻底消灭了（包括原有植被下的土壤）;次生裸地指原有植物生长地的地面，原有植被虽已不存在，但原有植被影响下的土壤条件仍基本保留，甚至还残留原有植物的种子或其它繁殖体。在这两种情况下，植被形成的过程是不同的。裸地的成因主要有地形变迁、气候现象、生物作用、人类影响等。植物群落的形成是以植物繁殖体的传播和定居为前提的，其形成过程，大体上可分为三个阶段：开敞的、郁闭未稳定的和郁闭稳定的群落。 （2）群落的发育和变化 一个植物群落形成后，会有一个发育过程，一般可把这个过程划分为三个时期，即群落发育的初期、盛期和末期。直到被另一群落替代（演替）。其间群落会有一些变化，主要有季节性

植物群落的分类是植物群落学中最复杂的问题之一，从 19 世纪至今，植物生态学家们根据不同的原则建立了植物群落分类系统，主要有以下几种原则： （ 1 ）外貌原则 即用外貌类型来划分植物群落，由 Humboldt 创立。它的优点是容易掌握，但若仅依赖外貌进行分类，会把生态学关系上差异悬殊的类型囊括在一起。 （ 2 ）结构原则 Fosberg 首先提出以结构和功能为基础对植物群落进行分类，具体以株距和垂直成层性来划分。这一系统具有合乎逻辑的基础。 （ 3 ）区系原则 由 Braun-Blanquet 创立，是欧洲最为流行的分类方法。与外貌原相对应，自下而上进行分类，是“堆集”的研究途径。特别强调种类成分的一致性，以特征种作为不同群落类型的标志。 （ 4 ）优势度原则 英美学派以优势种来确定分类的群落单位，最好全面考虑群落各层的优势度状况。这种分类方法比区系途径简便，但可能较少的有效地反映了群落与环境的相互关系。 （ 5 ）生态原则 即用生态或环境原则来分类植物群落，由 Warm

地球表面的热量，随所在纬度位置的变化而变化，水分则随着距离海洋的远近以及大气环流和洋流特点而变化。水热结合导致气候、植被、土壤等的地理分布，一方面沿纬度方向呈带状发生有规律的更替，称为纬度地带性；另一方面从沿海向内陆方向呈带状发生有规律的更替，称为经度地带性，它们又合称为水平地带性。此外，随着海拔高度的增加，气候、土壤和动植物也发生有规律的更替，称为垂直地带性。以我国为例，在沿海地区，自南至北因热量条件的变化，分布着热带雨林带→亚热带常绿阔叶林带→暖温带落叶阔叶林带→温带针阔叶混交林带→寒温带针叶林带；在温带地区，从东到西，因水分条件的变化，依次分布着落叶阔叶林或针阔叶混交林→草原→荒漠；在我国的长白山，从山脚到山顶，随水热条件的变化从下到上分布着落叶阔叶林带→针阔叶混交林带→山地针叶林带→山地矮曲林带→山地冻原带。 地球上因三种（三向）地带性的作用，及其它区域性条件的影响，分布着各种各样的植物群落类型，下面简单介绍其中的几种主要类型。 （1）热带雨林（rain forest） 一般分布在赤道南北5~100左右的范围内。群落内有丰富的粗大木质藤本、有花附生植物、板根现象、茎花现

生态系统的概念 生态系统（ecosystem）是英国生态学家Tansley于1935年首先提上来的，指在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。它把生物及其非生物环境看成是互相影响、彼此依存的统一整体。生态系统不论是自然的还是人工的，都具下列共同特性：（1）生态系统是生态学上的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。（2）生态系统内部具有自我调节能力。其结构越复杂，物种数越多，自我调节能力越强。（3）能量流动、物质循环是生态系统的两大功能。（4）生态系统营养级的数目因生产者固定能值所限及能流过程中能量的损失，一般不超过5~6个。（5）生态系统是一个动态系统，要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。 生态系统概念的提出为生态学的研究和发展奠定了新的基础，极大地推动了生态学的发展。生态系统生态学是当代生态学研究的前沿。

生态系统中的能量流动开始于绿色植物的光合作用。光合作用积累的能量是进入生态系统的初级能量，这种能量的积累过程就是初级生产。初级生产积累能量的速率称为初级生产力（primary productivity），所制造的有机物质则称为初级生产量或第一性生产量（primary production）。 在初级生产量中，有一部分被植物自己的呼吸所消耗，剩下的部分才以可见有机物质的形式用于植物的生长和生殖，我们称这部分生产量为净初级生产量（net primary production, NPP），而包括呼吸消耗的能量（R）在内的全部生产量称为总初级生产量（gross primary production, GPP）。它们三者之间的关系是GPP=NPP R。GPP和NPP通常用每年每平方米所生产的有机物质干重（g/m2.a）或固定的能量值（J/m2.a）来表示，此时它们称为总（净）初级生产力，生产力是率的概念，而生产量是量的概念。 某一特定时刻生态系统单位面积内所积存的生活有机物质量叫生物量（biomass）。生物量是净生产量的积累量，某一时刻的生物量就是以往生态系统所累积下来的活有机物质总量

