植物学是生物学二级学科，也是园艺学、农学、林学等专业本科生的专业基础课，在各专业学生培养中具有重要的地位。国内外生物学实践教学、室外课堂都以植物材料为主要讲解对象，但学习和了解一些珍稀植物的习性和特性也遇到材料和观察对象难以获取的情况。

　　兰科植物（习称兰花）具有极高的观赏性、药用价值和科研价值，是花卉市场和药材行业的重要组成部分；全世界兰科植物种类约有3万种，占被子植物的10%左右，因其珍稀和人类过度采挖，该科的所有种类已被列入《野生动植物濒危物种国际贸易公约》的保护范围，是物种保护中的“旗舰”类群。兰花花形奇特、往往需要特定的授粉动物帮助传递花粉块（团）；种子往往需要在特定的共生真菌环境下才能生长为成年植株。对兰花习性和生殖策略的学习，不仅有助于学生掌握基础的植物学知识、还有利于学科交叉，了解植物与动物（传粉者）、兰花与根际微生物的共生关系。

　　保护生物的一个重要理念是保护其生态学过程，通过兰花与传粉昆虫、植物与根际微生物的相互作用，可拓展学生对生态系统不同营养级生物之间关系的认识，从而领悟到自然界是一个有机的整体，人类需要尽可能少地破坏生态链条。

　　为此，我们以珍稀濒危的兰科植物为例，通过采集其原生生境、植物的形态（包括花部构成、根茎和叶子形态、开花过程等），野外生存状态和生活史（种子库、原地保护、迁地保护、资源开发与利用、种质回归等）等基础数据及图片、视频等资料，利用计算机仿真技术，将具有代表性兰科植物的形态结构、传粉与生殖策略、可能的濒危机制与保护措施等方面进行虚拟仿真，开发了《兰科植物传粉与保护虚拟仿真实验项目》。

图1：兰科植物花形态的多样性与传粉者。

（A）具有极长花蜜距的彗星兰，黄双全拍摄；
（B）性欺骗传粉的蜂兰，其花类似于一只雌性的土蜂，黄双全拍摄；
（C）黄花杓兰（左）、西藏杓兰（右），龚燕兵拍摄；
（D）一只天蛾传粉者吸取粉叶玉凤花的花蜜，吻的基部携带有花粉块（粉色箭标示处），熊英泽拍摄。

　　（1）解决实验教学中珍稀濒危植物不易获取、时空限制等瓶颈问题。由于时空限制、珍稀濒危植物的原生境难以到达或花期不遇，实验对象不可获取已成为保护生物学实践教学、珍稀濒危植物教学的瓶颈。本项目选取代表性珍稀濒危兰科植物的花部形态、传粉策略与生物多样性保护等核心要素进行虚拟仿真，成功解决了实验材料不易获取、时空限制等瓶颈问题，切实有效地提高植物学实验教学效果。

　　（2）促使学生了解兰科植物的形态分类学知识、基于传粉的动植物互作动态关系以及濒危植物的保育策略。本项目通过展示代表性兰科植物的形态结构、传粉过程、生境分布、兰科植物的致濒机制与生物多样性保护等内容，让学生身临其境地了解以部分兰科植物为代表的珍稀濒危植物的生物学特性，掌握和强化相关基础知识；通过虚拟仿真技术，将实验课堂和理论课堂无法接触到的珍稀濒危植物的生活习性直观化、可视化，让学生理解植物的形态结构与功能相统一、动植物协同适应与进化的基本原理。并增强生物多样性的保护意识。

　　（3）通过本项目的实施，为学习植物保护、植物科学与技术、生态学、珍稀濒危植物的保育与管理等专业知识打下了基础；培养了学生环境友好、生态文明理念。近年来随着我国经济的发展和倡导人与环境和谐发展的大背景下，珍稀濒危植物的生物多样性保护成为一个重要的热点研究领域。本项目的实施能让学生了解以兰科植物代表的珍稀濒危植物的形态特征、传粉对策与生物多样性保护策略，为今后学习珍稀植物资源、植物保护与管理等课程打好基础，提高学生对珍稀濒危植物保护意义的认识，增强环境友好、生态文明理念。

制作单位：华中师范大学
技术支持：武汉邦都教育科技有限公司

Copyright  ©2019 All Rights Reserved