植物演化历史

1、第一部分 植物的起源与演化 第二部分 植物与我们的环境 一、植物演化梗概 二、真核藻类的起源与演化 三、裸子植物的发生与演化 四、被子植物的起源与演化 五、被子植物的分类系统 六、植物进化规律 第一部分 植物的起源与演 化 一、植物演化梗概 大约在亿年以前，地球母亲孕育出了最古 老的植物蓝藻，它们既渺小，又伟大。蓝 藻像真正的植物一样，细胞内有了叶绿素，能 利用水、二氧化碳和阳光进行光全作用，制造 养分，并排出“废气”氧。经过亿万年的 努力，数不清的蓝藻使大气中的氧越来越多， 在太阳的照射下，地球的上空形成了臭氧层， 它像给地球打了一把保护伞，使地球变得更适 于万物的生存。无怪乎人们说，蓝藻的

2、出现是 生命发展史上最伟大的事件之一。 蓝藻在大海的摇蓝里生长，并由低级向高纸演 化。大约在亿我年前，植物登陆了，开始由 水生向陆生过渡，这时的代表植物是苔藓。继 而裸蕨类植物出现了，它们虽然没有正常的根 叶，但与水生植物相比，它们有了直立的茎， 裸蕨类植物开始在陆地上立住了脚。以后便是 蕨类植物兴起的时期，它们有了根、茎、叶， 能更好地适应陆地生活。 藻类、苔藓、蕨类植物繁殖后代的方式比 较原始，必须在有水的条件下进行。 大约到了.亿多年前，全球气候由温暖湿润变得干 燥起来，裸子植物成了陆地上最繁盛的植物，如我们 现在能看到的苏铁、银杏、松柏类植物。裸子植物是 最早的种子植物，它们开始离开水

3、边向高山、陆地发 展。那时另一大类群的种子植物被子植物也出现 了，它们的种子被保护起来，受外界条件的影响小， 在繁殖后代上占有了更大的优势。被子植物还有个显 著特点，就是产生了特有的繁殖器官花。现在， 被子植物占据了植物王国的统治地位。 在植物漫长的进化过程中，新的物种不断产生， 老的物种不断被淘汰。在进化过程中，植物逐寸逐尺 地扩大着自己的生存空间，最让绿色充满面了地球， 绿色是生命的象征。 植物演化地质年代表 代纪世 距今年代 / /百万年前 优势植物 新生代 CenozoicCenozoic 第四纪 QuaternaryQuaternary 现代12 00012 000年前 有花植物 第

4、三纪 Tertiary Tertiary 更新世2.52.5 上新世7.07.0 中新世2626 渐新世3838 始新世5454 古新世6565 中生代 MesozoicMesozoic 白垩纪 晚白垩世9090 被子植物形成优势 被子植物起源， 裸子植物繁盛 早白垩世136136 侏罗纪 晚侏罗世166166 早侏罗世190190 三叠纪 晚三叠世200200 早三叠世225225 古生代 二叠纪 晚二叠世260260 蕨类植物及种子蕨繁盛 早二叠世280280 代纪世 距今年代/(/(百 万年前) ) 优势植物 古生代 PaleozoicPaleozoic 石炭纪 Carboniferou

5、sCarboniferous 晚石炭世325325 蕨类植物兴起， 苔藓及裸子植物发生 早石炭世345345 泥盆纪 DevonianDevonian 晚泥盆世360360 中泥盆世370370 早泥盆世395395 志留纪 SilurianSilurian 430430 简单维管植物，最早的蕨类 奥陶纪 OrdovicianOrdovician 500500藻类植物繁盛 寒武纪 CambrianCambrian 570 570 元古代 太古代 前寒武纪 PrecambrianPrecambrian 570-1500570-1500 1 5001 5005 0005 000 细菌及蓝藻 植物演

6、化地质年代表-续 高 等 植 物 演 化 的 地 质 年 代 表 返回 细菌； 单核丝状蓝藻，与现代的颤藻属(Oscillatoria) 和念珠藻属(Nostoc)相似； 真核真菌； 真核绿藻。 二、真核藻类的起源与演化 距今6亿20亿年间，海洋中充满了生物，包括了许 多原始的动、植物类型。 除志留纪(Silurian)、泥盆纪、二叠纪的冰川时期外， 类似于现代的热带气候统治着整个世界，物种的大爆发就 在这时发生。 在寒武纪(Cambrian)、奥陶纪(Ordovician)以及志留纪 的大部分时间，藻类一直在植物界里占优势，红藻、褐藻 等许多与现在种类相似的类群已出现，绿藻的门类齐全。 返

