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第3章 探寻植物的世界(2)

地衣的广泛用途

地衣用途很广。地衣中的石蕊,丛生在北极苔原的岩石表面或冰雪中,是寒带动物驯鹿的重要饲料,因此又叫它“驯鹿苔”。地衣还能制成各种染料和化学上的指示剂。如试验酸碱性的石蕊试纸就是地衣制品。此外,从地衣中还可以提炼芳精油。

我国和日本有一种珍贵的食品——石耳,就是生长在悬崖绝壁上的一种地衣。不同种类的地衣在世界各国还是土产食品的原料。如冰岛人把地衣粉加在面包、粥或牛奶中吃,法国用地衣制造巧克力糖和粉粒,有的国家还用地衣制酒。我国很早就用石蕊、石耳等地衣做药材。《本草纲目》中说,石蕊又名云茶,这是因为它状如花蕊、其味如茶的缘故,有生津润喉、解热化痰的功效。近年来,各国陆续从地衣中发现有抗菌素和抗癌化学物质。

地衣中富含的铜,是人体健康不可或缺的微量营养素。同时还富含镁,有助于调节人体心脏活动、神经肌肉活动等。

苔藓是植物王国的

拓荒者

在植物界里,苔藓植物同地衣、蓝藻一起被称为“拓荒者”。如果没有这些“拓荒者”,地球上裸露的砂地、荒漠和岩层等,将永远是不毛之地。苔藓就仿佛是大自然的一张张绿茵茵的地毯和壁毯。

原始的高等植物——苔藓

苔藓植物是高等植物中唯一没有维管束的一类,所以植物体都很矮小,一般不超过10厘米。根据植物体的结构可分为苔类和藓类。苔类包括角苔、地钱和叶苔,是苔藓植物中比较低级的种类,一般没有茎、叶和输导组织的分化,形态简单,只有扁平的叶状体。藓类比苔类高级,包括泥炭藓、大金发藓等,植物体已有茎、叶的分化,但没有真正的根,只有毛发状的假根伸入土中,以固定植株、吸收水分与溶解于水中的无机盐。

“与众不同”的苔藓

植物界从苔藓植物开始才有胚的构造,而且胚受到母体的保护,这是苔藓植物的一个重要特征。另外,苔藓植物一般具有茎和叶,所以苔藓植物属于高等植物。与此相反,藻类植物、菌类植物和地衣植物在生殖过程中不出现胚,没有茎和叶,所以属于低等植物。苔藓植物的细胞内含有叶绿体,能进行光合作用,独立生活。苔藓植物吸水和保水的能力都很强,受精离不开水,适于生活在阴湿的环境里。

植物界勤劳的“拓荒者”

苔藓植物分布在世界各地,约2.3万多种。我国已知的约有2800种。少数生长在比较干燥的岩石上,多数生长在阴湿的环境中,如森林下的土壤表面、树干和树枝上、沼泽和溪边、墙脚湿地以及多云雾的山地。森林是最适合苔藓植物繁茂生长的场所,越是植物密生的地方,越能有效防止水土流失。但苔藓过于繁茂,积层过厚,对树种的萌发和林木的更新也会造成阻碍。所以,花草园艺上常利用苔藓植物作为包装运送苗木、块茎以及播种后的覆盖材料。

“拓荒者”是如何

开展工作的

那么,这些古老的“拓荒者”是怎样开始一步步装扮我们的地球呢?由于这些植物能分泌出一种逐渐溶解岩石面的酸性物质,加上这些植物在枯死后分解出的有机质等,长年累月便逐渐形成一层土壤,为后来的植物提供了生长条件。

在“开拓”沼泽方面,由于苔藓植物生长速度快,吸水能力强,往往能把沼泽地里的积水吸干,其死后的遗体又能填平低地,并且不断地向沼泽中心扩展,不断引导着草本、木本植物到此安家。这样,经过日积月累的开拓,它们终于为大地织好了“绿衣”。

