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植物历险记

发布时间: 2019-04-08 15:10:48   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

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早期的植物无法离开海洋,海洋是它们的温柔之乡。然而,它们的后代却开始试图离开海洋,向陆地迁移!植物在相互竞争中开始迅速演变。

海岸边的分化

在距离海洋不远的海岸上,海潮的涨涨落落,使得海岸露出水面又被淹没,每天两次,周而复始。随着时间的推移,海岸渐渐成了海生植物和陆生植物两种世界之间的过渡地带。也就是在这里,藻类之间发生了分化。

今天,当我们在海边漫步时,仍能观察到这种现象。站在海岸的高处,我们可以看见像生菜似的绿藻类在潮落的地方;还有不远处的浅层水域,由于光照充足,褐藻类就在那儿繁衍;再往远处,海水开始阴暗,直到海深80米处都生长着红藻类。红藻类在深水里缺少阳光,因此它们仍处于简单而粗糙的状态。褐藻类享有最有利的条件,融合了光照植物和攀岩植物的优点,它们能够经受波涛汹涌的海水颠簸,从而含有二氧化碳。所以,这些褐藻类是变化最大的藻类。至于绿藻类,它们忍受着困难的处境,因为它们的领土在退潮时长时间地露出水面。幸亏大量的叶绿素给它们染上了绿色,它们才顶住了逆境。红色的、褐色的、绿色的……藻类在沿海地带的这一演变过程颇具特点。

这是一次海洋植物向陆地上迁移的革命,这次革命发生的原因是海水的深度减少和滨海地带的出现。这个大变革的结果是藻类要到坚硬的土地上去生长。

当时的陆地一片荒凉,既没有植物,也没有动物,是一个死寂的世界。而由于潮汐作用,藻类开始一点点地熟悉了这个环境,适应了没有水的生活。因为,叶绿素不是在海的深处,而是在阳光十分强烈的海平面上功效特别显著,在那里,植物可以利用叶绿素进行光合作用。绿藻类具有这些优点,因而在4.3亿年的志留纪前就征服了地球。

植物进行光合作用,产生了大量的氧气,臭氧层变厚,从而减弱了紫外线的杀伤力。来自大气层外的强烈辐射变弱了,植物终于走出了水面。

出现蕈类

在那个时代,地上出现过了一种生命形态:蕈类。它们是多细胞生物,呈纤维状,不含叶绿素。蕈类有植物的外形,但不是植物,也不是动物,而是介于两者之间,是高等真菌,比细菌还简单。

蕈类来自藻类。像动物那样,有一天它们失去了叶绿素。它们很古老,在漫长的岁月里,生活在海里。自从有了有机食物以后,蕈类就有了吸取养料的次生方式——食用废物,或过着寄生生活,在以与动物同样的方式进食的这一点上,它们与动物相似。它们有植物的形态结构,但没有叶绿素。

迎着太阳生长

那时的地球上,植物处于淤泥之中,并且到处都布满了蕈类和绿藻类。以前,有科学家认为,绿藻类生成了苔藓,而苔藓又变成了维管植物,后来又成了种子植物,再进化到开花植物。其实,这个进化过程是错误的。确切地说,与绿藻类最相近的是苔藓,苔藓像绿藻类那样没有维管,也不产出木质。但是,苔藓的出现远比最早的维管植物要晚得多,它们约在3.5亿年前出现。苔藓的变化不大,没有根系,模样有点像藻类,不会进化出树木。它们没有完善的维管束,没有根的分化,只有简单的假根。但为了呼吸尽可能多的空气,它们长出了茎和叶。

维管植物的首批样本出现在4.2亿年前。它不像藻类那样软弱无力,而是一种直立植物,它的顶端好像是两齿的长柄叉。这种二叉分枝式的分类在古老的植物中非常有特点。它有茎,茎内的维管使液汁流动,从而可以使从土壤中吸收的水分进入维管。如果植物能使水分上升,它就能够迎着阳光长高。

人们发现最早的木本植物,是在爱尔兰被发现的,俗名为光蕨属。光蕨属可能是在绿藻征服陆地后1000万年后才出现的。1000万年在植物演变的进程中不过是短暂的瞬间。在这短暂的瞬间中,它来到了陆地。它个子矮小,不长叶子,由茎来进行光合作用。

光蕨属留下了许许多多的子孙。因为这些植物另有一个十分有趣的生活场所:它们还生产一些孢子,孢子会飞,但不会游泳。孢子被风吹走,四处散落。随着空气作用增大,而大海的影响在减弱。因此,即使光蕨属今天已经销声匿迹,仅以化石的形式继续存在,但是,它仍被视为发达植物的始祖。

