Dendrology 樹木學 #裸子植物


#Henry David Thoreau 梭羅

In wildness is the preservation of the world

荒野蘊藏著世界的保存

 

103S110 樹木學 (鍾國芳)播放清單

Dendrology 樹木學 x Kuo-Fang Chung  鍾國芳


Plant Morphology 植物形態
Taxonomic 植物分類
 International Code of Botanical Nomenclature 國際植物命名法規
 Phylogeny 親緣




Dendrology

Ancient Greek

δένδρον|dendron, "tree"

 -λογία|-logia, science of or study of

xylology|ξύλον, ksulon, "wood"


Taxonomic 植物分類

morphology 形態學|anatomy 解剖學|embryology 胚胎學|chromosome cytology 染色體細胞學|palynology 孢粉學|secondary plant compounds 植物二次代謝物|proteins (白質氨基酸序列|nucleic acid 核酸序列 DNA and RNA






Plant Morphology 植物型態 


構造

根 |莖|葉|花|果

Vegetative organs 營養器官>root|stem莖 shoot枝條|leaf

Reproductive organs 生殖器官>flower|fruit|seed


形態

色|形|數|長|寬|毛


Botanical jargon (terminology)

 is crucial




Flower symmetry 花的對稱性

對稱越少=專一性越高

(授粉者|長時間演化)

e.g. bilateral/zygomorphic 兩側對稱的 #蘭花 #唇形科



Image source: Inflorescence,
In subject area: Immunology and Microbiology



Determinate inflorescence/cymose 有限花序/聚繖花序

中間花先開(頂芽分生結束)再輪到兩側


dichasium 二岐聚繖花序

 e.g. 秋海棠>中間凋謝>平寬廣花序狀

 scorpioid cyme 蠍尾狀聚繖花序=左右左右消失? 

e.g. 捲曲狀+傾向一邊 #紫草科 #白水木



Indeterminate inflorescene 無限花序

花序軸 rachis 無限生長


 raceme 總狀花序

沒有花梗 pedicel>spike 穗狀花序 

側邊花梗長>simple corymb 單繖房花序

側邊分枝> compound corymb 複繖房花序

側花序=新的總狀(有限)花序>panicle 圓錐花序 



花序軸 rachis 超短>繖花序 simple umbel (indeterminate) 雨傘狀 #五加科 #繖形科




Secondary Inflorescence

panicle 圓錐+dichasium 聚繖=交通三角錐=thyrse 聚繖圓錐/密錐花序

raceme 總狀+dichasium 聚繖=verticillaster 輪狀聚繖花序 #唇形科

simple corymb of heads 頭狀花序成繖房狀排列  #菊科

compound umbel 複繖形花序 #人蔘 #當歸




Specialized inflorescence type

葇荑花序 catkin/ament #殼斗科

肉穗花序/佛焰花序spadix #天南星科

隱頭花序hypanthodium #桑科榕屬

大戟花序cyathium #樟科

小穗 spikelet

頭狀花序 Head/capitulum #菊科



植物授粉>雌蕊子房發育>真果 true fruit




Eastern America - Eastern Asia disjunction

檫樹屬 Sassafras|Sassa 沙士|環孔材@樟科唯一


北美檫樹 Sassafras albidum|Dioecious 雌雄異株

華中檫木 Sassafras tzumu|

台灣檫樹 Sassafras randaiense


台灣檫樹 Sassafras randaiense

落葉喬木|花冬末春初

有限的總狀花序

兩性花|樟科=雌先熟 Hermaphroditic & protogynous


Synchronous dichogamy 同步雌雄異熟 

雌先熟|1st & 3rd輪雄蕊黏在一起|4th輪雄蕊演化成蜜腺分泌

雌凋萎|1st & 3rd輪雄蕊分開&半裂|3rd輪雄蕊基部蜜腺

3rd輪雄蕊向外=同樟科




Figure: Tree of life diagram from Origin of Species (Origin 1859: between pages 116 and 117)


Taxonomic 植物分類


species=unchangeable essence 本質=氣質 

Taxa=hypotheses


命名 naming>歸類 grouping>分類 classification (hierarchical)


