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蕨類植物的起源多數學者認為,蕨類植物起源于4億年前志留紀和下泥盆紀時期的裸蕨植物,而裸蕨植物大家認為起源于藻類植物,特别

作者:兔哥小百科

蕨類植物的起源

多數學者認為,蕨類植物起源于4億年前志留紀和下泥盆紀時期的裸蕨植物,而裸蕨植物大家認為起源于藻類植物,特别是綠藻,具體理由,前邊我藻類的微頭條有具體介紹。也有部分學者認為蕨類植物起源于苔藓,具體原因是裸蕨類植物的孢子體形狀和角苔亞綱類似,但是這個世代交替過程中,蕨類和苔藓植物的孢子體和配子體的優劣勢是如此不同,甚至完全相反,這是無法解釋的。也有學者認為,蕨類和苔藓都起源于藻類,平行進化發展。

大家可能會好奇,早期地球上的陸生植物到底是怎樣适應陸地生活的?畢竟相對于藻類和苔藓,蕨類植物有明顯的适應陸地生活的能力,是前兩者向陸生進階生物必須裸子植物和被子植物進化過程中的更進階的物種類型。

在4億年前的志留紀末期,水生漂浮植物和多水環境植物的生存環境發生很大變化,主要是陸地擡升和水準面下降,使得植物大量裸露出來,直接暴露在空氣中,由于這些類似浮萍的水生植物本來主要依靠水浮力才能保持體型,現在隻能全部擠壓重疊在一起了,但是這些植物一部分向上翹起的部位,接觸比較多的光照和充分的氣體交換,結果旺盛的生長了,但是這些部位也是需要水分供給的,否則很容易幹旱,況且離開了水,擷取養分也更加困難了,那麼這些具有上翹部位的植物到底是怎麼解決這些困難的呢?

以裸蕨為例來介紹這個過程,裸蕨中的萊尼蕨在早期的泥盆紀就存在了,是最早出現的陸生植物,它們隻有18-50cm高而且結構簡單,沒有根莖葉的分化,但是已經有了平卧的根狀莖和氣生莖的分化,根狀莖上有單細胞的假根,氣生莖有些有分叉,并且有角質層和氣孔可以調節植物的蒸騰作用,莖中有中柱,這個中柱由木質和機械組織組成,不僅能幫助蕨類運輸水分和養料,也增加了蕨類的支撐能力,而假根吸收水分和無機物,氣生莖幫助交換氣體,這就是原始蕨類對于陸地擡升和水面下降的适應,自然選擇的結果,也使得植物向着陸生邁開了重要的一步。

萊尼蕨的孢子囊都在枝的頂端,高高地舉起在空氣中,孢子囊由多層細胞組成,這對于早期植物對水分吸收能力差,保護水分過分蒸發有很大作用,并且孢子囊不能散布孢子,孢子外層堅韌,在空氣幹燥環境下起到保護作用,這就顯示出水生植物向着陸生植物的進化,蕨類的祖先裸蕨是做出了巨大貢獻的。

植物能從水生進化到陸生,支撐植物,這裡以萊尼蕨為例,支撐萊尼蕨直立在陸地生活的中柱至關重要,那麼中柱的結構是怎樣的呢?

萊尼蕨的中柱是單中柱,但是類似松葉蕨這樣的蕨類的中柱是木質部向四周擴張形成的棘突形成的,這就是星狀中柱;類似石松這樣的因為韌皮部侵入木質部,導緻木質部不停中斷,形成了編織型中柱;這三種中柱沒有髓,是以叫原始型中柱。

比較原始的蕨類不斷進化,進化出比較複雜的維管組織,同時植物體中出現了髓,比如卷柏接着多數蕨類比如蕨出現了網狀中柱。最先進的中柱分成兩種,第一種是被子植物和裸子植物的中柱,它們是木質部和韌皮部分開并列成兩束,叫真中柱;另一種是單子葉植物的中柱,就是維管組織分散在皮層中形成的散生中柱。

裸蕨植物分成三個門,分别是萊尼蕨門、工蕨門、三枝蕨門。

在了泥盆紀的末期,劇烈的地殼運動,使得氣候變得更加幹旱,裸蕨類植物不能适應這種幹旱環境,走向滅絕;但是在裸蕨類植物上進化來的有完成維管束系統的植物開始稱為陸地植物的主宰。

這些稱霸陸地的蕨類植物,它們為了進一步适應陸地生活,器官發生着不斷演化,具體演化理論有很多種,但是裸蕨植物化石的發現,給枝頂說提供了證據。

枝頂說認為,葉子是由原始維管束蕨類的頂枝演化來的,大型葉子是大量的頂枝群聯合扁化而來,小型葉子是單個頂枝扁化而來。孢子葉就是能育頂枝側面結合演化來的,這導緻原來頂部生長的孢子囊長到了孢子葉的邊緣。其中石松亞門的孢子葉和孢子囊是同一個頂枝束演化出來;楔葉亞門的盾形孢子囊是孢子囊的頂枝束經過彎曲和合并演化來的。

到了泥盆紀、石炭紀時候,這些遠古時期的蕨類植物旺盛生長,稱為覆寫地球的大面積森林,這也是形成現在廣泛使用的化石燃料的主要原料。

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