植物起源和系统演化

1、植物界的起源和进化植物界的起源和进化一、地质年代与植物进化简史（一、地质年代与植物进化简史（见表见表14-1）n藻菌时代藻菌时代: 太古代到古生代志留纪晚期太古代到古生代志留纪晚期(28亿亿年年)n裸蕨植物时代裸蕨植物时代:志留纪晚期或泥盆纪初期到中志留纪晚期或泥盆纪初期到中泥盆纪晚期泥盆纪晚期(0.3亿年亿年)n蕨类植物时代蕨类植物时代:中泥盆纪晚期到早二叠纪中泥盆纪晚期到早二叠纪(1.6亿年亿年)n裸子植物时代裸子植物时代:古生代的早二叠纪到中生代的古生代的早二叠纪到中生代的白垩纪早期白垩纪早期(1.4亿年亿年)n被子植物时代被子植物时代:中生代末期的白垩纪以来中生代末期的白垩纪以来二、植

2、物界的起源和进化简史二、植物界的起源和进化简史（一）原核藻类的产生（一）原核藻类的产生n时间：时间：35-33亿年前亿年前n产生：厌氧异养原始生物产生：厌氧异养原始生物 含叶绿素含叶绿素a、具具光系统光系统I、不放氧的原核原藻类不放氧的原核原藻类 光合自养光合自养的原核蓝藻的原核蓝藻n蓝藻产生的意义：产生氧气；形成臭氧层蓝藻产生的意义：产生氧气；形成臭氧层化学化学演化演化阶段阶段生物生物演化演化阶段阶段无机分子无机分子小分子有机物小分子有机物小分子有机物小分子有机物生物大分子生物大分子生物大分子生物大分子多分子体系多分子体系多分子体系多分子体系原始生命原始生命（二）真核藻类的产生和发展（二）真

3、核藻类的产生和发展n时间：时间：15-14亿年前亿年前n祖先：原核生物通过真核鞭毛生物演化而来祖先：原核生物通过真核鞭毛生物演化而来n演化趋向：从单细胞到群体到多细胞；从简单演化趋向：从单细胞到群体到多细胞；从简单到复杂；从游动到不能游动；从低级到高级；到复杂；从游动到不能游动；从低级到高级；繁殖方式从营养繁殖到无性生殖到有性生殖；繁殖方式从营养繁殖到无性生殖到有性生殖；有性生殖从同配到异配到卵式生殖；生活史从有性生殖从同配到异配到卵式生殖；生活史从具核相交替到世代交替、从同型世代交替到异具核相交替到世代交替、从同型世代交替到异型世代交替型世代交替n藻体的演化：藻体的演化：单细胞单细胞具鞭毛具

4、鞭毛群体群体多细胞体多细胞体失去鞭毛失去鞭毛丝状体、叶状体丝状体、叶状体异丝体、枝状体异丝体、枝状体绿球藻型绿球藻型多核体型多核体型红色路线绿色路线杂色路线藻类的藻类的3条进化路条进化路线线(三三)裸蕨植物的产生和蕨类植物的起源和发展裸蕨植物的产生和蕨类植物的起源和发展1.裸蕨植物裸蕨植物-陆生植物的最早优胜者陆生植物的最早优胜者n起源时间起源时间: 距今距今4亿年前古生代志留纪晚期亿年前古生代志留纪晚期n代表种类代表种类:w莱尼蕨莱尼蕨(Rhynia)w裸蕨裸蕨(Psilophyton)n共同特征共同特征:无叶无叶,仅具假根仅具假根, 茎茎2叉分枝叉分枝,单中柱单中柱,孢子囊孢子囊 单生枝端

5、单生枝端,孢子同型孢子同型n裸蕨植物成功登陆原因裸蕨植物成功登陆原因w水生藻类大发展水生藻类大发展w含氧量增加含氧量增加w加里东造山运动加里东造山运动n祖先祖先:古代的绿藻类古代的绿藻类2.裸蕨植物在植物系统发育和演化上的意义裸蕨植物在植物系统发育和演化上的意义 -揭示了高等植物营养体和孢子叶的发展和演化揭示了高等植物营养体和孢子叶的发展和演化 顶枝学说和突出学说顶枝学说和突出学说 3.蕨类植物的起源和演化蕨类植物的起源和演化起源起源:裸蕨植物裸蕨植物演化演化裸蕨类裸蕨类松松叶叶蕨蕨类类石石松松类类刺刺石石松松木木贼贼类类叉叶属叉叶属古芦木古芦木原始原始蕨类蕨类真真蕨蕨类类直接直接后裔后裔原原

