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第五章古植物571第五章古植物571一)概述古植物学是研究地史时期植物界的科学植物界与动物界最根本的区别是:
营养方式:植物能进行光合作用,制造食物,为自养生物;动物为异养生物
生活方式:植物为固着型,动物大多为活动型
生长方式不同:动物生长的一定阶段就不再生长,而植物一直长到死572一)概述古植物学是研究地史时期植物界的科学572
概述(续)研究意义
生命起源:最早出现的生命属于植物界
地层划分:尤其对元古宙地层和各时代非海相地层最为重要
古环境:古植物是划分、恢复地史时期古大陆、古气候和植物地理分区的主要标志
矿产方面:古植物本身参与成矿如铁矿,石油,油页岩,煤等,各种藻类亦可以形成礁、藻煤、硅藻土等573概述(续)研究意义5731、一般特征
二)低等植物低等植物包括菌类和藻类单细胞或多细胞组成,呈丝状、带状、片状等各种形态,如海带、轮藻等无根、茎、叶的分化,也无输导组织5741、一般特征一般特征(续)细菌的细胞大多没有营光合作用的叶绿素,以吸收别的动、植物的有机质维持生命,为异养生物;藻类的细胞体内有叶绿素,能营光合作用制造食物,为自养生物繁殖方式:营养繁殖——以营养体分离出新个体无性生殖——母细胞产生多个生殖细胞有性生殖——雌雄配子结合成合子并直接萌发,成长为新的个体-生活于水中或阴湿环境中575一般特征(续)细菌的细胞大多没有营光合作用的叶绿
2、分类蓝藻植物门Cyanophyta——叠层石硅藻植物门Bacillariophyta甲藻植物门Pyrrophyta——沟鞭藻类金藻植物门Crysophyta——颗石藻类轮藻植物门Charophyta5762、分类蓝藻植物门Cyanophyta——叠层石3、叠层石(Stromatolites)(1)叠层石定义生物成因的沉积建造,是由藻类(以兰藻为主)捕获和粘结沉积颗粒而形成一层叠一层或一层套一层(生物—沉积构造)(由蓝绿藻和绿藻与沉积物组成互层)白天一种藻向上生长,捕获和粘结沉积物颗粒;到晚上,另一种藻水平地生长,把沉积物颗粒牢固地系住层状,深-浅色(有机与无机)层相间组成5773、叠层石(Stromatolites)(1)叠层石
叠层石578叠层石578(2)叠层石的基本结构
①基本层(生长层)它由一个微粒层和一个有机质层组成,以24小时为沉积周期(古生物钟)基本层的形态——波纹层状、同心圆状、上凸拱形、锥形、瓦状等579(2)叠层石的基本结构①基本层(生长层)它由一
②柱体形态——锥体、次圆柱体、扁柱体、板体、不规则体等
由基本层互相叠合形成向上呈拱形的柱体5710②柱体形态——锥体、次圆柱体、扁柱体、由基本层互相叠合形成③柱体侧部特征
由基本层在柱体侧部的不同变化形成体壁和各种
体饰体壁—无壁或有壁
局部壁、单层壁、多层壁(基本层边缘下垂与
下一个基本层边缘的关系)5711③柱体侧部特征由基本层在柱体侧部的不5711
③柱体侧部特征(续)体饰—刺:基本层边缘在局部地方伸出或悬挂于柱体外侧环檐:一个或相邻几个基本层环绕柱体一圈或半圈的檐状突起环脊:围绕柱体一圈的脊状突起瘤:柱体表面局部突起刺和环檐等体饰常见于无壁的柱体5712③柱体侧部特征(续)体饰—5712
③柱体侧部特征(续)体饰—连接桥:连接相邻柱体的基本层5713③柱体侧部特征(续)体饰—5713
④叠层石体的分叉不分叉或分叉分叉——简单分叉、二次分叉、多次分叉分叉方式——平行分叉、散开分叉、融合分叉5714④叠层石体的分叉不分叉或分叉分叉——简单分叉、二次分叉、叠层礁的形成叠层石柱体增长构成
叠层石体,并聚生构成叠层礁5715叠层礁的形成叠层石柱体增长构成5715(3)叠层石的地史分布及意义大多分布在前∈纪28亿年前——柱状叠层石27-25亿年前——锥叠层石为主20-6.8亿年前——分叉柱状叠层石自O纪以来为小型分叉叠层石,不再形成大块礁体
柱状叠层石在前∈纪地层划分对比中有一定意义,可作为小范围地层对比的重要依据。大范围应用时必需谨慎,因形态构造还受环境的制约5716(3)叠层石的地史分布及意义大多分布在前∈纪5716三)高等植物
多细胞一般有根、茎、叶和繁殖器官等部分的分化,形体结构复杂具输导作用的维管束
主要为维管植物,适于陆地生活5717三)高等植物57171、维管植物营养器官的形态和结构
1)根功能:吸收水分和溶于水中的无机盐;支持、固着植物体形态:与环境密切相关:旱生植物:根系扎入深层或膨大潮湿区:根系较浅、水平伸展57181、维管植物营养器官的形态和结构
1)根功能:吸收水分和溶于
2)茎功能:输送水分、无机盐和有机养料;支持树冠、分枝并形成大量叶以制造食物
分类:质地:木本—茎可次生增粗,多年生分乔木:高大有显著主干
灌木:无主干或主干不明显
藤本:攀援的木本植物
草本—茎一般不能次生增粗,草质,生长季节末死亡5719
