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第8章 最早的植物——藻類(1)

植物界的產生是一個漫長的發生、發展和演化的歷史過程。當今地球上生長著約40多萬種植物。它們不僅在形態結構上不同,而且在營養方式、生殖方式和生活環境上也各不一樣?,F代科學和化石研究表明,現存的這些植物并不是現在才產生的,更不是由“上帝”創造出來的,它們大約經歷了30多億年的漫長歷程逐漸發生、發展和進化而來的。

藻類是地球上出現最早的植物,經過漫長的演化,直到6億年前的寒武紀(屬古生代),藻類仍是地球上唯一的綠色植物。從現代藻類的形態、構造、生理等方面,也反映出藻類是一群最原始的植物。

藻類家族的進化

藻類是一個繁榮的大家庭,從最初、最簡單的藍藻到裸藻,裸藻又分化為兩支,一支演化為甲藻,另一支演化為綠藻。甲藻經隱身藻演化為黃藻,進而進化到金藻、硅藻和褐藻等,組成了絢麗多彩的藻類世界。尤為重要的是,由于原始藻類的繁殖,并進行光合作用,產生了氧氣和二氧化碳,為生命的進化準備了條件。還有,這種原始的單細胞藻類又經歷億萬年的進化,產生了原始水母、海綿、鸚鵡螺、蛤類、珊瑚等。

最早出現的植物——藍藻

藍藻是地球上最早出現的植物。20世紀60年代,美國科學家愛爾索·巴格霍恩在南非特蘭斯爾的無花果樹群淺燧石巖中,發現了類似細菌和藍藻的微生物化石。據測定,這些藍藻化石距已經有34億年之久。這是藍藻成為植物祖先的最可靠證據。前寒武紀是藍藻的瘋狂發展時期,因此有的學者將這個時期稱為“藍藻時代”。

藍藻有極強的適應性,分布很廣。在淡水和海水中,潮濕和干旱的土壤或巖石上、樹干和樹葉上,溫泉中、冰雪上,甚至在鹽鹵池、巖石縫中都有它們的蹤跡,有些還可穿入鈣質巖石、介殼或土壤深層中。已知的藍藻大約2000種,我國有記錄的大約900多種。

藍藻屬于藻類生物,又叫藍綠藻,因其細胞壁外面有一層黏滑的膠質衣,因此又叫黏藻。在所有植物中,藍藻是最簡單、最原始的一種。它是一種單細胞生物,沒有細胞核,但是在細胞的中央卻有一種核物質的東西,一般呈顆粒狀或者網狀,染色體和色素均勻地分布在細胞質中。該核物質沒有核膜和核仁,但卻具有核的功能,因此被稱為“原核”,屬于原核生物。

在藍藻中,凡含葉綠素A和藻藍素量較大的,細胞大多呈藍綠色。也有少數種類含有較多的藻紅素,藻體多呈紅色,如生于紅海中的一種藍藻,名叫紅海束毛藻,由于它含的藻紅素量多,藻體呈紅色,而且繁殖得也快,故使海水也呈紅色,紅海便由此而得名。

強勢的藍藻

藍藻生命力旺盛,經過了幾十億年的發展進化,直到今天勢頭仍然不減,在給人類帶來好處的同時,有的時候也給人類帶來災難,它泛濫成災,侵占搶奪地盤,人們對這種最原始的植物心情矛盾。

由于藍藻的不斷發展,形成了后來巨大的藻類家族。有人認為:開始由最原始的藍藻發展為裸藻,接著裸藻向兩個方向發展,一支演化為甲藻,另一支演化為綠藻。甲藻則經隱身藻演化為黃藻。

還有人認為,藍藻經由三個途徑向真核生物進化:一個是從原核的藍藻進化到真核的紅藻;第二個是先由藍藻進化到比較原始的甲藻和隱身藻,進而發展到較高級的黃藻、金藻、硅藻和褐藻等;第三個是由藍藻發展為原綠藻、白裸藻、輪藻等藻類。

現在藻類根據不同形態特征和生活方式,分成7大門。除藍藻外,還有綠藻門、裸藻門(也叫眼蟲藻門)、甲藻門、金藻門、褐藻門、紅藻門。綠藻門又分綠藻和輪藻兩個綱,金藻門又分黃藻、金藻、硅藻3個綱。

