1、地球演化歷史,第一部分 植物的起源與演化 第二部分 植物與我們的環(huán)境,成都理工大學(xué) 王海榮 學(xué)生試講,第一部分 植物的起源與演化,一、植物演化梗概 二、真核藻類的起源與演化 三、裸子植物的發(fā)生與演化 四、被子植物的起源與演化 五、被子植物的分類系統(tǒng) 六、植物進化規(guī)律,第一部分 植物的起源與演化,一、植物演化梗概,植物演化,大約在億年以前，地球母親孕育出了最古老的植物藍藻，它們既渺小，又偉大。藍藻像真正的植物一樣，細(xì)胞內(nèi)有了葉綠素，能利用水、二氧化碳和陽光進行光全作用，制造養(yǎng)分，并排出“廢氣”氧。經(jīng)過億萬年的努力，數(shù)不清的藍藻使大氣中的氧越來越多，在太陽的照射下，地球的上空形成了臭氧層，它像給地

2、球打了一把保護傘，使地球變得更適于萬物的生存。無怪乎人們說，藍藻的出現(xiàn)是生命發(fā)展史上最偉大的事件之一。,藍藻在大海的搖藍里生長，并由低級向高紙演化。大約在億我年前，植物登陸了，開始由水生向陸生過渡，這時的代表植物是苔蘚。繼而裸蕨類植物出現(xiàn)了，它們雖然沒有正常的根葉，但與水生植物相比，它們有了直立的莖，裸蕨類植物開始在陸地上立住了腳。以后便是蕨類植物興起的時期，它們有了根、莖、葉，能更好地適應(yīng)陸地生活。 藻類、苔蘚、蕨類植物繁殖后代的方式比較原始，必須在有水的條件下進行。,大約到了.億多年前，全球氣候由溫暖濕潤變得干燥起來，裸子植物成了陸地上最繁盛的植物，如我們現(xiàn)在能看到的蘇鐵、銀杏、松柏類植物

3、。裸子植物是最早的種子植物，它們開始離開水邊向高山、陸地發(fā)展。那時另一大類群的種子植物被子植物也出現(xiàn)了，它們的種子被保護起來，受外界條件的影響小，在繁殖后代上占有了更大的優(yōu)勢。被子植物還有個顯著特點，就是產(chǎn)生了特有的繁殖器官花?，F(xiàn)在，被子植物占據(jù)了植物王國的統(tǒng)治地位。 在植物漫長的進化過程中，新的物種不斷產(chǎn)生，老的物種不斷被淘汰。在進化過程中，植物逐寸逐尺地擴大著自己的生存空間，最讓綠色充滿面了地球，綠色是生命的象征。,植物演化地質(zhì)年代表,植物演化地質(zhì)年代表-續(xù),高等植物演化的地質(zhì)年代表,返回, 細(xì)菌；, 單核絲狀藍藻，與現(xiàn)代的顫藻屬(Oscillatoria)和念珠藻屬(Nostoc)相似；

4、, 真核真菌；, 真核綠藻。,二、真核藻類的起源與演化,距今6億20億年間，海洋中充滿了生物，包括了許多原始的動、植物類型。,除志留紀(jì)(Silurian)、泥盆紀(jì)、二疊紀(jì)的冰川時期外，類似于現(xiàn)代的熱帶氣候統(tǒng)治著整個世界，物種的大爆發(fā)就在這時發(fā)生。,在寒武紀(jì)(Cambrian)、奧陶紀(jì)(Ordovician)以及志留紀(jì)的大部分時間，藻類一直在植物界里占優(yōu)勢，紅藻、褐藻等許多與現(xiàn)在種類相似的類群已出現(xiàn)，綠藻的門類齊全。,返回,三、裸子植物的發(fā)生與演化,古生代最顯著的標(biāo)志是：早泥盆世2500萬年時間里由纖弱的維管草本（維管束（vascular bundle）是維管植物（蕨類植物、裸子植物和被子植物）

5、的葉和幼莖等器官中，由初生木質(zhì)部和初生韌皮部共同組成的束狀結(jié)構(gòu)。維管束彼此交織連接，構(gòu)成初生植物體輸導(dǎo)水分，無機鹽及有機物質(zhì)的一種輸導(dǎo)系統(tǒng)維管系統(tǒng)，并兼有支持植物體的作用）發(fā)展出了森林喬木，二疊紀(jì)4500萬年時間里的物種大滅絕。,有花植物的孕育在三疊紀(jì)開始。,白堊紀(jì)是第三個快速進化時期，原因：氣候和地質(zhì)的巨大變化，蟲媒傳粉盛行。,白堊紀(jì)最為顯著的特征：被子植物的散布和恐龍的滅絕。,種子蕨的結(jié)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)代被子植物的相應(yīng)結(jié)構(gòu)。,蕨類植物從志留紀(jì)、泥盆紀(jì)到全盛的晚石炭世，歷時不下于0.8億1億年。裸子植物從晚泥盆世到全盛的中生代，歷時1.5億年。被子植物起源的時代不遲于三疊紀(jì)。,A植物體莖干由不分枝