7、回 三、裸子植物的发生与演化 古生代最显著的标志是：早泥盆世2500 万年时间里由纤弱的维管草本（维管束 （vascular bundle）是维管植物（蕨类植物、裸子植物 和被子植物）的叶和幼茎等器官中，由初生木质部和 初生韧皮部共同组成的束状结构。维管束彼此交织连 接，构成初生植物体输导水分，无机盐及有机物质的 一种输导系统维管系统，并兼有支持植物体的作 用）发展出了森林乔木，二叠纪4500万年时间 里的物种大灭绝。 有花植物的孕育在三叠纪开始。 白垩纪是第三个快速进化时期， 原因：气候和地质的巨大变化，虫媒 传粉盛行。 白垩纪最为显著的特征：被子植 物的散布和恐龙的灭绝。 种子蕨的结构发展

8、到现代被子植物的相应结构。 蕨类植物从志留纪、泥盆纪到全盛 的晚石炭世，历时不下于0.8亿1亿年。 裸子植物从晚泥盆世到全盛的中生代， 历时1.5亿年。被子植物起源的时代不迟 于三叠纪。 A植物体茎干由不分枝到多分枝； B孢子叶由散生到聚生成各式孢子叶球；大孢 子叶逐渐特化； C雄配子体由吸器发展为花粉管；雄配子由游 动的、多纤毛精子，发展到无纤毛的精核； D颈卵器由退化发展到没有，等。 裸子植物在系统发育过程中，主要演化趋势是： 买麻藤纲是裸子植物中最早进化的类群。 苛得 狄 返 回 四、被子植物的起源与演化 （一）起源的时间 1古生代起源说 认为被子植物起源于古生代二叠纪。 2白垩纪（或晚

9、侏罗纪）起源说 被子植物起源于白垩纪或晚侏罗纪。 被子植物起源的时间似乎可以肯定， 是在白垩纪以前的某个时期。 （二）发源地 1高纬度起源说 希尔（Heer）的观点 植物通过三个方面向南分布： （1）由欧洲向非洲南进； （2）从欧亚大陆向南发展到中国和日本，再 向南伸展到马来西亚、澳大利亚； （3）由加拿大经美国进入拉丁美洲，最后扩 散到全球。 现在看来，这种主张证据是不足的。 2中、低纬度起源说 大多数学者支持被子植物起源于热带。 大量被子植物化石在中、低纬度出现 的时间实际上早于高纬度。 现代被子植物的地理分布情况，同样说明植 物可能起源于中、低纬度地区。 雷文（Raven）和阿克塞尔罗（

10、Axelrod）等人 根据板块学说和古植物的证据，主张被子植物可能 起源于西冈瓦纳板块的热带高地。 ， （三）可能的祖先 1真花学说（Euanthium Theory） 认为被子植物的花是一个简单的孢子叶穗，它是 由裸子植物中早已灭绝的本内苏铁目，特别是准苏铁 （Cycadeothea）具两性孢子叶的球穗花进化而来的。 孢子叶球上的苞片 被子植物的花被 小孢子叶 雄蕊 大孢子叶雌蕊（心皮） 孢子叶球的轴花轴 现代被子植物中的多心皮类，尤 其是木兰目植物是现代被子植物的较 原始的类群。 真花说由毛茛（gn）学 派建立。 2假花说（Pseudo-anthium Theory） 认为被子植物的花和裸

11、子植物的完全一致，每 一个雄蕊和心皮分别相当于1个极端退化的雄花和雌 花，因而设想被子植物来自于裸子植物的麻黄类中 的弯柄麻黄（Ephedra campylopoda）。 雄花的苞片花被 雌花的苞片心皮 雄花的小苞片消失，剩下雄蕊 雌花小苞片退化剩下胚珠 假花说由恩格勒学派的韦特斯 坦（Wettstein）建立。 现代被子植物的原始类群是单性花的葇荑花 序类植物，有人甚至认为，木麻黄科就是直接从 裸子植物的麻黄科演变而来的原始被子植物。 返回 六、被子植物的分类系统 1恩格勒的分类系统 德国植物学家恩格勒(Engler)和柏兰特 （Prantl）于1987年在植物自然分科志一 书中发表。 将植

