生态学实验设计方案(2)(1)

不同植物叶片的形态与解剖结构比较

摘要：叶片是植物进化过程中对环境变化比较敏感且可塑性较大的器官, 环境变化常导致叶的长、宽及厚度, 叶表面气孔、表皮细胞及附属物,栅栏组织、海绵组织、厚角组织和叶脉等形态解剖结构的响应与适应。本文选取了不同环境下生长的四种陆生植物叶片，通过对叶片进行观察、形态解剖结构来了解叶片对水分、温度、光照等环境因子变化以及多因子复合作用的响应与适应，得出不同植物叶片的形态与结构特点。解剖结构显示：长期生长在缺水条件下植物叶片具有耐旱性形态结构特征。缺水条件下, 气孔多分布于叶片下表皮。叶片小而厚, 表皮角质膜和毛被等附属物发达, 表皮细胞层数多,叶肉栅栏组织发达、细胞长柱形及海绵组织排列紧密等特征是对旱生环境的适应。

关键词：植物叶片；形态解剖

由于自然因素和人为对环境的破坏，地球的生态问题越来越严重，植物作为生态系统的第一生产者，受环境变化的影响是直接而多方面的。而叶片是植物进化过程中对环境变化较敏感且可塑性较大的器官,在不同选择压力下已经形成各种适应类型,其结构特征最能体现环境因子的影响或植物对环境的适应[1]。叶片的微形态可以揭示它在某种环境下的不同的生态型向同一生活型转变的特点,可为物种的分类奠定基础。结构是功能的基础,植物结构的变化必然影响到生理生态功能的改变,这在植物抗旱性鉴定评价中研究较多[2-4]。因而了解植物叶片形态解剖结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的适应机制和制定相应对策的基础。不同的叶片解剖结构反映了不同植物对不同环境条件的适应。每一种植物在长期的进化过程中为适应生长都形成了不同形态的结构。如叶片防止水分过分散失的结构—叶表面的角质层、密生茸毛、气孔下陷或形成气孔窝、叶片内储水组织发达等，都是为了适应保持水分、减少水分蒸腾的特征。本试验选用来自嘉应学院校园里不同环境的四种不同的植物，通过观察植物叶片的微形态，比较不同植物叶片的形态与解剖结构，了解植物在进化中对环境的适应性。

1 实验用品与器材

1.1试验植物：白兰、橡胶榕、蜘蛛兰、六月雪

1.2数码照相机、载玻片、盖玻片、镊子、解剖刀、镊子、保鲜袋、直尺、白纸、剪刀、电子天平、铅笔

2 实验步骤

2.1植物标本的采集与测量观察：

采集蜘蛛兰、白兰、六月雪、橡胶榕的叶子于保鲜袋中，并分别对其照相，同时分别观察叶的表面绒毛、叶脉的情况，用直尺测量叶宽、叶长、叶表面积、叶柄，记录结果。

2.2制作徒手切片

取上述植物的叶片做徒手切片。用左手的大拇指、食指和中指3个手指拿住材料，使材料略突出在指尖之上，避免切片时割伤手指；用右手平稳地拿住刀片，把刀口放在经解剖刀削平的材料平面中间，轻轻地压住它，以均匀的动作，从刀片刀口下方起，斜着向后拉切。切时用臂力而不是腕力，且不必太用力，否则就不易切薄。在切的过程中，决不能以刀片直接挤压材料，或以刀片来回拉割材料，并且要始终保持材料与刀片在水平状态，否则会由于切面偏斜而影响观察。

2.3标本的观察

制成临时装片在显微镜下观察，并拍照。将切下的薄片放在载玻片上时，要先在玻片中央加一滴水，把材料放到水滴中，然后用镊子夹住盖玻片，将盖片的一侧先接触到载玻片中央的水滴，然后用镊子顶住盖片的另一侧，慢慢放下，使盖玻片与载玻片之间充满水，如有气泡，要掀起盖片，重新放置。

2.4计算叶面积：

（1）从叶片基部用剪刀小心剪取10片叶片。

（2）用直尺量取每一片叶的最长处为叶长、最宽处为叶宽，记录下来。

（3）将叶片固定在复印纸上，用铅笔沿叶缘将叶片形状描下来，用剪刀剪下来。（4）将剪下的纸叶子在电子天平上称重，记录。

（5）称出一张复印纸的质量，测量出长和宽，计算出纸的面积，然后换算出每克重量所对应的纸面积。

（6）将剪下来的纸叶子的质量换算成面积，是为每片叶的面积。

（7）用每片叶的面积除以其长度与宽度的乘积，可以得到一个小于1的系数，该系数与叶片的形状有关，称为形状系数或校正因子，计算10片叶子的形状系数，算出其平均值。在以后的测量中，可以只用直尺测量该种植物叶片的长和宽，

二者的乘积乘以形状系数，即为叶面积。

（8）测定形状不规则叶片的叶面积可按照上述1，2，3，4，5，6步操作。

3 实验结果

3.2 各种植物在显微镜下观察的采集相片

图1橡胶榕下表皮 (400 ×) 图2 橡胶榕上表皮 (400 ×)

图3 橡胶榕叶片纵切 (400 ×)

图4 六月雪下表皮 (400 ×)

图5 六月雪上表皮 (400 ×)

图6 六月雪纵切 (400 ×)

图7 蜘蛛兰下表皮 (400 ×)

图8 蜘蛛兰上表皮 (400 ×)

图9 蜘蛛兰纵切 (400 ×) 图10 白兰下表皮 (400 ×)

图11 白兰上表皮 (400 ×) 图12 白兰纵切 (400 ×) 4 实验分析

叶是直接接受光照的器官，因此，受光照强弱的影响就会产生和反映不同的形态结构。

5.1蜘蛛兰是阴地植物，为了适应阴地的生长环境，蜘蛛兰叶片面积比较大，角质层较薄，气孔数较少且较小，栅栏组织部发达。这些结构特征有利于对光的吸收和利用，在弱光环境下是完全必要的。

5.2六月雪和白兰是阳地植物，叶片面积较小，角质层较厚，表皮细胞较小，气孔数密集，栅栏组织发达，叶脉细长。这些结构使得六月雪能在阳光直射的环境下能良好的生长。

5.3橡胶榕是属耐荫耐旱植物，叶片面积较大，叶片较厚，有很发达的储水组织，形成肉质化的叶子，叶片气孔较少。叶子含有胶质物质，可阻碍水分流动，这样的结构特征有利于橡胶榕储存水分。

5.4从橡胶榕，蜘蛛兰，白兰和六月雪这四种植物叶片形态结构的实验观察中，我们知道被子植物叶由表皮、叶肉、叶脉组成。表皮覆盖着整个叶片,分为上表皮和下表皮,细胞间没有间隙,形状十分规则;叶表皮上面附有角质层,具有减少水分蒸腾与保护叶肉细胞避免其受机械损伤的作用;表皮细胞上面一般会分布各种表皮毛和气孔器,气孔器的类型与表皮毛的数量随着植物类型的不同而有差别。上下表皮层以内的绿色同化组织为叶肉细胞,富含叶绿体,是叶片进行光合作用的场所;叶肉细胞由栅栏组织和海绵组织构成,有些植物叶片叶肉组织有明显的栅栏组织和海绵组织的分化，如六月雪（见图6）;而有些植物不明显,称为等面叶,如蜘蛛兰（见图9）。