福州大学古生物与地史学第五章第二节古植物.ppt

第五章 第二节 古植物,一、 曾被归入古植物的低等生物 和低等植物 二、 高等植物的分类和一般特征 三、 蕨类植物 四、 裸子植物 五、 被子植物 六、 孢子和花粉 七、 植物演化的主要阶段,一、 曾被归入古植物的低等生物和低等植物 原核生物界 细菌（门） 蓝菌（门） 原生生物界（类真菌） 粘菌（门） （类植物） 绿藻门（单细胞、多细胞群体） 甲藻门 裸藻门 金藻门 （黄藻门） 真菌界 （真菌门） 植物界（低等植物） 绿藻门（多细胞） 轮藻门 红藻门 褐藻门,植物界的主要类群,生物进化系统,曾被归入古植物的低等生物和低等植物的化石 1古细菌化石 是地球最古老生命的化石证据 （1）格陵兰的依苏阿（Isua）云母石英变质岩中， 含有地球最古老的有机结构, 距今376070Ma （2）南非翁维瓦特群（Onverwacht group）的碳 质燧石中有机结构（可疑微生物化石）： 巴伯顿古球菌，以非生命起源的有机质为养料， 距今35亿年 原始生命形态（原细胞）代表？,B 产于澳大利亚 C 产于南非 D 产于格陵兰 E. F 从奥盖尔碳质球粒陨石中找到的有机微结构 G. H 产于南非,综合来看，地球最早生命记录有以下几类： a. 有机微结构（在陨石中也发现） b. 具有机质外壁的微化石 c. 最古老的叠层石（丝状体） d. 有机成因的沉积碳、石墨碳,2叠层石（Srtomatolite） 叠层石是由蓝菌和菌类（细菌和粘菌）的生物活 动和沉积作用共同形成的层纹状生物沉积构造。 叠层石主要形成在潮间带，形成机理是蓝菌或菌 类的胶质鞘粘吸沉积物颗粒（主要为碳酸钙颗粒）。 （1）叠层石的主要构造 基本层，是叠层石的基本构造单元，由亮带 （结晶粗大的碳酸盐矿物颗粒构成）和暗带（结晶细 小的泥质碳酸盐矿物颗粒构成，有机质含量相对较高） 组成。 基本层被认为是日层理。 基本层形态为拱形和锥形。,（3）叠层石的地史分布和研究意义 指示沉积环境（潮间带）；判断地层是否倒转。 最早出现太古宙（35亿年前），元古宙地层 中常见，可用于地层划分、对比。 距今7亿年以后，由于后生动物的兴起，地层中叠 层石的分布明显减少。,最古老生命的能量代谢方式 光合系统非释氧光合作用 （1）距今34.5亿年的南非巴伯顿古球菌 （2）距今35亿年的西澳大利亚原始蓝菌 （3）距今31亿年的南非无花果树群（Fig Tree group）叠层石中的黑色燧石层中发现原始细菌 （Eobacterium isolatum）：具双层膜、原始光合 器（产生细菌叶绿素）。 均行以H2S为氢源的不释氧光合作用： CO2 + 2H2S CH2O + H2O + 2S 光合系统的出现 光合细菌 原始蓝藻,hv,光合系统释氧光合作用 nCO2 + nH2O (CH2O)n + nO2 释氧光合作用出现于距今28亿年前 距今28亿年，西澳大利亚福特斯奎群 （Fortescue group），为海相还原环境沉积。 （1）其中含沥青铀矿（UO2），是氧 化物。说明有O2的存在。,hv,（2）地层中含有叠层石，其碳质燧石微层薄片中 发现丝状原核生物化石，与现今林比藻 （Lymgbya）相似，为蓝菌（蓝藻）化石。 综合分析表明：蓝藻已具有光合作用自养生 活能力。以H2O代替H2S，行释氧光合作用,元古宙碳酸盐建造和叠层石生物礁 -蓝藻（菌）的功绩： 1. 改造原始大气圈成分, 从零起步制造氧气! 强还原环境氧化作用 a. 