被子植物时代
从白垩纪迅速发展起来一种新的植物类群——被子植物,它逐步取代了裸子植物的优势地位。直到现在,被子植物仍然是地球上种类最多、分布最广泛、适应性最强的优势类群。当然其他各类植物也都在发展变化,种类也不少。
被子植物同裸子植物一样是用种子进行有性繁殖的。二者的不同之处在于,裸子植物的大孢子囊(即胚珠)是裸露的,以后发育成的种子外面没有包被,也是裸露的;而被子植物的胚珠包在子房里,以后胚珠发育成种子,子房发育成果实,种子被果实包在里面而不再裸露。这样的差别是这两大类植物最重要的差别,因此就成为裸子植物与被子植物各自名称的由来。而这种差别本身已经体现了被子植物比裸子植物更加进步的特征——外面具有保护层的种子更有利于传播和发育成新一代的植物体。
裸子植物的孢子叶球作为生殖器官看起来很像是它们的花,但是与被子植物的花比起来,它们就原始得多了。它们或者只有雌蕊群,或者只有雄蕊群,一般只是果鳞集合而成的球状体(如松树的球果)。虽然某些二叠纪时的裸子植物也长有花被,但是这种花被比起被子植物的花被要简单得多。被子植物的花起源于裸子植物的孢子叶球,但是却比孢子叶球进步了许多。一个典型的被子植物的花由花萼、花冠(二者合称花被)、雄蕊和雌蕊四部分组成。花冠由花瓣组成,花瓣则是由小的孢子叶退化而形成的。花瓣的细胞内含有多种花色素和芳香油,因此花朵才色彩鲜艳、姹紫嫣红、香气四溢。许多花瓣的基部还有蜜腺,能够分泌甜蜜而芳香的汁液,更是增添了花朵的芬芳。这些富有艳丽色彩和芳香气息的花朵能够招致各种昆虫光顾。昆虫在从花朵中寻觅、采撷或汲取养料的同时,也为植物进行了授粉工作。从此,植物界的有性生殖过程在风力的传粉作用之外,又多了一种有效的途径——虫媒。这一途径实际上体现了植物与昆虫之间互利关系的建立,这种互利使得植物和昆虫能够共同进化,一方面极大地增加了生态系统中的生物多样性,另一方面为被子植物和昆虫的进化发展都开辟了更加广阔的道路。
被子植物与裸子植物相比有许多进步特征。
(一)具有真正的花
典型的被子植物的花由花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群4部分组成。
被子植物花的各部在数量上、形态上有极其多样的变化,这些变化是在进化过程中,适应于虫媒、风媒、鸟媒、或水媒传粉的条件,被自然界选择,得到保留,并不断加强造成的。
(二)具雌蕊
雌蕊由心皮所组成,包括子房、花柱和柱头3部分。胚珠包藏在子房内,得到子房的保护,避免了昆虫的咬噬和水分的丧失。子房在受精后发育成为果实。果实具有不同的色、香、味,多种开裂方式;果皮上常具有各种钩、刺、翅、毛。果实的所有这些特点,对于保护种子成熟,帮助种子散布起着重要作用,它们的进化意义也是不言而喻的。
(三)具有双受精现象
双受精现象,即两个精细胞进入胚囊以后,1个与卵细胞结合形成合子,另1个与2个极核结合,形成3n染色体,发育为胚乳,幼胚以3n染色体的胚乳为营养,使新植物体内矛盾增大,因而具有更强的生活力。所有被子植物都有双受精现象,这也是它们有共同祖先的一个证据。
(四)孢子体高度发达
被子植物的孢子体,在形态、结构、生活型等方面,比其他各类植物更加完善化、多样化。被子植物家族里既有世界上最高大的乔木,如高达156米的杏仁桉,也有微细如沙粒的小草本,如无根萍;有重达25千克仅含1颗种子的果实王棕(大王椰子),也有轻如尘埃,5万颗种子仅重0.1克的植物热带雨林中的一些附生兰;有寿命长达6千年的植物,如龙血树,也有在3周内开花结籽完成生命周期的植物,如一些生长在荒漠的十字花科植物;有水生、砂生、石生和盐碱地生的植物,也有自养的植物也有腐生、寄生的植物……
在解剖构造上,被子植物的次生木质部有导管,韧皮部有伴胞;而裸子植物中一般均为管胞(只有麻黄和买麻藤类例外),韧皮部无伴胞,输导组织的完善使体内物质运输畅通,适应性得到加强。
(五)配子体进一步退化(简化)
被子植物的小孢子(单核花粉粒)发育为雄配子体,大部分成熟的雄配子体仅具2个细胞(2核花粉粒),其中1个为营养细胞,1个为生殖细胞,少数植物在传粉前生殖细胞就分裂1次,产生2个精子,所以这类植物的雄配子体为3核的花粉粒,如石竹亚纲的植物和油菜、玉米、大麦、小麦等。被子植物的大孢子发育为成熟的雌配子体称为胚囊,通常胚囊只有8个细胞:3个反足细胞、2个极核、2个助细胞、1个卵。反足细胞是原叶体营养部分的残余。有的植物(如竹类)反足细胞可多达300余个,有的(如苹果、梨)在胚囊成熟时,反足细胞消失。助细胞和卵合称卵器,是颈卵器的残余。由此可见,被子植物的雌、雄配子体均无独立生活能力,终生寄生在孢子体上,结构上比裸子植物更简化。配子体的简化在生物学上具有进化的意义。
上述的被子植物的特征使它具备了在生存竞争中优越于其他各类植物的内部条件。被子植物的产生,使地球上第一次出现了色彩鲜艳、种类繁多、花果丰茂的景象。随着被子植物花的形态的发展,果实和种子中高能量产物的贮存,使得直接或间接地依赖植物为生的动物界(尤其是昆虫、鸟类和哺乳类)获得了相应的发展,地球上的生命迅速地繁茂起来。
纵观植物界的发生发展历程,我们可以看出整个植物界通过遗传变异、自然选择(人类出现后还有人工选择,沿着从低级到高级、从简单到复杂、从无分化到有分化、从水生到陆生的规律演化而不断地发生和发展的。新的种类在不断产生,不适应环境条件变化的种类不断死亡和绝灭,这条植物演化的长河将永不间断,永远不会终结。
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