《論語》子路第十三

子路曰:「衛君待子而為政,子將奚先?」子曰:「必也正名乎!」

子路曰:「有是哉?子之迂也!奚其正?」子曰:「野哉,由也!君子於其所不知,蓋闕如也。名不正,則言不訓。。。」



Numerical Phenetics|numerical taxonomy 數值分類|表形學派

*Overall similarity *Algorithm 演算法


Character data matrix 特徵矩陣

=OTU | Operational Taxo unit

>Cluster|Multi-varaint analysis

Unweighted Pair Group Method with Arithmatic Mean UPGMA 無權重群組算數平均法

BUT

Most alike ≠ Most Closely Related 

e.g. 趨同演化



Phylogenetic Systematics/Cladistics 支序學

*compare character by character *Optimality criteria 最佳化


Evolutionary Constrain

假設 Outgroup源頭>Homology 同源性的特徵 

NOT Homoplasy 同塑性|非同源相似性

*Convergent evolution 趨同演化

*Parallel evolution 平行演化


Tree length 樹長 > 最短演化路徑



Parsimony methods

Molecular (DNA) data
>Character optimization 特徵最佳化


Monophyly 單源 vs. Paraphyly多源


利用DNA&Phylogenetic Systematics/Cladistics 支序學,作親源分析

e.g. 固氮 Nitrogen-fixing clade |瓜目、殼斗目、薔薇目及豆目




 International Code of Botanical Nomenclature

國際植物命名法規

Melbourne Code, the Code


白粉蝶 Pieris rapae vs. 馬醉木 台灣馬醉木 Pieris japonica var. taiwanensis


Taiwania cryptomerioides Hayata, J. Linn. Soc., Bot. 37(260): 330-331, pl. 16. 1906.

Berberis kawakamii Hayata 川上氏小檗、臺灣小檗

Trochodendron aralioides Siebold & Zucc. 昆欄樹、雲葉


www.ipni.org 命名者搜尋

https://tropicos.org 學名搜尋、原始文獻發表、標準縮寫


genus name 屬名

is a noun in the nominative singular, or a word treated as such, and is written with an initial capital letter


species epithet 種小名

 is a binary combination consisting of the name of the genus followed by a single specific epithet in the form of an adjective, a noun in the genitive, or a word in apposition, or several words


Holotype 正模=模式標本=命名依據

Isotype 複/同模式|Syntype 等價/集模式|Paratype 副/並模式|Lectotype 選定/選模式|Neotype 新模式


科。模式屬

屬。模式種


Index Herbariorum 標本館


Priority 優先權

林奈之Species plantarum  May 1, 1753

維管束植物分類學起始點且具有優先權


Vandalism in taxonomy

the Code is a “law”, telling nothing about the biology of a species.






維管束植物 

=蕨類 fern+種子植物 Seed Plants


Lignophytes / Woody Plants 演化特徵

>維管束形成層 vascular cambium 

>木栓形成層 cork cambium

>異形孢子 heterospory

>內孢子化 endosporic female gametophyte

>花粉 pollen grain

>花粉管 pollen tube


種子植物 Spermatophytes

=裸子植物 Gymnosperm+被子植物 Angiosperm


裸子植物

The Gymnosperm Database


蘇鐵類 Cycadales 葉形簡單leaves simple

銀杏類 Ginkgoales * sperm nonmotile 鞭毛靠水移動

松柏類 Conifers | Pinales

麻黃類 Gnetales

紅豆杉類 Taxales



蘇鐵

Cycas revoluta Thunb. 

羽狀裂片邊緣反捲 @日本九州琉球


台東蘇鐵

Cycas taitungensis Shen, Hill, tsou & Chen (1994)  

羽狀裂片邊緣略厚但不反捲 @台東

1994新種|單屬單種=值得研究釐清


白輪盾介殼蟲 from 蘇鐵泰國進口 

vs. 東陞蘇鐵小灰蝶蘇鐵綺灰蝶 Chilades pandava peripatria 


銀杏 maidenhair tree

Ginkgo biloba L. 

Ginkgo=白果|落葉闊葉樹

活化石|孑遺植物 bcz 人類大量種植




Pinales (conifer) phylogeny 松柏類親緣關係


 Pinaceae 松科*
 Araucariaceae 南洋杉科
 Phyllocladaceae 芹葉松/扁枝杉科
 Podocarpaceae 羅漢松科*
 Sciadopityaceae 金松科
 Cupressaceae 柏科*
 Taxaceae 紅豆杉科*

* 台灣有原生種




 Pinaceae 松科

* 台灣原生種有6屬,多樣性高

毬果特徵重要

按親緣關係


***冷杉亞科Abietoideae***


雪松屬 Cedrus

園藝植物 @北非、中亞、南亞


金錢松屬 Pseudolarix

特有@中國大陸東南部

鐵杉屬* Tsuga

鐵杉 T.chinensis


油杉屬* Keteleeria

@東亞|台灣油杉 K.davidiana var.formosana

冷杉屬* Abies

台灣冷杉 A.kawakkamii



***松亞科 Pinoideae***


黃杉屬* Pseudotsuga

台灣黃杉 P.wilsoniana

落葉松屬 Larix

 @北半球寒帶及高山


銀杉屬 Cathaya

稀有@中國大陸長江流域

雲杉屬* Picea

造紙&聖誕樹|台灣雲杉(P.morrisonicola)