6、到多分枝； B孢子葉由散生到聚生成各式孢子葉球；大孢子葉逐漸特化； C雄配子體由吸器發(fā)展為花粉管；雄配子由游動的、多纖毛精子，發(fā)展到無纖毛的精核； D頸卵器由退化發(fā)展到?jīng)]有，等。,裸子植物在系統(tǒng)發(fā)育過程中，主要演化趨勢是：,買麻藤綱是裸子植物中最早進化的類群。,苛得狄,返回,四、被子植物的起源與演化,（一）起源的時間,1古生代起源說,認(rèn)為被子植物起源于古生代二疊紀(jì)。,2白堊紀(jì)（或晚侏羅紀(jì)）起源說,被子植物起源于白堊紀(jì)或晚侏羅紀(jì)。,被子植物起源的時間似乎可以肯定，是在白堊紀(jì)以前的某個時期。,（二）發(fā)源地,1高緯度起源說,希爾（Heer）的觀點,植物通過三個方面向南分布： （1）由歐洲向非洲南進；

7、 （2）從歐亞大陸向南發(fā)展到中國和日本，再向南伸展到馬來西亞、澳大利亞； （3）由加拿大經(jīng)美國進入拉丁美洲，最后擴散到全球。,現(xiàn)在看來，這種主張證據(jù)是不足的。,2中、低緯度起源說,大多數(shù)學(xué)者支持被子植物起源于熱帶。,大量被子植物化石在中、低緯度出現(xiàn)的時間實際上早于高緯度。,現(xiàn)代被子植物的地理分布情況，同樣說明植物可能起源于中、低緯度地區(qū)。,雷文（Raven）和阿克塞爾羅（Axelrod）等人根據(jù)板塊學(xué)說和古植物的證據(jù)，主張被子植物可能起源于西岡瓦納板塊的熱帶高地。 ，,（三）可能的祖先,1真花學(xué)說（Euanthium Theory）,認(rèn)為被子植物的花是一個簡單的孢子葉穗，它是由裸子植物中早已滅

8、絕的本內(nèi)蘇鐵目，特別是準(zhǔn)蘇鐵（Cycadeothea）具兩性孢子葉的球穗花進化而來的。,孢子葉球上的苞片,被子植物的花被,小孢子葉,雄蕊,大孢子葉,雌蕊（心皮）,孢子葉球的軸,花軸,現(xiàn)代被子植物中的多心皮類，尤其是木蘭目植物是現(xiàn)代被子植物的較原始的類群。,真花說由毛茛（gn）學(xué)派建立。,2假花說（Pseudo-anthium Theory）,認(rèn)為被子植物的花和裸子植物的完全一致，每一個雄蕊和心皮分別相當(dāng)于1個極端退化的雄花和雌花，因而設(shè)想被子植物來自于裸子植物的麻黃類中的彎柄麻黃（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

9、苞片退化剩下胚珠,假花說由恩格勒學(xué)派的韋特斯坦（Wettstein）建立。,現(xiàn)代被子植物的原始類群是單性花的葇荑花序類植物，有人甚至認(rèn)為，木麻黃科就是直接從裸子植物的麻黃科演變而來的原始被子植物。,返回,六、被子植物的分類系統(tǒng),1恩格勒的分類系統(tǒng),德國植物學(xué)家恩格勒(Engler)和柏蘭特（Prantl）于1987年在植物自然分科志一書中發(fā)表。,將植物界分成13門， 而被子植物是第13門中的一個亞門，即種子植物門被子植物亞門，并將被子植物亞門分成雙子葉植物和單子葉植物二個綱，將單子葉植物放在雙子葉植物之前。,恩格勒系統(tǒng)是根據(jù)假花說的原理，認(rèn)為無花瓣、單性、木本、風(fēng)媒傳粉等為原始的特征，而有花瓣

