因為植物的進(jìn)化非常曲折,因此形成了種類(lèi)復雜的眾多植物。植物從海洋中誕生,最初只是各種藻類(lèi),它們至今也是海洋生態(tài)系統的重要支柱,但隨著(zhù)時(shí)間流逝,藻類(lèi)在海洋中獲得了新的進(jìn)化,從單細胞藻類(lèi)變成多細胞的海帶之類(lèi)的植物,然后植物適應了淡水,并最終登上了陸地,形成了如苔蘚,蕨類(lèi)和石松類(lèi)原始陸地植物,一直到后期更復雜的裸子植物和被子植物以及野草,是的,野草可是很晚近才進(jìn)化出來(lái)的植物新形式,相當厲害。
圖示:野火燒不盡,春風(fēng)吹又生 唐·白居易《賦得古原草送別》
直到今天為止,植物學(xué)家也不清楚地球上到底有多少種不同的植物,估計數量從200萬(wàn)種到一億種不等。如此巨大的估計差異,就表明,我們對植物的認識還很不夠,同時(shí)也說(shuō)明植物的種類(lèi)的確復雜深奧。
不妨,讓我們簡(jiǎn)單看一下,人類(lèi)認識植物的歷史,我說(shuō)的認識不是神農嘗百草那種認識,簡(jiǎn)單的將植物分為,可食用,可藥用,可殺人這樣的認識,而是試圖系統地認識植物。長(cháng)時(shí)期來(lái)人們把植物就簡(jiǎn)單的分為樹(shù),灌木,草,但這樣的分類(lèi)實(shí)在是過(guò)于粗糙。
植物分類(lèi)鼻祖最早嘗試對植物進(jìn)行系統分類(lèi)的先驅是一位古印度學(xué)者Sushrut,他還被譽(yù)為外科之父,他可能活躍于公元前800-公元前1000年之間,由于歷史過(guò)于悠久,印度那塊地方又不太平,現在已經(jīng)很難完全確定他的生死年代了。但幸運的是,他的著(zhù)作經(jīng)歷各種磨難卻流傳到了后世。
圖示:印度醫學(xué)鼻祖Sushruta
作為醫生Sushrut并不滿(mǎn)足于植物的實(shí)用藥物功能,他還想系統地搞清楚植物的秘密,這種想法接近形而上學(xué),中國古人說(shuō)形而上者謂之道,他想追求的正是植物之道。他按照植物的兩大特征對植物進(jìn)行了分類(lèi),即是否開(kāi)花,以及壽命長(cháng)短,是一年生還是多年生。兩大特征的組合,讓他輕松地將植物分為四大類(lèi),如:
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不開(kāi)花,一年生的短命植物
不開(kāi)花,多年生的長(cháng)命植物
開(kāi)花,一年生的短命植物
開(kāi)花,多年生的長(cháng)命植物
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仔細想想我們生活中的常見(jiàn)植物,許多草就屬于第三類(lèi)植物,一年生的開(kāi)花植物,當然也有開(kāi)花同時(shí)多年生的草,而樹(shù)和灌木則通常是第四類(lèi)植物,開(kāi)花的同時(shí)還多年生。而不開(kāi)花的植物通常是相對原始的植物,包括藻類(lèi)、苔類(lèi)、蘚類(lèi)、蕨類(lèi)等,它們中同樣有多年生和一年生,因此這個(gè)分類(lèi)的確在某方面抓住了植物的一些關(guān)鍵特征,尤其是開(kāi)花還是不開(kāi)花的確是植物進(jìn)化上的大事件呢。
植物進(jìn)化簡(jiǎn)圖
圖示:植物進(jìn)化的簡(jiǎn)單圖示。
這張圖上有五大類(lèi)植物,從左到右分別為輪藻類(lèi)、苔蘚類(lèi),這兩種植物沒(méi)有維管,必須生活在水中或者潮濕的地方。
圖示:維管的進(jìn)化在植物界非常重要,讓植物獲得了相當的自由,讓它們可以征服許多環(huán)境,在那里生存,也因此形成了植物異常復雜的多樣性。維管相當于動(dòng)物的血管,是運輸水和營(yíng)養的導管和篩管,這是顯微鏡發(fā)明后,人類(lèi)對植物的認識提高了很大一個(gè)層次。
后三種植物擁有維管,可以在干燥的地方上生存,它們是蕨類(lèi)植物和種子植物(裸子植物和被子植物),蕨類(lèi)植物是在陸地上最先獲得廣泛成功的植物,它們一度稱(chēng)霸陸地,直到裸子和被子植物興起,將它們壓迫到某些邊緣地帶生存。
圖示:樹(shù)蕨。不是所有蕨類(lèi)長(cháng)得都像野草,也有長(cháng)得像樹(shù)一般的蕨類(lèi)植物呢。因為蕨類(lèi)也是有維管的。
而在上述五大類(lèi)植物中,只有種子植物是能開(kāi)花的,我們吃的水果就屬于被子植物,它們的種子有果皮包裹,而吃的松子就是裸子植物,它沒(méi)有果皮進(jìn)行包裹。
圖示:桃子的主要食用部分就是它的中果皮,而松子的食用部分則是種子本身。被子植物通過(guò)果皮來(lái)賄賂動(dòng)物,讓動(dòng)物幫它將種子帶到更遠的地方去,這一招讓被子植物繁榮昌盛。
裸子植物大約有一千種,但被子植物有名字都有304000種之多,通常認為被子植物的花才是真花,因此被子植物又被直接稱(chēng)為開(kāi)花植物。當然裸子植物的花算不算花,這個(gè)問(wèn)題真的取決于你對花的認知。