植物是怎么变成煤炭的

开滦、阳泉等煤田,是在古生代的石炭纪至二叠纪时期形成的。这个时期的成煤植物是古代的蕨类植物。大同的武宁煤田,是在中生代的侏罗纪形成的,这个时期的成煤植物有古代的苏铁、松柏类、银杏类等裸子植物。抚顺和云南的小龙潭煤田,是在新生代的第三纪形成的,这个时期的成煤植物是古代裸子植物中的松柏类和原始的被子植物。

煤是怎么形成的

在地质历史上,沼泽森林覆盖了大片土地,包括菌类、蕨类、灌木、乔木等植物。但在不同时代海平面常有变化。当水面升高时,植物因被淹而死亡。如果这些死亡的植物被沉积物覆盖而不透氧气,植物就不会被完全分解,而是在地下形成有机地层。随着海平面的升降,会产生多层有机地层。经过漫长的地质作用,在温度增高、压力变大的环境中,这一有机层最后会转变为煤层。因深度和埋藏时间的差异,形成的煤也不尽相同。

煤——古代植物的“遗体”

煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后,经过长时期的地质作用而形成的。据研究,几乎所有的植物遗体,只要具备了成煤的条件,都可以转化成煤。不过,低等植物遗体所形成的煤,分布范围小,厚度薄,很少被人利用。那些分布广、规模大、利用广泛的煤,都是高等植物的遗体(主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体)形成的。

煤形成的最佳时期

在地球的历史上,最有利于成煤的地质年代主要是晚古生代的石炭纪、二叠纪,中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪。这是因为,在这几个时期内,地球上的气候非常温暖潮湿,地球表面到处长满了高大的绿色植物,尤其在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里,古代蕨类植物生长得特别茂盛。

自然界是自造煤炭的

“实验室”

在当时的地球,只要是高大的树木倒下后,基本上都会被水淹没。这就直接导致了木和氧隔绝的情况。在缺氧的环境里,植物体不会很快地分解、腐烂,随着倒下树木数量的不断增加,才能最终形成植物遗体的堆积层。而这些古代植物遗体的堆积层在微生物的作用下,不断地被分解、组合,渐渐形成了泥炭层,这是形成煤的第一步。

后来,由于地壳运动,泥炭层随之下沉。在下沉过程中,逐渐被泥沙、岩石等沉积物覆盖。这时,泥炭层一方面受到上面覆盖物沉重的压力;另一方面,也是更重要的因素,泥炭层又受到地热的作用。在这样的条件下,泥炭层开始进一步发生变化:先是脱水,被压紧,从而比重加大,且石炭的含量逐渐增加,氧的含量逐渐减少,腐蚀性物质的含量逐渐降低。艰难地经历了这几个过程以后,泥炭终于变成了褐煤。

化石燃料

生活中经常使用的燃料有煤、石油和天然气,我们常称它们为化石燃料,因为它们都是由古代生物的遗骸经一系列复杂变化而形成的。化石燃料是不可再生能源,因此人类应该考虑如何合理地利用它。

你知道植物是怎样进化的吗

随着地球上自然地理环境的变迁,植物界自身在不断的矛盾中运动和发展着。一些地质时期中占支配地位的类型,其优势在发展过程中被较为进化的另一类植物所取代,这时植物界就发生了质的变化,进入了一个新的发展阶段。一些类群的自然绝灭常伴随着新类群的形成,植物界的发展过程就是这样从低级向高级,从简单到复杂,不断地变化。在漫长的地质历史上,出现过千姿百态的植物。

千姿百态的植物进化史

这些植物,有的已经绝灭了,成为地球史上的过客,有的延续至今,一直为我们的地球披着浓重的绿妆。植物的演化是一个连续发展的过程,即从最简单、最原始的原核生物一直到年轻的被子植物,每一阶段都有化石证据。古生物学家把植物的演化和发展划分成几个阶段。

细菌时期——菌藻植物时代

从35亿年前开始到4亿年前(志留纪晚期)近30亿年的时间,地球上的植物仅为原始低等的菌类和藻类。其中从距今15亿~35亿年间为细菌和蓝藻独霸的时期,地质学家常将这一时期称为蓝藻时代。从15亿年前开始才出现了红藻、绿藻等真核藻类。

