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第16章植物、真菌及其上陆

主要内容

引言：保护森林平衡

上陆

植物多样性

真菌

和进化的联系：互利共生

生物学与社会：森林平衡

针叶林

松树、冷杉、云杉和红杉森林

森林砍伐

用途：木材、造纸

危害：破坏生态平衡

保护森林

植树，多使用电子媒体

保护森林

上陆

结构性适应

光、CO2——地上

光合所需资源来自

水、矿物质——地下

植物特化结构：根、茎、叶

植物茎叶的支持靠富含木质素的细胞壁

维管组织起物资运输作用

植物对陆生的适应

植物——通过光合作用制造有机分子的多细胞真核生物，

具有适陆生生活的适应性

上陆

多数植物的根都有共生的真菌

真菌为植物根提供水和矿物质

植物产生的糖为真菌提供养分

植物对陆生的适应

植物和真菌的共生

根

真菌

有真菌

鞘的根

根

上陆

植物茎进化出木质素(lignin)，使细胞壁变硬，起支持作用

叶

植物的叶子是光合器官

叶表面的气孔进行气体交换

叶表面的蜡质结构有助于叶子和果实保持水分

植物对陆生的适应

茎

气孔

脉管

木栅层

海绵层

上陆

植物登陆也是一个漫长的过程，现代轮藻生活在池塘、湖泊边缘的浅水中，而古轮藻可能定居在偶尔干燥的浅水区，自然选择使能度过干燥期的个体存活下来

配子和胚都有配子囊保护

分子生物学和其他证据表明，轮藻纲的多细胞绿藻与植物亲缘关系最近

植物起源于绿藻

轮藻

鞘藻

植物多样性

植物进化的4个阶段（化石记录）

以结构的进化为标志

-植物起源

-维管植物

-种子植物

-有花植物

植物进化要点

植物起源

早期的维管植物

最早的种子植物

有花植物的

多样性

轮藻纲

苔藓植物

裸子植物

被子植物

无种子维管植物，如蕨类

0

100

200

300

400

500

百万年前

植物多样性

植物起源于绿藻

轮藻纲（绿藻）→苔藓植物

进化出配子囊，保护配子和胚，这一结构使得苔藓植物(bryophytes)登陆

维管植物

没有种子的蕨类植物（ferns）

进化出维管组织。蕨类植物开始出现，并多样化。无种子

种子起源

早期的种子植物为裸子植物，如松树

进化出种子。进一步保护植物的胚免遭失水，促进裸子植物(gymnosperms)上陆

被子植物

有花植物（大多数现代植物）的花是复杂的生殖结构，种子被保存在子房的小室中，出现有花植物∕被子植物(angiosperms)。

植物进化要点

植物多样性

苔藓植物

藓类具有海绵的特性

蕨类植物

无种子的维管植物，达12，000种

裸子植物

早期的种子植物，如松柏类，约700种

被子植物

约有250，000种，提供木材、食物、纺织纤维

几种主要的现代植物

植物多样性

苔藓(Mosses)是矮小的植株连成一片生长的，以保持直立状态。其植株像海绵一样吸水保水。

苔藓蜡质的膜防止失水，胚在配子囊中发育，这使藓类的陆地生活成为可能。

藓类的生殖需要水。精子有鞭毛，要在水中游动到达卵子。

没有木质素而矮小，没有维管组织而必须生活在潮湿环境。

苔藓植物(bryophytes)

挪威的泥炭藓沼泽

植物多样性

苔藓有两种不同植株个体，绿色海绵样的为配子体(gametophyte)，另一种为孢子体(sporophyte)，从配子体上长出，柄状，末端为孢蒴。

配子体细胞是单倍体，产生单倍体雌、雄配子，而孢子体细胞为二倍体，产生单倍体孢子

孢子可直接发育成新个体，而雌、雄配子必须融合为合子，才能发育成新个体；孢子具有坚硬的外壳，帮助抵御干燥环境。

苔藓植物(bryophytes)

配子体和孢子体两个交替世代

孢蒴

孢子体

配子体

植物多样性

配子体和孢子体二者可以相互产生，是相互交替的世代。这种类型的生活周期称为世代交替(alterationofgeneration)

配子体是主要世代

苔藓植物

孢蒴

二倍体

单倍体

孢子体

合子

配子

（精子和卵子）

受精作用

减数分裂

配子体

孢子

植物多样性

蕨类植物进化出维管组织，孢子体较发达,但无种子

精子有鞭毛，受精过程需要水，生活在亚热带潮湿阴暗的环境中

最具多样性，12000多种

至今2亿9千万—3亿6千万年的石炭纪