蕨类植物是一群非常古老的植物,它们的祖先可以追溯到我们前面提到过的诞生于4亿年前志留纪晚期的裸蕨类。在此后的2亿多年里,直到裸子植物出现之前,蕨类植物都可谓是地球上植物界的最兴旺发达的类群。究竟什么原因帮助它们在地球上繁盛一时?
产生了维管组织
帮助蕨类植物占据优势的最大功臣就在于维管组织的产生。从蕨类植物开始,植物界有了维管组织的分化。所谓维管组织,就是植物体内专门用于担任运输和支持的一类组织,可以分为木质部和韧皮部两大部分。其中木质部的一部分细胞特化成管状,称为管胞(也有一部分蕨类具有更为进化的导管),主要负责运输水分和无机盐;而韧皮部的一部分细胞特化成筛胞,主要运输糖类及其他有机物。管胞和筛胞均为管状,通过首尾相接,形成了专门运输营养的通道,这就好比植物体内有了专门的物流公路,大大加快了水、糖等物质的转运速度。同时,维管组织的出现还为植物茎干的增粗增大提供了必要的结构基础,一些远古的树蕨类植物产生了发达的次生组织,因此可以长得十分高大。与没有维管组织的苔藓植物相比较,较为高大的金发藓,身材通常不过区区十几个厘米高,但有了维管组织的支持,鳞木、芦木等古代蕨类植物可以长成参天大树。
出现了根茎叶的分化
相比于苔藓植物的另一大进步,在于蕨类植物具有了真正的根、茎、叶。
根的出现,使得植物的吸收功能更加专业化,不像藻类和苔藓植物,其吸收功能要靠身体表面的各个细胞,这样才能更好地适应陆生生活。
叶片是植物登陆后为了适应气生环境,促进植物同化作用而形成的一种结构。它的出现大大提高了绿色植物光合作用的效率,促进了大气中氧气的循环和积累,这也是其他陆生生命演化的先决条件。地球上的第一片真正的叶子就来自于蕨类植物。
从进化的角度上看,叶子可以被归为两类,一类是小型叶,一类是大型叶。在蕨类植物中,这两种叶子都可以见到。小型叶并不是单纯形态上的小,而是体现在其原始性上,它们仅具有一条叶脉,形态简单且没有叶柄,例如石松类的石松科和卷柏科、水韭类和木贼类等植物的叶;而大型叶更加进化,其叶脉具有各式各样的分支,形成各种脉序,具有叶柄,比如常见的铁线蕨、蕨、贯众等。值得一提的是,蕨类植物的叶子样式各异,形状特殊,大多类似羊齿,这也让蕨类植物有了“羊齿植物”的称号。
多样的繁殖器官
蕨类植物的植物体在发育到一定阶段,就会发育出无性繁殖器官,蕨类的无性繁殖器官称为孢子囊,不同蕨类孢子囊的发育、结构和着生位置因种类不同有一定的差异,松叶蕨类为2个或3个孢子囊形成聚囊;石松类和木贼类的孢子囊组成孢子叶穗;大多数蕨类的孢子囊生于叶片背面,多数聚集成孢子囊群。多样的孢子囊类型有利于增加蕨类植物的适应性。
孢子囊内的细胞经过减数分裂产生孢子,孢子经过萌发会产生配子体。配子体是在所有的高等植物生活史中都存在的一个阶段,蕨类植物的配子体通常十分微小,但也能独立生活,由它们产生游动精子和卵,经过受精后发育成胚,进而再成长为成熟的孢子体植株。
总而言之,有了上述这些优势,蕨类植物在数亿年前的地球曾经繁盛一时,成为植物界的霸主。
(刘全儒 何 毅)