2)茎功能:输送水分、无机盐和有机养料;支持树冠、分枝(1)茎的习性:直立茎匍匐茎攀援茎缠绕茎根状茎5720(1)茎的习性:直立茎5720茎质地及习性攀援茎直立茎匍匐茎缠绕茎5721茎质地及习性攀援茎直立茎匍匐茎缠绕茎5721(2)分枝方式:二歧式和侧出式两种等二歧式不等二歧式二歧合轴式:叉枝交替成为主枝单轴式(侧出式)主枝生长快,成较粗的中轴,主轴的侧芽发育慢,成较细的侧枝5722(2)分枝方式:二歧式和侧出式两种5722茎的分枝方式侧出式分枝不等二歧式分枝二歧合轴式分枝二歧式分枝5723茎的分枝方式侧出式分枝不等二歧式分枝二歧合轴式分枝二歧式分枝茎的分枝方式二歧式分枝不等二歧式分枝侧出式分枝5724茎的分枝方式二歧式分枝不等二歧式分枝侧出式分枝5724
(3)茎的结构:表皮—最外层,外壁角质化或具角质层皮层—薄壁细胞组成,司营养中柱—输导组织,维管束所在处
韧皮部:输送养料
木质部:输送水和无机盐髓—位于茎中心的薄壁细胞射髓—横向连结髓和皮层的薄壁细胞,呈辐射状5725(3)茎的结构:表皮—最外层,外壁角质化或具角质层5725
茎的结构(续)
木本植物在韧皮部和木质部之间有形成层,能分生出次生韧皮部和次生木质部5726茎的结构(续)木本植物在韧皮部和5726
2)茎(续)在温带或寒带地区,多年生木本植物茎的次生木质部具有年轮
年轮的形成与形成层活动的周期性有关,秋末时形成层进入休眠期,分裂细胞小,壁厚,排列紧;春季时分裂细胞大,壁薄,具间隙
春材和秋材合称一年轮5727
2)茎(续)在温带或寒带地区,多年生木本植物茎的次57273)叶(1)叶的功能与组成功能:营养器官:光合作用制造食物组成:叶柄、叶片、托叶57283)叶功能:营养器官:光合作用制造食物5728(1)叶的组成(续)完全叶:叶片、叶柄、托叶不完全叶:没有叶柄的叶5729(1)叶的组成(续)5729(1)叶的组成(续)单叶--叶柄上只有一枚叶复叶--叶柄上有多片小叶(羽状复叶—一次羽状复叶)5730(1)叶的组成(续)5730(1)叶的组成(续)复叶--叶柄上有多片小叶(二次羽状复叶、掌状复叶)5731(1)叶的组成(续)复叶--叶柄上有多片小叶(二次羽状复叶、(2)叶序叶序--叶在枝上排列的方式互生、对生、轮生、螺旋生5732(2)叶序叶序--叶在枝上排列的方式5732
(3)叶的形状叶的形状整体轮廓:通常以叶的长、宽之比及最宽处的部位为标准而划分为基本的几何形态5733(3)叶的形状叶的形状5733(3)叶的形状(续)叶的形状物体的形象命名:线形、披针形、卵形、椭圆形、心形、肾形、舌形、扇形、楔形、镰刀形、匙形5734叶的形状5734(3)叶的形状(续)叶的顶端:急尖、渐尖、钝圆、凹缺、小尖头、截形叶的基部:楔形、心形、偏斜、截形、下延、圆形5735(3)叶的形状(续)叶的顶端:急尖、渐尖、钝圆、凹缺、小尖头(3)叶的形状(续)叶的形状叶的边缘:全缘、波状、锯齿状、深裂5736(3)叶的形状(续)叶的形状5736(4)叶脉叶脉--叶片上的维管组织脉序--叶脉在叶片中的排列方式5737(4)叶脉叶脉--叶片上的维管组织5737(4)叶脉的类型单脉—叶片中只有一条叶脉,自茎部伸达顶端扇状脉—叶脉均匀地几次二歧式分叉,呈扇状展布叶面5738(4)叶脉的类型5738(4)叶脉的类型(续)放射脉—叶脉自茎部多次二歧分叉,较直地呈放射状伸出平行脉—叶脉只在基部分叉,伸至叶面彼此平行弧形脉—叶脉自基部伸出后平行叶缘呈弧形至叶顶汇合5739(4)叶脉的类型(续)5739(4)叶脉的类型(续)羽状脉—有一条中脉,自中脉向两侧分出羽状排列的侧脉(分叉或不分叉)邻脉—侧脉不是从中脉伸出,而是从羽轴长出57405740(4)叶脉的类型(续)网状脉:简单网状脉—叶脉或侧脉二歧式分叉并连结成网
复杂网状脉—侧脉单轴式分叉结成网,网眼内又有细网组成次一级小网5741(4)叶脉的类型(续)5741(4)叶脉的类型(续)
掌状脉—叶内有几条等粗的脉(主脉)自基本一点射出5742(4)叶脉的类型(续)57424)繁殖器官原始类群:为孢子囊,载孢子囊的叶称为孢子叶。同孢(孢子母细胞大小一致)和异孢(大小不一致)。裸子植物和被子植物都是异孢,雄性的孢子囊称为花粉囊,可聚成各种形式的孢子叶着生于生殖枝(小孢子叶球);雌性生殖器官叫胚珠,受精后发育成种子。57434)繁殖器官原始类群:为孢子囊,载孢子囊的叶称为孢子叶。2、古植物中的形态属形态分类:由于化石记录的不完整,缺少中间类型;又因植物各器官分散保存,按自然分类很难划分,因而辅以形态分类应用在二个方面:①地层中发现的叶、茎、枝、繁殖器官分散保存且搞不清关系,此时分别命名,如鳞木:叶Lepdophylloides孢子叶Lepidostrobophyllum孢子叶穗Lepidostrobus茎Lepidodendron
根Stigmaria②有些植物的叶外形极相似,在没有发现繁殖器官时,无法区别它们,此时用形态属。
形态属种客观存在,在地层中分布也有一定规律性,因此可用形态属来划分地层57442、古植物中的形态属形态分类:由于化石记录的不完整,缺少中间3、高等植物的分类蕨类植物:裸子植物:被子植物:其它还有苔藓植物门、前裸子植物门、买麻藤植物门等原蕨植物门、石松植物门、节蕨植物门、真蕨植物门种子蕨植物门、苏铁植物门、银杏植物门、松柏植物门被子植物门57453、高等植物的分类原蕨植物门、石松植物门、种子蕨植物门、苏铁三)高等植物4、蕨类植物(羊齿植物)主要有4个门:原蕨植物门石松植物门节蕨植物门真蕨植物门高等植物中较低等者,仅生活于潮湿地带,以孢子繁殖,多数植物体有根、茎、叶的分化5746三)高等植物4、蕨类植物(羊齿植物)高等植物中较低等者,仅生
