植物对地球的生命至关重要。因为高等生物间接依赖植物获取养分,而大多数植物利用光合作用为自己提供养分。
最早登陆的植物。
大约30亿年前,植物已经出现在地球上。最早的植物,结构非常简单,种类也贫乏,都生活在水域。长期以来,由于气候变化,一些在水中生长的鸟类与陆地接触,进化成蕨类植物,这是第一个登陆地球的植物。
最早的陆地植物主要是裸蕨。刚着陆的时候,它们没有根,没有叶,只是“茎”。后来在适应陆地生活的突变中,逐渐出现了根、茎、叶分化的趋势。地面部分向空中发展进行光合作用。吸水的器官有分工,促进体内血管团的发展。地下茎逐渐生出了一个叫“假根”的小叉形侧枝。
裸蕨类植物衰退
后来,大陆的气候更加干燥,光秃秃的戈壁衰落了,其他功能结构被更高的蕨类植物上升所取代。蕨菜来源于裸蕨植物,但已有真正的根和叶。裸蕨和蕨类植物经过“前进”,终于成为陆地生活的真正“居民”。
植物从水生到陆生都不是裸蕨家族。光秃秃的蕨类植物“登陆”前后,名为“苔藓”的植物也“登陆”。但是他们始终摆脱阴湿的生活环境,严守自己的旧习惯,寸步不前。(威廉莎士比亚,哈姆雷特,生活)直到今天,连真正的根都没有分化。
植物的登陆改变了过去大陆的沙漠景观,使大陆逐渐穿上绿色服装,充满生机。4亿年前植物登陆是地球发展史上的伟大事件。甚至可以说,如果植物登陆不成功,就不会有今天的世界。
植物化石
最常见的植物化石
植物作为化石保存的方式多种多样。其中最常见的植物化石是压力化石或本国化石。压力化石主要是指植物体(全部或部分)被输送到一定程度后,与泥沙等一起掩埋,在地层中经过成岩作用和压缩作用后,植物体中大量有机物被分解,仅保留黑炭成分。在压力化石中,植物表现出凹陷的膜状,植物体的外部形态信息得到一定程度的保存,但内部的解剖结构在石化过程中几乎完全丧失。在一些压力植物化石中,植物体叶子或茎表面的一些细节(如表皮细胞、气孔等)也可以保存下来。
压力化石是古植物学研究中的重要材料,是古植物学中进行形态对比的重要证据。但是,由于可利用的资料有限,为了重建和恢复原始植物的整体形态特征,往往需要利用大量的压力化石资料。
在压力化石中被压扁的碳化植物在地质变化中或化石暴露后脱落,称为印痕化石。简而言之,印痕化石是植物体碳化和压扁后周围岩石留下的痕迹。印痕化石的形成与压力化石的发掘过程密切相关。
在采集植物化石的过程中,如果劈开含有压力化石的周围岩石,往往会得到植物化石相互对开的两面。因为裂开的位置不同,黑炭质的分布不均匀,所以还可以得到其他形式的压力化石和印痕化石。
除了压力化石和印痕化石外,如果植物在形成过程中不被压扁,就会形成立体的模型化石和柱状化石,但这些化石比较罕见。
苯硅
树木可以作为化石保存的原因
木材化石是在树木被快速掩埋至少数亿年后,树木部分用地下水中的二氧化硅交换的树木化石。因为保存树木的木材结构和纹理,所以是科学研究的好材料,也广泛用于装饰和欣赏。
可以用木化石保存的植物往往很粗,有大量的木质部。因为木质部这个组织是由厚壁细胞构成的,很容易发生光化作用。拥有大量木质部组织的粗大植物体被泥土、沙石等掩埋后,压缩的环境中可能会有大量地下水活动,这种水中可能会溶解大量无机盐(如硅、钙等)。木质部细胞有很多可以填充的空间,所以在植物细胞没有完全分解的时候,含有无机盐的水会逐渐渗透到植物体的细胞空腔中,固定沉淀后,经过成岩作用,植物体可以在漫长的地质历史中保存为木化石。
最常见的木化石是硅。含有硅的水在植物细胞腔中产生结晶作用或光化作用,形成结晶的二氧化硅或银晶质的二氧化硅水合物。世界著名的硅木山地区主要有美国的亚利桑那、非洲的马达加斯加、中国的辽宁、新疆等。这些地方以生产大量保存的精美硅胶和睦闻名。