2024-06-17植物如何扩张生存领地

16亿年前,植物首次出现在了地球上。

当时的远古地球环境原始恶劣,生命只零星分布在海洋之中,陆地则是一片荒芜。

这种开局看起来好像很艰苦,但对植物来说,这恰好是一片“创业”的蓝海。

面对生存挑战,植物的核心竞争力是光合作用。

生命的一切活动都需要能量,只有获得足够多的能量,才能谈得上生存和繁衍。

那什么是最源源不断的能量源泉呢?

很明显,就是我们头顶那颗太阳。

如果能从阳光中获得生命所需的能量,那就相当于找到了生存的“铁饭碗”。

可是,植物是怎样端上这只饭碗的呢?

绿色植物可以通过细胞里的叶绿体进行光合作用,但光合作用其实不是植物的原创本领,而是来自植物的“最佳合伙人”——蓝细菌。

是蓝细菌带着光合作用的技术“入股”了植物这家公司,才成就了植物的今天。

植物的每个细胞的细胞核里,都有一套完整的基因,细胞正是在基因的指导下进行着各项生理活动。

除了细胞核以外,植物细胞里还有很多细胞器,类似于动物体内的各个器官,每个细胞器都有自己的职责分工。

在所有细胞器里,叶绿体显得很与众不同,因为叶绿体内部还有一套独属于自己的基因,这些基因和细胞核里的基因完全不一样。

目前比较公认的一个假说是,叶绿体原本是能进行光合作用的蓝细菌。

蓝细菌诞生于大约35亿年前,是第一种、也是当时唯一一种掌握光合作用本领的生物。

植物的祖先正是碰巧将一个蓝细菌吞进体内,并将之转化成叶绿体这个细胞器,才意外地获得了光合作用这项本领。

从这个角度看,蓝细菌堪称生命史上的“最佳合伙人”。

打仗讲究“兵马未动,粮草先行”,光合作用解决了“粮草”的问题。

在这项核心竞争力的加持下,植物才能适应严酷的早期地球环境,并逐步开始自己扩张的步伐。

在扩张期间,植物最关键的一步就是登上陆地,但这一步来得并不轻松。

生命起源于海洋,陆地原本没有任何生命存在,最早迈出登陆第一步的是地衣。

在大多数人眼里,地衣是一类个子矮小、生长在潮湿环境里的绿色植物。

但其实,地衣根本就不是植物,它本质上是一类蓝细菌和真菌的共生体。

大约在4亿年前,随着海洋潮水的涨落,每天都有大量蓝细菌在陆地的岸边搁浅。

当时地表的紫外线辐射很强,蓝细菌很难独自生存下去。

然而真菌拥有比较厚的细胞壁,能抵抗紫外线的照射,所以真菌就和蓝细菌一拍即合,形成共生关系。

蓝细菌通过光合作用为真菌提供养分,真菌则把蓝细菌包裹起来,为其提供庇护:

最早的登陆生物地衣由此形成。

然而,地衣没能保住自己的先发优势,反而是让植物后来居上,成为陆地上最重要的生产者。

第一次创新是茎叶分化。

如今的高等植物都有茎和叶子,这样的结构可以让植物捕获更多的阳光,从而获得额外的生存优势。

最先尝试登陆的植物是藻类,当一部分藻类演化出像模像样的茎叶结构后,它们就不用一直泡在水里了,只需要撑到下次水位上涨,藻类就能继续存活。

但此时,藻类的繁殖过程还离不开水。

因为只有在水里,藻类的精子才能游动,从而与卵细胞结合。

植物彻底脱离水体生存,要归功于它的第二和第三次创新,分别是形成孢子囊,以及形成遇水可爆裂的精子囊。

孢子囊的出现,让藻类每次都能将数以百计的孢子储存其中,这大大提升了藻类后代的数量,让它能实现快速繁殖。

而遇水可爆裂的精子囊,让藻类仅凭雨水,就能把精子溅射到卵子附近。

这样一来,就算不浸泡在水里,藻类也能进行繁殖了。

这两个创新的意义重大,它标志着植物终于可以离开水体生存,向陆地深处迈进了。

这时候的藻类已经不能再叫藻类了,它们有了一个新的名字——苔藓。

原始苔藓可以脱离水体生存,但做得还不够。

因为和耐旱的地衣比起来,它们不善于保持水分,所以只能在背阴的角落和缝隙里生存。

第四次和第五次创新带来了改变,苔藓演化出了超强的储水细胞,能够大量储存水分,另外还演化出了超级休眠能力,能在遇到严酷环境时暂时休眠,等到环境适宜时再复苏。

从此,苔藓对环境的适应能力大大提高。

在五大创新的加持下,苔藓像开了挂一样加速发展,迅速遍布了每一块陆地。

就算是在草木繁盛的今天,苔藓依然是仅次于被子植物的第二大陆生植物类群。

更重要的是,被子植物也是从苔藓中分化出来的。

这些创新只能说是帮助植物走上了陆地,还远谈不上征服。

而真正帮助植物征服陆地的,是植物的另一大本领,那就是从三维空间中获取能量。

植物不会动,所以经常被人看成一种低等生物;

相比之下,能移动的动物就显得高级得多。

其实这种看法只是基于人类视角的一种偏见。

细菌也能主动移动,但远比动植物要原始,所以移动能力不能和高低贵贱画上等号。

进化论告诉我们,一个物种是什么样子的,一定有它自己的道理。

植物放弃了移动的能力,获得的其实是更高水平的能量获取效率。

比方说一棵榕树,它的根系深深扎入土壤,枝干高高举向天空,光是自身的投影面积就能达到上万平方米。

再加上叶片可以层层叠叠地生长,所以榕树能从一个相当广阔的三维立体空间中获取能量。

相比之下,动物虽然可以移动,但其只能从一维或二维空间中获得能量,效率反而远不如植物。

从三维空间中获得能量的本领,与光合作用相搭配,让植物可以尽可能多地汲取阳光中的能量,并注入整个生态系统中。

所以,植物扩张到哪里,就能将生机带到哪里。

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