能量是生态系统的基础，一切生命都存在着能量的流动和转化。没有能量的流动，就没有生命和生态系统。流量流动是生态系统的重要功能之一，能量的流动和转化是服从于热力学第一定律和第二定律的，因为热力学就是研究能量传递规律和能量形式转换规律的科学。 能量流动可在生态系统、食物链和种群三个水平上进行分析。生态系统水平上的能流分析，是以同一营养级上各个种群的总量来估计，即把每个种群都归属于一个特定的营养级中（依据其主要食性），然后精确地测定每个营养级能量的输入和输出值。这种分析多见于水生生态系统，因其边界明确、封闭性较强、内环境较稳定。食物链层次上的能流分析是把每个种群作为能量从生产者到顶极消费者移动过程中的一个环节，当能量沿着一个食物链在几个物种间流动时，测定食物链每一个环节上的能量值，就可提供生态系统内一系列特定点上能流的详细和准确资料。实验种群层次上的能流分析，则是在实验室内控制各种无关变量，以研究能流过程中影响能量损失和能量储存的各种重要环境因子。 在这里我们还介绍一下食物链、食物网、营养级、生态金字塔等概念。植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在

生态系统的分解（或称分解作用）（ decomposition ）是指死有机物质的逐步降解过程。分解时，无机元素从有机物质中释放出来，得到矿化，与光合作用时无机元素的固定正好是相反的过程。从能量的角度看，前者是放能，后者是贮能。从物质的角度看，它们均是物质循环的调节器，分解的过程其实十分复杂，它包括物理粉碎、碎化、化学和生物降解、淋失、动物采食、风的转移及有时的人类干扰等几乎同步的各种作用。将之简单化，可看作是碎裂、异化和淋溶三个过程的综合。由于物理的和生物的作用，把死残落物分解为颗粒状的碎屑称为碎裂；有机物质在酶的作用下分解，从聚合体变成单体，例如由纤维素变成葡萄糖，进而成为矿物成分，称为异化；淋溶则是可溶性物质被水淋洗出来，是一种纯物理过程。分解过程中，这三个过程是交叉进行、相互影响的。 分解过程的速率和特点，决定于资源的质量、分解者种类和理化环境条件三方面。资源质量包括物理性质和化学性质，物理性质包括表面特性和机械结构，化学性质如 C ： N 比、木质素、纤维素含量等，它们在分解过程中均起重要作用。分解者则包括细菌、真菌和土壤动物（水生态系统中为

生态系统的物质循环（ circulation of materials ）又称为生物地球化学循环（ biogeochemical cycle ），是指地球上各种化学元素，从周围的环境到生物体，再从生物体回到周围环境的周期性循环。能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程，它们使生态系统各个营养级之间和各种组成成分之间组织为一个完整的功能单位。但是能量流动和物质循环的性质不同，能量流经生态系统最终以热的形式消散，能量流动是单方向的，因此生态系统必须不断地从外界获得能量；而物质的流动是循环式的，各种物质都能以可被植物利用的形式重返环境。同时两者又是密切相关不可分割的。 生物地球化学循环可以用库和流通率两个概念加以描述。库（ pools ）是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的。这些库借助于有关物质在库与库之间的转移而彼此相互联系，物质在生态系统单位面积（或体积）和单位时间的移动量就称为流通率（ flux rates ）。一个库的流通率（单位 / 天）和该库中的营养物质总量之比即周转率（ turnover rates

生物多样性（ biodiversity ）是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括动物、植物、微生物和它们拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统 , 是生命系统的基本特征。一般认为生物多样性包括三个层次：遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。遗传多样性（ genetic diversity ）指生物内决定性状的遗传因子及其组合的多样性，它决定着其它两个层次的多样性。物种多样性（ species diversity ）是指一定区域内物种的多样化及其变化，包括一定区域内生物区系的状况（如受威胁状况和特有性等）、形成、演化、分布格局及其维持机制等。它与生态学中的物种多样性不同，后者是对生物群落组织化水平的度量（称生态多样性 ,ecological diversity ）。生态系统多样性（ ecosystem diversity ）是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境、生物群落和生态过程变化的惊人的多样性。生境的多样性是生物群落多样性乃至整个生物多样性形成的基本条件。 工业革命以来，尤其是最近几