12、物界分成13门， 而被子植物是第13门 中的一个亚门，即种子植物门被子植物亚门，并 将被子植物亚门分成双子叶植物和单子叶植物二 个纲，将单子叶植物放在双子叶植物之前。 恩格勒系统是根据假花说的原理，认 为无花瓣、单性、木本、风媒传粉等为原 始的特征，而有花瓣、两性、虫媒传粉的 是进化的特征。 2哈钦森被子植物分类系统 英国植物学家哈钦森于1926年在有花 植物科志一书中提出，1973年作了修订， 从原来332科增加到411科。 该系统认为被子植物是单元起源的，双子叶植 物以木兰目和毛茛目为起点，从木兰目演化出一支 木本植物，从毛茛目演化出一支草本植物，认为这 两枝是平行发展的。单子叶植物起源于

13、双子叶植物 的毛茛目，并在早期就分化为三个进化线：萼花群 （Calyciferae）、瓣花群（Corolliferae）和颖花群 （Glumiflorae）。 3塔赫他间被子植物分类系统 塔赫他间于1954年公布。他认为被子植物 起源于种子蕨，并通过幼态成熟演化而成；草本 植物由木本植物演化而来；单子叶植物起源于原 始的水生双子叶植物的具单沟舟形粉的睡莲目莼 菜科。 4克郎奎斯特被子植物分类系统 克 郎 奎 斯 特 分 类 系 统 是 美 国 学 者 克 郎 奎 斯 特 （Cronquist）1958年发表的。该分类系统亦采用真花学 说及单元起源的观点，认为有花植物起源于一类已经绝灭 的种子蕨

14、；现代所有生活的被子植物亚纲，都不可能是从 现存的其他亚纲的植物进化来的；木兰亚纲是有花植物基 础的复合群，木兰目是被子植物的原始类型；葇荑花序类 各目起源于金缕梅目；单子叶植物来源于类似现代睡莲目 的祖先，并认为泽泻亚纲是百合亚纲进化线上近基部的一 个侧枝。 返回 六、植物进化规律 植物类群演化的趋势：由结构和功能简单和 不分化向复杂、分化和完善演化。 上升演化（upward evolution） 1植物类群演化的趋势 单细胞个体群体细胞分工、组织分化 细胞裂殖无性繁殖和有性繁殖 两种植物体一种植物体 下降演化（downward evolution）:有些 器官和组织的结构从复杂走向简单，如

15、苔藓 植物由孢子体发达的裸蕨退化而成。 专化（specification）指植物的演进 水平并无变化的特化。 2单元起源和多元起源 现代多数植物学家主张被子植物单元起 源（monorheithry），主要依据是被子植物具 有许多独特和高度特化的特征。如双受精现象 和三倍体的胚乳。 多元起源（polyrheithry） 3趋同、趋异和平行演化 由于受相同环境的胁迫，分类群的性状趋于一致 的现象趋同（convergence）。 两个分类群具有共同的祖先，通过分化和间断 出现差异分支趋异（cladistic divergence）。 由一个共同祖先分化出一些分类群，它们在 演化中性状的演化速率相似，

16、平行发展并形成相 似的分类群平行演化。 4原始性状和进化性状 判断性状的原始与进化最客观的 标准是：早出的原始，晚出的进化。 5植物进化的速率 有些植物既具有进步的性状，也具有 较原始的性状，这种性状进化速率不同 的现象被称为异速进化（heterobasmy） 或镶嵌进化（mosaic evolution）。 植物的进化速率可分为三类： （1）低速进化（bradytelic evolution） （2）中速进化（horolely evolution） （3）高速进化（tachytely evolution） 进化速率不同的原因： 居群内遗传变异的数量； 居群的结构和大小； 居群对环境的适应程度； 居群内突变率的大小。 生殖方式的多样性； 返回 一、植物与环境