植物的进化与系统发育

1、一、真核藻类的起源与演化一、真核藻类的起源与演化二、蕨类植物和苔藓植物的发生与演化二、蕨类植物和苔藓植物的发生与演化三、裸子植物的发生与演化三、裸子植物的发生与演化四、被子植物的起源与演化四、被子植物的起源与演化五、被子植物的分类系统五、被子植物的分类系统植物演化地质年代表植物演化地质年代表代代纪纪世世距今年代距今年代/ /百万年前百万年前优势植物优势植物新生代新生代cenozoiccenozoic第四纪第四纪quaternaryquaternary现代现代12 00012 000年前年前有花植物有花植物 第三纪第三纪 tertiarytertiary更新世更新世2.52.5上新世上新世7.0

2、7.0中新世中新世2626渐新世渐新世3838始新世始新世5454古新世古新世6565中生代中生代mesozoicmesozoic白垩纪白垩纪晚白垩世晚白垩世9090 被子植物形成优势被子植物形成优势被子植物起源，被子植物起源，裸子植物繁盛裸子植物繁盛早白垩世早白垩世136136侏罗纪侏罗纪晚侏罗世晚侏罗世166166早侏罗世早侏罗世190190三叠纪三叠纪晚三叠世晚三叠世200200早三叠世早三叠世225225古生代古生代二叠纪二叠纪晚二叠世晚二叠世260260蕨类植物及种子蕨繁盛蕨类植物及种子蕨繁盛早二叠世早二叠世280280代代纪纪世世距今年代距今年代/(/(百百万年前万年前) )优势植

3、物优势植物古生代古生代paleozoicpaleozoic石炭纪石炭纪carboniferouscarboniferous晚石炭世晚石炭世325325蕨类植物兴起，蕨类植物兴起，苔藓及裸子植物发生苔藓及裸子植物发生早石炭世早石炭世345345泥盆纪泥盆纪devoniandevonian晚泥盆世晚泥盆世360360中泥盆世中泥盆世370370早泥盆世早泥盆世395395志留纪志留纪siluriansilurian430430简单维管植物，最早的蕨类简单维管植物，最早的蕨类奥陶纪奥陶纪ordovicianordovician500500藻类植物繁盛藻类植物繁盛寒武纪寒武纪cambriancambr

4、ian 570 570元古代元古代太古代太古代前寒武纪前寒武纪precambrianprecambrian570-1500570-15001 5001 5005 0005 000细菌及蓝藻细菌及蓝藻植物演化地质年代表植物演化地质年代表-续续高高等等植植物物演演化化的的地地质质年年代代表表 返回 单核丝状蓝藻，与现代的颤藻属单核丝状蓝藻，与现代的颤藻属(oscillatoria)和念珠藻和念珠藻属属(nostoc)相似；相似； 细菌；细菌； 真核真菌；真核真菌； 真核绿藻。真核绿藻。一、真核藻类的起源与演化一、真核藻类的起源与演化 距今距今6亿亿20亿年间，海洋中充满了生物，包括亿年间，海洋中充

5、满了生物，包括了许多原始的动、植物类型。除志留纪了许多原始的动、植物类型。除志留纪(silurian)、泥、泥盆纪、二叠纪的冰川时期外，类似于现代的热带气候盆纪、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。在寒统治着整个世界，物种的大爆发就在这时发生。在寒武纪武纪(cambrian)、奥陶纪、奥陶纪(ordovician)以及志留纪的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，绿藻的门类藻等许多与现在种类相似的类群已出现，绿藻的门类齐全。齐全。 志留纪和泥盆纪化

6、石表明：松叶蕨、石松、志留纪和泥盆纪化石表明：松叶蕨、石松、楔叶以及原始蕨登陆成功。楔叶以及原始蕨登陆成功。费氏藻费氏藻(fritshiella tuberose iyengar)莱尼蕨属莱尼蕨属(rhynia)最早的木本植物瘤指蕨最早的木本植物瘤指蕨(pseudosporochnus nodosus) 二、蕨类植物和苔藓植物的发生与演化二、蕨类植物和苔藓植物的发生与演化 佛氏藻佛氏藻 1. 块状细胞群块状细胞群2. 匍匐枝匍匐枝 3. 直立气生枝系直立气生枝系 4. 丝状假根丝状假根无脉蕨无脉蕨(aneurophyton) 古蕨古蕨 (archaeopleris) 最早的种子是在晚泥盆世发现

