植物進化簡史,從藻類到花卉用了39億年

2020-08-25 財富邏輯

在人類出現以前,主宰地球上的生命有恐龍,然而,再往前,就不是動物而且植物了,植物最早誕生,在經歷了世世代代的更迭,逐漸進化為高級生命。

植物利用太陽光,吐露氧氣,製造有機物,為其他生命的繁衍提供保障。科學研究發現,生命起源於海洋,據化石紀錄,距今約40億年前,世界上出現了最簡單的細菌,藍藻等原核生物。約在35-33億年前,地球的水體中已出現了藍藻。這便是植物進化的起點。從原核生物演變為真核細胞生物。真核細胞從二十二億年左右出現。

肉眼所不見的單細胞藻類最早出現在約19億年前,肉眼所見的大型藻類最早可能出現在16億年前。到了5.4億年前的寒武紀,多細胞藻類繁盛,各大類群藻類植物的演化趨勢基本形成。

這一時期海底壯觀繁茂的藻類植物,我們稱之為「寒武紀海底森林」。此後的十幾億年內,藻類植物主宰著地球。這是一類構造簡單,無根莖葉分化,具有光合色素的植物,我們稱之為原植體。藻類多為單細胞、多細胞群體、絲狀體、葉狀體和枝狀體等,僅少數具有組織分化(如海帶)和類似根、莖、葉的構造(無微管組織)。根據藻類的形態、生殖方式等的不同,藻類分為藍藻門、裸藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門、硅藻門、綠藻門和紅藻門。

綠藻與高等植物有著相同的光合作用色素、光合作用產物(澱粉)、鞭毛類型,因此大多數科學家認為高等植物的祖先是綠藻。在奧陶紀,藻類植物(主要是綠藻)開始進入空曠的淡水河流和湖泊。

水中的藻類逐漸的向陸地演變,變成了低等的苔蘚,比如地衣之類的,它們適應環境的能力非常的強。相比於水中的生活,植物在陸地上更容易獲取陽光和空氣。植物通過增大與地面的接觸面積,長出防水層等等手段,苔蘚植物出現了。苔蘚植物具有假根,但仍無莖和葉的分化,它依靠孢子進行繁殖,具有明顯的世代交替,即配子體和孢子體。不過,苔蘚植物的受精必須藉助於水,植物的進化之路仍在延續。

化石研究顯示:苔蘚起源於早古生代,至少在奧陶紀就有了苔類與蘚類的分化,在中生代有了角苔類的分化;到了新生代,苔蘚種類更加豐富。目前,全球已知2萬多種苔蘚,它們的分布範圍非常廣,無論溫暖溼潤的森林,還是乾旱的荒漠,抑或常年冰凍的寒冷地區,都有它們的身影。

苔蘚的生活史與其他高等植物區別明顯,它們的孢子體不能獨立存活,需寄生在配子體上。苔類的配子體是有背腹面之分的葉狀體或莖葉體,兩側對稱;孢子體由孢蒴、蒴柄和基足組成。蘚類的配子體是無背腹之分的莖葉體;孢子體由孢蒴、蒴柄和基足組成。角苔類的配子體為葉狀體,莖基部有單細胞組成的假根;孢子體無蒴柄,僅具長角狀的孢蒴和基足。到今天,我們依然可以看到矮小的苔蘚,它們形態各異常見於山野巖石樹幹上,或在青瓦間、紅牆下等潮溼潤澤處獨據一角,將帶有油畫質感的苔蘚之綠微微鋪展,盡顯清新典雅之美。

隨著地殼運動的進行,原本一些海洋會變成陸地,海裡的植物逐漸的演變進化成蕨類。起初進化出的裸厥類,也沒有葉片和根,只是依靠著假根著生在陸地上。之後會進化出莖幹,也有了根部和葉片,但是生殖還是離不開水。大約4億年前,有一些綠藻演化出原始陸生維管植物——裸蕨。蕨類植物孢子體遠比配子體發達,並有根、莖、葉的分化,並已發展出發達的維管系統。

蕨類植物大多為草本植物,少數為木本(比如活化石「桫殖」)。大型蕨類植物繁盛於石炭紀,煤就是石炭紀大型蕨類植物形成的。依靠微管系統,蕨類可以從土壤中汲取水分、養料,一定程度上擺脫了對水的依賴,和苔蘚植物一樣,蕨類的受精作用仍然離不開水的參與。從裸蕨類出現開始,植物在陸地上站穩腳跟,開始了漫長的陸地生活。植物也從水生環境過渡到陸生環境,這一過程是地球陸地生態系統演化的重要環節。

