古植物学

第九章 古植物学

一、古植物概述

二、低等植物和分类

三、高等植物和分类

四、植物演化的主要阶段

一、古植物概述

古植物学时研究地史时期植物界的科学

植物界与动物界最根本的区别是自养光合作用

具维管系统的植物界出现于4亿多年前的志留纪

它使得生物的生态领域真正从水域扩展到陆地，开始了陆地生物的演化阶段，使大地披上绿装

•多细胞，形态结构复杂

•一般有根、茎、叶和生殖器官等部分的分化

•具有输导作用的维管系统，始于陆地生活

•古植物是划分及恢复地史时期古大陆、古气候和植物地理分区的主要标志

•古植物本身亦参与成矿、成岩作用，是各地史时期煤层的物质基础

一、 概述

植物的食性分类：

自养生活：从大气及土壤吸取无机物，在太阳光的作用下，制成养料以养自己。

异氧生活：有一些低等植物不能自己制造食物，以有机物为食。

按结构构造复杂程度分两大类：

高等植物：根、茎、叶、繁殖器官大都能分别保存为化石。

低等植物：没有分化出真正的根、茎、叶。

二、低 等 植 物

低等植物：由单细胞或多细胞组成，没有分化出真正的根、茎、叶。

分类：包括细菌、藻类、真菌、地衣等。

（一）细菌类

细菌类是无细胞核的原始的单细胞植物，属无核生物。个体极微小。

（二）藻类

藻类植物具有叶绿素，能进行光合作用。

分类：

藻类植物可分为十一个门类：蓝藻、金藻、甲藻、绿藻，黄藻、硅藻、褐藻、裸藻、红藻和轮藻等类别。

1、蓝藻类

蓝藻类具藻蓝素和叶绿素，为无明显细胞核的单细胞藻类植物，属原核生物。

2、 硅藻类

细胞壁含二氧化硅，形成坚固的壳。硅藻死后，其硅质壳瓣大量堆积成硅藻土。

3、轮藻类

轮藻是一类多细胞的藻类，形态有类似根、茎，叶的分化。轮藻有性生殖，多数为雄雌同株。雌性繁殖器官叫藏卵器，雄性繁殖器官叫藏精器，均着于枝的节部。保存为化石的常是藏卵器的一部分。轮藻自晚志留世出现，延续至今。

3、叠层石(Stromatolites)