7、的，最早的种子是在晚泥盆世发现的，被称为古籽被称为古籽(archeosperma)。 鳞木鳞木(lepidodendron) 芦木芦木(calamites) 裸蕨类裸蕨类(psilophyta) 苔藓植物的起源和演化苔藓植物的起源和演化 1绿藻起源说绿藻起源说费氏藻费氏藻 (fritshiella tuberose iyengar) a. 植物体植物体(1. 茎；茎；2. 颈卵器；颈卵器；3. 叶；叶；4. 鞭状枝鞭状枝); b. 茎的横切茎的横切面面; c. 叶叶(示示3深裂深裂)；d. 叶的中部叶的中部; e. 叶的尖部叶的尖部; fi. 叶的叶的横切面横切面; j. 叶基和茎的一部分叶基

8、和茎的一部分(示粘液细胞示粘液细胞) 藻苔藻苔 2裸蕨退化说裸蕨退化说角蕨属角蕨属(hornea)莱尼蕨属莱尼蕨属(rhynia)孢囊蕨属孢囊蕨属(sporogonites) 顶枝学说顶枝学说(telome theory) 好尼蕨属好尼蕨属 (horneophton) 四、裸子植物的发生与演化四、裸子植物的发生与演化 古生代最显著的标志是：早泥盆世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发展万年时间里由纤弱的维管草本发展出了森林乔木，二叠纪出了森林乔木，二叠纪4500万年时间里万年时间里的物种大灭绝。有花植物的孕育在三叠的物种大灭绝。有花植物的孕育在三叠纪开始。纪开始。

9、 白垩纪是第三个快速进化时期，白垩纪是第三个快速进化时期，原因原因：气候和地质的巨大变化，虫媒：气候和地质的巨大变化，虫媒传粉盛行。传粉盛行。 白垩纪最为显著的特征：被子植白垩纪最为显著的特征：被子植物的散布和恐龙的灭绝。物的散布和恐龙的灭绝。 种子蕨的结构发展到现代被子植物的相应结构。种子蕨的结构发展到现代被子植物的相应结构。 蕨类植物从志留纪、泥盆纪到全蕨类植物从志留纪、泥盆纪到全盛的晚石炭世，历时不下于盛的晚石炭世，历时不下于0.8亿亿1亿亿年。裸子植物从晚泥盆世到全盛的中生年。裸子植物从晚泥盆世到全盛的中生代，历时代，历时1.5亿年。被子植物起源的时亿年。被子植物起源的时代不迟于三叠纪

10、。代不迟于三叠纪。 a植物体茎干由不分枝到多分枝；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；大孢孢子叶由散生到聚生成各式孢子叶球；大孢子叶逐渐特化；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；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。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：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进化的类群。买麻藤纲是裸子植物中最进化的类群。 苛得狄五、被子植物的起源与演化五、被子植物的起源与

11、演化（一）起源的时间（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古生代起源说认为被子植物起源于古生代二叠纪。二叠纪。 2白垩纪（或晚侏罗纪）起源说被子植物起白垩纪（或晚侏罗纪）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。乎可以肯定，是在白垩纪以前的某个时期。（二）发源地（二）发源地 1高纬度起源说高纬度起源说 希尔（希尔（heer）的观点植物通过三个方面）的观点植物通过三个方面向南分布：向南分布： （1）由欧洲向非洲南进；）由欧洲向非洲南进； （2）从欧亚大陆向南发展到中国和日本，）从欧亚

12、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；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）由加拿大经美国进入拉丁美洲，最后扩散到全球。这种主张证据是不足的。后扩散到全球。这种主张证据是不足的。 2中、低纬度起源说中、低纬度起源说 大多数学者支持被子植物起源于热带。大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，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。同样说明植物可能起源于中、低纬度地区。 雷文（雷文（ra