地衣是一类特殊的生物有机体，它不是单一的植物体，是由一种真菌和一种藻高度结合的共生复合体。组成地衣的真菌绝大多数为子囊菌亚门的真菌，少数为担子菌亚门的真菌。组成地衣的藻类是蓝藻和绿藻。蓝藻中常见如念珠藻属(Nostoc)，绿藻如共球藻属(Tre bouxia)、桔色藻属(Trentepophlia)。参与地衣的真菌是地衣的主导部分。地衣的子实体实际上是真菌的子实体。并不是任何真菌都可以同任何藻类共生而形成地衣，只有那些在生物长期演化过程中与一定的藻类共生而生存下来的地衣型真菌才能与相应的地衣型藻类共生而形成地衣。 　地衣是一类由真菌和藻类共生在一起的很特殊的植物，真菌的菌丝缠绕藻细胞，从外面包围藻类，夺取藻类光合作用制造的有机物，使藻类与外界隔绝，只能靠菌类供给水分、CO2和无机盐。因此，它们是一种利益不均等的特殊共生关系，若将它们分离，藻类能生长、繁殖，而真菌只能饿死，它们是在弱寄生的基础上发展起来的共生关系。 地衣中的菌丝缠绕藻细胞，并包围藻类。藻类光合作用制造的营养物质供给整个植物体，菌类则吸收水分和无机盐，为藻类提供进行光合作用的原料。地衣约有500属，260

植物组织培养（Plant Tissue Culture）是应用无菌培养的方法培养植物的一个离体部分，也即是一种将自然环境中分离出来的植物细胞或组织放入含有合成培养基的瓶中，在无菌条件下使之生长或发育的方法。这项工作自动控制50年代后期至今巳取得了很大的进展，如诱导培养胡萝卜的体细胞分化成完整植株，由曼陀罗的花药培养形成了单倍体的植株。 　　从而证明了植物每个体细胞都有形成整体植物的潜在能力，如植物细胞具有“全能性”，在离体培养的一定条件下能诱导其分化器官和再生成植株。70年代以后有关植物原生质体培养和体细胞杂交的研究得到了很诀发展，如烟草、曼陀罗、颠茄、胡萝卜、油菜等能从其原生质体经培养再生分化长成胚或完整的植物，利用原生质体融合已经能使烟草属和矮牵牛属的杂种细胞增殖分化成杂种植株。 　　因此，运用组织培养方法可以在比较简单易观察的条件下研究细胞、组织或器官的繁殖、生长和分化，以及各种外界因素对它们的影响，从而为解决农业生产和药物生产中的某些问题开辟了广阔的前景，目前已有若干重要成果应用于生产实践中，一为营养繁殖系的快

转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期或花期等提高其经济价值或观赏价值；作为某些蛋白质和次生代谢产物的生物反应器，进行大规模生产；研究基因在植物个体发育中，以及正常生理代谢过程中的功能。 以植物作为生物技术的实验材料有其特定的优点，那就是植物细胞大部分都有全能性 (totipotency) ，可以用单个细胞分化发育出整个植株。这样，经过基因工程改造的单个植物细胞有可能再生成一棵完整的转基因植株。这些植株还可通过有性生殖过程把改变了的性状遗传给下一代。 植物基因工程用作外源基因的转化受体有许多种，包括胚性愈伤组织 (cai — lus) 、分生细胞、幼胚、成熟胚、受精胚珠、种子和原生质体等。从这些受体细胞都可获得再生的转基植株。 植物基因转化方法主要有： ①农杆菌介导转化基因 前面已经提到，农杆菌的丁 i 质粒可以作为载体。 Ti 质粒上有两个区域，一个是 TDNA 区，这是能够转移并整合进植物受体的区段；另一个是 Vir 区，它编码实现质粒转移所需的蛋白质。将待转化的外源基因先克隆在大肠杆菌质粒上，然后将此质粒转入不会

叶绿体是地球上绿色植物把光能转化为化学能的重要细胞器，叶绿体中进行的光合作用是严格地受到遗传控制的。早在20世纪初，人们就已知叶绿体的某些性状是呈非孟德尔式遗传的，但直到60年代才发现了叶绿体DNA(chloroplast DNA，ctDNA)。叶绿体基因组是一个裸露的环状双链DNA分子，其大小在120kb到217kb之间，相当于噬菌体基因组的大小，例如，T4噬菌体的基因组约165kb。一个叶绿体中通常有一个到几十个叶绿体基因组。叶绿体DNA不含5／—甲基胞嘧啶，这是鉴定ctDNA及其纯度的特定指标。 叶绿体基因组中的基因数目多于线粒体基因组，编码蛋白质合成所需的各种tRNA和rRNA以及大约50多种蛋白质，其中包括RNA聚合酶、核糖体蛋白质、核酮糖1，5—二磷酸核酮糖羟化酶(RuBP酶)的大亚基等。高等植物的叶绿体基因组的长度各异，但均有10～24kb的一段DNA序列的两份拷贝，互呈反向重复序列(1RA和IRB)。这两份反向重复序列之间发生重组，形成了一份短的单拷贝序列(short single copy，SSC)，把IRA和IRB连接起来，基因组的其余部分则是长的单拷贝序列(

