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植物分类学和生物系统学
作者:C.A.斯特斯
工欲善其事,必先利其器。要对自然界现存的几十万种植物进行分类,建立一个科学的分类阶元系统,必须要有足够多的资料作为参考依据。由于分类学是一门没有其自身资料的学科,需要借鉴其他生物学分支学科的研究成果,如化学、遗传学、细胞学等学科。理论上如此,但是这些领域的研究成果,往往不是来自对大量有机物的比较研究,不能直接用于植物分类操作。因此,对植物分类学家来说,大多数情况下需要自己收集资料。
资料的来源和分类学意义
任何能表明种和种之间差异的资料都具有分类学意义。在进行植物分类时,植物学家选择的往往是那些最容易观察,对种群的区分可靠且容易识别的性状。随着科技的发展,电子显微镜等仪器在生物学领域的应用,像染色体数目,花粉构造,气孔构造等性状也可以被清晰地观察,植物分类资料来源更加广泛。
目前,植物分类资料主要有结构资料、化学资料、染色体资料、繁育系统资料、植物地理学和生态学分布资料。
1、结构资料
在植物分类中,花的性状是被应用的比较多的。除此之外,果实和种子的结构也比较重要。对于一些没有可靠利用的繁殖器官的低等植物,大多参照营养结构进行分类,如藻类、苔藓等。
高倍显微镜在生物学领域的应用,花粉、根茎、叶子的表皮层和角质层,以及气孔等解剖学性状得以被观察,可作为分类的参考依据。
2、化学资料
化学资料比较广泛,植物的颜色、气味、以及次生代谢物都可以看作化学资料的范畴。任何一种特殊的颜色都取决于多个不同的分子中任何一种分子或某种组合的存在。而存在于植物体内的淀粉、硅质及草酸钙等,其不同形状作为分类学证据具有特殊价值。
亲缘关系较近的种群其化学资料具有高度的相似性,化学资料作为植物分类学证据具有重要的意义。
3、染色体资料
染色体是基因的携带者,包含着遗传信息,所以染色体性状对植物分类具有重要的意义。一般来说,在同一个种内,其个体细胞的染色体数目是恒定的。除了以倍数形式在某一基数的基础上简单加倍以外,亲缘关系越近的种,其染色体数目越可能相同。除了染色体数目之外,染色体资料还包括染色体结构和染色体行为,即:染色体着丝点的位置,以及细胞减数分裂时的配对行为。
4、繁育系统资料
植物与同一分类群或其他分类群的植物进行互交繁育的方式、类型和程度,是植物分类的重要依据。这种重要性在于以下三点:互交繁育的程度大体上限定了变异的式样并因此而限定了分类群的界限;育种系统的知识常常有助于理解分类学的复杂性;育种系统的研究有助于阐明演化途径。
5、植物地理学和生态学分布资料
每个植物分类群都显示出一定的分布图式,分布图式是划分植物分类群的一个依据。相关的分类群占据的地区是否一致,关系到对该分类群的分类。而且,由于植物是采自不同地区,并依据相同地区进行标本室的编目及植物志的描述工作,因此地理分布图式具有很大的实践意义。并且,不同地理区域的分类群有不同的遗传学、生态学和结构上的分化类型。
资料的价值并非绝对
任何一种特殊的性状,其分类学价值在不同的种群之间是大不相同的。在低等植物中,营养性状通常被认为是有效的分类依据。而在高等植物中,营养性状往往被看做是冒险的依据,因为在高等植物中,亲缘关系很远的植物,在表面上相似的情况很多,如仙人掌状植物和乔木就有类似的生长习性。
化学资料对植物分类具有重要的价值,但无法预测其价值的高低。植株的取样部位,生长条件的差异,都有可能会出现偏差。所以,在利用化学资料分类时,要在统一的标准下进行。
作为基因的携带者,染色体的分类学意义不言而喻。但是染色体资料也并不是完全可靠的参考依据。亲缘关系较远的种群,其染色体数目也可能会出现一致的情况。例如:羊茅和野豌豆的染色体数均为2n=14,羊茅属单子叶植物纲,而野豌豆属双子叶植物纲。这种情况的出现纯属巧合,但是如果把染色体数目作为植物分类的绝对依据就会得到错误的结论。一般而言,在属内的种之间作比较,染色体数目分类是有价值的。
小结
可用于植物分类的性状很多,但任何一种性状都不是完全可靠的。这种情况下,需要获取足够多的分类学资料,对足够多的性状进行加权参考,这样的分类方法更加科学,更接近自然分类。现如今,电子显微镜等仪器以及图书馆、标本室,试验园地等工具在植物分类学领域得到应用,分类学家获取资料的来源更广泛。丰富的资料来源极大地促进了植物分类学的发展。
但是现阶段的各种分类系统,或多或少都存在一些缺陷。建立一个完美的植物分类系统,是分类学研究终极奋斗目标。当然,距离这一目标的实现,还有很长一段路要走。
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