距今2819亿年，沉积氧化铁矿，世界沉积铁 矿高峰期铁元素在呼吸！ 巨大的氧消耗 O2 + 4FeO 2Fe2O3 Fe2O3 + FeO FeOFe2O3 （磁铁矿）,蓝藻（菌）时代 -距今28-16亿年（新太古-古元古代）,b. 距今2019亿年，大气圈自由氧 分压达1%PAL, 开始含游离氧 为真核生物起源创造条件 c. 距今6亿年，大气圈自由氧分压达610%PAL 富氧。 为多细胞动、植物起源创造条件 O2增加的同时，CO2含量显著降低！,2. 改变水圈物理化学性质 强酸性弱酸性； pH值逐渐升高，Ca2+、Mg2+离子浓度降低，K+、Na+相对升高。 3. 地球表面温度逐渐下降，温室效应减低 4. 最早全球生态系统的初级生产者 -38-35亿年前, 单极生态体系 (还原者: 古细菌) 出现! -35亿年前, 两极生态体系 (还原者+ 生产者: 古细菌+蓝菌) 出现!,西澳大利亚鲨鱼湾26亿年前的叠层石和生态复原,前寒武纪(30亿-5.43亿年前)的海洋,甲藻门沟鞭藻和疑源类化石,二、 高等植物的一般特征 和分类,二、 高等植物的一般特征和分类 （一）高等植物的一般特征 1高等植物：又称有胚植物，包括苔藓植物、蕨类植物、种子植物。 植物的生殖一般由两个世代构成： 无性世代，植物体形成孢子进行生殖，故称为孢子体世代； 有性世代，植物体产生配子（精子和卵）进行生殖，故称为配子体世代。 高等植物的有性世代精卵融合形成合子，合子发育为新一代的胚，故称有胚植物。 低等植物生殖的有性世代形成的合子不发育成胚，故称无胚植物。还由于它们主要生活在水中，无根、茎、叶的分化，故低等植物又称原植体植物和水生植物。,（二）高等植物分类,2茎叶体植物：包括蕨类植物、种子植物， 植物体具有根、茎、叶的分化，适应陆地生活环境， 又称陆生植物。 3维管植物：陆生茎叶体植物除具有根、茎、 叶的分化外，还具有连通植物体各器官起输导作用 的维管束，适应陆地生活环境，又称陆生维管植物。 4苔藓植物是高等植物中最低等的种类，植 物体（配子体）为简单的叶状体和假根，体内无维 管组织。是植物从水生到陆生发展进化过渡性的陆 生植物。,5孢子植物和种子植物： 孢子植物包括多细胞藻类、苔藓植物、蕨类植物， 植物体无性世代的孢子必须在水中萌发，形成孢子体 （植物体）； 种子植物有性世代精卵融合形成的合子发育为胚， 胚进一步形成种子，种子可以在潮湿的土壤中萌发形 成孢子体（植物体）从而摆脱了生殖对水的绝对依赖。 孢子和种子均在干旱条件下可以休眠。 6维管植物的茎由树皮、皮层、和中柱（又分为 韧皮部、形成层、木质部和髓）组成。 7.输导组织由送输营养物质的生活细胞（筛管） 和送输水分和矿物质的管状死细胞（导管）构成。,三、 蕨类植物（门）,一）主要特征 二）裸蕨纲 三）石松纲 四）楔叶纲（节蕨纲） 五）真蕨纲,一）主要特征 1. 蕨类植物是以孢子繁殖、具维管束的陆生植物; 2. 除原始类型外，通常有根、茎和叶的分化。 3. 蕨类植物自志留纪晚期开始出现，并逐渐适应 了陆地的潮湿环境。石炭二叠纪几乎占领了整个陆 表环境，植物体多为高大的木本大树。 中生代中期之后，本类植物开始衰退，现代蕨类 植物约有10000多种。多为草本。 4. 一般据孢子体的形态、孢子囊的结构和位置将 蕨类植物分为四个纲：裸蕨纲、石松纲、楔叶纲和真 蕨纲。,各种蕨类植物,泥盆纪的裸蕨,现代的卷柏 (石松纲),现代的节节草 (节蕨纲,类似木贼),二）裸蕨纲（无叶植物）,1. 