1)原蕨植物门(Protopteridophyta)
最早的陆生维管植物矮小,无明显的根、茎、叶的分化(裸蕨植物)5747
1)原蕨植物门(Protopteridophyta)
(裸原蕨植物门(图片)1、工蕨2、库逊蕨3、裸蕨5748原蕨植物门(图片)1、工蕨2、库逊蕨3、裸蕨早泥盆世裸蕨类植物(图片)5749早泥盆世裸蕨类植物(图片)5749(1)原蕨植物门的特点
茎二歧式分枝;茎内具最简单的维管系统;茎表皮有角质层和气孔
无叶,可具假根
孢子囊着生于枝顶端
S3-D3,D1-2多5750(1)原蕨植物门的特点茎二歧式分枝;茎内具最简单的维管系统
(2)早期维管植物进化意义和起源进化意义—
水生陆生,完成了从水域扩展到陆地的飞跃,是植物界进化史上重要的转折点。假根、输导组织、角质层、气孔等的出现,标志着植物登陆的成功5751(2)早期维管植物进化意义和起源水生陆生,完成了从水域
(2)早期维管植物进化意义和起源叶的起源与演化—叶的演化,早期维管植物无叶,其他维管植物都有叶的分化,它们的发生与早期维管植物有关A、大型叶(顶枝起源叶):叶起源于分枝,由裸蕨植物二歧分叉的顶端枝扁化并彼此联合而成,有叶片和分叉的叶脉(节蕨、真蕨、种子蕨等)5752(2)早期维管植物进化意义和起源叶的起源与演化—5752叶的起源与演化—(续)B、小型叶(延伸起源叶):叶起源于表面的突起,由其延伸发展而成,单脉(石松类)5753叶的起源与演化—(续)B、小型叶(延伸起源叶):叶起源于表面叶的起源与演化—(续)
可能是由某些较能暂时适应的滨海浅滩上的绿藻植物演化而来5754叶的起源与演化—(续)可能是由某些较能暂时适应的57542)石松植物门(Lycophyta)(1)一般特征:有乔木、灌木或草本有根、茎、叶的分化茎直立,二歧式分枝57552)石松植物门(Lycophyta)有乔木、灌木或草本575石松植物5756石松植物5756一般特征(续)单叶、针形或披针形或线形,小而密布于枝,呈螺旋生单脉D1-Rec,C极盛、造煤,P后开始衰退,Rec.仅剩少量草本但常见化石是叶座5757一般特征(续)单叶、针形或披针形或线形,小而密布于枝,呈螺旋
(2)石松植物门化石——叶座①叶座的结构叶座:是叶的基部膨大,脱落后在茎枝表面上留下的印痕叶痕:叶基部脱落后留下的痕迹。通常位于叶座上部,呈菱形或心形,微凸、低锥形隆起5758(2)石松植物门化石——叶座5758鳞木植物5759鳞木植物5759叶座的结构(图解)5760叶座的结构(图解)5760①叶座的结构(续)束痕:叶痕中央叶脉附着的点痕侧痕:束痕两侧的两个小点痕,为通气道痕。有时在叶痕的下方还有一对通气道痕中脊:叶痕的上、下方中央的纵向隆脊侧延线:叶痕两侧向叶座的延线叶舌穴:叶痕上方中脊上叶舌附着处留下的痕迹5761①叶座的结构(续)束痕:叶痕中央叶脉附着的点痕5761
(3)石松植物门(Lycophyta)的起源起源:此门小型叶,叶脉简单,与原蕨植物门中的工蕨类中表面具刺类型相近。一般认为石松类与工蕨类可能共同起源于更老的祖先类型5762(3)石松植物门(Lycophyta)的起源起源:此门
3)节蕨植物门(Lycophyta)(1)一般特征木本或草本茎单轴式分枝茎分为节和节间,节间上有纵脊和
纵沟,枝和叶自节间长出57633)节蕨植物门(Lycophyta)木本或草本5763芦木5764芦木5764木贼植物(楔叶)5765木贼植物(楔叶)5765
一般特征(续)单叶、轮生D1-Rec.,C-P全盛,Mz后只有草本,Rec.只有木贼(Equisetum)一属常见化石:叶及髓核化石5766一般特征(续)单叶、轮生5766节蕨植物叶化石5轮叶Annularia6瓣轮叶Lobatannularia1-4楔叶Sphenophyllum5767节蕨植物叶化石5轮叶Annularia6瓣轮叶Lobatan(2)髓核化石髓核(髓模)—茎干化石,最常见的类型为髓腔充填泥沙固结而形成的髓核化石纵沟和纵肋—位于节间表面,相邻两节间上的纵肋、纵沟有直通、半错位或全错位等形式。节下痕—位于节间纵肋上部(通气软组织痕迹)5768(2)髓核化石髓核(髓模)—茎干化石,最常见的类型为髓腔充填髓核化石5769髓核化石5769
4)真蕨植物门(Pteridophyta)(1)一般特征草本为主,茎不发育,多数为根状茎大型羽状复叶(蕨叶)57704)真蕨植物门(Pteridophyta)草本为主,茎不发真蕨植物5771真蕨植物5771一般特征(续)叶脉多样,主要为扇状脉和羽状脉,也有网状脉D2-Rec.,C最盛、造煤,现代主要生活于热带、亚热带潮湿地区化石主要为蕨叶5772一般特征(续)叶脉多样,主要为扇状脉和羽状脉,也有网状脉57(2)蕨叶的结构
由于经过几次羽状分裂后蕨叶通常较大,在化石中往往保存不完整,只是其一部分,所以记述时就从最后分裂的羽片往回数,再加“末”字来表示5773(2)蕨叶的结构由于经过几次羽状分裂后蕨叶通常较大,在化石(2)蕨叶的结构(续)末次羽片:最后一次羽状分裂形成的羽片。由小羽片和末次羽轴组成末二次羽片=末二次羽轴+末次羽片小羽片:长在末次羽轴上的羽状裂片5774(2)蕨叶的结构(续)末次羽片:最后一次羽状分裂形成的羽片(2)蕨叶的结构(续)
