植物登陸
多細胞藻類形成固著器,可以把藻體固定在岩石、礫石乃至灘塗沼澤水邊生活的本領,大約發生在8億年前。多細胞藻類固著器的出現,是藻類發展史上的一次大飛躍。地表紫外線不斷減弱,使一些能夠固著生活的藻類不斷向水岸邊生長,向水邊遷移,以便接受更多的陽光,更好地進行光合作用,製造更多的有機物,加速自身的發展創造了條件。這是內陸湖泊岸邊灘塗或沼澤水域的情況。對於在海洋中生活的藻類,它當然也會在不斷地由潮下帶向低潮帶高潮帶直奔潮上帶,這樣一個途經遷移的速度必然要跟隨在紫外線相對減少程度的後麵。到了距今4.3億年前的誌留紀早期,臭氧層增厚的程度,已經使紫外線相應地減弱到能使部分水生植物到陸地上生活成為可能。
植物由水生環境遷入到陸地生活的環境中,由於環境發生了本質性改變,使得它本身的形態也要跟著發生改變。在水生的環境中,它全身可以從水中吸收水分和溶解在水中的二氧化碳來進行光合作用,把太陽能轉變成有機物貯存起來,在陸地上生活以後,植物接受太陽光照射的強度逐漸強於水中,植物體的體表要蒸發掉植物體內的大量水分,因此相應地對水分的需求量也大大地增加。但是從這時候開始,植物體吸收水分的麵積卻大大地減少,對已經闖過了沒有被紫外線殺死的植物體,如果不及時調整本身內、外部的機能與形態結構,它也會因來不及吸收大量水分而渴死。因此,它著地的一麵必須要能夠適應加快吸收水分的本領,才能滿足曝露在空氣中的部分對水分大量消耗的需要。
藻類的細胞
最早在陸地上生活的植物體表麵全是光禿禿的。沒有根、莖、葉之分。這種光禿禿像一根棍子樣的東西叫軸器官。後來曝露在空氣中的軸向著盡可能多地接受太陽光的方向發展,由此出現了分叉。分叉使空間部分承受更多負擔,因此著地部分也要進行分叉,加強固著。中間部分也要及時相應地加強強度才能與空間部分增加重量相適應。後來空間部分不但分叉,而且在軸的表麵由表皮細胞生出細刺,這些細刺經過一代又一代的發展後,一代比一代粗,一代比一代長。中段的軸靠細胞的滲透作用將貼在地上的軸所吸收來的水分運輸到地上部分去,再把地上部分光合作用後所製造的有機物轉送給地下部分,使之滿足不了繁重的上下之間的運輸要求。於是,軸的中段部分不但要能夠承擔上麵的重量,而且中段部分的細胞必須要變成能夠承擔下麵向上麵加速輸送水分、無機鹽和上麵向下麵加速輸送養料的功能,才能維持植物本身上下之間供需的平衡,在陸地上生存。因此軸的中段細胞開始分工,分化出不同功能的部位,出現了不同形態的細胞群。
組織指的是植物體中不同功能部位裏的不同形態的細胞群,例如軸表麵的細胞個體小、壁厚,對植物體能起保護作用的叫保護組織。莖中央一組細胞個體是細長管狀,細胞壁很厚,在這種管狀細胞的壁上還出現有規律的木質化加厚,這組細胞稱它為木質部,木質部的功能有把著地部分吸收來的水和無機鹽運送到地上部分的軸端的功能。它還具有對地上部分重力的支持作用。在木質部的外邊套上一圈細胞較細長、細胞壁較薄的細胞群,這組細胞群我們叫它為韌皮部,它的功能是把地上部分光合作用所製造出來的有機養料,輸送到地下部分。在軸的中央皮層把木質部包住像一根“柱子”,這就是我們稱這“柱子”為中柱的理由。中柱是對植物體的地上部分與地下部分之間行使輸導作用的,又叫輸導組織。莖中的中柱也叫維管束,通常把維管束這個稱呼用在枝或葉子的葉脈上。因此,根據有無維管束可以把植物分為兩大類,一類是沒有維管束的,叫非維管植物。另一類是有維管束的叫維管植物,通常把維管植物也叫做高等植物。
最原始的維管植物暴露在空氣中時,使得主軸部分能加粗軸,且裏麵的中柱也相應地複雜化,最後成了樹幹或枝條。最早軸器官貼在地上的部分,不斷加粗體積,增加分叉或分枝的數目,並不斷向地表深處伸展,後來成了根和根係。莖和根與它們的祖先——軸在形態上都是圓形的,但是葉子的形態卻與其祖先——末級軸的形態迥然不同。那麼葉子是怎麼來的呢?