花開花落幾春秋
在距今1億4千萬年前白堊紀開始的時候,更新、更進步的被子植物就已經從某種裸子植物當中分化出來。最原始的的被子植物的花粉發(fā)現于早白堊世地層中;近幾年來,我國遼西地區(qū)發(fā)現了許多可能是最早的被子植物的花的化石,為研究被子植物的起源問題提供了最新的資料。
被子植物從早白堊世出現到早白堊世晚期只產生了20余個科,到了晚白堊世初期就已經有了45個科。
進入新生代以后,由于地球環(huán)境由中生代的全球均一性熱帶、亞熱帶氣候逐漸變成在中、高緯度地區(qū)四季分明的多樣化氣候,蕨類植物因適應性的欠缺進一步衰落,裸子植物也因適應性的局限而開始走上了下坡路。這時,被子植物在遺傳、發(fā)育的許多過程中以及莖葉等結構上的進步性、尤其是它們在花這個繁殖器官上所表現出的巨大進步性發(fā)揮了作用,使它們能夠通過本身的遺傳變異去適應那些變得嚴酷的環(huán)境條件,反而發(fā)展得更快,分化出更多類型,到現代已經有了90多個目、200多個科。正是被子植物的花開花落,才把四季分明的新生代地球裝點得分外美麗。
在被子植物的系統(tǒng)發(fā)展過程中,兩個重要的方面是單子葉植物和草本植物的出現。
最原始的被子植物是木蘭目植物,它們以及隨后出現的其它一些被子植物都是雙子葉植物。直到晚白堊世初期,單子葉植物瀉澤目和百合目才出現。單子葉植物由雙子葉植物分化出來,主要是由于適應不利氣候條件而產生的形態(tài)上的某種變化所至。它們的莖中,許多維管束散布在薄壁組織里,不產生形成層。有些單子葉植物葉子中維管束很多,葉脈平行封閉,這樣可以增加光合作用效率,加快輸導作用的速度。單子葉植物主根不發(fā)育,卻長有許多不定根。這些特征都有利于在一年中比較短的時間里快速地發(fā)育生長。有些種類的單子葉植物如禾本科中的甘蔗、玉米等,光合作用效率比其它植物高,其機理是吸收二氧化碳后先形成一種含有四個碳原子的糖(因此它們被稱為四碳植物),而不是象其它植物那樣先形成含有三個碳原子的糖(這樣的植物被稱為三碳植物)。四碳植物是比三碳植物更加進步的類型。
原始的被子植物都是木本植物,到了晚白堊紀初期出現了灌木和草本類型。這種變化主要是由于受到氣溫下降、氣候干旱的影響。例如在高山和北極地區(qū),植物體的地上部分很難度過嚴冬,于是草本植物產生了地下莖,可以儲存營養(yǎng),度過嚴冬,待到第二年春回地地時地下莖又發(fā)芽生長出新的地上植物體。在干旱地區(qū),草本植物則把一年中積累的營養(yǎng)集中儲存在大量的種子里,并使種子富有頑強的抗旱性和生活能力以保證物種的繁衍,自身則在產生了種子以后死亡。由此,一年生草本植物就發(fā)展起來了。
此外,落葉性被子植物的出現也是對環(huán)境變化的一種適應。原始的被子植物是常綠的。早白堊世晚期以后,被子植物轉向北溫帶發(fā)展,在接近熱帶的中緯度南部干涼地帶,開始出現了落葉植物。落葉可以減少水分蒸騰,用葉芽的形式儲存養(yǎng)料,可以避免低溫凍害。
在被子植物的進化過程中,還從原始的兩性花分化產生了單性花。單性花先是雌雄同株,后來又出現了雌雄異株。從此,異花授粉取代了自花授粉,產生的種子可以接受雙親的遺傳性狀,增強了后代的生活力、遺傳多樣性和進化潛力。
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