间羽片:长在末三次羽轴上的末次羽片间小羽片:长在末二次羽轴上的小羽片5775(2)蕨叶的结构(续)间羽片:长在末三次羽轴上的末次羽蕨叶的结构(图解)小羽片:长在末次羽轴上的羽状裂片末次羽片=小羽片+末次羽轴末二次羽片=末二次羽轴+末次羽片间小羽片:长在末二次羽轴上的小羽片间羽片:长在末三次羽轴上的末次羽片5776蕨叶的结构(图解)小羽片:长在末次羽轴上的羽状裂片末次羽片=
(3)真蕨植物门的起源起源:真蕨类起源于裸蕨,原始蕨的某些属是它们的过渡类型一般认为真蕨纲的大型叶是由裸蕨植物巨大的分枝系统“扁化”发展而来5777(3)真蕨植物门的起源起源:真蕨类起源于裸蕨,原始蕨的某些三)高等植物5、裸子植物一般特征及其器官组成
木本或灌木,无草本及水生类型茎:乔木,次生木质部很发育,输水力及支持力增强。茎单轴式分枝叶:有二条进化路线大型羽状复叶—光合作用面积大(种子蕨类、苏铁类)小叶—扁形、针状、鳞片状等,如银杏、松柏繁殖器官:以裸露的种子繁殖,无真正的花5778三)高等植物5、裸子植物木本或灌木,无草本及水生类型5778器官组成(续)种子:结构复杂的多细胞器官,成熟后脱离母体。种子外面有种皮保护,自身具有营养物质(胚乳),在不利条件下能较长时间保持休眠能力,更能适应干旱环境5779器官组成(续)种子:结构复杂的多细胞器官,成熟后脱离母体。种裸子植物的分类主要包括4个门:种子蕨植物门苏铁植物门银杏植物门松柏植物门5780裸子植物的分类57801)种子蕨植物门(Pteridospermophyta)(1)一般特征最古老的裸子植物植物体不大,小乔木、灌木或藤本茎很少分枝57811)种子蕨植物门(Pteridospermophyta)最古一般特征(续)叶为大型羽状复叶(蕨叶)种子在古生代时未集成球果,单个直接长在小羽片的中脉或羽轴上;中生代种子蕨的种子常多个着生在一起D3-K2,C-P2最盛,P3衰减,中生代仅有少量代表5782一般特征(续)叶为大型羽状复叶(蕨叶)5782(2)种子蕨植物的分类依据与形态属种子蕨植物常见的是叶化石,但其与真蕨植物的叶化石不易区分,故常采用形态分类。形态属(种):根据化石的外部形态特征所建立的属(种)名,而不考虑化石本身的亲缘关系5783(2)种子蕨植物的分类依据与形态属种子蕨植物常见的是叶化石,(3)种子蕨植物门的起源起源:由原裸子植物演化而来,D2的无脉蕨可能是祖先类型5784(3)种子蕨植物门的起源起源:由原裸子植物演化而来,5784
2)苏铁植物门(Cycadophyta)
(1)一般特征粗矮的常绿木本植物茎通常不分叉,球状、块状、圆柱状多为单羽状复叶,少数单叶。叶顶生,幼叶卷曲平行脉或放射脉,少数网状脉或单脉C-Rec.,T3-K1繁盛,新生代后仅存当代苏铁类5785
2)苏铁植物门(Cycadophyta)
(1)一般特征(2)苏铁植物门的起源起源:苏铁类由种子蕨演化而来,两者都具有大型羽状复叶,相似的次生构造5786(2)苏铁植物门的起源起源:苏铁类由种子蕨演化而来,两者都具苏铁植物5787苏铁植物5787苏铁5788苏铁57883)松柏植物门(Coniferophyta)(1)一般特征多分枝的乔木或灌木,单轴式分枝,枝有长有短,次生木质部发达致密单叶,形状简单,带形、舌形、针形、线形、鳞片状、锥形、椭圆形等。螺旋式生长排列叶脉:平行脉、单脉、少数弧形脉57893)松柏植物门(Coniferophyta)多分枝的乔木或灌(2)松柏植物门的分类与地史分布包括科达纲和松柏纲科达纲:D3-T,C2-P1繁盛松柏纲:C2-Rec.,Mz全面繁盛,现存松柏纲植物广布于不同纬度和不同海拔高度的平原及山区,常形成大片针叶林5790(2)松柏植物门的分类与地史分布包括科达纲和松柏纲5790科达5791科达5791科达纲综合图5792科达纲综合图5792(3)松柏植物门的起源起源:由原裸子植物门的古羊齿类演化而来5793(3)松柏植物门的起源起源:由原裸子植物门的古羊齿类演化而来4)银杏植物门(Ginkgophyta)(1)一般特征与地史分布高大乔木,单轴式分枝,有长短枝之分,长枝上叶稀螺旋式着生,短枝上密螺旋式着生,成簇状单叶,具长柄,扇形、肾形或宽楔形,叶缘浅裂或全裂叶脉:扇形脉、平行脉P-Rec.,J-K1全盛,K2突然衰退,现代仅存一属:银杏Ginkgobiloba57944)银杏植物门(Ginkgophyta)高大乔木,单轴式分枝银杏植物5795银杏植物5795(2)银杏植物门的起源起源:是由松柏植物门的科达纲演化而来的分支5796(2)银杏植物门的起源起源:是由松柏植物门的科达纲演化而来的三)高等植物6、被子植物1)一般特征被子意为胚珠包在由心皮(封闭的大孢子叶)形成的子房内内,成熟的种子不裸露繁殖器官就是花,故亦称有花植物主要为被子植物门5797三)高等植物6、被子植物被子意为胚珠包在由心皮(封闭的大孢子被子植物花的结构(图解)5798被子植物花的结构(图解)5798一般特征(续)被子植物门(Angiospermae)乔木、灌木、藤本、草木陆生、水生、寄生单叶、复叶,形态多种多样,有的具托叶茎:维管束结构最完全,木质部有了真正的多细胞导管,增强输导能力叶脉:主要为羽状脉、弧形脉、细脉结成的网状脉5799一般特征(续)被子植物门(Angiospermae)57992)被子植物门的地史分布与分类K1-Rec,新生代后取代裸子植物,在植物界中占统治地位根据胚内子叶数目分为两个纲:双子叶纲(Dicotyledonea)单子叶纲(Monocotyledonea)571002)被子植物门的地史分布与分类K1-Rec,新生代后取代裸3)被子植物的起源起源:一般认为被子植物由裸子植物演化而来,但究竟是哪一种裸子植物为祖先尚不清楚。