圖示:裸子植物蘇鐵的花。書(shū)鐵的木質(zhì)部分密度比水大,很重,因此被古人稱(chēng)為鐵樹(shù),它極難開(kāi)花,因此鐵樹(shù)開(kāi)花才成為低概率事件的代名詞。但在現代的培養條件下,鐵樹(shù)大多幾年就能開(kāi)一次花,雖然依然沒(méi)有規律可言。但也并不需要幾十年才開(kāi)花。
好了,關(guān)于植物我就先說(shuō)這么多,有興趣的話(huà),不妨找一本植物分類(lèi)學(xué)的書(shū)來(lái)看
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植物是植物界各式生物的統稱(chēng),對于其范圍,在歷史上多有變動(dòng)。在前林奈時(shí)代到林奈時(shí)代,除了現今所熟知的植物類(lèi)群外,原核生物、真菌、藻類(lèi)因不能主動(dòng)運動(dòng)或能進(jìn)行光合作用等與植物類(lèi)似的特性,也被劃分進(jìn)植物界內。而根據恩斯特·海克爾、羅伯特·魏泰克、琳·馬古利斯、湯瑪斯·卡弗利爾-史密斯等生物學(xué)家的進(jìn)一步研究,原核生物、真菌和部分藻類(lèi)先后被排除出植物界。在近年來(lái)的系統發(fā)育和分類(lèi)學(xué)研究中,普遍采用湯瑪斯·卡弗利爾-史密斯定義的植物界,將原始色素體生物視為與植物等同的概念。但仍有新的研究在挑戰這一觀(guān)點(diǎn)。據估計,植物界現存大約有450000個(gè)物種,根據邱園的統計,直至2017年,在維管植物中,381910個(gè)物種已被描述和命名,其中369000種被子植物,1110種裸子植物,1300種石松類(lèi)植物,10500種鏈束植物(狹義蕨類(lèi)植物)。與此同時(shí),也不斷有新的物種被發(fā)現,例如在2016年,有1730種有胚植物被發(fā)現和命名。有絲分裂和減數分裂是植物細胞主要的增殖方式,但無(wú)絲分裂在植物生長(cháng)和發(fā)育中也有重要作用。有性生殖和世代交替是植物的重要特征,但無(wú)性繁殖也是重要的繁殖方式。植物的共同祖先通過(guò)與藍藻內共生獲得了質(zhì)體,并具備了光合作用的能力。絕大多數植物從祖先那里繼承了這一結構及能力,但也有少數植物喪失了葉綠體這一結構和光合作用的能力,轉為營(yíng)寄生生活或腐生生活。植物的光合作用是植物主要的物質(zhì)和能量來(lái)源,也是生物圈物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要環(huán)節,是地球大部分生態(tài)系統的基礎。許多植物在人類(lèi)的生產(chǎn)生活中作為食物、藥物、建筑材料、紡織原料等,發(fā)揮著(zhù)重要作用。以植物為研究對象的科學(xué)稱(chēng)為植物學(xué),是生物學(xué)的重要分支。植物廣泛分布于各類(lèi)生境中,包括全世界水圈的大部,巖石圈的表面,大氣層的底部,隨著(zhù)不同氣候區而有不同的種類(lèi)和數量。甚至在沙漠、高原、極地等極端環(huán)境下也有植物的身影依照目前較廣泛接受的研究,植物(原始色素體生物)起源于16億年前的一次內共生事件,其中的質(zhì)體、線(xiàn)粒體等結構,則可以追溯到更早存在的藍藻和好氧細菌。藍藻的歷史沒(méi)有定論,最早的可能記錄是超過(guò)35億年前的藍藻黏結堆砌而成的疊層石,但仍有爭議。在最晚16億年前,植物的最后共同祖先以藍藻為食,但在食物缺乏且陽(yáng)光充足的環(huán)境下,與藍藻共生,利用它們進(jìn)行光合作用比將藍藻作為食物更有利于生存,因此植物的祖先與藍藻發(fā)生了內共生,并獲得了質(zhì)體和光合作用的能力,而一種類(lèi)似衣原體的生物(可能是軍團菌,包括引發(fā)軍團病的種類(lèi))則提供了將有機物轉運出質(zhì)體的基因。傳統上認為有胚植物是最早的陸生植物,但近年來(lái)有研究指出,通過(guò)對古土壤的化學(xué)和地質(zhì)學(xué)分析可以看出,早在10億年前就有陸生單細胞藻類(lèi)。有胚植物起源于輪藻,最早產(chǎn)生于奧陶紀中期,傳統觀(guān)點(diǎn)認為其起源于海洋藻類(lèi),但也有研究指出其起源于陸生單細胞藻類(lèi);維管植物出現于志留紀時(shí),且到了泥盆紀時(shí)已輻射并分布在許多不同類(lèi)型的陸地生態(tài)系統中;早期種子植物——種子蕨和科達樹(shù)出現于泥盆紀晚期并于石炭紀時(shí)開(kāi)始分歧,之后經(jīng)過(guò)二疊紀和三疊紀而有了更多的演化;被子植物是最后出現的植物類(lèi)群,于侏羅紀時(shí)由古裸子植物中演化出來(lái),并于白堊紀時(shí)迅速地分歧出許多物種,并一直繁盛至今,成為陸生植物的最優(yōu)勢類(lèi)群;現代裸子植物(稱(chēng)為末端裸子植物)是與被子植物并列的獨立單系分支,并非被子植物的祖先。
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