6、裸裸子子植植物物(四四)苔藓植物的产生苔藓植物的产生时间时间:距今距今3亿年前泥盆纪早期亿年前泥盆纪早期起源理论起源理论n苔藓植物起源于绿藻苔藓植物起源于绿藻(1)具有与绿藻相似的叶绿体和光合色素具有与绿藻相似的叶绿体和光合色素;(2)贮藏物为淀贮藏物为淀粉粉;(3)游动细胞具游动细胞具2条顶生鞭毛条顶生鞭毛;(4)合子在配子体内发合子在配子体内发育育;(5)原丝体类似于丝状绿藻原丝体类似于丝状绿藻;(6)藻苔的发现藻苔的发现n苔藓植物起源于裸蕨苔藓植物起源于裸蕨(1)地质年代记载晚于裸蕨地质年代记载晚于裸蕨;(2)裸蕨中的一些种类与苔藓植裸蕨中的一些种类与苔藓植物有相似之处物有相似之处;(3

7、)裸蕨中可看到有输导组织消失的情裸蕨中可看到有输导组织消失的情况况;(4)真藓中有畸形的分叉孢子囊真藓中有畸形的分叉孢子囊演化方式演化方式绿藻中的鞘毛藻绿藻中的鞘毛藻苔类苔类藓类藓类轮藻轮藻藓类藓类苔类苔类裸蕨类裸蕨类角苔角苔苔类苔类藓类藓类(五五)裸子植物的起源和发展裸子植物的起源和发展1.裸子植物的祖先裸子植物的祖先-原裸子植物原裸子植物n主要特征主要特征: 外形似蕨类外形似蕨类,以孢子以孢子繁殖繁殖,次生木质部由次生木质部由具缘纹孔的管胞组成具缘纹孔的管胞组成n代表种类代表种类:无脉蕨无脉蕨(Aneurophyton)古蕨古蕨(Archaeopteris)2.裸子植物演化过程中的重要类群

8、裸子植物演化过程中的重要类群n种子蕨种子蕨(Pteridospermae)n本内苏铁本内苏铁(Bennettitinae)n科得狄科得狄(Cordaitinae)3.裸子植物的演化关系裸子植物的演化关系(六六)被子植物的起源和发展被子植物的起源和发展1. 被子植物发生的地质时期被子植物发生的地质时期 白垩纪或晚侏罗纪白垩纪或晚侏罗纪化石记录化石记录花粉：花粉： 金粟兰科金粟兰科花：花： 喙柱始木兰喙柱始木兰果：果： 加州洞核加州洞核 辽宁古果辽宁古果2. 可能的祖先可能的祖先 大多数学者认为被子植物起源于一个祖先大多数学者认为被子植物起源于一个祖先,即即原被子植物原被子植物. 原被子植物可能源

9、于本内苏铁或原被子植物可能源于本内苏铁或种子蕨种子蕨3. 双子叶植物和单子叶植物的关系双子叶植物和单子叶植物的关系 大多数学者认为单子叶植物是从已绝灭的原大多数学者认为单子叶植物是从已绝灭的原始草本双子叶植物演化而来始草本双子叶植物演化而来 水生莼菜起源说水生莼菜起源说 陆生毛茛起源说陆生毛茛起源说4. 被子植物的发源地被子植物的发源地 绝大多数学者认为被子植物起源于热带或绝大多数学者认为被子植物起源于热带或亚热带亚热带5. 关于被子植物系统演化的主要学说关于被子植物系统演化的主要学说n恩格勒学派恩格勒学派(假花说假花说)n毛茛学派毛茛学派(真花说真花说)（七）分子系统学在揭示植物起（七）分子

10、系统学在揭示植物起源和系统演化中的作用源和系统演化中的作用有意义的进展有意义的进展n轮藻植物与陆生植物的关系与其他轮藻植物与陆生植物的关系与其他“绿藻类绿藻类” 植物的关系要近。植物的关系要近。n苔藓植物为并系类群，其中藓类和维管植物的关系更密切。苔藓植物为并系类群，其中藓类和维管植物的关系更密切。n一些主要的分化事件和新形态特征出现于产生现存类群的辐射之前。一些主要的分化事件和新形态特征出现于产生现存类群的辐射之前。n买麻藤目是现存种子植物中与被子植物关系最近的类群；买麻藤目买麻藤目是现存种子植物中与被子植物关系最近的类群；买麻藤目为单系类群，买麻藤属与百岁兰属关系较近，与麻黄属关系较远。为