近年来有人趋向于由种子蕨植物门演化而来571013)被子植物的起源起源:一般认为被子植物由裸子植物演化而来,四)植物界演化的主要阶段菌藻植物阶段早期维管植物阶段蕨类植物和古老裸子植物阶段裸子植物阶段被子植物阶段57102四)植物界演化的主要阶段菌藻植物阶段571021、菌藻植物阶段Ar-S,全部水生,无器官分化丝状藻→叶状藻571031、菌藻植物阶段Ar-S,全部水生,无器官分化571032、早期维管植物阶段D1-2,植物开始登陆以原蕨植物为主,并有原始的石松、节蕨和前裸子植物门植物。仅在滨海暖湿低地生长571042、早期维管植物阶段D1-2,植物开始登陆571043、蕨类植物和古老裸子植物阶段D3-P2。以蕨类植物(石松、节蕨、真蕨)为主,一些裸子植物的早期类型(种子蕨、科达)也十分常见D3-C1就形成了晚古生代植物群面貌C-P植物极度繁盛,是全球重要聚煤期571053、蕨类植物和古老裸子植物阶段D3-P2。以蕨类植物(石松4、裸子植物阶段P3-K1,以裸子植物(苏铁、银杏、松柏)最为繁盛,部分真蕨也十分发育P3-T2气候干旱,中生代植物开始发育T3-K1植物极盛,重要的聚煤期571064、裸子植物阶段P3-K1,以裸子植物(苏铁、银杏、松柏)5、被子植物阶段K2-Rec.,被子植物在植物界中占绝对统治地位第三纪是全球成煤期第四纪冰期后形成当代的植物群面貌571075、被子植物阶段K2-Rec.,被子植物在植物界中占绝对水生→陆生低级→高级简单→复杂57108水生→陆生57108六)植物界五个演化阶段中有几次飞跃原核生物⇒真核生物细菌、兰藻→绿藻水生植物⇒陆生植物早期维管束植物从S3出现,具备了陆生植物最基本的特点孢子植物⇒种子植物种子能适应多种环境,抗干旱、抗高温、耐低温;受精作用不再借水为媒体,可以脱离水环境而繁殖后代57109六)植物界五个演化阶段中有几次飞跃原核生物⇒真核生物第五章古植物57110第五章古植物571一)概述古植物学是研究地史时期植物界的科学植物界与动物界最根本的区别是:
营养方式:植物能进行光合作用,制造食物,为自养生物;动物为异养生物
生活方式:植物为固着型,动物大多为活动型
生长方式不同:动物生长的一定阶段就不再生长,而植物一直长到死57111一)概述古植物学是研究地史时期植物界的科学572
概述(续)研究意义
生命起源:最早出现的生命属于植物界
地层划分:尤其对元古宙地层和各时代非海相地层最为重要
古环境:古植物是划分、恢复地史时期古大陆、古气候和植物地理分区的主要标志
矿产方面:古植物本身参与成矿如铁矿,石油,油页岩,煤等,各种藻类亦可以形成礁、藻煤、硅藻土等57112概述(续)研究意义5731、一般特征
二)低等植物低等植物包括菌类和藻类单细胞或多细胞组成,呈丝状、带状、片状等各种形态,如海带、轮藻等无根、茎、叶的分化,也无输导组织571131、一般特征一般特征(续)细菌的细胞大多没有营光合作用的叶绿素,以吸收别的动、植物的有机质维持生命,为异养生物;藻类的细胞体内有叶绿素,能营光合作用制造食物,为自养生物繁殖方式:营养繁殖——以营养体分离出新个体无性生殖——母细胞产生多个生殖细胞有性生殖——雌雄配子结合成合子并直接萌发,成长为新的个体-生活于水中或阴湿环境中57114一般特征(续)细菌的细胞大多没有营光合作用的叶绿
2、分类蓝藻植物门Cyanophyta——叠层石硅藻植物门Bacillariophyta甲藻植物门Pyrrophyta——沟鞭藻类金藻植物门Crysophyta——颗石藻类轮藻植物门Charophyta571152、分类蓝藻植物门Cyanophyta——叠层石3、叠层石(Stromatolites)(1)叠层石定义生物成因的沉积建造,是由藻类(以兰藻为主)捕获和粘结沉积颗粒而形成一层叠一层或一层套一层(生物—沉积构造)(由蓝绿藻和绿藻与沉积物组成互层)白天一种藻向上生长,捕获和粘结沉积物颗粒;到晚上,另一种藻水平地生长,把沉积物颗粒牢固地系住层状,深-浅色(有机与无机)层相间组成571163、叠层石(Stromatolites)(1)叠层石
叠层石57117叠层石578(2)叠层石的基本结构
①基本层(生长层)它由一个微粒层和一个有机质层组成,以24小时为沉积周期(古生物钟)基本层的形态——波纹层状、同心圆状、上凸拱形、锥形、瓦状等57118(2)叠层石的基本结构①基本层(生长层)它由一
②柱体形态——锥体、次圆柱体、扁柱体、板体、不规则体等
由基本层互相叠合形成向上呈拱形的柱体57119②柱体形态——锥体、次圆柱体、扁柱体、由基本层互相叠合形成③柱体侧部特征
由基本层在柱体侧部的不同变化形成体壁和各种
体饰体壁—无壁或有壁
局部壁、单层壁、多层壁(基本层边缘下垂与
下一个基本层边缘的关系)57120③柱体侧部特征由基本层在柱体侧部的不5711
