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第8章 最早的植物——藻类(1)

植物界的产生是一个漫长的发生、发展和演化的历史过程。当今地球上生长着约40多万种植物。它们不仅在形态结构上不同,而且在营养方式、生殖方式和生活环境上也各不一样。现代科学和化石研究表明,现存的这些植物并不是现在才产生的,更不是由“上帝”创造出来的,它们大约经历了30多亿年的漫长历程逐渐发生、发展和进化而来的。

藻类是地球上出现最早的植物,经过漫长的演化,直到6亿年前的寒武纪(属古生代),藻类仍是地球上唯一的绿色植物。从现代藻类的形态、构造、生理等方面,也反映出藻类是一群最原始的植物。

藻类家族的进化

藻类是一个繁荣的大家庭,从最初、最简单的蓝藻到裸藻,裸藻又分化为两支,一支演化为甲藻,另一支演化为绿藻。甲藻经隐身藻演化为黄藻,进而进化到金藻、硅藻和褐藻等,组成了绚丽多彩的藻类世界。尤为重要的是,由于原始藻类的繁殖,并进行光合作用,产生了氧气和二氧化碳,为生命的进化准备了条件。还有,这种原始的单细胞藻类又经历亿万年的进化,产生了原始水母、海绵、鹦鹉螺、蛤类、珊瑚等。

最早出现的植物——蓝藻

蓝藻是地球上最早出现的植物。20世纪60年代,美国科学家爱尔索·巴格霍恩在南非特兰斯尔的无花果树群浅燧石岩中,发现了类似细菌和蓝藻的微生物化石。据测定,这些蓝藻化石距已经有34亿年之久。这是蓝藻成为植物祖先的最可靠证据。前寒武纪是蓝藻的疯狂发展时期,因此有的学者将这个时期称为“蓝藻时代”。

蓝藻有极强的适应性,分布很广。在淡水和海水中,潮湿和干旱的土壤或岩石上、树干和树叶上,温泉中、冰雪上,甚至在盐卤池、岩石缝中都有它们的踪迹,有些还可穿入钙质岩石、介壳或土壤深层中。已知的蓝藻大约2000种,我国有记录的大约900多种。

蓝藻属于藻类生物,又叫蓝绿藻,因其细胞壁外面有一层黏滑的胶质衣,因此又叫黏藻。在所有植物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。它是一种单细胞生物,没有细胞核,但是在细胞的中央却有一种核物质的东西,一般呈颗粒状或者网状,染色体和色素均匀地分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁,但却具有核的功能,因此被称为“原核”,属于原核生物。

在蓝藻中,凡含叶绿素A和藻蓝素量较大的,细胞大多呈蓝绿色。也有少数种类含有较多的藻红素,藻体多呈红色,如生于红海中的一种蓝藻,名叫红海束毛藻,由于它含的藻红素量多,藻体呈红色,而且繁殖得也快,故使海水也呈红色,红海便由此而得名。

强势的蓝藻

蓝藻生命力旺盛,经过了几十亿年的发展进化,直到今天势头仍然不减,在给人类带来好处的同时,有的时候也给人类带来灾难,它泛滥成灾,侵占抢夺地盘,人们对这种最原始的植物心情矛盾。

由于蓝藻的不断发展,形成了后来巨大的藻类家族。有人认为:开始由最原始的蓝藻发展为裸藻,接着裸藻向两个方向发展,一支演化为甲藻,另一支演化为绿藻。甲藻则经隐身藻演化为黄藻。

还有人认为,蓝藻经由三个途径向真核生物进化:一个是从原核的蓝藻进化到真核的红藻;第二个是先由蓝藻进化到比较原始的甲藻和隐身藻,进而发展到较高级的黄藻、金藻、硅藻和褐藻等;第三个是由蓝藻发展为原绿藻、白裸藻、轮藻等藻类。

现在藻类根据不同形态特征和生活方式,分成7大门。除蓝藻外,还有绿藻门、裸藻门(也叫眼虫藻门)、甲藻门、金藻门、褐藻门、红藻门。绿藻门又分绿藻和轮藻两个纲,金藻门又分黄藻、金藻、硅藻3个纲。

