登陆注册
7868600000040

第40章 最早登陆的植物——蕨类植物

蕨类植物的起源

蕨类植物的起源,根据已发现的古植物化石推断,一般认为,古代和现代生存的蕨类植物的共同祖先,都是距今4亿年前的古生代志留纪末期和下泥盆纪时出现的裸蕨植物。

裸蕨植物在下、中泥盆纪最为繁盛,在它们生存的时期里,衍生出来的种类很多,形式也复杂。据近来的研究,也有不少人认为裸蕨植物可能并不代表植物界的一个自然分类单元,而是一个内容极为庞杂的大类群,发现于西伯利亚寒武纪的阿丹木,以及发现于澳大利亚志留纪的刺石松等化石植物,因其形态特征和地质年代的古老性,认为蕨类植物并不完全是起源于裸蕨植物,而是起源于比它们更原始的类型或是共同的祖先,但是由于化石保存条件的限制,现在的认识还是很不完善,需要进一步研究。

裸蕨植物起源问题,植物学家的意见并不一致。多数人认为,古老的蕨类植物是起源于藻类;也有人认为,可能起源于苔藓植物。至于裸蕨植物起源于哪一类藻类植物,意见又有分歧。有的认为裸蕨起源于绿藻,主要理由是它们都有相同的叶绿素,贮藏营养是淀粉类等物质,游动细胞具有等长鞭毛等特征都和绿藻相似;也有人认为蕨类起源于褐藻,理由是褐藻植物中不但有孢子体和配子体同样发达的种类,也有孢子体比配子体发达的种类,而且褐藻植物体结构复杂,并有多细胞组成的配子囊。至于蕨类植物起源于苔藓植物,其理由主要是裸蕨植物孢子体有某些性状与苔藓植物中的角苔类相似,但缺乏足够证据,又难以解释两者生活史上孢子体和配子体优势的转变;也有人认为,裸蕨植物和苔藓植物都是起源于藻类,并且是平行发展而来的。

蕨类植物的进化

裸蕨植物远在晚志留纪或泥盆纪已经登陆生活,由于陆地生活的生存条件是多种多样的,这些植物为适应多变的生活环境,而不断向前分化和发展。在漫长的历史过程中,它们是沿着石松类、木贼类和真蕨类3条路线进行演化和发展的。

(1)石松植物是蕨类植物中最古老的一个类群,在下泥盆纪就已出现,中泥盆纪时,其木本类型已分布很广,到石炭纪为极盛时代,二叠纪则逐渐衰退,而今只留下少数草本类型。其最原始的代表植物,是发现于大洋洲志留纪地层中的刺石松,茎二叉分枝,具星芒状原生中柱,密被螺旋状排列的细长拟叶,每1拟叶具有1简单的叶脉,孢子同型。这些特征很像裸蕨植物的星木属植物,但是,它的孢子囊着生的位置是在各拟叶之间或近似叶的基部,而不像真正裸蕨植物那样生在枝的顶端,这可能由于载孢子囊的枝轴部分缩短,并趋于消失,因而孢子囊从顶生的位置转移到侧生位置。由此推测出具有侧生位置的孢子囊特征的石松类植物,是由裸蕨植物起源的,而刺石松是裸蕨植物和典型的石松类植物之间的过渡类型。

松叶蕨现代生存的松叶蕨目植物没有根的结构,甚至在其胚的发育阶段,也没有任何根的性状,由此可见,它们先前从来就未曾有过根,所以,根的不存在现象,乃是原始性状,而并非由于退化的结果。很多植物学家认为它们是裸蕨植物的后裔。但是,松叶蕨迄今尚未发现过有化石的代表,虽然它有极大的原始性,但是其顶枝起源的叶器官和孢子囊合成为聚囊现象,显然与裸蕨植物不同,故难以断定它们的亲缘关系。

