植物解剖学在生态学中的应用综述
时间：2020-12-17 09:44:00 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(内蒙古生态环境监测站，内蒙古 呼和浩特 010000)
摘 要：综述了植物解剖学的发展以及在生态学领域中的应用情况，介绍了王炜等运用地理信息系统工具，准确获取大量细胞的面积等指标，使植物解剖学测量方法向智能化方向迈进了一步，同时解决了植物解剖学与生态学这两门学科相结合的技术难点的情况。
关键词：植物解剖学；
生态学；
研究；
测量方法
中图分类号：Q944.5 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)12—0055—02
1665年Robert Hooke用一个非常原始的显微镜研究瓶塞软木时发现了细胞。细胞是植物体组成的单位。植物细胞组成的认识，可以回溯到17世纪，并且细胞及其内容物的了解，与用来观察它的显微镜是并肩发展的。生物学知识的增进很大程度上依靠其他学科的进步，生物学依赖它们作为工具，例如物理学和电子学以及生物化学。
研究植物各个不同部分的内部结构称为植物解剖学，它是一门实验性很强的学科，涉及细胞学、组织学、结构学、发育学、形态学等学科内容。植物解剖学在阐明植物生长发育机理、界定植物种属类别、推动生命科学向微观深层次领域发展的过程中，起到了极为重要的作用。早在300多年前 Crew和Malpighi就开始了这方面的工作。当时Crew提出，植物解剖学应该结合植物发育过程来进行阶段性的比较研究。而这种思想一直到19世纪末仍很少被遵循。因此半个多世纪以来植物解剖学只停滞在纯粹的形态解剖上，很少和其他学科相结合。
19世纪初，随着新的植物学科——植物生态学的诞生，植物解剖学重新活跃于生命科学领域中。植物生态学就是以植物与其环境之间关系为研究对象的学科，因此运用解剖学的研究手段必然要结合植物生存的每个环境因素的影响。通常和生态学理论结合运用，并从多个角度切入生态学研究中，发挥其应有的积极作用。从而植物解剖学与生态学的结合应用发展成为新的一门学科——生态解剖学。植物生态解剖学是运用植物解剖学的观察和实验方法，对生长在不同生境中的植物或演替系列中的优势种进行研究，探讨其在外部形态和内部显微结构上的动态变化规律及与功能相互变化的科学(彭少麟等，2002)。
1 植物解剖学在生态研究中的应用
目前植物解剖学对植物营养器官和生殖系统均有很丰富的研究。关于植物营养器官生态解剖学的研究主要集中在两个方面：特定生境条件下植物营养器官的生态解剖学机制的研究(张兴和杨晓杰2003；
黄振英等，1997；
周广泰等，1992；
王为义，1985；
Fahn，1964，1986)；
同一生态因子对植物营养器官解剖结构的影响(蔡永立和达良俊，2002；
刘全宏等，2001；
方精云等，2000；
费松林等，1999；
蔡永立等，1999；
贺金生等，1994；
R aset al.，1997；
Bongers & Popma，1990；
Carpenter&Smith，1975)。
1.1 特定生境条件下植物的结构特征的研究
植物解剖学在揭示植物营养器官抗旱、耐盐特性与机理中起到了很重要的作用。随着植物生态学的发展，植物抗旱性的研究得以发展，人们开始把植物的抗旱性与环境因素结合起来。Schimper(1898)在对旱生植物进行研究时，把植物的形态解剖特征与植物生理分析结合，试图从荒漠植物的水分平衡方面说明旱生植物形态解剖特征。荒漠植物的形态解剖学特征，如：角质层、加厚的表皮细胞外壁、深陷的气孔、蜡质层、表皮毛等，使旱生植物具有较低的蒸腾作用，并节约地使用得之不易的水分。这一原理在当时获得大家的公认，成为人们划分旱生植物的标准。