③柱体侧部特征(续)体饰—刺:基本层边缘在局部地方伸出或悬挂于柱体外侧环檐:一个或相邻几个基本层环绕柱体一圈或半圈的檐状突起环脊:围绕柱体一圈的脊状突起瘤:柱体表面局部突起刺和环檐等体饰常见于无壁的柱体57121③柱体侧部特征(续)体饰—5712
③柱体侧部特征(续)体饰—连接桥:连接相邻柱体的基本层57122③柱体侧部特征(续)体饰—5713
④叠层石体的分叉不分叉或分叉分叉——简单分叉、二次分叉、多次分叉分叉方式——平行分叉、散开分叉、融合分叉57123④叠层石体的分叉不分叉或分叉分叉——简单分叉、二次分叉、叠层礁的形成叠层石柱体增长构成
叠层石体,并聚生构成叠层礁57124叠层礁的形成叠层石柱体增长构成5715(3)叠层石的地史分布及意义大多分布在前∈纪28亿年前——柱状叠层石27-25亿年前——锥叠层石为主20-6.8亿年前——分叉柱状叠层石自O纪以来为小型分叉叠层石,不再形成大块礁体
柱状叠层石在前∈纪地层划分对比中有一定意义,可作为小范围地层对比的重要依据。大范围应用时必需谨慎,因形态构造还受环境的制约57125(3)叠层石的地史分布及意义大多分布在前∈纪5716三)高等植物
多细胞一般有根、茎、叶和繁殖器官等部分的分化,形体结构复杂具输导作用的维管束
主要为维管植物,适于陆地生活57126三)高等植物57171、维管植物营养器官的形态和结构
1)根功能:吸收水分和溶于水中的无机盐;支持、固着植物体形态:与环境密切相关:旱生植物:根系扎入深层或膨大潮湿区:根系较浅、水平伸展571271、维管植物营养器官的形态和结构
1)根功能:吸收水分和溶于
2)茎功能:输送水分、无机盐和有机养料;支持树冠、分枝并形成大量叶以制造食物
分类:质地:木本—茎可次生增粗,多年生分乔木:高大有显著主干
灌木:无主干或主干不明显
藤本:攀援的木本植物
草本—茎一般不能次生增粗,草质,生长季节末死亡57128
2)茎功能:输送水分、无机盐和有机养料;支持树冠、分枝(1)茎的习性:直立茎匍匐茎攀援茎缠绕茎根状茎57129(1)茎的习性:直立茎5720茎质地及习性攀援茎直立茎匍匐茎缠绕茎57130茎质地及习性攀援茎直立茎匍匐茎缠绕茎5721(2)分枝方式:二歧式和侧出式两种等二歧式不等二歧式二歧合轴式:叉枝交替成为主枝单轴式(侧出式)主枝生长快,成较粗的中轴,主轴的侧芽发育慢,成较细的侧枝57131(2)分枝方式:二歧式和侧出式两种5722茎的分枝方式侧出式分枝不等二歧式分枝二歧合轴式分枝二歧式分枝57132茎的分枝方式侧出式分枝不等二歧式分枝二歧合轴式分枝二歧式分枝茎的分枝方式二歧式分枝不等二歧式分枝侧出式分枝57133茎的分枝方式二歧式分枝不等二歧式分枝侧出式分枝5724
(3)茎的结构:表皮—最外层,外壁角质化或具角质层皮层—薄壁细胞组成,司营养中柱—输导组织,维管束所在处
韧皮部:输送养料
木质部:输送水和无机盐髓—位于茎中心的薄壁细胞射髓—横向连结髓和皮层的薄壁细胞,呈辐射状57134(3)茎的结构:表皮—最外层,外壁角质化或具角质层5725
茎的结构(续)
木本植物在韧皮部和木质部之间有形成层,能分生出次生韧皮部和次生木质部57135茎的结构(续)木本植物在韧皮部和5726
2)茎(续)在温带或寒带地区,多年生木本植物茎的次生木质部具有年轮
年轮的形成与形成层活动的周期性有关,秋末时形成层进入休眠期,分裂细胞小,壁厚,排列紧;春季时分裂细胞大,壁薄,具间隙
春材和秋材合称一年轮57136
2)茎(续)在温带或寒带地区,多年生木本植物茎的次57273)叶(1)叶的功能与组成功能:营养器官:光合作用制造食物组成:叶柄、叶片、托叶571373)叶功能:营养器官:光合作用制造食物5728(1)叶的组成(续)完全叶:叶片、叶柄、托叶不完全叶:没有叶柄的叶57138(1)叶的组成(续)5729(1)叶的组成(续)单叶--叶柄上只有一枚叶复叶--叶柄上有多片小叶(羽状复叶—一次羽状复叶)57139(1)叶的组成(续)5730(1)叶的组成(续)复叶--叶柄上有多片小叶(二次羽状复叶、掌状复叶)57140(1)叶的组成(续)复叶--叶柄上有多片小叶(二次羽状复叶、(2)叶序叶序--叶在枝上排列的方式互生、对生、轮生、螺旋生57141(2)叶序叶序--叶在枝上排列的方式5732
(3)叶的形状叶的形状整体轮廓:通常以叶的长、宽之比及最宽处的部位为标准而划分为基本的几何形态57142(3)叶的形状叶的形状5733(3)叶的形状(续)叶的形状物体的形象命名:线形、披针形、卵形、椭圆形、心形、肾形、舌形、扇形、楔形、镰刀形、匙形57143叶的形状5734(3)叶的形状(续)叶的顶端:急尖、渐尖、钝圆、凹缺、小尖头、截形叶的基部:楔形、心形、偏斜、截形、下延、圆形57144(3)叶的形状(续)叶的顶端:急尖、渐尖、钝圆、凹缺、小尖头(3)叶的形状(续)叶的形状叶的边缘:全缘、波状、锯齿状、深裂57145(3)叶的形状(续)叶的形状5736(4)叶脉叶脉--叶片上的维管组织脉序--叶脉在叶片中的排列方式57146(4)叶脉叶脉--叶片上的维管组织5737(4)叶脉的类型单脉—叶片中只有一条叶脉,自茎部伸达顶端扇状脉—叶脉均匀地几次二歧式分叉,呈扇状展布叶面57147(4)叶脉的类型5738(4)叶脉的类型(续)放射脉—叶脉自茎部多次二歧分叉,较直地呈放射状伸出平行脉—叶脉只在基部分叉,伸至叶面彼此平行弧形脉—叶脉自基部伸出后平行叶缘呈弧形至叶顶汇合57148(4)叶脉的类型(续)5739(4)叶脉的类型(续)羽状脉—有一条中脉,自中脉向两侧分出羽状排列的侧脉(分叉或不分叉)邻脉—侧脉不是从中脉伸出,而是从羽轴长出571495740(4)叶脉的类型(续)网状脉:简单网状脉—叶脉或侧脉二歧式分叉并连结成网