(2)木贼类植物出现在泥盆纪,最古老的木贼类植物是泥盆纪地层中的叉叶属和古芦木属。其特征与裸蕨类及木贼属均相似,故被认为是裸蕨类与典型木贼植物之间的过渡类型。

(3)真蕨类植物最早出现在中泥盆纪,但它们与现代生存的真蕨类植物有较大差别,故被分成为原始蕨类。其孢子囊呈长形,囊壁厚,纵向开裂或顶上孔裂。重要的代表有1936年在我国云南省泥盆纪地层中发现的小原始蕨,及发现于中泥盆纪的古蕨属等。小原始蕨是具有一种合轴分枝的小植物,侧枝的末端扁化成扁平二叉分枝的叶片状,孢子囊着生在具有维管束的小侧枝顶上。古蕨属具有大型、二回羽状的真蕨形叶子,在一个平面上排列着小羽片,孢子囊着生在小羽片轴上,孢子异型。这些植物在体形上很可能代表介于裸蕨类和真蕨类之间的类型。古蕨属的发现,加强了真蕨亚门和裸子植物门之间在系统发育上的联系。许多人认为,最早的裸子植物是通过古蕨这一途径发展出来的。在长远的地质年代中,这些古代的真蕨植物到二叠纪时大多已灭绝。到三叠纪和侏罗纪又演化发展出一系列的新类群。现代生存的真蕨大多具大型叶,有叶隙,茎多为不发达的根状茎,孢子囊聚集成孢子囊群,生在羽片下面或边缘,绝大多数是中生代初期发展的产物。

现代的蕨类植物的叶子都长得像羊的牙齿一样,因此,最早研究它们的科学家就把它们也形象地称为“羊齿植物”。在地球自然历史发展过程中,这些“羊齿植物”实际上是最早的高等植物,它们在志留纪晚期已经开始在陆地上出现。

这些最早的陆生蕨类被称为顶囊蕨或光蕨。此后,蕨类植物分化为2支,其中一支经志留纪向泥盆纪过渡时期的工蕨发展到后来的石松类;另一支经泥盆纪早期的裸蕨发展出后来的节蕨(也叫木贼或楔叶)和真蕨。此外,在泥盆纪还发现有一类称为瑞尼蕨的植物,它们与高等植物一样具有维管束,同时又与低等植物一样没有气孔器,因此目前还很难确定它们的真正系统分类地位。

到了晚泥盆世,在早、中泥盆世盛极一时的裸蕨逐渐灭绝了,但是石松、节蕨和真蕨类开始走向繁荣。这些进化了的蕨类植物已经有了根、茎、叶的分化:根可以使植物体得到稳定并深入到土壤下层以吸收更多的水分和矿物质;茎一方面使植物体能够直立起来,更重要的是其内部维管束结构的形成为植物体产生了鳞木更为完善的输导系统以有利于营养物质的输送;叶则成为专门进行光合作用的器官,因其表面积的大大增加而使植物体能够更多地吸收日光中的能量。正因如此,蕨类植物在古生代后期将“地球园林”装点得分外秀丽。

现代生活在地球上的蕨类植物仍有1万余种,绝大多数都是草本植物。但是在古生代的石炭纪和二叠纪,蕨类植物当中属于石松类的鳞木和属于节蕨类的芦木却都是高大的乔木型木本植物。

鳞木可达三四十米高,树身直径可达2米;它们的树干与裸蕨一样两叉分枝;狭长的叶子可长达1米,叶子上有明显的中肋;叶子呈螺旋状排列在树干上,长在其基部的叶座上;叶座突出于树干表面,一般呈菱形,由于排列成螺旋状,当叶子脱落以后它们看起来很像鳞片状的印痕,鳞木即因此得名。