疯狂长高

从植物造出维管,并通过维管吸收水分之时起,植物就开始发疯似的不断地制造维管。维管紧紧排列在一起,形成了维管束,然后又形成束中之束。

植物的食欲很旺盛。它总是尽量多地喝水,因而它也就变得越来越强壮。它长得越高,就越能吸收阳光,而它越强壮,就越能吸收土壤里的水分,让水在体内上升。所以植物为了阳光而开展竞争,阳光使原始植物慢慢地长高。慢慢长高的植物使世界发生了变化。

坚硬的土地变得像海洋一般,绿油油的,给地球披上了绿荫。另一方面,这些植物为了寻求阳光,都投入了竞争。即使当时它们还称不上真正的树木,但也形成了一片片的森林。

这些十分弱小的植物像地毯一样覆盖着所有疏松和潮湿的土壤,尽量使自己比别的植物高出一头,以吸收阳光。为阳光而展开的竞争至今仍是植物相互争夺生命的一个制高点。长得最高的植物吸收的阳光最充足,因此为了生存,植物自然是越长越高。

在3.8亿年前,世界上孕育生长了第一批真正的植物。那时,已经存在蕨类植物了。蕨类植物在光蕨属之后的泥盆纪来到了世间。它们有维管,贴在地面生长;它们产生孢子,孢子从空中落到地上,在地上形成原叶体;它们没有脱离水中繁殖。

今天像蕨类植物这样繁殖的植物已寥寥无几。在当时占支配地位的植物,现在已完全绝种了,但正是这些绝种的植物给我们遗留下了现在的植物。这些热带植物由许多维管束构成,能长得非常高。

当时,气候炎热而潮湿,整个地球上的植物几乎是清一色的。那些原始森林在石炭纪达到了鼎盛时期,它们的遗迹就是煤炭等。若当时石炭纪时植物的原形被复制出来,人们也会被陶醉的。我们可以到美国纽约州吉尔博亚森林去看一下当时的漂亮遗迹。1869年,激流彻底冲刷了那儿的陡峭河岸,使3.5亿年前即石炭纪前夕的化石树根暴露无遗。这是化石证实的最古老的森林之一。它的面积有几百公顷,位于水流纵横交错的低坡沼泽上。那时是在恐龙出现前约一亿年。

在吉尔博亚发现的动物都很小有毒的千足虫、小蜘蛛等,后来这些昆虫跟树木一样销声匿迹了。这是整个生态系统的一次消失。那时树林里没有小鸟,因为它们还不存在;没有采蜜的昆虫,因为花还没有被创造出来;也没有蝴蝶和蜜蜂。但不久,翼展70厘米的大蜻蜓和15厘米长的蟑螂开始出现了……

球果植物王国

树木为了吸收阳光,争相长高,同时,在其他方面也有新的变化。在性方面,树木更是向前迈出了一大步,在孢子周围建起了一层壳来保护孢子,这样孢子不再会落到地上,而留在树上发芽。在被称为胚珠的壳内有雌性细胞,雄性细胞则在另一个器官中形成:带有雄性细胞的小原叶体,被称为花粉。

在以前花粉叫雄性孢子,花粉在花出现以前就存在了,只是人们在花出现之后才使用花粉这个词。为了能使异性相逢,必须借助风来传送含有游动精子的花粉。花粉漫无边际地飘游,有时能落到一个胚珠上,接触后胚珠会变软胶化;而后,胚珠部分地变成液体,以使花粉游动,与卵球会合。尽管花粉已经被风移动了,但它的游动特点犹在。然而,植物还是渐渐地离开了大海。

会下卵的树

今天还在两种树木中保存了这类古老的花粉离开了地面的授粉方式:铁树,叶子坚硬,乍一看像人造的,在蓝色海岸一带的花园里随处可见;还有一种是银杏树,它的花粉在空中飘游,在如黄香李一般大的胚珠上降落。胚珠胶化,精子授粉给卵球,由此获得了一个卵。卵开始分裂,产生新的银杏树。这就是在石炭纪时植物繁殖的情况。

石炭纪是一个富有传奇色彩的时期,在这一时期,植物和动物都创造出了卵。植物和动物在同一个时期或几乎在同一个时期出现了同样的现象,发生了比肩并起的变化,其原因就是生物一旦离开了水,就必须创造出一个替代的水生环境,于是它们都创造出了卵。有了卵,即使外界旱情肆虐,卵内却保持着湿润。因此,有卵的这类植物繁殖有了保障,它能够在水以外的其他地方进行繁殖。

3.7亿年前,在银杏和球果植物出现之前,一种崭新的结构就问世了。在维管分化的树干里,这种新结构包括一个同心区,维管年复一年形成越来越大的年轮。如今,除了棕榈树和蕨类之外随意锯开一棵树木,我们都能看到它们的年轮.