蕨類植物世界現存有約12000種,繁盛於石炭紀,樹木高達20,30米。煤就是石炭紀大型蕨類植物形成。可以想像在石炭紀,空氣富氧,大片大片的原始森林面積,死亡幾個億年間的樹木,堆積的有如幾十米,甚至百米厚的堆層。距今2.45億年間,盤古大陸開始分裂,分裂的速度每年推進1毫米。時間持續了4000萬年,盤古泛大陸的分裂次序,這就是歷史的三疊紀,期間菊石大量存在海洋之中。

之後由於氣候的變化和地殼的運動,原本生長的蕨類會大量消失,距今約3.77億年的古生代泥盆紀晚期,之前的蕨類植物會逐漸的演變成裸子植物,此時已經徹底可以離開水的影響,適應了陸地上的生長。現代的裸子植物,有不少是歷經第四紀冰川時代保留下來的。裸子植物多為高大喬木,具有「開花」結實的現象,它們並沒有真正的花,只有小孢子葉(雄蕊)聚生成的小孢子葉球和大孢子葉(雌蕊)聚生成的大孢子葉球。我們常見的裸子植物包括蘇鐵、銀杏和松柏。

從白堊紀(1.36~0.9億年)開始,被子植物蓬勃發展,取代了裸子植物的優勢地位。被子植物具有真正的花,典型的花由花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群四部分組成。雙受精現象的出現使得被子植物的繁殖真正擺脫了對水的需求。被子植物的孢子體高度發達,配子體則進一步退化。正是因為以上優於其他各類植物的特徵,直到現在,被子植物仍然是地球上種類最多,分布最廣泛,適應最強的優勢類群。

被子植物花的各部在數量上、形態上有極其多樣的變化,這些變化是在進化過程中, 適應於蟲媒、風媒、鳥媒、或水媒傳粉的條件,被自然界選擇,得到保留,並不斷加強造成的。按照現行植物五界分界系統,單子葉植物綱 ,現存有59300個物種。雙子葉植物綱,有199350個物種。而同類銀杏綱,就只剩一個品種至今。銀杏對改善心血管,血液質量有特別重要作用。這種植物,生長在爬行動物盛行的時代。中國現存有5000年以上的銀杏樹12棵。


買麻藤綱,中國有二目,二屬,百歲蘭屬,麻黃素,起源於新生代。世界上有三目,三屬,約80種。

松柏綱,最早出現於晚石炭世,中生代早期史本綱進化,最為繁茂時期至晚侏羅紀,白堊紀已達到頂峰 。松科屬,共有十個屬約230種。中國有十個屬約一百種。冷杉屬,約50多種,我國有近20種。金錢松屬,木材紋理通直。此外還有銀杉,雪松,鐵杉,黃杉,落葉松屬和雲杉屬。

紅豆杉綱,紅豆杉綱起源較早,根據化石記錄,紅豆杉屬與榧樹屬,始起於中侏羅紀,穗花杉屬始見於晚白堊紀,至新三紀 ,廣泛分布在亞洲,北美,歐洲各地。紅豆杉屬有約11種,白豆杉1種,穗花杉屬3種。紅豆杉是世界上公認瀕臨滅絕的天然珍稀抗癌植物,是經過了第四紀冰川遺留下來的古老孑遺樹種,在地球上已有250萬年的歷史,羅瑞生物科技研究院曾經採用紅豆杉提取了 「紫諾」牌「抗癌藥多西他賽原料藥」獲得中關村科技園《新技術及其產品批准卡》,「從紅豆杉枝葉中連續逆流提取抗癌藥原料10-DAB」,獲北京市高新技術成果轉化項目認定。在自然條件下紅豆杉生長速度緩慢,再生能力差,所以很長時間以來,世界範圍內還沒有形成規摸的紅豆杉原料林基地。

從最原始的細胞出現,到最早登上陸地的苔蘚植物出現,中間經歷了幾十億年。苔蘚植物或許以為自己已然站在進化的頂端,然而,進化的潮流浩浩蕩蕩,幾億年間,地球上的植物就已更新換代無數次,在今天,它們只是陸生植物中最矮小脆弱的一類。而人類,從未來幾億年的視回會看,或許就是當年的苔蘚吧。

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