但是以H.A.马克西莫夫(1916，1926)、Huber(1924)、H.Walter(1926)、Seybold(1929)为代表的学派认为，由于对不同环境适应方式的差异，旱生植物的构造和生理特征多种多样。只有在相同的干旱条件下，才表现出相同的旱性结构，即:细胞体积减小，单位面积的气孔数目增加，叶脉网更加密集，绒毛更加厚密，角质层和蜡质层更加厚，栅栏组织更加发达，海绵组织较不发达。这些结构使得叶通气更加强烈，同化作用和蒸腾强度比中生植物、湿生植物强。但是20世纪60年代以后，现代植物生理学家证明旱生植物的蒸腾作用与中生植物相比，没有绝对的高或低，而是随植物的不同生长发育阶段和环境的变化而变化。尽管如此，现代生态生理学奠基人之一H.A.马克西莫夫的植物抗旱性研究方法，即把植物的形态解剖结构、机能以及其生存环境有机地结合起来，同时进行正确的生理试验，仍然是植物解剖学研究的主要方法和理论依据。
近年来，我国旱生植物解剖学研究主要集中在荒漠植物叶或同化枝的形态解剖上，主要研究旱生植物的旱性结构特征及其生理生态机能，以及旱生植物的结构和功能的演化和分类，具体体现在以下几方面:表皮结构的旱性特征；
叶片的表面积/体积比小于中生植物；
叶肉形成各种类型的形态结构；
轴器官具有典型的旱生特征；
特异结构。
盐生植物的抗盐性结构特征基本和旱生结构特征相似。关于盐生植物特性可分为两种情形:聚盐植物和泌盐植物。聚盐植物有发达的贮水组织和大量的造晶细胞、通过结晶作用稀释盐分。泌盐植物的叶或同化枝的表面含有盐腺，也有存在泌盐孔的植物，通过这些器官在必要时分泌出体内过多的盐分。典型的盐生植物的形态和解剖学特征都反应了对盐渍土壤的适应。
1.2 同一生态因子对植物营养器官解剖结构的影响
关于同一生态因子对植物营养器官解剖结构的影响的研究，主要集中在以下两个方面。
1.2.1 在不同演替阶段的同种植物形态解剖特征的对比分析。目前把植物解剖学与植被演替理论相结合的研究相对甚少。到近几年才开始零星出现这类研究报告，且都集中在森林植被演替方面。有热带、亚热带和温带森林群落部分优势种的生态解剖研究，其他植被演替研究还未开始结合植物解剖学。森林演替研究得出结论 ，从针叶林、针阔混交林到常绿阔叶林的演替过程中，群落主要树种叶片旱生化特征明显减少。叶片厚度变小，主脉管胞、树脂道平均直径变小。海绵组织厚度增加，栅栏组织厚度、P/S值（栅栏组织与海绵组织厚度比）减少；
不同生境下林内气温、相对湿度、光合有效辐射等小气候特征是叶片结构特征差异的主要影响因子，叶片结构差异反映了叶片结构在一定程度上对生境的适应［７］。
1.2.2 同种不同生态型植物的研究。这方面的研究报告不多，目前国内陆静梅等对羊草不同生态环境的植物体营养器官进行了比较解剖研究，得出同科、同属、同种的植物，因其生境的改变，而产生形态结构上的变异，形成同种不同水分生态型的植物体。
2 植物解剖学与生态学结合要解决的问题
一直以来植物组织细胞各项指标的测量仍在受显微工具的智能化水平限制，尤其是细胞横切面积的测量。将植物解剖学这一经典学科的手段应用到生态学领域，势必解决取样与测量问题。生态学一般遵循统计学要求，应用大量定量指标。如以传统的显微物镜测量方法测量大量的定量指标，可想而知其工作量之大、工作效率之低。2004年王炜等尝试借助地理信息系统软件工具，对植物组织细胞显微图进行矢量化，快速而准确地获取了组织细胞的面积、厚度和细胞数量等指标数，成功地揭示了典型草原植物个体小型化的解剖学机制。较传统的测量法，该方法不仅大幅度提高了工作效率，而且显著提高了数据的准确性。此项研究的完成
标志着植物解剖学与生态学这两门学科相结合的技术难点已解决。
［参考文献］
［1］ 余丙生 ，张仪. 生物学显微技术［M］.北京：北京农业大学出版社，19893～27.
［2］ K.伊稍著，李正理译.种子植物解剖学（第2版）［M］上海：上海科学技术出版社， 1982.
［3］ （美）E.G.卡特.植物解剖学， 细胞与组织（第2版）［M］北京：科学出版社 .
［4］ 李扬汉. 植物形态学与解剖学在农业生产上的应用和进展［J］南京农学院学报，1980，(1).
［5］ 王勋陵， 马骥. 从旱生植物叶结构探讨其生态适应的多样性［J］生态学报，1999，19(6).
［6］ 李扬汉植物形态学与解剖学在农业生产上的应用和进展［J］南京农学院学报，1980，(1).
［7］ 王炜，梁存柱，刘钟龄，等.草原群落退化与恢复演替中的植物个体行为分析［J］植物生态学报，2000，24（3）：268～274.
