被子植物起源和特征的详细介绍

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特别是繁殖器官的结构和生殖过程的特点,提供了它适应、抵御各种环境的内在条件,下面我们一起来看看被子植物的起源和特征详情介绍。

被子植物起源和特征的详细介绍

起源

1.始点时间

目前大多数学者认为被子植物起源于白垩纪或晚侏罗世。根据Scott,Ba-rghoon,Leopold(1960)对之前描述的化石进行了全面的讨论,发现在白垩纪之前没有保存有明确证据的被子植物化石。另外,根据孢粉证据,白垩纪以前地层中找不到被子植物花粉。Doyle1969)和Muller1970)支持被子植物的初始分化发生在早白垩世,这可能为该类群在侏罗纪的发育准备了条件。这一观点也得到沃尔夫1972年从美国弗吉尼亚州皮塔凯中心早白垩世地层获得的叶化石证据的支持。同时他们也得出结论,在白垩纪,玉兰的发育早于其他类群的被子植物。中国学者潘光近10年来在华北岩辽地区中侏罗统地层中发现并证实了原始被子植物的存在,还发现单子叶和双子叶植物花木兰和柔一花序在当时发育良好。所以被子植物的起源应该早于白垩纪。这一观点在1999年第16届国际植物学大会上引起了关注。

2.发源地

对于被子植物的起源有相当对立的观点:高纬度的起源——北极或南极,低纬度的起源——热带或亚热带。目前,大多数学者支持后一种理论。近几十年的资料表明,中低纬度地区被子植物化石的大量出现早于高纬度地区。被子植物最早出现在热带或亚热带地区,后来逐渐扩展到高纬度地区。

现代被子植物的地理分布也表明被子植物可能起源于中低纬度地区。在现有的400个被子植物科中,有一半以上仍集中在中低纬度地区,尤其是原始的木兰科、八角科、蓝坤科和水生科。百乐(1949)、史密斯(1967)和塔克塔贾(1969)通过分析现代植物科的分布和化石证据,发现原始毛茛种(广义上的木兰科)在西南太平洋和东南亚的分布占优势,认为该地区可能是被子植物的早期分化区。中国的武陟(1964,1977)认为南、西南、中南半岛位于20?~40?两者之间的广大区域是最独特的古科属,可能是被子植物的发源地。Camp(1952)提出南美洲亚马逊河流域平原地区的热带雨林中有许多接近原始类型的被子植物,被子植物可能起源于该地区。

总之,被子植物起源的地区还处于推测阶段。由于过去植物化石的缺乏和不清楚的地质气候变化,虽然大多数学者认同低纬度地区的起源,但很难准确回答被子植物的起源,这需要在未来进一步研究。

3.可能的祖先

被子植物的属和种非常复杂,形态变化大,分布广。似乎真的很难把所有被子植物归为一个具有统一特征的类别。因此,关于被子植物的祖先有不同的假说,包括多元论和一元论。

多元论认为被子植物来自许多不相关的类群,彼此平行发展。胡先苏、米斯、恩格尔和林是多元主义的代表。中国分类学家胡先素于1950年发表了《被子植物多起源系统》,这也是中国学者唯一发表的被子植物系统。

被子植物是植物界中最高级、最多样、分布最广的类群。被子植物有1万多个属,20万个种,占植(原创www.isoyu.com版权)物界的一半。中国有2700多个属,约3万种,是最大的药用植物群。被子植物种类繁多,适应性如此广泛,这与其结构的复杂性和完善性密不可分,尤其是生殖器官结构和生殖过程的特点,赋予了它适应和抵御各种不利环境的内部条件,使它在生存竞争和自然选择的冲突过程中不断产生新的变异和新的物种,在地球上占据绝对优势。与裸子植物相比,被子植物有真正的花,所以也叫开花植物。胚珠被包裹在子房中,受到很好的保护。子房受精后形成的果实不仅保护种子,还通过各种方式帮助种子扩散。有双受精和三倍体胚乳,不是简单的雌配子体,而是具有亲本的特点,使新植株具有更强的生命力;孢子体高度发达,进一步分化,除乔木和灌木外,多为草本。解剖结构上,木质部有导管,韧皮部有筛管和伴生细胞,使导管的组织结构和生理功能更加完善。同时,在化学成分上,随着被子植物的进化,被子植物含有各种天然化合物,具有各种生理活性。