青冈栎又名青冈树、铁椆。因它的叶子会随天气的变化而变色，所以称为“气象树”。青冈栎是壳斗科的常绿乔木，5 月开黄绿色花，花单性，雌雄同株，雄花柔荑花序，细长下垂。坚果卵形或椭圆形，生于杯状壳斗中，10月成熟。 青冈栎为亚热带树种，是我国分布最广的树种之一。朝鲜、日本、印度也有分布。它对气候条件反应敏感，是因为叶片中所含的叶绿素和花青素的比值变化形成的。在长期干旱之后，即将下雨之前，遇上强光闷热天，叶绿素合成受阻，使花青素在叶片中占优势，叶片逐渐变成红色。有些地方的群众根据平时对青冈树的观察，得出了经验：当树叶变红时，这个地区在一两天内会下大雨。雨过天晴，树叶又呈深绿色。农民就根据这个信息，预报气象，安排农活。 青冈栎的木材灰黄或黄褐色，结构细致，木质坚实，可作车船、滑轮、运动器械等用材；种子含有淀粉，可酿酒，做糕点、豆腐；壳斗、树皮还可提取栲胶。

紫葳科梓树属落叶乔木。又名金丝楸、梓桐等。梓树属约13种。产亚洲及美洲；中国产5种，另1911年自美洲引入栽培种3种。 树高可达30米，胸径达 1米。主干通直。单叶，大形,3枚轮生,稀对生，叶片大,三角状卵形或长卵形，叶基叶脉三出,基部脉腋有紫色块状腺斑,稀呈黄绿色。花大形,成顶生总状花序,花冠合瓣,二唇状，上辱2裂，下唇3裂,裂片常具褶皱，粉紫色，内有紫色斑点，发育雄蕊2,退化雄蕊2～3。通常繁花满树但不结果，结果时则蒴果细长,似豇豆角状,长25～55厘米,粗约4毫米,2瓣裂，种子多数，两端翅状，有白色纤维质丝状长毛。 广泛分布于黄河流域及长江流域，尤以江苏、河南、山东、陕西中部与南部分布最为普遍，多散生于村前宅后及沟谷与山坡中下部。喜光。喜温暖湿润气候，不耐寒冷。适深厚肥沃、疏松的土壤,不耐干旱瘠薄,也不耐水湿，低洼积水处不能生长。稍耐盐碱。生长较快，寿命长。主根明显,侧根粗壮,萌蘖力强。中国古籍中早有栽培楸树记载，今不少地方尚保存少量大树。繁殖多用埋根方法。种根在春季或秋季从大树根部挖取，春季平埋或斜埋土中。在有结实母树的地方，可用播种育苗方法：春播、低

在南美洲的巴西高原上，生长着一种身材高大、体形别致的树木。它有30米高，两头尖细，中间膨大，最粗的地方直径可达5米,远远望去很像一个个巨型的纺锤插在地里，人们称它为纺锤树。 这种树到了雨季，在高高的树顶上生出稀疏的枝条和心脏形的叶片，好像一个大萝卜。雨季一过，旱季来临，绿叶纷纷凋零，红花却纷纷开放，这时，一棵棵纺锤树又成了插有红花的特大花瓶，所以人们又称它瓶子树。 瓶子树所以长成这种奇特的模样，跟它生活的环境有关。巴西北部的亚马孙河流域，炎热多雨，为热带雨林区；南部和东部，一年之中旱季较长，气候干旱，土壤非常干燥，为稀树草原带。处在热带雨林和稀树草原之间的地带，一年里既有雨季，也有旱季，但是雨季较短。瓶子树就生活在这个中间地带。它的生态与这个特定的环境相适应。旱季落叶或在雨季萌出稀少的新叶，都是为了减少体内水分的蒸发与损失。瓶子树的根系特别发达，在雨季来到以后，尽量地吸收水分，贮水备用。一般一棵大树可以贮水2吨之多，犹如一个绿色的水塔 。因此，它在漫长的旱季中也不会干枯而死。 瓶子树和旅人蕉一样，可以为荒漠上的旅行者提供水源。人们只要在树上挖个小孔，清