被子植物的起源与系统发育
第四节 被子植物的起源与系统发育
一、被子植物的起源
被子植物起源包括起源的时间、地点和祖先的来源等问题,其中祖先来源问题从根本上来说是最重要的。但是起源的时间和地点将会帮助我们去发现祖先的渊源。长期以来,特别是本世纪60年代以来,由于采用了新的研究方法,摆脱了过去的偏见,重新研究和评价了过去的工作,使被子植物的起源问题的研究有了一定的进展。
(一)起源的时间
早在100余年前,达尔文在“物种起源”一书中对被子植物在白垩纪时突然出现,认为是一个可疑的秘密,当时他归结为“地质纪录不完全”的结果。100余年后的今天,有关被子植物起源的时间问题,虽有了一定的进展,但由于可靠的化石证据不多,大多数的结论仍然是推论性的,粗略归纳起来,有两种不同的观点:
1.古生代起源说 这是一个较老而占统治地位的观点。坎普(Camp)、托马斯(Thomas)、埃姆斯(Eames)等学者主张被子植物起源于古生代。突出的例子是普卢姆斯特德(Plumstead)在南非二叠纪地层中发现的舌蕨(Glossopteris),具有两性的结实器官,被认为是被子植物的祖先,据此认为“被子植物发生于南半球西南太平洋地区”,并认为被子植物起源于二叠纪。上述的论断虽受到不同程度的反对,但它给被子植物的发生和发展提出了新的线索,有待今后进一步验证。
值得进一步指出的,最近拉姆肖(Ramshaw)等人通过对被子植物细胞色素C中氨基酸顺序的研究,发现凡是系统上亲缘关系近的,氨基酸排列顺序相似,关系远的,排列顺序相差很大,并提出被子植物起源于4—5亿年前,支持被子植物起源于古生代的奥陶纪到志留纪。他们还认为,像胡麻(sesame)、苘麻(abutilon)和花椰菜(cauliflower)这些较特化的植物群,在白垩纪之前(200×106年)就存在了。由于这些结论和大量的形态学和古植物学的证据相矛盾,因此,很少有人支持这样的解说。但这方法为我们进一步研究被子植物的发生和发展,提供了新的研究途径。
2.白垩纪(或晚侏罗纪)起源说 当前多数学者认为被子植物起源于白垩纪或晚侏罗纪。例如,最近,在黑龙江北岸晚侏罗纪到早白垩纪地层中发现一种名为喙总穗(Dirhopalo stachysrostrata)的植物化石,它的生殖枝上螺旋排列着稀疏而成对的蒴果,这种蒴果有反卷的顶喙,腹缝线开裂,内生1颗扁平的种子;花粉粒呈单沟椭圆形。它可能和金缕梅科有亲缘关系,克拉西洛克斯(Krassilox)认为是一种原被子植物,但它是否是最原始的被子植物,有待进一步研究。
被子植物化石,只有在早白垩世的上半期,在北半球的北美、葡萄牙、远东等地,才出现无可置疑的双子叶植物的叶痕化石,而木材、花和果实化石甚为罕见。如在美国加利福尼亚州早自垩世欧特里夫期(距今约1.2亿年)地层中,发现被认为是最早的较为可靠的被子植物果实化石——加州洞核(Onoana california)。我国早白垩世地层中的被子植物化石,近年来发现于吉林蛟河和延吉大拉子组的木患与延吉叶。苏联西伯利亚东部早白垩世地层中,也有一种被子植物(Kenella harrisiana)果实和叶片化石的发现。欧洲早白垩世的山龙眼叶、楤木、木兰和月桂等属发现于葡萄牙,共同发现的还有可能是已知最早出现的单子叶植物化石——细弱早熟禾(Poacites tenellus)。英国的早白垩世地层,则还有被子植物木材化石的发现。最近多伊尔(Doyle)和马勒(Muller)根据早白垩世和晚白垩世地层之间孢粉的研究,支持被子植物最初的分化是发生在早白垩世,大概在侏罗纪时期就为这个类群的发展准备了条件。这一观点也为沃尔夫(Wolf)从美国弗吉尼亚的帕塔克森特岩层的早白垩世的叶化石证据所支持。这些叶化石中木兰型的特征占优势,因此,他们得出结论是:在白垩纪木兰目的发展先于被子植物的其他类群。
综上所述,被子植物最古老的原始类型到底是什么样子,依然是个未解之“谜”。但是,被子植物起源的时间似乎可以肯定,是在白垩纪以前的某个时期。
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