植物学及其生理的学习方法和技巧分享

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大家好!又见面了,我是小苗老师。今天应质心姐姐的邀请,我来和大家分享一下学习植物学的心得体会。众所周知,动植物模块是联赛中占比30%,所以了解如何学习这一模块对于生竞党来说十分重要。本文篇幅有限,这里还有动物学及其生理的学习方法和技巧分享

植物学是一门研究植物形态、生长发育、生理生态以及分类与系统进化的学科。可能很多同学会觉得,动植物不像是生化、分子这种考验理解与运用能力的二级学科,而只是单纯的记忆性学科。(你以为生化分子就不是记忆性的了吗?生物有不是记忆性的分支吗?)其实不然,植物学的学习有规可循,最重要的便是掌握进化这条线索。

种子的萌发

图1 种子的萌发(图片源自网络)

国内的教材中一般习惯把植物学分成三大模块,分别是植物形态、植物分类以及植物生理部分。在形态学部分,国内教材习惯由植物的六大器官(即根、茎、叶、花、果实和种子)串联,介绍种子植物的形态以及相关发育过程。在此部分中,重点是根、茎的生长过程,以及繁殖器官中雌雄蕊的发育。

在学习过程中一定要注意结合教材中的图片,记忆营养器官基本的形态结构,并牢记次生生长中形成层的活动及结果。在繁殖器官部分发育的过程也是考试中重点考察的内容,需要掌握花器官通过何种分裂方式产生了什么样的细胞(如成熟囊胚的7细胞8核结构分别是如何产生的)。此外,同学们还要熟悉相关的概念,如什么是凯氏带,什么叫外始式发育,导管分子次生加厚的方式等。了解花器官和叶的形态学描述也十分重要(这一点是植物分类部分的奠基)。

凯氏带

图2 凯氏带(图片源自网络)

在植物分类部分,由低等的藻类开始,大家需要重点掌握蓝藻、绿藻、红藻、褐藻等藻类植物的光合色素以及生活史;藻类的世代交替过程是此部分的难点。之后要顺着进化树了解苔藓植物、蕨类植物以及裸子植物的生活史,以及它们在进化上的进步性以及局限性。

上述植物常见的种属也要有所了解(教科书中提到的即可)。在被子植物中,国内的教材习惯按照克朗奎斯特系统进行分类。克朗奎斯特系统以真花学说为基础,将被子植物分为木兰纲与百合纲;但是现代的APG系统更倾向于以单系类群构建系统发育树,将被子植物分为基底被子植物,木兰类,单子叶植物,基部真双子叶植物(如毛茛科等),以及蔷薇支和菊支的双子叶植物(关于APG系统的被子植物分类我们会在春季的佛脚班植物学部分进行介绍)。

在此部分,大家不光需要掌握重点科(例如木兰科、毛茛科、葫芦科、蔷薇科、豆科、十字花科、菊科、兰科等等)的花程式,花序的分类,雌雄蕊着生的方式以及相关的花器官形态学描述,还要对日常生活中能够接触到的蔬果有一定的分类学了解,例如我们吃的桑葚主要是它的肉质花被片,棉花是种皮毛等;同时,对于教科书中提及的分类系统(从恩格勒系统开始到APG系统发育),大家还需要掌握这些分类方式的特点以及依据。

APG系统

图3 APG系统(图片源自网络)

在植物生理部分,首先我们需要与植物形态部分的营养器官结合,了解植物的水分运输以及水势相关计算。对于植物的矿质营养,相应的缺素症状也是大家需要掌握的。之后便是和生化代谢部分相关联的植物的新陈代谢,包括光合作用与呼吸作用,同化物的运输,还有一些次生代谢物的合成,例如紫杉醇。

在此部分,大家需要将植物的上述代谢过程相关联,并了解每步生化反应的亚细胞结构定位以及反应中关键的酶,如Rubisco。接下来需要掌握的就是植物生长的生长调控,包括植物激素以及相应的作用,光周期现象,以及逆境生理。有精力的同学可以总结一下光对植物生长的作用,包括光合作用、光呼吸、光对植物形态构成的影响以及长日照与短日照植物等知识点模块。

植物的光合作用

图4 植物的光合作用(图片源自网络)

最后向大家推荐一下植物学的参考书目。首先是马炜梁主编的《植物学》(封面是腊梅的第2版),这本书最大的优点便是全彩版印制。对于形态发育部分,此书有很好的文字以及图片诠释,尤其是根茎的发育部分涵盖了双子叶植物、单子叶植物以及裸子植物的全部生长过程。

第二本介绍的书是陆时万的《植物学(上下册)》(封面为银杏叶),这本书和马炜梁的书是同一类型,都是介绍植物的形态以及分类,形态是上册,分类是下册。比起马炜梁的教材,陆时万的下册书分类部分涉及更广一些,而且陆时万的植物学还专门在植物形态部分总结了植物营养器官的变态以及高等植物门类相应的进化特点。

植物生理部分向大家推荐的是潘瑞帜的《植物生理学》,这本书是国内植物生理的权威教材,分别从外界营养、植物新陈代谢以及植物生长调控三方面介绍植物生理知识点,美中不足的是它的图片没有上述教材精美。另外19年联赛主要由北师大出题,有精力的同学还可以看一看北师大所出的《植物生物学》(封面是莲花),与其他书籍相比这本书的分类学部分有相应的精简与侧重,但是这本书的拓展窗口中的知识过于老旧。

希望有条件的同学可以和同是生竞党的小伙伴三五成群凑齐一套书(或者至少是马炜梁的植物学+植物生理),这样大家也能够平行地比较国内不同教材中的内容。

教材

图5 文中提到的四本教材(图片源自网络)

对于有志于深入研究植物学的同学,我推荐一本国外的教科书,叫做《Raven Biologyof Plants》,这本书也是国外大学所用的教材。这本书顺着进化树,从生化反应开始讲起,构建植物细胞代谢系统,并介绍植物的遗传以及进化;再从低等植物开始介绍植物世界的多样性,直至被子植物处介绍植物的繁殖器官以及被子植物的分类,之后是被子植物的营养器官发育与生长调控,最后是植物生态学部分。比起国内教材,Raven的逻辑显然更加合理,也更能从进化上解释植物由简至繁的演化过程。

如同杜布赞斯基所言,Nothing in biology makes sense except in the light of evolution,希望我们质心的学员在学习植物学的过程中不光能够掌握植物精妙的结构以及多样的生活方式,更能感受到大自然的进化的魅力!

Raven Biology of Plants

图6 Raven Biology of Plants(图片源自网络)

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