芦木生长在沼泽里,高达三四十米,树干直径可达1米,叶子轮生在分枝的节上。芦木的叶子与鳞木的叶子起源不同,它们是由小枝变化而来的。

真蕨类比石松类、节蕨类更能适应陆地生活。它们的叶子较大,又扁又平,而且分为上下两面,叶脉分支也多,这样更扩大了光合作用的面积和效率。真蕨类一般生活在陆地上,少数生活在沼泽中,还有的附生在其他植物的数杈上。真蕨类中,生活在石炭纪末期到二叠纪初期的树蕨有很大的树冠,密集成林。在距今2亿多年前的早二叠纪晚期至晚二叠纪早期,云南及我国南方和西南的几个其他省份分布着一种叫做六角辉木的树蕨,有十几米高,树干直径超过20厘米,羽状复叶型的叶子很大,有两三米长。六角辉木的茎有非常发达的输导组织和机械组织,其树干的横切面上可以看到外部的皮层和极为复杂的组成中柱(根和茎的中轴部分)的维管束。维管束的直径约为10厘米,由7个同心环组成,最里面的一个呈圆形,其余的呈条带状。因此,这样的树干横切面看起来就形成了五光十色的六角形,这就是“六角辉木”名称的由来。

蕨类植物的大发展,促成了地球历史上第一次原始森林的出现,使地球生态系统的整体面貌发生了巨大的变化,为脊椎动物由水上陆奠定了物质基础。

鳞木

鳞木,是石松类(化石)类中已绝灭的鳞木目最有代表性的1属,出现于石炭二叠纪,乔木状,树干粗直,高可达38米以上,茎部直径可达2米。枝条多次二歧分枝,形成宽广的树冠。与封印木和芦木共同繁殖在热带沼泽地区,形成森林,是石炭二叠纪重要的成煤原始物料。

同类推荐
  • 破解科学的谜团(走进科学丛书)

    破解科学的谜团(走进科学丛书)

    千年的狂欢不会让人忘掉一切,纪元的更迭也无法带走一切疑问。在新的世纪里,仍然有许多长期困惑着我们的问题在心头萦绕。20世纪末,科学家们对哈勃太空望远镜观测到的一些现象进行分析后发现,宇宙大爆炸理论出现了矛盾,宇宙可能并非由大爆炸而开始的。
  • 透析发明与创造的决窍(走进科学丛书)

    透析发明与创造的决窍(走进科学丛书)

    1804年的一天,法国有个叫尼古拉·阿佩尔的糖果点心匠,他在整理物品时,发现一瓶放置了很长时间的果汁没有变质。为什么这瓶果汁经久不坏呢?纳闷中,他细心地察看着这瓶不寻常的果汁,终于找到了答案。原来,这是一瓶经过煮沸又密封很好的果汁。看来食品用这种方法可以得到长期保存。于是他将一些食品装入广口瓶,在沸水中加热半小时以后,趁热将软木塞塞紧,并用蜡封口,果然可使食品长时间地保鲜。罐头就是这样发明的。尼古拉·阿佩尔为长期贮藏食品做出了贡献,获得了2万法郎的奖金。不久以后,他就在巴黎建起世界上第一家罐头厂。
  • 形形色色的现代武器(新编科技大博览·A卷)

    形形色色的现代武器(新编科技大博览·A卷)

    由于全书内容涵量巨大,我们将其拆为A、B两卷。A卷包括:形形色色的现代武器、精彩绚丽的宇宙时空、日新月异的信息科学、握手太空的航天科技、穿越时空的现代交通、蓬勃发展的现代农业、日益重要的环境科学、抗衡衰亡的现代医学、解读自身的人体科学、走向未来的现代工业,共十卷。B卷包括:玄奥神秘的数学王国、透析万物的物理时空、奇异有趣的动物世界、广袤绮丽的地理、生机百态的植物世界、扑朔迷离的化学宫殿、蔚蓝旖旎的海洋、探索神秘的科学未知,共八卷。
  • 青少年最应了解的生物奇谜

    青少年最应了解的生物奇谜

    本书以图文并茂的形式介绍当代青少年最应了解的各类生物奇谜,以猎奇的视角和科学的态度普及科学知识,弘扬科学精神。本书为青少年知识读物。
  • 绿色生态(地球一小时)

    绿色生态(地球一小时)

    生态城市是一个崭新的概念。是标志社会进步、经济发展、生态平衡三者达到和谐统一的标准,是人与自然相互融洽结合的基本条件。本书对绿色生态的概念做了一个细致的介绍,并且对人类赖以生存的生态环境恶化也做了一个讲解。
热门推荐
  • 智慧生财49招

