植物演化历史(中英文版)

地球演化历史第一部分植物的起源与演化第二部分植物与我们的环境成都理工大学王海荣学生试讲第一部分植物的起源与演化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、植物演化梗概植物演化大约在２０亿年以前，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４亿我年前，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１.５亿多年前，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Cenozoic第四纪Quaternary现代12000年前有花植物第三纪Tertiary更新世2.5上新世7.0中新世26渐新世38始新世54古新世65中生代Mesozoic白垩纪晚白垩世90被子植物形成优势被子植物起源，裸子植物繁盛早白垩世136侏罗纪晚侏罗世166早侏罗世190三叠纪晚三叠世200早三叠世225古生代二叠纪晚二叠世260蕨类植物及种子蕨繁盛早二叠世280代纪世距今年代/(百万年前)优势植物古生代Paleozoic石炭纪Carboniferous晚石炭世325蕨类植物兴起，苔藓及裸子植物发生早石炭世345泥盆纪Devonian晚泥盆世360中泥盆世370早泥盆世395志留纪Silurian430简单维管植物，最早的蕨类奥陶纪Ordovician500藻类植物繁盛寒武纪Cambrian570元古代太古代前寒武纪Precambrian570-15001500～5000细菌及蓝藻植物演化地质年代表---续高等植物演化的地质年代表返回②细菌；①单核丝状蓝藻，与现代的颤藻属(Oscillatoria)和念珠藻属(Nostoc)相似；③真核真菌；④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（vascularbundle）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（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（EuanthiumTheory）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（gèn）学派建立。2．假花说（Pseudo-anthiumTheory）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（Ephedracampylopoda）。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；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（upwardevolution）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（downwardevolution）:有些器官和组织的结构从复杂走向简单，如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（cladisticdivergence）。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，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（mosaicevolution）。植物的进化速率可分为三类：（1）低速进化（bradytelicevolution）（2）中速进化（horolelyevolution）（3）高速进化（tachytelyevolution）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；返回植物与我们的环境一、植物与环境二、植物小常识植物与环境绿化植物具有调节气候、保持水土、防风固沙、保护农田的作用，还具有净化空气、净化污水和降低噪声等功能。绿化植物在环境保护中具有维护生态平衡、美化环境和保护人体健康的作用。但是，如果污染超过了绿化植物所能忍受和缓冲的限度，它们的生长和繁殖就会受到影响。所以要在减少污染的基础上发挥绿化植物的有效功能。净化空气植物排名第一名，吊兰：在24小时内，一盆吊兰在8至10平方米的房间内可杀死80％的有害物质，吸收掉86％的甲醛。第二名，虎尾兰：一盆虎尾兰可吸收10平方米左右房间内80％以上多种有害气体。第三名，芦荟：在24小时照明的条件下，可以消灭1立方米空气中所含的90％的甲醛。第四名，常春藤：一盆常春藤能消灭8至10平方米的房间内90％的苯。第五名，龙舌兰：在10平方米左右的房间内，可消灭70％的苯、50％的甲醛和24％的三氯乙烯。第六名，月季：能较多地吸收氯化氢、硫化氢、苯酚、乙醚等有害气体。Thankyou!返回