复杂网状脉—侧脉单轴式分叉结成网,网眼内又有细网组成次一级小网57150(4)叶脉的类型(续)5741(4)叶脉的类型(续)
掌状脉—叶内有几条等粗的脉(主脉)自基本一点射出57151(4)叶脉的类型(续)57424)繁殖器官原始类群:为孢子囊,载孢子囊的叶称为孢子叶。同孢(孢子母细胞大小一致)和异孢(大小不一致)。裸子植物和被子植物都是异孢,雄性的孢子囊称为花粉囊,可聚成各种形式的孢子叶着生于生殖枝(小孢子叶球);雌性生殖器官叫胚珠,受精后发育成种子。571524)繁殖器官原始类群:为孢子囊,载孢子囊的叶称为孢子叶。2、古植物中的形态属形态分类:由于化石记录的不完整,缺少中间类型;又因植物各器官分散保存,按自然分类很难划分,因而辅以形态分类应用在二个方面:①地层中发现的叶、茎、枝、繁殖器官分散保存且搞不清关系,此时分别命名,如鳞木:叶Lepdophylloides孢子叶Lepidostrobophyllum孢子叶穗Lepidostrobus茎Lepidodendron
根Stigmaria②有些植物的叶外形极相似,在没有发现繁殖器官时,无法区别它们,此时用形态属。
形态属种客观存在,在地层中分布也有一定规律性,因此可用形态属来划分地层571532、古植物中的形态属形态分类:由于化石记录的不完整,缺少中间3、高等植物的分类蕨类植物:裸子植物:被子植物:其它还有苔藓植物门、前裸子植物门、买麻藤植物门等原蕨植物门、石松植物门、节蕨植物门、真蕨植物门种子蕨植物门、苏铁植物门、银杏植物门、松柏植物门被子植物门571543、高等植物的分类原蕨植物门、石松植物门、种子蕨植物门、苏铁三)高等植物4、蕨类植物(羊齿植物)主要有4个门:原蕨植物门石松植物门节蕨植物门真蕨植物门高等植物中较低等者,仅生活于潮湿地带,以孢子繁殖,多数植物体有根、茎、叶的分化57155三)高等植物4、蕨类植物(羊齿植物)高等植物中较低等者,仅生
1)原蕨植物门(Protopteridophyta)
最早的陆生维管植物矮小,无明显的根、茎、叶的分化(裸蕨植物)57156
1)原蕨植物门(Protopteridophyta)
(裸原蕨植物门(图片)1、工蕨2、库逊蕨3、裸蕨57157原蕨植物门(图片)1、工蕨2、库逊蕨3、裸蕨早泥盆世裸蕨类植物(图片)57158早泥盆世裸蕨类植物(图片)5749(1)原蕨植物门的特点
茎二歧式分枝;茎内具最简单的维管系统;茎表皮有角质层和气孔
无叶,可具假根
孢子囊着生于枝顶端
S3-D3,D1-2多57159(1)原蕨植物门的特点茎二歧式分枝;茎内具最简单的维管系统
(2)早期维管植物进化意义和起源进化意义—
水生陆生,完成了从水域扩展到陆地的飞跃,是植物界进化史上重要的转折点。假根、输导组织、角质层、气孔等的出现,标志着植物登陆的成功57160(2)早期维管植物进化意义和起源水生陆生,完成了从水域
(2)早期维管植物进化意义和起源叶的起源与演化—叶的演化,早期维管植物无叶,其他维管植物都有叶的分化,它们的发生与早期维管植物有关A、大型叶(顶枝起源叶):叶起源于分枝,由裸蕨植物二歧分叉的顶端枝扁化并彼此联合而成,有叶片和分叉的叶脉(节蕨、真蕨、种子蕨等)57161(2)早期维管植物进化意义和起源叶的起源与演化—5752叶的起源与演化—(续)B、小型叶(延伸起源叶):叶起源于表面的突起,由其延伸发展而成,单脉(石松类)57162叶的起源与演化—(续)B、小型叶(延伸起源叶):叶起源于表面叶的起源与演化—(续)
可能是由某些较能暂时适应的滨海浅滩上的绿藻植物演化而来57163叶的起源与演化—(续)可能是由某些较能暂时适应的57542)石松植物门(Lycophyta)(1)一般特征:有乔木、灌木或草本有根、茎、叶的分化茎直立,二歧式分枝571642)石松植物门(Lycophyta)有乔木、灌木或草本575石松植物57165石松植物5756一般特征(续)单叶、针形或披针形或线形,小而密布于枝,呈螺旋生单脉D1-Rec,C极盛、造煤,P后开始衰退,Rec.仅剩少量草本但常见化石是叶座57166一般特征(续)单叶、针形或披针形或线形,小而密布于枝,呈螺旋
(2)石松植物门化石——叶座①叶座的结构叶座:是叶的基部膨大,脱落后在茎枝表面上留下的印痕叶痕:叶基部脱落后留下的痕迹。通常位于叶座上部,呈菱形或心形,微凸、低锥形隆起57167(2)石松植物门化石——叶座5758鳞木植物57168鳞木植物5759叶座的结构(图解)57169叶座的结构(图解)5760①叶座的结构(续)束痕:叶痕中央叶脉附着的点痕侧痕:束痕两侧的两个小点痕,为通气道痕。有时在叶痕的下方还有一对通气道痕中脊:叶痕的上、下方中央的纵向隆脊侧延线:叶痕两侧向叶座的延线叶舌穴:叶痕上方中脊上叶舌附着处留下的痕迹57170①叶座的结构(续)束痕:叶痕中央叶脉附着的点痕5761