松屬* Pinus

多樣性松科裡最高

台灣五葉松 P.morrisonicola|華山松 P.armandi

台灣二葉松 P.taiwanensis|馬尾松 P.massoniana



Source: Pinaceae

Q

bract 苞鱗突出=兩齒 e.g. 黃杉|花旗松


果鱗 ovuliferous scale 先端薄而扁平
不具有鱗背/鱗盾 apophysis>台灣油杉



松屬 Pinus

鱗臍 umbo位於鱗背/鱗盾@頂端

>台灣五葉松(種子有翅。脂溝2)

>華山松(種子無翅。可食。脂溝3。葉灰綠長垂)


鱗臍 umbo位於鱗背/鱗盾@中央

>台灣二葉松(葉深綠短翹 vs. 華山松)

>馬尾松(樹幹紅褐。樹葉柔長)

>濕地松


 臺灣冷杉 

Abies kawakamii (Hayata) Ito|Taiwan Fir|Kawakami Fir

4月雄雌毬花|7-8月毬果熟直立

2800m+寒帶林



台灣油杉 

K.davidiana var.formosana

毬果熟直立

果鱗 ovuliferous scale 先端薄而扁平=不具有鱗背/鱗盾 apophysis

20%低發芽率 @坪林 @大武山區


臺灣鐵杉 

Tsuga chinensis var. formosana (Hayata) H.L. Li & H. Keng 

材質最堅硬|材積豐富

鐵杉林+竹林|貓熊@四川


臺灣黃杉/威氏帝杉

Pseudotsuga wilsoniana Hayata =假鐵杉屬

苞鱗突出

@七家灣溪 @台中新竹

鑽樹輪+穩定同位素


台灣雲杉 spruce

Picea morrisonicola Hayata 

有葉枕易脫落|纖維長>造紙

聖誕樹

純林@塔塔加鞍部。南湖大山

溫帶主要樹種>台灣分佈南界>氣候變遷暖化適應育種

雲杉蟲癭@頂端




Podocarpaceae 羅漢松科

葉對生+無中脈>Nageia

葉互生+有中脈>Podocarpus




 Cupressaceae 柏科

廣義s.l. (sensu lato)

Taxodiaceae 杉科 Basal Cupressaceae s.l. > Cupressaceae s.s. (sensu stricto)柏科


Taxodium 落羽松屬 | Glyptostrobus 水松屬
Cryptomeria 柳杉屬
Sequoiadendron 世界爺屬 | Sequoia 長葉世界爺屬
Metasequoia 水杉屬
Athrotax 澳洲杉屬
Taiwania 台灣杉屬
Cunninghamia 杉木屬


巒大杉 Cunninghamia konishii

杉木 Cunninghamia lanceolata @福州


柳杉 Cryptomeria japonica|葉柔|樹形末端圓

臺灣杉 Taiwania cryptomerioides|葉刺|樹形末端上翹



 Cupressoideae 柏亞科

小枝扁平;鱗片葉兩形。

   綠色小枝鱗片葉 4 片近輪生>Calocedrus 翠柏屬(肖楠屬)|節間超短
綠色小枝鱗片葉對生>Chamaecyparis 扁柏屬

小枝近圓形;鱗片葉單形>Juniperus 刺柏屬


台灣肖楠 Calocedrus formosana (Florin) Florin |Caloc=鈣化

紅檜 Chamaecyparis formosensis Matsum. |Chamae=矮小的|鱗葉銳向外

台灣扁柏 Chamaecyparis obtusa var. formosana|obtusa =鈍的|鱗葉鈍向內


刺柏 Juniperus formosana|葉長10-20 mm

玉山圓柏 Juniperus squamata|葉長5-10 mm

清水圓柏 Juniperus tsukusiensis|龍柏生態變型?




 Taxaceae 紅豆杉科


紅豆杉屬 Taxus|白豆杉屬 Pseudotaxus

南紫杉屬 Austrotaxus

榧樹屬 Torreya|穗花杉屬 Amentotaxus

三尖杉屬 Cephalotaxus?


南洋紅豆杉 Taxus wallichiana|假種皮紅色|紫杉醇


威氏粗榧 Cephalotaxus harringtonia var. wilsoniana|Cephalo=雄/頭狀花序|假種皮可食


臺灣穗花杉 Amentotaxus formosana|Amento=下垂花序|假種皮




 Araucariaceae 南洋杉科

*台灣無原生種

肯氏南洋杉 Araucaria cunninghamii

異葉南洋杉 Araucaria heterophylla

貝殼杉 Agathis alba

鳳尾杉 Wollemia nobilis|活化石@澳洲|台灣種死了1棵

日本金松 Sciadopitys verticillata





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