13、ven）和阿克塞尔罗（）和阿克塞尔罗（axelrod）等人根据板块学说和古植物的证据，主张被子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。植物可能起源于西冈瓦纳板块的热带高地。 （三）可能的祖先（三）可能的祖先 1真花学说（真花学说（euanthium theory） 认为被子植物的花是一个简单的孢子叶穗，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，特别它是由裸子植物中早已灭绝的本内苏铁目，特别是准苏铁（是准苏铁（cycadeothea）具两性孢子叶的球穗）具两性孢子叶的球穗花进化而来的。花进化而来的。 孢子叶球上的苞片孢子叶球

14、上的苞片 被子植物的花被被子植物的花被 小孢子叶小孢子叶 雄蕊雄蕊 大孢子叶大孢子叶雌蕊（心皮）雌蕊（心皮）孢子叶球的轴孢子叶球的轴花轴花轴 现代被子植物中的多心皮类，尤其是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。真花说由毛茛学派建立。群。真花说由毛茛学派建立。2假花说（假花说（pseudo-anthium theory ） 认为被子植物的花和裸子植物的完全一认为被子植物的花和裸子植物的完全一致，每一个雄蕊和心皮分别相当于致，每一个雄蕊和心皮分别相当于1个极端退个极端退化的雄花和雌花，因而设想被子植物来自于化的雄花和雌花，因而

15、设想被子植物来自于裸子植物的麻黄类中的弯柄麻黄（裸子植物的麻黄类中的弯柄麻黄（ephedra campylopoda）。）。雄花的苞片雄花的苞片花被花被雌花的苞片雌花的苞片心皮心皮 雄花的小苞片消失，剩下雄蕊雄花的小苞片消失，剩下雄蕊 雌花小苞片退化剩下胚珠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（假花说由恩格勒学派的韦特斯坦（wettstein）建立。建立。 现代被子植物的原始类群是单性花的葇荑花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。裸子植物的麻黄科演变而来

16、的原始被子植物。 返回六、被子植物的分类系统六、被子植物的分类系统 1恩格勒的分类系统恩格勒的分类系统 德国植物学家恩格勒德国植物学家恩格勒(engler)和柏兰特（和柏兰特（prantl）于）于1987年在年在植物自然分科志植物自然分科志一书中发表。将植物界分一书中发表。将植物界分成成13门，门， 而被子植物是第而被子植物是第13门中的一个亚门，即种子植门中的一个亚门，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和单子叶植物二个纲，将单子叶植物放在双子叶植物之前。前。 恩格勒系统是根据

17、假花说的原理，认为无花瓣、单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、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。虫媒传粉的是进化的特征。 2哈钦森被子植物分类系统哈钦森被子植物分类系统 英国植物学家哈钦森于英国植物学家哈钦森于1926年在年在有花植物科志有花植物科志一书中提出，一书中提出，1973年作了修订，从原来年作了修订，从原来332科增加到科增加到411科。科。 该系统认为被子植物是单元起源的，双子叶植物以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，木兰目

18、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。单子叶植物起源于双子叶植物的毛茛目，并在早期的。单子叶植物起源于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（就分化为三个进化线：萼花群（calyciferae）、瓣花群）、瓣花群（corolliferae）和颖花群（）和颖花群（glumiflorae）。）。 3塔赫他间被子植物分类系统塔赫他间被子植物分类系统 塔赫他间于塔赫他间于1954年公布。他认为被子植物起年公布。他认为被子植物起源于种子蕨，并通过幼态成熟演化而成；草本植源于种子蕨，并

19、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的水生双子叶植物的具单沟舟形粉的睡莲目莼菜科。科。 4克郎奎斯特被子植物分类系统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；现代所有生活的被子植物亚纲，都经绝灭的种子蕨；现代所有生活的被子

20、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。百合亚纲进化线上近基部的一个侧枝。七、植物进化规律七、植物进化规律1植物类群演化的趋势植物类群演化的趋势植物类群演化的趋势：由结构和功能简单和不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。分化向复杂、分化和完善演化。 上升演化（上升演化（upward evolution） 单细胞个体单细胞个体