11、单系类群，买麻藤属与百岁兰属关系较近，与麻黄属关系较远。n被子植物为单系类群；目前关于被子植物进化的假设认为：两大分被子植物为单系类群；目前关于被子植物进化的假设认为：两大分支支单子叶植物和真双子叶植物植根于木兰类的双子叶植物（木单子叶植物和真双子叶植物植根于木兰类的双子叶植物（木兰亚纲）之中，而后者被认为是出于被子植物基部类群的集合群。兰亚纲）之中，而后者被认为是出于被子植物基部类群的集合群。单子叶植物根据其单个子叶和其他特征被定义为单系类群。而真双单子叶植物根据其单个子叶和其他特征被定义为单系类群。而真双子叶植物是根据它们均具有三萌发孔及其衍生类型的花粉定义的，子叶植物是根据它们均具有三萌

12、发孔及其衍生类型的花粉定义的，八角科和五味子科具有三萌发孔与真双子叶植物是趋同关系。真双八角科和五味子科具有三萌发孔与真双子叶植物是趋同关系。真双子叶植物也是一个单系类群，含现存植物种类的子叶植物也是一个单系类群，含现存植物种类的75%，包括毛茛，包括毛茛类和类和“低等低等”的金缕梅类；进化类群包括了一大部分现存的被子植的金缕梅类；进化类群包括了一大部分现存的被子植物，如物，如“高等高等”金缕梅类、蔷薇亚纲、石竹亚纲、五桠果亚纲和菊金缕梅类、蔷薇亚纲、石竹亚纲、五桠果亚纲和菊亚纲。亚纲。未解决的问期未解决的问期n关于种子植物现存类群（苏铁类、银杏类、关于种子植物现存类群（苏铁类、银杏类、松杉类

13、、生花植物（包括本内苏铁类、买麻松杉类、生花植物（包括本内苏铁类、买麻藤类和种子植物）之间的关系尚未得到令藤类和种子植物）之间的关系尚未得到令人满意的解决。人满意的解决。n被子植物各基部谱系的系统位置，包括被子植物各基部谱系的系统位置，包括“木木兰类兰类”和和“古草本类古草本类”也未得以解决。也未得以解决。n不同的分子树之间具有较大的分歧。不同的分子树之间具有较大的分歧。被子植物分类系统概要被子植物分类系统概要一、恩格勒系统一、恩格勒系统代表作：代表作：植物自然分科志植物自然分科志（Die naturilichen Pflanzenfamilien）、）、植物分科志要植物分科志要（Syllab

14、us der pflanzenfamilion）要点要点： （1）假花说假花说 （2）二元论）二元论系统概要：系统概要：植植物物界界隐花植物隐花植物1-13门门种子植物种子植物14门门裸子植物亚门裸子植物亚门被子植物亚门被子植物亚门单子叶植物纲单子叶植物纲双子叶植物纲双子叶植物纲二、哈钦松系统二、哈钦松系统代表作：代表作：有花植物科志有花植物科志（The families of Flowering Plants） 要点要点： （1）真花说真花说 （2）单元论）单元论系统概要：系统概要：被子植物被子植物双子叶双子叶植物纲植物纲单子叶单子叶植物纲植物纲木本支：木本支：54目目246科科草本支：草本

15、支：28目目96科科萼花区：萼花区：12目目29科科冠花区：冠花区：14目目34科科颖花区：颖花区：3目目6科科三、塔赫他间系统三、塔赫他间系统代表作代表作:有花植物的多样性和分类有花植物的多样性和分类（Diversity and Classification of Flowering Plants）要点：要点：真花学说和单元论真花学说和单元论四、克朗奎斯特系统四、克朗奎斯特系统代表作：代表作：有花植物分类的完整系统有花植物分类的完整系统（An integrated system of classification of flowering plants） 要点要点： （1）真花说真花说 （2）单元论）单元论系统概要：系统概要：克郎奎斯特系统克郎奎斯特系统种子蕨种子蕨有花植物有花植物现存各亚纲不可能从现存其它亚纲而来现存各亚纲不可能从现存其它亚纲而