种子在地球萌发之前,前裸子植物的余晖

Glance,地理科学/古生物专业 天文爱好者 对于地球植物的演化历史而言,种子的出现,毫无疑问是最重大的事件之一。种子植物的繁盛,直接导致了中生代,也就是传说中的“恐龙时代”,也被称为“裸子植物时代”。裸子植物,就是利用种子繁殖后代的种子植物的代表之一,并且延续到今天——银杏、松柏、苏铁,至今在我们身边随处可见。 大多数裸子植物,除了依靠种子繁殖以外,还有一个特点,就是他们大多都是树。切开它们的树干,可以看见木材。这木材,在解剖学中叫做次生木质部,它们不仅在植物初时期生长,也会不停地次生生长。你看松树和银杏它们,不光小时候和青春期长个子,即使它们已经是成年的“大人”了,还在不停地长高长粗,靠的就是木质部的次生生长。而每年生长留在木质部里的痕迹,就是年轮。...

种子在地球萌发之前,前裸子植物的余晖
Glance,地理科学/古生物专业 天文爱好者

对于地球植物的演化历史而言,种子的出现,毫无疑问是最重大的事件之一。种子植物的繁盛,直接导致了中生代,也就是传说中的“恐龙时代”,也被称为“裸子植物时代”。裸子植物,就是利用种子繁殖后代的种子植物的代表之一,并且延续到今天——银杏、松柏、苏铁,至今在我们身边随处可见。

大多数裸子植物,除了依靠种子繁殖以外,还有一个特点,就是他们大多都是树。切开它们的树干,可以看见木材。这木材,在解剖学中叫做次生木质部,它们不仅在植物初时期生长,也会不停地次生生长。你看松树和银杏它们,不光小时候和青春期长个子,即使它们已经是成年的“大人”了,还在不停地长高长粗,靠的就是木质部的次生生长。而每年生长留在木质部里的痕迹,就是年轮。

和裸子植物不同的是,属于孢子植物的蕨类,它们的木质部就不会次生生长,所以现在的蕨类大多数都是小个子。即使古生代长成大树的蕨类,由于没有起支撑作用的次生木质部,而只能靠长出很多根须紧密地凑在一起,来支撑庞大的身躯啊。

而在古生代,有那么一些植物,它们既有像裸子植物的次生的维管组织(次生木质部、次生韧皮部),却没有种子,而像蕨类那样靠孢子生殖。他们,有一个共同的名字,叫前裸子植物。

前裸子植物的孢子叶穗和孢子囊(Andrews, 1961)
前裸子植物的次生木质部,结构上和裸子植物的很相似。(Tayler et al., 2009)

最早的前裸子植物,甚至还没有像样的叶子。在枝上的最末梢,长着叶状枝。有的种只有裸着的叶状枝,而有些的叶状枝上还长者像叶子的附属物。不过就算这些附属物上也没有叶脉,所以这类植物叫无脉树(Aneurophytales)。它们在欧洲和美国的泥盆纪地层都有发现,所以它们大约活在 3.5~4 亿年前。

无脉树(Stewart, 1983)

无脉树看着就像传说中的远古生物,而古羊齿(Archaeopteridales)就不一样了。看他们的身姿,如果说是今天的树,一点都不违和。所以并不意外,这是最早有现代树木的解剖特征和习性的树——是来自泥盆纪和早石炭纪的,真正的树啊!

古羊齿的整体复原图,看上去很像今天的树了。(Beck, 1962)

而下一位,就比较神秘了。它们目前也仅有一个属和两个种被发现。而且由于化石不完整,至今也没法复原出它当年的样子,不知道有着怎样的枝叶。不过我们知道的是,它们像蕨类那样孢子繁殖,茎可以长到 45 厘米粗,和古羊齿一样有着密木型的次生木质部——像松柏类那样。它们在石炭纪的早期,在我们的星球上生活的可能有上千万年。我们不知道它们是什么样子,但我们可以记住它们的名字,原始松型木(Protopityales)。

兼具孢子植物和种子植物的特征,到底是什么来头呢?几十年来,古植物学家们众说纷纭。几乎可以肯定的是,它们和种子植物肯定有着千丝万缕的关系。有的学者曾认为,无脉树和古羊齿,分别演化出了不同的种子植物类群。但是现在,往往认为种子,是单次起源的。它们也许就是在某一时间,和原始松型木分道扬镳,走向了两亿年的繁荣时光;而原始松型木和它身后的前裸子植物,则淹没在了地球历史的大江东去之中。

目前的一种系统分类方案的简略系统树(Simplified from Wikipedia )

彩蛋:其实,提起前裸子植物,有一个神秘的类群不得不提,至于它是什么,就得单独讲了,未完待续……