（1）叠层石：曾被看作是生物或非生物成因的层纹构造，是具有叠状层的藻类沉积结构物。

（2）叠层石的成因：

叠层石形成：

A）具粘液质的藻类，主要为蓝藻。

B）具沉积颗粒。

藻层粘结沉积颗粒构成由富藻层与富沉积物层交替所组成的层纹状结构。

基本层：一个富藻层和一个富沉积物层。

叠层体：可分为柱状和球状等类。

（3）叠层石研究意义：

恢复古地理环境（主要局限于潮间带）。

划分对比地层(前寒武系) 。

4、 钙藻或石灰藻：

具有分泌或沉淀钙质能力的藻类植物的总称（不是生物的分类单位）。

三、 高等植物概述

（一）概述

高等植物由多细胞组成，具有输导作用的维管束而适应陆生生活。

一般都有根、茎、叶的分化。

植物分类

1、茎：植物体的一部分，具有分枝的能力。

•茎的分枝：原始茎是一个未分化的轴，分枝：呈二歧式分枝、不等二歧式、二歧合轴式、

单轴式、合轴式。

• 质地分类：

• 木本植物：有次生木质部。

• 乔木：木本植物中高大并有明显主干。

• 灌木：没有明显主干而呈丛生状态。

• 草本植物：不具次生木质部。

2、叶：高等植物进行光合作用的主要器官。

原始的只有叶片，并无叶柄。高等的才有叶柄，有的还具有托叶。

1）叶序：叶在茎上的排列方式叫叶序。

• 叶序类型：螺旋型，互生型，对生型或轮生型。

2）单叶和复叶。

• 单叶：具有一个叶片。

• 复叶：—个叶片分裂成几个裂片或几个小叶。

• 羽状复叶：复叶的小叶排列在轴的两侧呈羽状。其小叶称羽片。

• 掌状复叶：复叶的小叶生于叶柄的一端形如手掌。

3）叶的轮廓形态：

• 叶和羽片的形状，常见有：线形、披针形、卵形、椭圆形、心形、肾形、舌形、扇形、楔形，镰刀形、匙形等。

4）叶的边缘特征

• 全缘、锯齿、重锯齿、波状、羽状浅裂、羽状深裂、羽状全裂或掌状分裂等。

5）叶的顶端形态

• 急尖、渐尖、钝圆、凹缺、短尖头和截形等。

6）叶的基部形态

• 楔形、心形、偏斜、截形、下延和圆形等。

7）叶脉：分布在叶片中的维管束。

• 中脉：在叶片或羽片中央的一条较粗的叶脉，由叶基出发直达顶端。

• 主脉：几条较粗的叶脉。

• 侧脉：在中脉或主脉的两旁分出的叶脉。

8）叶脉序：叶脉在叶片或羽片上排列方式。

叶脉序类型：平行脉、弧形脉、扇形脉、羽状脉、网状脉等。

• 网状脉：侧脉或支脉分叉并互相结成。

• 平行脉：叶片或羽片不具中脉，叶脉全部彼此平行。

• 放射状脉：由叶基向叶缘呈放射状排列。

• 弧形脉：自叶基呈弧形伸出，在叶尖汇合。

4、繁殖方式：

1）营养繁殖：营养器官的一部分直接分成新的个体。

2）无性繁殖： 高等植物中的苔藓植物和蕨类植物以孢子繁殖。

繁殖器官为孢子囊，孢子囊内具有孢子

3）有性繁殖：高等植物中的裸子植物和被子植物以种子繁殖。繁殖器官为胚珠和花粉囊。

• 胚珠：雌性的繁殖器官。

• 花粉囊：雄性的繁殖器官。

裸子植物：胚珠没有子房包被，种子是裸露的。

被子植物：胚珠藏在子房内，种子为果实所包裹。

4）世代交替繁殖

无性繁殖与有性繁殖交替

5）生殖器官

• 原始类群（苔藓和蕨类）：为孢子囊，载孢子囊的叶称为孢子叶。同孢和异孢。

• 裸子植物和被子植物都是异孢，雄性的生殖器官为精子器（花粉囊），雌雄生殖器官叫颈卵器（胚珠），受精后发育成种子

5、高等植物的分类：

• 根据繁殖和结构等特征。

• 高等植物可分为苔藓植物门、蕨类植物门、裸子植物门和被子植物门。

（一）、苔藓植物（Bryophyta）

包括苔类和藓类，化石少见。

•植物界中形态小而结构原始的类群

•多数植物体有茎、叶之分，少数为匍匐于地面的叶状体，无真正的根，也无真正的维管系

统

•生活史中配子体占优势，孢子体不发育，并寄生在配子体上