    智慧生财49招

    在经济在发展的今天,越来越多的人投身于商海,人们通过各种各样的方式实现自己创富生财的梦想。在这一过程中,智慧是人们赢得财富的支点。本书《智慧生财49招》从生活点滴小事入手,从49个方面介绍了创富生团的方法,具有通俗性、针对性和可操作性,供广大创业者学习和借鉴。
  • 梦断金陵

    梦断金陵

    这本书讲述的是郑国由强盛转为亡国的故事,郑国国都金陵城最终沦陷,故而取名梦断金陵,?故事由郑国的“一文两武”展开,其中“文当伯奇,只字转乾坤”中的伯奇是“南有崇文才八斗,京都钟鸣知古今”的钟鸣之子?两武则是“鸿立浩门上,北国不敢前”金陵城谢国公之子谢泽甫和“横扫卫千城,十年惧战屠”天丰城赵域之子赵洪瀚。?故事从他们的立场讲述磅礴大气国恨争霸,以及细腻的爱恨情仇…
  • 列王之冕

    列王之冕

    一个如落花般凄然凋谢的少女,却令整个世界奏响杀戮的战歌。被烈火与凛冰铺洒的大地之上,剑罡呼啸,长戈烁日!人类与人类之间的仇恨,必将以鲜血来终结!!!这是两个心怀执念的男人以命相搏的故事。当流星破空,瓦釜雷鸣之时,只属于王的冠冕又将何去何从?一切尽在《列王之冕》!
  • 太保笑传

    太保笑传

    山河破碎,当中以商山洛水为枢纽,一时间群雄并起,商山女帝,西关太保,洛水月姬等各自扩张势力逐鹿问鼎,江山多娇,究竟花落谁家?且看我太保手段
  • 觅极

    觅极

    封闭的黑幕中,我们紧闭着双眼,无视外面所有噪声。黑幕外的蝼蚁在不断的腾飞,但它们所做的一切,在骄傲的龙族面前,只是多余的行为。当支撑天地的神树被树内的虫子啃食殆尽时,天上的天使会带着地下的恶魔,重塑世界。
  • 东林殇

    东林殇

    东林神将秦疆被兄弟楚玉杀害,秦疆之子幸存,这个孩子流落江湖,虽根骨奇佳,却修行困难,在这个孩子身上到底有着怎样的阴谋,懦弱的他知道自己的身份时,他是崛起?报仇?继续逃避?到底该何去何从?
  • 圣光十一世

    圣光十一世

    贪婪的欲望,罪恶的掠夺,第十一代圣光守护神转世背负拯救天下的命运。在命运的驱使下,在家破人亡都悲痛中。他,踏上了成为强者的道路
  • 陌殇之影子恋人

    陌殇之影子恋人

    为什么?为什么,所有让人都围着她——陌冰雨转?为什么,当初说好的订婚会因为她——陌冰雨而改期?陌冰雨,你到底哪里比我好?为什么?为什么?我恨你,我恨你!
  • 紫冰神月弓

    紫冰神月弓

    一人一弓,一身双魂。射苍穹,踏天海,掌控万千战船,称霸世界,终成亿万群岛之主。注定不能提升修为的江易雪,无意间闯入上古遗迹,获得紫冰神月弓,在上古将魂包日天的协助下,重启修行之旅,踏上主宰世界的征程······
  • 往事碎了满天

    往事碎了满天

    嗯…这部分文字以前没起过名字。不少自己都感动的细节。怎么说呢……没有华丽的句子,没有堆辞砌藻,可读起来会觉着平淡得扎心。写的时候太放松了?太多东北味四处流传。其他都好。故事、人物,也不少都是现实生活中的,比如罗恹这个人,里面多少会有张同学的影子,哦还有唐秋生也是借鉴了某野。罗恹,第二个字读yan,第一声,我他妈一直以为它读第四声!发现自己又文盲了一把,有点不高兴,可我还是不打算改。希望以后也能再写出这样的文。软刀子。