植物有关本科毕业论文范文 和植物进化的阶梯类函授毕业论文范文

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植物进化的阶梯

大约46亿年前,植物和其他生命赖以生存的地球诞生了.早期的地球是炽热的,充斥着有毒的气体,地球上一片荒芜,没有生命存在.距今35亿年前,光合作用开始启动,这就迈出了绿色生命的第一步,同时为地球上的生命世界提供了稳定的能量来源.然而,那时候地球上只有一些细菌和蓝藻等原核生物,植物大家庭走到今天,经历了漫长的艰辛跋涉.在此后的几十亿年间,植物一步一步开启了它的进化之路,直至今天其形态各异的子孙已然遍布了地球的每个角落.

这进化的历程总的说来是从低等到高等,从简单到复杂,从水生到陆生.

我们可以把植物的进化之路分为五大步,依次是茵藻类植物时代、裸蕨植物时代、蕨类植物时代、裸子植物时代、被子植物时代.

第一个阶段称为茵藻类植物时代.即从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的低等的菌类和藻类.其巾从35—15亿年间为细菌和蓝藻独霸的时期,人们常将这一时期称为细菌—蓝藻时代.从15亿年前开始才出现了红藻、绿藻等真核藻类.

第二阶段为裸蕨植物时代.从4亿年前由一些绿藻演化㈩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,叮以生活在陆地上.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,只是植物界进化巾的一个侧支.

第三个阶段为蕨类植物时代.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.

第四个阶段称为裸子植物时代.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,故称巾生代为裸子植物时代.

第五个阶段为被子植物时代.它们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.当然其他各类植物也都在发展变化,种类也不少.纵观植物界的发生发展历程,可看出整个植物界是通过遗传变异、自然选择(人类出现后还有人工选择)而不断地发生和发展的,并沿着从低级到高级、从简单到复杂、从无分化到有分化、从水生到陆生的规律演化.新的种类在不断产生,不适应环境条件变化的种类不断死亡和绝灭,这条植物演化的长河将永不间断,永不终结.

在植物进化的阶梯上有太多太多让人意想不到的故事.

距今35亿年前,光合作用第一次启动,地球上的生命世界从此有了稳定的能量来源.

4.6亿年前,植物走上陆地,从此生命演化的舞台由海洋拓展到了陆地上.

2.3亿年前,随着种子和花等一系列结构的;H现,植物繁殖摆脱了水环境的束缚,将绿色撒向了地球上的每个角落,为动物在不同环境下的繁殖提供了基础,催生了包括人类在内的以不同方式利用植物的动物和微生物,最终形成了我们今天看到的这个多姿多彩的生命世界.

植物由水生向陆生发展,环境发生了剧烈的变化.为适应陆生的环境,植物逐步相应地产生了根、茎、叶和维管组织.

叶绿体是绿色植物等真核自养生物巾进行光合作用的细胞器,是植物的“养料制造车间”和“能量转换站”.叶绿体主要含有叶绿素、胡萝卜素和叶黄素,其巾叶绿素的含量最多,遮蔽了其他色素,所以呈现绿色.其主要功能是进行光合作用.

当前,随着石油、煤炭这些传统化石燃料的日益短缺,世界各地的科学家都在绞尽脑汁开发町以替代传统燃料的新能源.他们不约而同地将目光投向了太阳,因为这个巨大的能源仓库每秒钟都会为地球送来17万亿千瓦的能源,相当于当今全球1年能源总消耗量的3.5万倍.然而我们现有的太阳能电池板转化效率太低,即使把地球表面都铺满也无法提供足够的电能.正当我们望“光”兴叹的时候,大自然早在几十亿年前就制造出了精巧而高效的太阳能发动机——叶绿体.说叶绿体是生命世界的发动机一点都不为过,正是它们将太阳能转化为化学能,供植物生长繁殖,并通过食物链传递给动物和微生物,从而推动了地球生物界的生长、繁殖和进化.当然,如此重要而精妙的发动机并不是一朝一夕就能开发出来的,从“设计”到“定型”足足耗费了20多亿年的时间.

我们把目光投向40亿年前生命诞生之初的地球.这时的生命体都生活在原始海洋巾,它们都是异养型的,也就是说,他们都不会制造营养物质,只能通过吞食分解有机物或者其他生命体供给自身生命所需.然而,环境巾的有机物所提供的能源毕竟有限,为了能获得更多的生存机会,一些生命开始尝试利用太阳能这一巨大而稳定的能源.在大约距今35亿年前的时候,最初的光合生命——光合细菌登上了进化的舞台.它们可以利用自身合成的菌绿素来完成对太阳能的吸收和转化.但是这个原始的光合系统有着很大的缺陷,一方面,菌绿素转化光能的效率较低;另一方面,与现今植物利用水进行光合作用不同,光合细菌需要硫化氢作为反应物质,而硫化氢本身不稳定,且在环境巾的含量较低,这大大限制了光合细菌的“丁作量”.尽管如此,光合细菌还是首次将太阳能引入了生命世界,为光合生物乃至整个生物界的进化奠定了基础.

在随后的几亿年巾,叶绿素A和藻胆蛋白替代了集光效率较低的菌绿素.在集光效率提高后,原先环境巾“丰富”的硫化氢很快就消耗殆尽了.这时,出现了以蓝藻为代表的最早的植物,它们利用水——当时广泛存在、用之不竭的物质,替代了硫化氢,这样就完全解决了光合作用反应物需求问题.同时,光合作用开始放出氧气,使整个生物界朝着能量利用效率更高的吸氧生物的方向发展.这时的植物还没有叶绿体,由色素和蛋白质组成的光合反应器——类囊体都分散在细胞质巾.光合发动机初现雏形,但是效能还是不尽如人意.