10、、兩性、蟲媒傳粉的是進化的特征。,2哈欽森被子植物分類系統(tǒng),英國植物學(xué)家哈欽森于1926年在有花植物科志一書中提出，1973年作了修訂，從原來332科增加到411科。,該系統(tǒng)認(rèn)為被子植物是單元起源的，雙子葉植物以木蘭目和毛茛目為起點，從木蘭目演化出一支木本植物，從毛茛目演化出一支草本植物，認(rèn)為這兩枝是平行發(fā)展的。單子葉植物起源于雙子葉植物的毛茛目，并在早期就分化為三個進化線：萼花群（Calyciferae）、瓣花群（Corolliferae）和穎花群（Glumiflorae）。,3塔赫他間被子植物分類系統(tǒng),塔赫他間于1954年公布。他認(rèn)為被子植物起源于種子蕨，并通過幼態(tài)成熟演化而成；草本植物由

11、木本植物演化而來；單子葉植物起源于原始的水生雙子葉植物的具單溝舟形粉的睡蓮目莼菜科。,4克郎奎斯特被子植物分類系統(tǒng),克郎奎斯特分類系統(tǒng)是美國學(xué)者克郎奎斯特（Cronquist）1958年發(fā)表的。該分類系統(tǒng)亦采用真花學(xué)說及單元起源的觀點，認(rèn)為有花植物起源于一類已經(jīng)絕滅的種子蕨；現(xiàn)代所有生活的被子植物亞綱，都不可能是從現(xiàn)存的其他亞綱的植物進化來的；木蘭亞綱是有花植物基礎(chǔ)的復(fù)合群，木蘭目是被子植物的原始類型；葇荑花序類各目起源于金縷梅目；單子葉植物來源于類似現(xiàn)代睡蓮目的祖先，并認(rèn)為澤瀉亞綱是百合亞綱進化線上近基部的一個側(cè)枝。,返回,六、植物進化規(guī)律,植物類群演化的趨勢：由結(jié)構(gòu)和功能簡單和不分化向復(fù)雜

12、、分化和完善演化。 上升演化（upward evolution）,1植物類群演化的趨勢,單細(xì)胞個體,群體,細(xì)胞分工、組織分化,細(xì)胞裂殖,無性繁殖和有性繁殖,兩種植物體,一種植物體,下降演化（downward evolution）:有些器官和組織的結(jié)構(gòu)從復(fù)雜走向簡單，如苔蘚植物由孢子體發(fā)達的裸蕨退化而成。,?；╯pecification）指植物的演進水平并無變化的特化。,2單元起源和多元起源,現(xiàn)代多數(shù)植物學(xué)家主張被子植物單元起源（monorheithry），主要依據(jù)是被子植物具有許多獨特和高度特化的特征。如雙受精現(xiàn)象和三倍體的胚乳。,多元起源（polyrheithry）,3趨同、趨異和平行演化

13、,由于受相同環(huán)境的脅迫，分類群的性狀趨于一致的現(xiàn)象趨同（convergence）。,兩個分類群具有共同的祖先，通過分化和間斷出現(xiàn)差異分支趨異（cladistic divergence）。,由一個共同祖先分化出一些分類群，它們在演化中性狀的演化速率相似，平行發(fā)展并形成相似的分類群平行演化。,4原始性狀和進化性狀,判斷性狀的原始與進化最客觀的標(biāo)準(zhǔn)是：早出的原始，晚出的進化。,5植物進化的速率,有些植物既具有進步的性狀，也具有較原始的性狀，這種性狀進化速率不同的現(xiàn)象被稱為異速進化（heterobasmy）或鑲嵌進化（mosaic evolution）。,植物的進化速率可分為三類：,（1）低速進化（b

14、radytelic evolution）,（2）中速進化（horolely evolution）,（3）高速進化（tachytely evolution）,進化速率不同的原因：,居群內(nèi)遺傳變異的數(shù)量；,居群的結(jié)構(gòu)和大小；,居群對環(huán)境的適應(yīng)程度；,居群內(nèi)突變率的大小。,生殖方式的多樣性；,返回,植物與我們的環(huán)境,一、植物與環(huán)境 二、植物小常識,植物與環(huán)境,綠化植物具有調(diào)節(jié)氣候、保持水土、防風(fēng)固沙、保護農(nóng)田的作用，還具有凈化空氣、凈化污水和降低噪聲等功能。 綠化植物在環(huán)境保護中具有維護生態(tài)平衡、美化環(huán)境和保護人體健康的作用。但是，如果污染超過了綠化植物所能忍受和緩沖的限度，它們的生長和繁殖就會受到影響。所以要在減少污染的基礎(chǔ)上發(fā)揮綠化植物的有效功能。,凈化空氣植物排名,第 一名，吊蘭：在24小時內(nèi)，一盆吊蘭在8至10平方米的房間