将所列被子植物的五个进化特征与裸子植物进行比较,可以产生种子、花粉管输送的精子、胚乳等种子植物的共同特征。

(一)用真花

典型被子植物的花由四部分组成,即花头、花冠、雄蕊和雌蕊,每一部分称为花部。被子植物的花部在数量和形态上有各种各样的变化,这些变化是在进化过程中自然选择、保留和不断增强,适应虫媒、风媒、鸟媒或水媒传粉的条件而引起的。

(二)带雌蕊

雌蕊由心皮组成,包括子房、花柱和柱头。胚珠被包裹在子房中,子房对胚珠起保护作用,从而避免了虫咬和失水。子房受精后发育成果实。水果色、香、味各不相同,开裂方式多样;果皮上有很多钩子、刺、翅膀和毛发。果实的所有这些特性在保护种子成熟和帮助种子传播方面起着重要作用,它们的进化意义不言而喻。

(三)有双受精现象的

双受精现象,即两个精子进入胚囊后,一个与卵细胞结合形成受精卵,另一个与两个极核结合形成3n染色体,发育成胚乳。幼胚以3n染色体的胚乳为营养,使新植株中的矛盾增加,因而具有更强的生命力。所有被子植物都有双受精,这也是它们有共同祖先的证据。

(4)孢子体高度发达

与其他植物相比,被子植物的孢子体在形态、结构和生命形式上更加完善和多样化。有世界上最高的树,如桉树、扁桃等,高达156米;还有细如沙粒的小草,如无根浮萍【wolfiaarhiza(l .)Wimm。],可容纳300万人,果实重25公斤,每平方米水面仅含一粒种子,如皇家棕榈(王椰子)[roystone regia(h . b . k .)O . f . cook];还有轻如尘埃的植物,5万粒种子仅重0.1克,如热带雨林中的一些附生兰花;还有寿命6000年的植物,比如龙血树。也有3周内开花结实完成生命周期的植物(如一些生长在沙漠中的十字花科植物);有水生、沙生、石生、盐碱植物;有自养植物,也有腐生和寄生植物。解剖学上,被子植物的次生木质部有导管,韧皮部有伴生细胞。裸子植物一般为管胞(麻黄、玉米茎除外),韧皮部无伴细胞。运输组织的改进使体内物质的运输更加顺畅,适应性增强。

(5)配子体的进一步退化(简化)

被子植物的小孢子(单核花粉粒)发育成雄配子体,大多数成熟的雄配子体只有两个细胞(2核花粉粒),一个是营养细胞,一个是生殖细胞。少数植物在授粉前生殖细胞分裂一次产生两个精子,所以这些植物的雄配子体为3核花粉粒,如石竹亚纲、油菜、玉米、大麦、小麦等,被子植物的大孢子发育成成熟的雌配子体称为胚囊,通常只有8个细胞:3个反足细胞、2个极核、2个辅助细胞和1个卵子。抗足细胞是原生质营养部分的残余。有的植物(如竹子)有300多个对跖细胞,有的(如苹果、梨)胚囊成熟后消失。共细胞和卵子称为卵器,是卵颈器的残余。所以被子植物的雌、雄配子体没有独立的生存能力,终生寄生在孢子体上,结构比裸子植物简单。配子体的简化在生物学上具有进化意义。

被子植物的上述特点使其在生存竞争中具有优于其他种类植物的内部条件。随着被子植物的出现,世界上第一次出现了色彩斑斓、种类繁多、花果丰富的植物。随着被子植物花形的发展以及果实和种子中高能产物的储存,直接或间接依靠植物为生的动物界(尤其是昆虫、鸟类和哺乳动物)得到了相应的发展并迅速繁荣起来。