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最早的陆生植物是苔藓植物
植物进化顺序:
藻类植物--苔藓植物--蕨类植物--裸子植物--被子植物
可以参考下列资料
生命从水生到陆生经历了漫长的过程,陆生生物的出现和繁盛是地质历史上的重要事件。植物作为生产者,对于陆生生命的繁荣起着至关重要的先驱作用。植物是如何登陆的?了解这个问题,必须从基础说起。
生命从水生到陆生经历了漫长的过程,陆生生物的出现和繁盛是地质历史上的重要事件。植物作为生产者,对于陆生生命的繁荣起着至关重要的先驱作用。植物是如何登陆的?了解这个问题,必须从基础说起。
植物在陆地上生存必须具备三个基本条件。
无论是小草,或是参天大树,都是由地面向上生长。植物生长能够不必依靠水体的浮力,自身完成支撑作用,这便是陆生植物的首要条件。在陆生植物中,维管束组织除了起到支撑植物体向上生长以外,还兼顾从地下运输水分和养分的功能。因此,陆生植物必须具备维管组织。大家所熟悉的木质部和韧皮部都是维管组织的一部分,前者主要起到运输水分和支撑的功能,而后者则主要运输无机盐等养分。地质历史时期的化石记录显示,随着陆生植物的发展和变化,维管组织的疏导能力不断增强的,其多样性也是不断增加。
植物脱离水体,在陆地上生活,还必须防止水分的过度散失,并学会呼吸空气,以进行光合作用。因此,陆生维管植物必须具有表皮和气孔。大家如果有兴趣的话,可以拿一片树叶在放大镜下观察,可以发现叶子的表面具有一层薄膜,在膜上有一些小白点,薄膜就是植物的角质层,主要是防止植物水分的蒸发;小白点就是植物气孔,气孔主要是帮助植物呼吸的结构。具备了这种结构的植物才能在陆地上顺利的生活,能够防止水分的蒸发,调节控制水分和二氧化碳,并通过植物体内部的叶绿素进行光合作用,为自身提供能量。
植物在陆地上生存的第三个必备的条件,也是非常重要的一个条件,就是繁衍后代的能力。如果一个生物没有繁衍后代的能力的话,即使生存下来,也只是昙花一现。陆生植物脱离水体生活必须具备能适应陆地生活的繁殖方式,即靠孢子生殖。这种生活方式可以有助于植物体的散布,可以减少对水的依赖。早期的陆生植物多具有三缝孢子,通过三缝孢子的散播(借助风力等)、萌发(形成配子,完成受精),完成繁殖的过程。三缝孢一般是保存在一个囊状物里,即孢子囊。孢子囊的着生位置,形态等特征往往是鉴别早期陆生植物的重要性状。随着植物的发展,孢子囊逐渐演变成为胚珠,而孢子也逐渐演变成了种子。当然,有花植物的出现是很晚的地质事件了。
了解了这些陆生植物的基本条件,我们就可以在化石记录中追寻最早的陆生植物了。根据目前的研究资料,植物登陆的过程可能开始于距今约5亿年,甚至更早的时候,即寒武纪时期。当然,这个时期的植物并不具有维管组织,只是一些苔藓、地衣等细小的,不能完全脱离水体的植物。这些先驱登陆者在漫长的地质历史时期逐渐的改变着陆地上的生存环境,使得陆地由荒凉贫瘠变得肥沃松软。这样的过程大约持续了一亿年。到了距今大约4.2亿年左右时,植物已经初步具备了在陆地上生存的能力。但是植物比较简单,并不能占领所有的陆地生态域,只能在水边生活。在距今大约4亿年左右的时候,即泥盆纪,维管植物进入了一个大发展时期,这个阶段也就是植物最终完成登陆的一个阶段。植物可以完全脱离水体,占领地球的不同生态域,并且形成了一定规模的森林。泥盆纪时期植物的类型多样,多样性程度高,除被子植物以外,地球上曾生活过的植物在泥盆纪都可以发现。
植物生物学家认为植物的祖先是绿藻。从某种观点来说,在我们地球的历史里,树、蕨类和花儿们的祖先依次进入生命圈,它们的后代进入漂浮的海岛或征服着地球。但是,最近,《植物科学动态》上发表了一篇论文,丹麦科学家发现,有些绿藻在亿万年前就已经登陆地球了,如果这个说法成立,我们这块大陆上的植物祖先就是来自陆生而非水生的绿藻。
自1980年,植物学家们就怀疑这种可能性,但是支持者缺乏证据。如今,卡尔斯伯格实验室的贾斯伯·哈霍特(Jesper Harholt)和哥本哈根大学的彼得·乌尔思科夫(Peter Ulvskov)等人提出了基因和形态学的证据,以证实这一理论的可靠性。显然,今日陆地植物求生的方式跟绿藻的某些种类很像。
研究人员一开始的时候研究了植物细胞壁的进化,他们一直认为它们是适应地球陆地生物生活型态的关键因素,因为它给生物体提供了支撑,使植物得以在地球引力的影响下生长。
“我们发现绿藻的细胞壁跟陆生植物的细胞壁一样复杂,这很奇怪,因为古生绿藻生活在水里。”哈霍特说,“然后,我们开始寻找其他证据,以证实绿藻在变成陆地植物前,确实生活在陆地上。”
同时,哥本哈根的研究人员也发现,绿藻的结构表明,它们不可能只生活在水里。例如,有些绿藻已经失去了鞭毛,那种像鞭子似的脏器能帮助单细胞生物体在水里移动。所有跟陆地植物有近亲关系的绿藻都没有眼状斑点,绿藻依靠它们游向光亮。
细胞壁特性以及最近对陆地生绿藻(克里藻属)的基因序列表明,这种绿藻跟陆地植物共享若干基因,这些基因都跟耐光性和耐寒性有关。就目前的基因证据表明,我们发现绿藻的这些特征是按照线性关系排列的,并非趋同演化而来。
如果这个理论经得起考究,那么它将颠覆教科书里讲述了一个世纪的科学故事:植物从水里跳出来,爬上陆地。这是植物学家弗雷德里克·奥芬·鲍尔的理论。他于1908年出版了《陆地植物的起源》,他认为陆地生物源于一种孢子体。
“从我们拥有的基因和形态学数据来看,很难从进化上解释。生活在水里的绿藻是怎么成为陆地植物的。”乌尔思科夫说。他也是哥本哈根大学植物和环境科学系教授。“我们不能不好好想一想,我们现在有证据了。”
这些科研人员的最大挑战将是证明这些绿藻是怎么拥有陆地植物复杂的细胞壁的。他们相信这些陆生绿藻有足够的能力生活在沙地上,依靠接受雨水的滋润存活。然而化石的证据是,这一时期的进化史里只有孢子——争论看来会非常激烈。
“我感到奇怪的是,如果这些绿藻在陆地上呆了很久,怎么会只有这么几种呢?它们绝对会胜出呀!也许有一天我们能发现这条线上更多的绿藻。”
“如果你的想法很疯狂,特别是你想颠覆该领域的权威的话,你就得耐心点。如果你找到了足够的证据,某种程度上,你就明白你可能是对的。”(来源:科普中国)
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