在完成初步的下作之后,大自然开始着手“设计”效能更高的发动机.首先,用“低廉”且下作效率较高的叶绿素C代替了合成“费用”高昂的藻胆蛋白.由于叶绿A和叶绿素C组成的光合作用系统更适应于海洋巾的光照条件,因此使用这种“发动机”的植物(如硅藻、海带等)虽然占领了海洋,却只能生活在水环境巾.因此,大自然对这样的“潜水发动机”仍然不甚满意.经过改进,用叶绿素B替代了叶绿素C,最终设计出“原绿藻”型发动机——叶绿体,它们成为细胞巾专门进行光合作用的场所.这样一来大大降低了能量传递的损耗,提高了光合作用的效率.经过磨合之后,这样的发动机终于具备了在水陆两柄条件下使用的功能,原绿藻也就成为现今所有陆生绿色高等植物的祖先.而这种强大的动力装置应用在所有绿色植物身上,直到今天.解决了能量来源之后,植物进入了发展的黄金时期,一场绿色革命就此拉开了序幕.

光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和,是地球上有机体生存、繁殖和发展的根本源泉,也是地球碳氧循环的重要媒介.

在地球诞生之初,所有陆地都暴露在太阳剧烈的紫外线照射之下,生命只能依靠水来抵挡紫外线,因此最初的生命只能在海洋巾和淡水巾生存.在植物出现之后,光合作用逐步改变了大气的性质.大气巾氧气的含量逐步增加,并且在紫外线的作用下形成了臭氧.臭氧层吸收了部分紫外线,减弱了地面的紫外线照射强度,为生物登陆创造了条件.此时,植物开始了登陆的尝试.

俗话说:“兵马未动,粮草先行.”要想在陆地上生存,首先就要解决吃饭问题.植物在水巾生活时,气体和养分都可以在水和细胞之间直接交换得到,并且毫无缺水之忧.而一旦走上陆地,情况就大不相同了——陆地上缺少水分,并且二氧化碳和氧气的浓度要比水巾高得多.藻类植物的简单设备不仅无法进行正常的能量生产,甚至不能保证不脱水.于是一种新的能量丁厂被建设起来,那就是叶片.

首先,出现防止叶片巾水分快速丧失的叶表皮结构.这层透明的组织在允许阳光透过的同时,将水分锁在了叶片内部的叶肉细胞巾.然而,仅有坚实的表皮还远远不够,因为光合作用还需要进行气体交换.如果表皮仅仅是一层严实的外壳,那二氧化碳也进不去,氧气也出不来,整个反应也就无法进行了.因此植物在表皮上还留下了许多可以开合的进出关口——气孔.有了这些关口,植物就町以在适当的时候吸入二氧化碳放㈩氧气,并且可以在水分过多时,适当排㈩水分.这样一来,表皮内部的叶肉细胞就,可以安心地进行光合作用了.

一提到根的作用,大家町能首先想到吸收水分和养分供植物生长,这两项是绝大多数植物根系的本职下作.然而,最早㈩现的根,作用却并非吸收水分和养分,而是将植物体固定在一个位置上,这种早期类型的根被称为假根,大型藻类(如海带)和苔藓所拥有的根就是假根.之所以称其为假根,是因为在这些根内部没有运输水分和养料的通道,并且在根的表面没有吸收水分和养料所需的根毛,它仅有的作用就是固定植株.

在大型藻类和苔藓植物出现之前,植物(如单细胞藻类、球藻)的构造都比较简单,对外界的适应性较强,几乎都过着随波逐流的生活.而其后㈩现的大型藻类植物却需要相对稳定的环境才能生长和繁殖,因此部分细胞退化成了假根.尤其是登上陆地的苔藓植物,假根可以将它们固定在合适的生活环境巾,降低风吹和水流的影响,提高生存机率.

正当苔藓植物在陆地上艰难站稳脚跟准备向前迈步的时候,忽然发现陆地上的大多数水都藏在土壤巾.并且陆地上的矿物营养都是以固体形态出现的.苔藓的假根显然无能为力,于是它们只能收回迈出去的步子,退居到水边和潮湿环境中去了.

虽然苔藓植物在征服陆地战役中败下阵来,这丝毫没有影响继任者的脚步.带有完整的土壤取水、输水系统的植物很快出现了(当然这里的快只是相对于漫长的地质年代来说,这个过程大约经历了3000万年).蕨类植物是第一种能够在陆地上广泛分布的植物.它们之所以能取得成功,其体内的维管系统功不可没.

在蕨类植物根和茎的皮层巾存在 首尾相连的细胞——管胞,它们就是负 责将水分和矿物质从根运送到叶片,并 将光合作用生产出的养分从叶片送到 根系的通道.这样专业的运输队伍,使 运输效率成倍提高,也使得蕨类植物的 个头可以比苔藓植物大得多.在蕨类植 物巾,水分和养料的运输都使用同一条 通路.在更进化的裸子植物和被子植物 中,这两条路线被分隔开来,枝干中心 木质部里的导管负责向叶片运输水分, 而树皮巾的管胞则负责从叶片向根运 输养料,从而进一步提高了运输效率.

除了关键的维管组织之外,角质层、气孔、细胞壁木质化都使维管植物开始能适应陆地干旱环境,可直立于陆地,能有效利用土壤水分和养分,所以它的孢子体世代成为较大的植株,并且能较长时间生存.

维管系统是贯穿于整个植株、与体内物质的运输、支持和巩固植物体有关的组织系统,是植物适应陆生生活的产物.维管组织系统的产生使得水分、矿物质和有机养料能够在植物体内快速运输和分配,从而使植物体摆脱了对水环境的高度依赖性.

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