维管的这种结构变化有很大的好处。这是细胞的一种更好的专业分工,可以带来更大的效率和多样化的更大可能性。另外它还有其进步。它使球果植物问世。随之而来的是球果植物的第一次变革:精子丧失了鞭毛,它们不再游动,花粉粒由风送到萌芽的胚珠,形成胚管,在管内精子下降,直至卵球。从这时起,植物最终脱离了大海。

胚胎储存

在二叠纪时期,活跃的岩浆活动和地质构造活动引起了植物界惊人的变化,这就是球果植物的第二次变革:植物创造了冷冻胚胎的类似方法。它们不采取冷冻方式,而是运用脱水的办法,以获得同样的结果。种子是植物最干燥的部分,仅含10%的水分,而植物的其他部分含水量达80%,这正是球果植物的最大创造。球果植物使胚珠干燥,成为种子。小胎儿躲在种子里度过冬天,等待着春天回来,有时它们甚至要耐心等待若干年。

这粒小小的种子将实现各种各样的繁殖性能。某些植物能长期“冷冻”自己的胚珠,某些只能“冷冻”很短的时间。如果是长年炎热、潮湿的热带气候,条件也很有利于植物的成长,胚胎没有理由再耐心等待,它们会迫不及待地发芽,因为种子很快会失去发芽的能力;相反,在寒冷的季节,由于地冻天寒,它们不会生长,胚胎则处于生命力减缓的状态,胚胎在种子里受到保护,直到土壤恢复热气和潮湿。通过球果植物“冷冻”胚珠,以待适合的条件再生长这一过程,我们发现了生物生存的逻辑,它充分显示了生物具有较强的适应环境的能力。

另外,也有某些特殊的植物,它的种子能多年保存生命力。有人在寒冷的泥炭层里发现了等待了1000年才发芽的莲花种子;在日本地质层里出土的玉兰花种子,在2000年后发了芽;最高的纪录则属于最近发现的羽扁豆种子,根据同位素碳l4推定,它的年龄为1万年,居然也发了芽。

生长缓慢

变革了的球果植物是出现在大约2.8亿年前,即石炭纪行将结束的时候。由于球果植物发明了种子,后来在地球上一统天下。如今,远古时期的球果类植物已销声匿迹,现在剩下大约600种,只相当于整个植物种类的五百分之一。但它们分布的面积还很大,在西伯利亚、欧洲的北部和加拿大占领了大片大片的土地。

球果植物能抵御寒冷的气候,因为它们树叶稀少,表面覆盖着一层保护膜——厚厚的表皮,水的流动比其他树木慢百倍。球果植物的生活节奏缓慢,因此,它们能够进行深度冬眠。当天寒地冻时,它们则停止在土壤里的一切交流。冬季,它们半死不活地站立着,一动不动,既不呼吸、蒸腾,也不进行光合作用,就像一尊尊凝固的木乃伊。

球果植物创下了植物生长最慢的纪录:外表像球果植物的铁树,创下了精子个头最大的纪录,因为肉眼就能见到铁树的精子。我们通过观察发现它游动得非常缓慢,在胚珠里游动5毫米竟需要6个月的时间;松树的种子要花很长时间才能成熟。第一年,你能见到一些个头很小的紫色松果,里面藏着未成熟的种子;第二年,在同一个地方,就有了一个绿色的松果;第三年,绿色的松果又变成了棕色的松果,它张开大口,种子正在出壳,这一过程持续了两年。这在生长繁殖都很快的开花植物中是见不到的。

侏罗纪来临

1.5亿年前,侏罗纪开始,气候更炎热、更潮湿,使顽强生长的球果植物在明显更为安逸的环境下充分成长,出现了大片大片的球果植物森林,其种类之繁多远远超出了人类所了解的球果植物。虽然现在我们的森林里只有几种:松树、冷杉、云杉、落叶松……侏罗纪森林里的球果植物林林总总,可能有l万多种,有多叶的,也有针叶的……那时,球果植物达到了顶点。当时,属于同一生态系统的恐龙也是多种多样,开始统治地球。侏罗纪公园太壮观了!

在侏罗纪时代结束的时候,某些爬行动物会飞了,最终变成了鸟;同时,稀有的种子植物开始破土而出了。在森林里,绿色不再是唯一的颜色,声音也不仅仅是单调的风声。当两栖动物发出谁都没有听到过的第一声吼叫的时候,石炭纪结束的寂静世界远去了……