到距今18亿~13亿年前这一段时间里,出现了有细胞核的真核生物——绿藻等。以后接着又有了红藻、裸藻、甲藻、金藻、褐藻……

绿藻

绿藻是藻类中最庞大的一门,它既有原始的种类,又有高等的种类。所以一般认为它可以作为真核藻类向上进化的主干。

最原始的绿藻可以衣藻作为代表。衣藻是卵形的单细胞体。细胞壁含有纤维素。细胞中央有一个核。被一个碗形的叶绿体包着。细胞的一端有两根鞭毛,是运动的器官。这一端的旁边有红色的眼点,是一个感光的器官。眼点和鞭毛相配合,使衣藻趋向有光的方向运动。

比衣藻稍复杂的是盘藻、实球藻、空球藻和团藻,它们都是由类似衣藻的细胞组成的群体。盘藻由4或16个细胞组成,细胞排列在一个平面上,有鞭毛的一端都朝外,外面有一层膜质包着。细胞之间有细微的原生质连络丝相连,有组织地聚集成为一个群体。

实球藻是1个由4个、8个、16个、32个细胞组成的球形群体,外面有一层胶质包着。空球藻也是一个球形群体,由16个、32个、64个细胞组成,但是细胞散布在球体四周,排列成一个疏松层,球形中央充满着液体。

在一些绿色的水体中,常常可以看到一种球形体,在水中滚来滚去,它由多个细胞聚成一团,外面包着一层透明的膜。其中的每个细胞都与单细胞藻类非常相似,并且每个细胞都单独生活,互不依靠,只是在行动上一致。它就是实球藻。这种植物很像是由单细胞藻类经过细胞分裂以后,那些相同细胞聚集在一起而形成的一个整体。

有时候,这种水体里还可以看见一种比实球藻更大的圆球体,它是由更多的像单细胞藻类一样的细胞集合而成,这就是团藻。组成团藻的所有细胞都分布在球体的表面,外面有共同的膜包围,所以团藻的结构看上去是空的。

与实球藻不同的是,组成团藻的细胞之间存在物质交流,而且在繁殖后代时,有一部分细胞进行分裂,产生新的群体,或者形成卵和精子,而其他不育的细胞就供应养料给这些生殖细胞。所以,团藻这种群体已经不再是多个细胞的简单堆积,而是在细胞之间形成了某种联系和初步的分工,但是,团藻在形态上还没有上下前后之分,而且在营养生长的阶段,各个细胞在形态和功能上没有分别,因此,它还只是一种低等的多细胞植物。

裸藻

裸藻也叫眼虫藻,生活在淡水中,池塘、水沟和流速缓慢的溪水里,都有它们的踪迹。在温暖季节,它们常常会大量繁殖,使水呈现出一片绿色。

眼虫藻属于眼虫藻门眼虫藻科。眼虫藻身体微小,体长仅有约60微米,人们必须凭借显微镜才能看到它的真面目。眼虫藻的身体由1个细胞组成,形状像个织布的梭子。它的体表没有细胞壁,由细胞的质膜直接与外界接触。

眼虫藻身体前端有一个胞口,从胞口中伸出一条鞭毛,鞭毛是一种运动胞器,眼虫藻主要依靠鞭毛的摆动在水中自由运动。胞口下方连接胞咽,胞咽末端膨大成储蓄胞,储蓄胞周围有伸缩泡,储蓄胞和伸缩泡能收集和排出细胞中多余水分和代谢废物。

在细胞质中分散着大量卵圆形的叶绿体——叶绿体是眼虫藻进行光合作用、制造有机养料的场所。在靠近胞咽处还生有一个红色眼点,眼点是一种感觉胞器,眼虫藻用它感受光线的刺激,趋向适宜的光线,以利于光合作用的进行。

眼虫藻既有动物特征,又有植物特征。我们知道,动植物细胞在结构方面,主要区别有三点:植物细胞有细胞壁、液泡和质体(质体包含叶绿体、白色体和杂色体),而动物细胞则没有这三种结构。

眼虫藻的细胞中有质体,但没有细胞壁和液泡。在身体的其他结构方面,眼虫藻有储蓄胞和伸缩泡,而这两种结构只在原生动物细胞中存在,植物细胞中从没发现过。不仅眼虫藻的身体结构具有两重性,它的营养方式也同样具有动植物两方面的特征。

一方面,它依靠自己体内的叶绿体,进行光合作用,制造有机养料;另一方面,它又依靠自己身体的渗透作用,直接从水中吸收现成的有机物质,而且它还用胞口和胞咽,吞吃周围环境中的颗粒状有机物。不言而喻,前一种营养方式是植物的营养方式,而后一种则属于动物的营养方式。

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