到距今18億~13億年前這一段時間里,出現了有細胞核的真核生物——綠藻等。以后接著又有了紅藻、裸藻、甲藻、金藻、褐藻……

綠藻

綠藻是藻類中最龐大的一門,它既有原始的種類,又有高等的種類。所以一般認為它可以作為真核藻類向上進化的主干。

最原始的綠藻可以衣藻作為代表。衣藻是卵形的單細胞體。細胞壁含有纖維素。細胞中央有一個核。被一個碗形的葉綠體包著。細胞的一端有兩根鞭毛,是運動的器官。這一端的旁邊有紅色的眼點,是一個感光的器官。眼點和鞭毛相配合,使衣藻趨向有光的方向運動。

比衣藻稍復雜的是盤藻、實球藻、空球藻和團藻,它們都是由類似衣藻的細胞組成的群體。盤藻由4或16個細胞組成,細胞排列在一個平面上,有鞭毛的一端都朝外,外面有一層膜質包著。細胞之間有細微的原生質連絡絲相連,有組織地聚集成為一個群體。

實球藻是1個由4個、8個、16個、32個細胞組成的球形群體,外面有一層膠質包著??涨蛟逡彩且粋€球形群體,由16個、32個、64個細胞組成,但是細胞散布在球體四周,排列成一個疏松層,球形中央充滿著液體。

在一些綠色的水體中,常常可以看到一種球形體,在水中滾來滾去,它由多個細胞聚成一團,外面包著一層透明的膜。其中的每個細胞都與單細胞藻類非常相似,并且每個細胞都單獨生活,互不依靠,只是在行動上一致。它就是實球藻。這種植物很像是由單細胞藻類經過細胞分裂以后,那些相同細胞聚集在一起而形成的一個整體。

有時候,這種水體里還可以看見一種比實球藻更大的圓球體,它是由更多的像單細胞藻類一樣的細胞集合而成,這就是團藻。組成團藻的所有細胞都分布在球體的表面,外面有共同的膜包圍,所以團藻的結構看上去是空的。

與實球藻不同的是,組成團藻的細胞之間存在物質交流,而且在繁殖后代時,有一部分細胞進行分裂,產生新的群體,或者形成卵和精子,而其他不育的細胞就供應養料給這些生殖細胞。所以,團藻這種群體已經不再是多個細胞的簡單堆積,而是在細胞之間形成了某種聯系和初步的分工,但是,團藻在形態上還沒有上下前后之分,而且在營養生長的階段,各個細胞在形態和功能上沒有分別,因此,它還只是一種低等的多細胞植物。

裸藻

裸藻也叫眼蟲藻,生活在淡水中,池塘、水溝和流速緩慢的溪水里,都有它們的蹤跡。在溫暖季節,它們常常會大量繁殖,使水呈現出一片綠色。

眼蟲藻屬于眼蟲藻門眼蟲藻科。眼蟲藻身體微小,體長僅有約60微米,人們必須憑借顯微鏡才能看到它的真面目。眼蟲藻的身體由1個細胞組成,形狀像個織布的梭子。它的體表沒有細胞壁,由細胞的質膜直接與外界接觸。

眼蟲藻身體前端有一個胞口,從胞口中伸出一條鞭毛,鞭毛是一種運動胞器,眼蟲藻主要依靠鞭毛的擺動在水中自由運動。胞口下方連接胞咽,胞咽末端膨大成儲蓄胞,儲蓄胞周圍有伸縮泡,儲蓄胞和伸縮泡能收集和排出細胞中多余水分和代謝廢物。

在細胞質中分散著大量卵圓形的葉綠體——葉綠體是眼蟲藻進行光合作用、制造有機養料的場所。在靠近胞咽處還生有一個紅色眼點,眼點是一種感覺胞器,眼蟲藻用它感受光線的刺激,趨向適宜的光線,以利于光合作用的進行。

眼蟲藻既有動物特征,又有植物特征。我們知道,動植物細胞在結構方面,主要區別有三點:植物細胞有細胞壁、液泡和質體(質體包含葉綠體、白色體和雜色體),而動物細胞則沒有這三種結構。

眼蟲藻的細胞中有質體,但沒有細胞壁和液泡。在身體的其他結構方面,眼蟲藻有儲蓄胞和伸縮泡,而這兩種結構只在原生動物細胞中存在,植物細胞中從沒發現過。不僅眼蟲藻的身體結構具有兩重性,它的營養方式也同樣具有動植物兩方面的特征。

一方面,它依靠自己體內的葉綠體,進行光合作用,制造有機養料;另一方面,它又依靠自己身體的滲透作用,直接從水中吸收現成的有機物質,而且它還用胞口和胞咽,吞吃周圍環境中的顆粒狀有機物。不言而喻,前一種營養方式是植物的營養方式,而后一種則屬于動物的營養方式。

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