最古老、最原始的陆生植物 2. 植物体为低矮的草本或木本植物，高 不过1米。 3. 无真正的根，茎裸露（无叶）或有原 始的叶， 4. 孢子囊成对顶生。 5. 出现于志留纪晚期，繁盛于泥盆纪 -（裸蕨植物的时代），泥盆纪末大部分绝灭,无叶植物化石代表 Rhynia(瑞尼蕨) 1a-复原图，1b-四分孢子，1c孢子囊；2. Cooksonia(库逊蕨) 复原图；3. Psilophyton(裸蕨)复原图；4. Trimerophyton(三枝蕨) 4a-二分枝， 4b-三分枝；5. Zosterophyllum(工蕨) 5a-复原图，5b-孢子囊穗,裸蕨植物的起源和意义： 裸蕨植物一般保留有许多藻类的特征，因此一般认为它起源于绿藻。 只能生活在当时海边的的沼泽地区和潮湿多水分的低地中，它们在那些地方繁殖，形成地球大陆上第一次出现的绿洲，改变了地球长期处于荒漠的自然景观。 裸蕨植物的出现在植物界的演化上极为重要。,三）石松纲（小叶植物）,乔木、灌木和草本均有，有真正的根、茎、叶之分； 茎二歧式分叉； 叶多为针状小型叶，多螺旋状排列生长，具单脉，少数两条脉； 叶的基部膨大，叶脱落时，在茎干和枝上留下叶座； 早泥盆世出现，C 繁盛，P 开始衰落，一直延续到现代,鳞木类的解剖特征 鳞木复原图：1-叶的着生，2-叶座结构，3-不定根，4-繁殖器官； 繁殖器官解剖：1-孢子叶穗，2-内部结构，3-鳞孢叶；C. 根座,鳞木(Lepidodendron),鳞木(Lepidodendron),四）楔叶纲（节蕨纲）（有节植物）,石炭二叠纪本纲植物多为木本； 楔叶纲植物茎常为单轴分枝，茎分 节明显； 叶小，轮生在节上； 最早出现在早泥盆世，石炭二叠 纪为其鼎盛时期中生代起迅速衰退，现代 仅残存一个属木贼。,现代木贼,楔叶纲（节蕨纲）,Reconstruction of Calamites, a sphenopsid. These plants would have been 3 - 5 m tall.,Fossil of Calamites, a sphenopsid, showing leaves,Calamites (芦木),Annularia (轮叶),五）真蕨纲,本纲是蕨类植物门中最大的一个纲。 孢子体有根、茎、叶的分化，形态多种多样。 植物的茎一般不发达，二分叉分枝或单轴分枝。多为草本 叶多为大型羽状复叶，生殖叶和营养叶同形，孢子囊生于生殖叶的背面 真蕨纲植物自泥盆纪开始出现。石炭二叠纪大量出现，中生代也十分繁盛， 现代仍有大量种属,枝脉蕨(Cladophlebis),第四节 裸子植物（门）,一、主要特征 二、种子蕨纲 三、苛达纲 四、银杏纲 五、苏铁纲 六、松柏纲,一、主要特征,1.裸子植物是真正的种子植物。种子植物有性 世代精卵融合形成的合子发育为胚，胚进一步形成 种子，种子可以在潮湿的土壤中萌发形成孢子体 （植物体）从而摆脱了生殖对水的绝对依赖。 2.裸子植物的种子裸露于大孢子叶上, 无果皮 包裹而有别于被子植物。 3.裸子植物多为多年生木本植物，单轴分枝， 枝有长枝和短枝两种类型，叶簇生在枝的顶端。,4.裸子植物门的分类，主要划分为五个纲： （1）种子蕨纲 （2）苛达纲 （3）银杏纲 （4）苏铁纲 （5）松柏纲 5.裸子植物的地史分布 最早出现于中、晚泥盆世; 低等类群(种子蕨纲、 苛达纲)繁盛于C-P; 至中生代极为繁盛（裸子植物 时代）; 晚白垩世衰落，现代松柏类、苏铁类较盛。,二、种子蕨纲,1. 