•分类：苔纲（叶状体）、藓纲（茎叶分化）

•D—Rec

（二）、蕨类植物门

蕨类植物大多数有根、茎、叶之分，以孢子繁殖。

按照营养器官和繁殖器官的形态特征分为：

一）裸蕨纲（Psilophytopsida）

二）石松纲（Lycopslda）

三）楔叶纲（Sphenopsida）

四）真蕨纲（Filicopsida）

一）裸蕨纲

裸蕨类无根和叶。茎二歧式分枝，具假根。

裸蕨纲分为：

• 裸蕨目（晚志留世至泥盆纪）

• 松叶兰目（只见于现代）。

二）石松纲

石松类具有乔木、灌木和草本的类型。

茎：二歧式分枝。

叶：小，多为单脉。

叶座：叶的基部常膨大，叶脱落后可在茎和枝上留下痕迹。

石松植物繁盛于晚古生代，最盛于石炭纪，古生代末开始衰退，中生代以来仅存少数属种。

三）楔叶纲

楔叶类为草本或木本。

茎：单轴式分枝，明显分节。

叶：轮生。

楔叶纲始见于泥盆纪，石炭纪和二叠纪盛繁，现仅存木贼Equisetum 一属。

四） 真蕨纲

茎：不太发育。

叶：为大型羽状复叶。

孢子囊：产生于叶的背面。

标准的羽状复叶，羽片是着生存在羽轴两侧，排列成行。羽片可分裂一至多次。

按照羽片、羽轴发生的次序：有一次羽片、二次羽片、三次羽片…；一级羽轴、二级羽轴、

三级羽轴……等名称。

由于化石保存不完整，人们在描述时，往往从末端数羽状复叶的次数：有末次羽片、末二次羽片、末三次羽片……；末级羽轴、末二级羽轴、末三级羽轴……等名称。

间小羽片：生在末二级羽轴上的小羽片。

间羽片：生在末三级羽轴上的羽片 。

真蕨类自泥盆纪开始到现代都有，中生代最繁盛。

（三）、裸子植物门（Gymnospermfae）

裸子植物属种子植物，多为乔木；具明显根、茎、叶（无草本和水生类型）；种子裸露。

裸子植物门分若干纲：

一）种子蕨纲（Pteridospermopsida）

种子蕨类有大型羽状复叶，与真蕨类形态上较相似。

自晚泥盆世开始出现，石炭纪二叠纪时达到高峰，中生代晚期逐渐绝灭。

二）苏铁纲（Cycadopsida） 茎：不很高大，通常不分枝。

叶：常分裂为单羽状复叶，生于茎部或顶生。 叶脉：平行、放射状，少数网状。

苏铁类自晚石炭世开始出现，在中生代大量繁盛，现仅有苏铁（铁树）等。

银杏类始见于石炭纪，中生代最盛，第三纪几乎近于绝灭。现仅存银杏属。

石炭纪----现代。

四)柯达纲（Cordaitopsida）

• 为乔木。

叶形：单叶，大小不一，带形至舌形。

叶脉：叶脉多在基部分叉，分叉角小，近平行。

柯达纲自晚泥盆世开始出现，至晚二叠世基本绝灭，三叠纪有残存。常见的属为柯达属Cordaites：石炭纪至二叠纪。

五) 松柏纲

松柏类多为乔木，单轴式分枝。

叶：为覆瓦状螺旋排列或呈假二列状。

叶形：常呈鳞状、锥状、针形、线形、披针形或卵形。

叶脉：单脉或为平行脉。

松柏类自晚石炭世出现，繁盛于侏罗纪和白垩纪，现代仍有相当数量。

晚石炭世----现代。

（四）、被子植物门 （Angiospermae）

被子植物最高等的一个门类。有花，种子被果实包裹。被子植物分为两类：单子叶纲和双子叶纲。

1、单子叶纲（Monocotyledoneae）

胚有一个子叶，多为草本植物。

2、双子叶纲（Dicotyledoneae）

胚有两个子叶，乔木、灌木或草木。

被子植物自早白垩世开始出现，繁盛于新生代：新生代常称为被子植物时代。

植物的主要演化阶段

•1、菌藻植物阶段：太古宙、元古宙至早泥盆世

•2、早期维管植物阶段：志留纪末至早中泥盆世

•3、蕨类和古老裸子植物阶段：晚泥盆至中二叠，晚石炭至二叠纪为全球重要聚煤期

•4、裸子植物阶段：晚二叠至早白垩，晚期为中生代聚煤阶段

•5、被子植物阶段：白垩纪至第四纪，古近纪是重要聚煤期