陸地植物的起源

6億多年前的地球，干旱的陸地風(fēng)沙彌漫，一派凄寒景象，荒涼的原野上看不到一棵綠色植物，只有在原始的海洋內(nèi)生長著各種各樣的藻類植物。植物是如何由水生到陸生，如何擺脫水的束縛成功登陸的呢?這是植物進(jìn)化史上一個極為重要的里程碑，然而遺憾的是，在科學(xué)如此發(fā)達(dá)的今天，人類對陸地植物起源的真相仍然一知半解，尤其誰是最早登陸的植物的問題，科學(xué)家之間存在著巨大的意見分歧。

附生蕨

現(xiàn)在，所有的植物學(xué)家都承認(rèn)，水生植物生活在營養(yǎng)豐富、溫度相對恒定的水體中，而陸地植物不僅容易在干燥的大氣中失去寶貴的水分，還要受到太陽光紫外線、風(fēng)力和重力等自然力的影響，只有那些已具備特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)與完備生理功能的植物，才能克服陸地環(huán)境中不利因素的影響，成功地度過整個生活史并完成繁殖后代的任務(wù)。什么樣的植物才算是真正的陸地植物，答案顯然很清楚，概念也十分明了，但一涉及到具體植物時，就產(chǎn)生了完全不同的看法。

以著名古植物學(xué)家班克斯和愛德華茲為代表的一些學(xué)者認(rèn)為，只有具備了完善的水分吸收和輸導(dǎo)組織的植物才是真正的陸地植物。比如蕨類植物和種子植物，它們不僅具有發(fā)達(dá)的根系，體內(nèi)還有復(fù)雜的輸導(dǎo)組織——維管束，可將根系吸收的水分往上輸送，甚至能送到高達(dá)幾十米的樹冠部位，供葉片進(jìn)行光合作用和蒸騰作用。這些學(xué)者提出，判斷是不是陸地植物，要用有沒有維管束作為標(biāo)準(zhǔn)。所以，最早登陸的植物應(yīng)該是一類裸蕨類植物。

他們認(rèn)為，裸蕨出世500萬年后，已朝兩個方向發(fā)展。一類是工蕨類的挺水植物，在以后漫長的演化歲月中，它光禿無葉的枝莖表面細(xì)胞突出體外，出現(xiàn)了鱗片狀突起，漸而演化為以后具有小型葉的石松類植物和楔葉類植物;另一類是萊尼蕨類，它是長在沼澤地中的半陸地植物，以后由于小枝條漸漸扁化，朝著大型葉方向演化，最后形成真蕨類植物和種子植物。

班克斯和愛德華茲等人的觀點(diǎn)得到好些學(xué)者的贊同，然而美國植物學(xué)家波拉特卻提出一個完全不同的論點(diǎn)。

他和另外一些學(xué)者認(rèn)為，最原始的陸地植物不一定是維管植物，而可能是苔蘚。他在解釋這種理論時說，盡管苔蘚或類似苔蘚的植物體內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單，輸導(dǎo)組織不發(fā)育或不怎么發(fā)育，但是植物界從苔蘚開始已出現(xiàn)頸卵器與精子器，這是一種保護(hù)生殖細(xì)胞的復(fù)雜的有性生殖器官，尤其是在頸卵器中能發(fā)育成幼態(tài)植物——胚，而胚的出現(xiàn)恰恰是陸地植物獨(dú)具的特征。

樹上長滿了蕨

以上兩種觀點(diǎn)都有一定的證據(jù)支持，誰是誰非，一時無法斷言。根據(jù)現(xiàn)存陸地植物的原始特征以及可能的演化發(fā)展趨勢，不同學(xué)者為陸地植物的祖先描繪出不同的畫像。

由于苔蘚植物和蕨類植物的生活史中存在著兩個截然不同的部分:即配子體世代與孢子體世代，前者含單倍染色體，以配子為繁殖單位，有性別分化;而后者含雙倍染色體，以減數(shù)分裂產(chǎn)物孢子為繁殖單位，無性別分化。這兩個世代以受精作用和減數(shù)分裂為轉(zhuǎn)折，相互交替，循環(huán)出現(xiàn)，共同構(gòu)成一個完整的生命周期。因此，歐美的一些植物學(xué)家提出，應(yīng)該把具有等世代交替的、植物體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的某些褐藻類植物，看作是與陸地植物祖先有較密切親緣關(guān)系的植物后裔。

然而，許多人對以上觀點(diǎn)提出了異議。中國著名系統(tǒng)植物學(xué)家張景鋮和其他一些學(xué)者認(rèn)為，從所有植物的共同特征——光合作用的角度看，迄今在藻類中已發(fā)現(xiàn)葉綠素、巖藻黃素、藻紅素和藻藍(lán)素等多種光合色素，只有綠藻門植物所含的色素種類及組成比例與陸地植物的光合色素比較一致，而且細(xì)胞內(nèi)的貯藏物質(zhì)也都是淀粉。因此，有理由認(rèn)為，陸地植物的祖先是具有等世代交替的、含有葉綠素a、葉綠素b的綠藻門植物。

對于陸地植物最早祖先的問題，盡管學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究，提出了許多有意義的推測和假說，但它依然屬于尚未完全解開的謎團(tuán)。今天，科學(xué)家們正在期待獲得更多的有力證據(jù)，以便最終作出盡善盡美的解釋。