(3)石松植物门(Lycophyta)的起源起源:此门小型叶,叶脉简单,与原蕨植物门中的工蕨类中表面具刺类型相近。一般认为石松类与工蕨类可能共同起源于更老的祖先类型57171(3)石松植物门(Lycophyta)的起源起源:此门
3)节蕨植物门(Lycophyta)(1)一般特征木本或草本茎单轴式分枝茎分为节和节间,节间上有纵脊和
纵沟,枝和叶自节间长出571723)节蕨植物门(Lycophyta)木本或草本5763芦木57173芦木5764木贼植物(楔叶)57174木贼植物(楔叶)5765
一般特征(续)单叶、轮生D1-Rec.,C-P全盛,Mz后只有草本,Rec.只有木贼(Equisetum)一属常见化石:叶及髓核化石57175一般特征(续)单叶、轮生5766节蕨植物叶化石5轮叶Annularia6瓣轮叶Lobatannularia1-4楔叶Sphenophyllum57176节蕨植物叶化石5轮叶Annularia6瓣轮叶Lobatan(2)髓核化石髓核(髓模)—茎干化石,最常见的类型为髓腔充填泥沙固结而形成的髓核化石纵沟和纵肋—位于节间表面,相邻两节间上的纵肋、纵沟有直通、半错位或全错位等形式。节下痕—位于节间纵肋上部(通气软组织痕迹)57177(2)髓核化石髓核(髓模)—茎干化石,最常见的类型为髓腔充填髓核化石57178髓核化石5769
4)真蕨植物门(Pteridophyta)(1)一般特征草本为主,茎不发育,多数为根状茎大型羽状复叶(蕨叶)571794)真蕨植物门(Pteridophyta)草本为主,茎不发真蕨植物57180真蕨植物5771一般特征(续)叶脉多样,主要为扇状脉和羽状脉,也有网状脉D2-Rec.,C最盛、造煤,现代主要生活于热带、亚热带潮湿地区化石主要为蕨叶57181一般特征(续)叶脉多样,主要为扇状脉和羽状脉,也有网状脉57(2)蕨叶的结构
由于经过几次羽状分裂后蕨叶通常较大,在化石中往往保存不完整,只是其一部分,所以记述时就从最后分裂的羽片往回数,再加“末”字来表示57182(2)蕨叶的结构由于经过几次羽状分裂后蕨叶通常较大,在化石(2)蕨叶的结构(续)末次羽片:最后一次羽状分裂形成的羽片。由小羽片和末次羽轴组成末二次羽片=末二次羽轴+末次羽片小羽片:长在末次羽轴上的羽状裂片57183(2)蕨叶的结构(续)末次羽片:最后一次羽状分裂形成的羽片(2)蕨叶的结构(续)
间羽片:长在末三次羽轴上的末次羽片间小羽片:长在末二次羽轴上的小羽片57184(2)蕨叶的结构(续)间羽片:长在末三次羽轴上的末次羽蕨叶的结构(图解)小羽片:长在末次羽轴上的羽状裂片末次羽片=小羽片+末次羽轴末二次羽片=末二次羽轴+末次羽片间小羽片:长在末二次羽轴上的小羽片间羽片:长在末三次羽轴上的末次羽片57185蕨叶的结构(图解)小羽片:长在末次羽轴上的羽状裂片末次羽片=
(3)真蕨植物门的起源起源:真蕨类起源于裸蕨,原始蕨的某些属是它们的过渡类型一般认为真蕨纲的大型叶是由裸蕨植物巨大的分枝系统“扁化”发展而来57186(3)真蕨植物门的起源起源:真蕨类起源于裸蕨,原始蕨的某些三)高等植物5、裸子植物一般特征及其器官组成
木本或灌木,无草本及水生类型茎:乔木,次生木质部很发育,输水力及支持力增强。茎单轴式分枝叶:有二条进化路线大型羽状复叶—光合作用面积大(种子蕨类、苏铁类)小叶—扁形、针状、鳞片状等,如银杏、松柏繁殖器官:以裸露的种子繁殖,无真正的花57187三)高等植物5、裸子植物木本或灌木,无草本及水生类型5778器官组成(续)种子:结构复杂的多细胞器官,成熟后脱离母体。种子外面有种皮保护,自身具有营养物质(胚乳),在不利条件下能较长时间保持休眠能力,更能适应干旱环境57188器官组成(续)种子:结构复杂的多细胞器官,成熟后脱离母体。种裸子植物的分类主要包括4个门:种子蕨植物门苏铁植物门银杏植物门松柏植物门57189裸子植物的分类57801)种子蕨植物门(Pteridospermophyta)(1)一般特征最古老的裸子植物植物体不大,小乔木、灌木或藤本茎很少分枝571901)种子蕨植物门(Pteridospermophyta)最古一般特征(续)叶为大型羽状复叶(蕨叶)种子在古生代时未集成球果,单个直接长在小羽片的中脉或羽轴上;中生代种子蕨的种子常多个着生在一起D3-K2,C-P2最盛,P3衰减,中生代仅有少量代表57191一般特征(续)叶为大型羽状复叶(蕨叶)5782(2)种子蕨植物的分类依据与形态属种子蕨植物常见的是叶化石,但其与真蕨植物的叶化石不易区分,故常采用形态分类。形态属(种):根据化石的外部形态特征所建立的属(种)名,而不考虑化石本身的亲缘关系57192(2)种子蕨植物的分类依据与形态属种子蕨植物常见的是叶化石,(3)种子蕨植物门的起源起源:由原裸子植物演化而来,D2的无脉蕨可能是祖先类型57193(3)种子蕨植物门的起源起源:由原裸子植物演化而来,5784
2)苏铁植物门(Cycadophyta)
(1)一般特征粗矮的常绿木本植物茎通常不分叉,球状、块状、圆柱状多为单羽状复叶,少数单叶。叶顶生,幼叶卷曲平行脉或放射脉,少数网状脉或单脉C-Rec.,T3-K1繁盛
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