兼有蕨类植物中真蕨植物和裸子植物的特征。 2. 种子蕨纲的植物与真蕨纲植物外形十分相似，叶都为大型羽状复叶。 化石属例多为形态属。 3. 种子蕨植物的叶部的气孔构造与裸子植物相似，在叶或柄上具有与裸子植物相似的种子。 4. 最早出现于晚泥盆世，C-P繁盛，中生代衰退，现已绝灭。,三、苛达纲,1. 多为高大乔木（从几米几十米）。 2. 茎干圆柱状，细直，顶部具分枝。 3. 树冠上有密集的螺旋状排列的叶。 4. 叶为带状，无叶柄，叶脉扇形或近平行。 5. 主要繁盛于石炭-二叠纪。,Cordaites 柯达,Cordaites are seed-bearing gymnosperms related to conifers. They were tall trees (up to 50 m). Cordaites became extinct by the end of the Permian.,苛达纲,四、银杏纲,1. 乔木，枝有长、短枝之分。 2. 叶扇形，在长枝上呈螺旋状排列。 3. 叶全缘或具浅裂，叶脉放射状，二歧分叉多次达前缘。 4. 雌雄异株。 5. 最早发现于晚石炭世，中生代极度繁盛，现代仅剩一属一种。,现代银杏,五、苏铁纲,1.茎不发达,呈团块状。 2.一般不分枝。 3.叶为大型羽状复叶，叶革质，叶脉为平行脉。 4.晚石炭世出现，中生代繁盛，延续到现代。,现代苏铁类,Living cycads, Hilo, Hawaii.,Cycadeoidea marylandica, fossil cycad from the Cretaceous of Maryland, 105 m.y.,六、松柏纲,1. 多为乔木（常绿或落叶） 2. 叶一般为针状、线形、有时为披针形或椭圆形。 3. 叶多具较厚的角质层，多为单脉，少数为平行脉或弧形脉。 4. 叶呈螺旋状或假双列状排列。 5. 种子具较硬种皮。 6. 晚石炭世出现，中生代繁盛，延续到现代,第五节 被子植物,一、被子植物的一般特征 1. 是现代植物界中最高等、最繁茂和分布最广的种子植物。 成熟的种子包被于果实之中 2. 被子植物具有真正的花，所以又称为显花植物。 3. 被子植物的花实际上是一个缩短的枝条，其上生长着称为花瓣的变态的叶，通过 开花、传粉、受精等过程形成果实。,显花植物,二、被子植物门的分类,三、被子植物的地史分布和起源 1. 地史分布 被子植物在早白垩世出现，晚白垩世开始 繁盛，新生代成为地球上占统治地位的植物。 -被子植物时代 2. 被子植物的起源 起源于中国辽西, 早白垩世 (距今1.4亿年), 水生起源。,世界上最早的被子植物 辽宁古果,第六节 孢子和花粉简介,1. 孢子是孢子植物的繁殖细胞。 2. 花粉为种子植物的雄性繁殖细胞,蕨类植物的孢子,种子植物的花粉,第七节 植物演化的主要阶段,一、藻类植物阶段（前泥盆纪） 距今约亿年，出现海生多细胞藻类植物 二、裸蕨植物阶段（D） 蕨类植物中的裸蕨纲 三、蕨类植物和原始的裸子植物阶段（C-P) 蕨类植物中的石松纲、楔叶纲、真蕨纲； 裸子植物中的种子蕨纲和苛达纲 四、裸子植物阶段（Mz）: 苏铁纲、银杏纲和松柏纲 五、被子植物阶段（Kz): 单子叶、双子叶纲,一、菌藻类植物阶段（前泥盆纪）,二、裸蕨植物阶段（D）：裸蕨纲,三、蕨类植物和原始裸子植物阶段（C-P)： 石松纲、楔叶纲、真蕨纲； 种子蕨纲和苛达纲,四、裸子植物阶段（Mz）: 苏铁、银杏、松柏纲,五、被子植物阶段（Kz): 单子叶、双子叶纲,