谁是最早登陆的植物
数亿年前的地球,生命的迹象还仅仅蛰伏于蔚蓝的海洋,当时的陆地完全是一片荒凉,丝毫不见一丝生机。但是,一场改变即将到来了。随着地壳发生剧烈的运动,海陆变迁,许多原始海洋的地方变成了陆地,自然条件发生了极大的变化。
此时此刻,一些长期生活在海边潮汐地带的原始藻类面临着或登陆,或返回大海,或者灭绝的选择,自然选择的强大力量加快了这些藻类的进化速度。
最终,一类原始的绿藻植物最终适应了变化的新环境,摆脱了自蓝藻诞生以来的近30亿年的水生生活,让植物这一庞大生命类群的领地拓展到了陆地。
从此,地球的陆地初见绿装,以此为基础的生态系统慢慢地建立起来。植物的登陆为后来动物的登陆创造了条件,为它们提供了食物和生存环境。可以说,没有植物的登陆就不会有如今如此丰富多彩的生物界。那么究竟谁是最早登陆的植物?
最早登陆的维管植物——裸蕨类
裸蕨类被认为是最古老的芦笙维管植物,它们的共同特征是没有叶、没有真正的根而具有假根,正因为茎干上看不到叶子,故得名裸蕨。
裸蕨类植物一般体型矮小,结构简单,高的不过两米,矮的仅几十厘米。它们直立的茎多为二叉分枝的茎和地下横走的二叉分枝的根状茎;在每一直立的枝条的顶端,生长着单个椭圆形的孢子囊。
以前,世界上公认的裸蕨化石发现于4亿年前的志留纪晚期,定名为顶囊蕨或光蕨(Cooksonia),其株高约10厘米,直径2毫米。
后来在泥盆纪的早、中期又先后发现了莱尼蕨(Rhynia)、裸蕨(Psilophyton)以及霍尼蕨(Horneophyton)、工蕨(Zosterophyllum)等,它们生活于陆地上或沼泽地中,分布于各大洲,繁盛于泥盆纪的早、中期,绝灭于泥盆纪晚期。
目前,我国科学家们发现产自我国贵州的黔羽枝(Pinnatiramosus qianensis)是最古老的裸蕨化石,经研究确认,这一地层的年代,为距今4.3亿年早志留纪。这就将世界上对早期维管植物的研究,提前了300万年。也就是说,“黔羽枝”化石比迄今为止世界上发现的产于爱尔兰的陆生维管植物还要早300万年。
裸蕨成功登陆的原因
主要的原因有以下几个方面:第一,水生藻类的大发展,一些种类也逐渐向陆地发展以扩大生活领域,个别种类已经接近完成这种转化。第二,大气中的含氧量大大增加,据推测当时大气中的氧含量已达到现在大气中氧含量的10%,并且在大气层的高空已形成一定厚度的臭氧层,这就为陆生植物的生存创造了基本的条件。第三,在志留纪和泥盆纪之间,地球上发生了远古以来最大的一次地壳运动,即加里东造山运动,地球表面形成了许多山脉,广大地区海水退却,陆地面积增加。这些条件为某些水生藻类的登陆奠定了基础。
此外,裸蕨类植物本身也发展了一些适应芦笙生活的特点,比如,它的表面覆盖着角质层,阻挡水分被蒸发到体外;进化出了管胞,专门负责将植物下部吸收的水分和无机营养输送到植株上部,还能对弱小的植物体起到一定的支撑作用;孢子囊顶生,孢子囊中储存了许多孢子,在成熟后就会开裂,把孢子释放到空气中,当孢子落到环境适宜的地点时,新的一代裸蕨就会开始生长。
更早登陆的苔藓植物
苔藓植物与蕨类植物同属高等植物,但是其结构比蕨类更加原始。其植物体为叶状体或拟茎叶体,不具有维管组织,没有根而具假根。也正因如此,它们极少能够在地层中留下化石资料。
早期人们能够找到的最早的苔藓植物化石是发现在距今2亿多年的晚三叠纪,正当裸蕨为最早登陆的植物逐渐被大家接受之时,一份化石的发现再次改变了人们的认识。2004年,由我国科学家发现并命名的中华拟葫芦藓成为目前世界上发现的最早的苔藓植物化石。至此,苔藓植物的历史已经被大大地提前到了与三叶虫同时代的寒武纪中期,距今约5.2亿年前。从年代上看,显而易见的,目前的发现表明,苔藓植物相比于裸蕨更有可能是更早登陆的一批植物类群。
陆生植物起源之谜
时至今日,我们仍然不能枉然断定究竟是哪一种植物是最早登陆的植物。要想解决这个植物起源上的谜团,还需要有待后来的研究者不断地探索、寻找和发现古生物学以及分子生物学的证据。
(刘全儒 何 毅)