无花精灵——蕨类植物时代

4亿年前由一些绿藻演化出原始陆生维管植物,即裸蕨。它们虽无真根,也无叶子,但体内已具维管组织,可以生活在陆地上。在3亿多年前的泥盆纪早、中期,它们经历了约3千万年的向陆地扩展的时间,并开始朝着适应各种陆生环境的方向发展分化,此时陆地上已初披绿装。此外,苔藓植物也是在泥盆纪时出现的,但它们始终没能形成陆生植被的优势类群,只是植物界进化中的一个侧支。

裸蕨植物在泥盆纪末期已绝灭,代之而起的是由它们演化出来的各种蕨类植物;至二叠纪约1.6亿年的时间,它们成了当时陆生植被的主角。许多高大乔木状的蕨类植物很繁盛,如鳞木、芦木、封印木等。

美艳展示——裸子植物时代

从二叠纪至白垩纪早期,历时约1.4亿年。许多蕨类植物由于不适应当时环境的变化,大都相继绝灭,陆生植被的主角则由裸子植物所取代。最原始的裸子植物(原裸子植物)也是由裸蕨类演化出来的。中生代为裸子植物最繁盛的时期,故称中生代为裸子植物时代。

春华秋实——被子植物时代

在植物界的家族中,被子植物是出现较晚的成员。可靠的被子植物化石见于早白垩世的晚期,到晚白垩世时,被子植物化石已很普遍,说明它们对陆地环境有很强的适应能力,此后,被子植物逐渐开始排挤裸子植物,进入第三纪就占有绝对统治地位了。被子植物已经具有完善的输导组织和支持组织,生理机能大大提高了。今天的被子植物分布极其广泛,无论是寒带还是热带,到处都可以找到被子植物的踪迹,被子植物有27万多种,数量占整个植物界的一半还多。

被子植物是从白垩纪迅速发展起来的植物类群,并取代了裸子植物的优势地位。直到现在,被子植物仍然是地球上种类最多、分布最广泛、适应性最强的优势类群。

你知道植物家族有多少位成员吗

地球上几乎到处都生长着植物。植物是生命的主要形态之一,包含了如树木、灌木、藤类、青草、蕨类、地衣及绿藻等熟悉的生物。种子植物、苔藓植物、蕨类植物和拟蕨类等植物中,据估计现存大约有350000个物种。直至2004年,已有287655个物种被确认,包括258650种开花植物、15000种苔藓植物。

植物品种的“变化之旅”

植物的进化经历了长达30亿年的漫长岁月。在此过程中,它们不断与外界环境条件作斗争,同时为了适应外界环境的变化多端,植物们也在不断改变自身的形态结构和生理功能。加上一些地理环境的阻碍,如海洋、陆地、高山和沙漠等,使许多生物不能自由地从一个地区向另一个地区迁移。这就将植物们的种群隔离了,而隔离又导致不同的种群在不同条件下发生变异,由此出现了形态差异、生理差异甚至染色体畸变等现象,这就是植物界的生殖隔离。渐渐地,越来越多的新的种类就形成了。

另外,在自然条件下,植物通过相互自然杂交或人类的长期培育,也在不断产生新品种。

“等级森严”的植物家族

有人说,植物们在漫漫历史长河的发展变化中,出现了那么多种类,该怎么去逐一区分呢?植物分类学家们早已经从大体上弄清了各种植物之间的关系,并根据它们之间亲缘关系的远或近,从低级到高级,从简单到复杂,把它们编排在一个系统中。在这个系统中,每一种植物都有一个自己的位置,就像是每一个人都有一个户口一样。这个系统由好几个等级组成,最高级是“界”,接着是“门”、“纲”、“目”、“科”、“属”,最基层的是“种”。由一个或几个种组成属,由一个或几个属组成科,以此类推,最后由几个门组成界,也就是植物界。

如何判断植物的分类

一旦碰到有不认识的植物,只要判断它可能属于的科,再到有关的植物分类专业书上去查找,就不会太困难了。因为几乎所有的分类书籍中,植物的编排都是以科为基础的。所以我们要特别重视“科”。

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