来到一处光秃秃的岩壁上,往日里飞扬跋扈的高大的乔木在这里却似乎寸步难行,仅仅围绕着岩壁生长。而由于岩壁上的各种营养和土壤都严重缺失,似乎只有演化出了独特的生存策略的地衣和苔藓附着其上?等等,那些个密密麻麻的连接在一起的高大的植物是什么?相比于地衣和苔藓,这种植物简直是巨人,足足有30多厘米长,而且几乎占领了岩壁上的很大一块区域!究竟是哪种植物才能在如此恶劣的环境里大规模的生存,关键是这种植物本身还并不微小?其实,这种能够在岩壁上大规模生存的植物,就是在苔藓之后,植物界演化的新一个巨大的突破:蕨类。
当植物进化成苔藓的时候,终于成功地可以在不和其他任何生物共生的情况下登录陆地,并且依靠光合作用可以在较多的湿润环境之下生存。同时,为了更好的适应环境,苔藓开始了高等多细胞生物的独有能力的演化:细胞分化,什么是细胞分化呢?顾名思义其实就是多细胞生物的身体里的细胞开始分化成为不同的形态,并同时因此拥有不同的功能,让整个多细胞生命体成为一个完整的,拥有更多适应环境和环境互动能力的生命体。
在苔藓之前的植物进化成为了两个物种藻类和地衣,虽然也有一部分成为了多细胞生物,却始终没有大规模完成这样的细胞分化演化,看起来体积很大,可是其实这大体积的生命体中所有细胞都几乎一模一样(也有个别藻类完成了这种分化),而苔藓自然不甘于完全一样的多细胞生命体,终于演化出来一定的结构变化:从原本的单一形态变成了由起到固定作用的细小的根,支撑着让苔藓得以有着几厘米的高度的茎,以及小小的叶子,用来繁殖的散播孢子的器官孢子体组成的生命体。
但是,虽然苔藓从表面上确实完成了这种进化,事实却真的如此吗?将苔藓所分化出来的所有结构放在显微镜下观察,就会发现一个惊人的消息,这些结构在外表上形态不一样,可是其组成的细胞却还是一模一样的。也就是说,苔藓完成了细胞分化中非常重要的一环结构变化,但是却并没有完成最后的一环细胞本质变化,其演化出来的根茎叶结构顶多算得上是假根假茎。而植物细胞分化的最后一步,到底应该有谁迈出去呢?
是的,你没猜错,真正卖出去细胞本质发生变换的植物,就是我们在最开始所提到的那种能够在岩壁上傲然耸立的蕨类。
在野外随便挖下一只蕨类植物来观察外形,能够很明显的观察到蕨类植物从结构上的巨大分化,先是那一片片由很多小叶子组成的大叶子(由于这种有很多小叶子组成的大叶子非常像鸟的羽毛,因此也叫羽状副叶)再往下是一段长长的类似于茎的结构直直的延伸到土壤里,而在土壤以下,又有着一段非常奇特的结构:一块非常粗壮的,并且横着生长的巨大的块根结构,四周密布着密密麻麻的根须。从蕨类植物的结构直观上来看,蕨类已经很明显拥有了完整的细胞分化,并且拥有真正的根茎叶了,但是有了苔藓假根假茎的先例,我们还是得通过显微镜在观察一下蕨类植物微观结构。
通过观察,我们验证了我们的猜想,的的确确,蕨类植物的一系列根茎叶并不是像苔藓一样的不同结构相同组成,而是真真切切的不同结构,不同组成的细胞分化。在叶片中,能够很清楚地观察到叶肉组织,上皮下皮等等叶片中一般会出现的存在,根部出现了能够吸收营养并且运输的结构。变化最大的无疑就是茎了,那在正中间的可以输送无机盐和水分营养的疏导组织,那韧皮部木质部表皮……一系列结构都和我们之前学到的被子植物的茎几乎一模一样。
确定无疑,蕨类具有真正的细胞分化,而其分化的内容也正是根茎叶,但是蕨类植物的根茎叶又分别处于整体结构的哪些地方?当看到蕨类植物的第一眼时,你是不是觉得蕨类植物的长着羽状复叶的部分就是它的叶片,从叶片的尾端再到土里的那一段结构就是它的茎,长在土壤下面下面的那一块浑身长满须根的结构是它的根呢?可其实,除了蕨类植物的叶片就是我们所说的羽状复叶叶片之外,我们的其他直观感受都是错误的,确实,叶片的尾端载到土里的那一段蕨类的结构就是茎,可是在土壤下面的那巨大的块根结构其实也是茎而不是根!而只有在那块儿巨大的茎旁边分身出来的那些像小触须一样的根须,才是真正的根。至于蕨类植物为什么要让茎长得如此之城,并且取代了根的一部分功能,应该是由于进化还没有完全吧。
解决完蕨类的分化,最后要解决的就是蕨类的繁殖了,这种神奇的真正做到细胞分化的生物到底是如何繁殖的呢?其实,蕨类的繁殖方法和苔藓有些相像,都是利用孢子繁殖,只不过蕨类在苔藓的繁殖方法之上登峰造极了而已,那到底是如何登峰造极的呢?首先是数量,不知道各位有没有在蕨类的叶片背后看到一各个突起的小点?这些小点里面装的不是别的,正是几亿个孢子!关键是每片蕨类的叶片后面还都有几十个小点,这就让一片蕨类就能产生几百亿个孢子,这是如何惊人的繁殖数量啊!其次是散播方法:孢子的数量再多,没有一种好的方式传播,那也没有用。于是,蕨类演化出了一种空化弹射器发射孢子的方法,能够将孢子弹射出去,让其随风飘扬,从而找到更远的地方。最后,蕨类还进行了繁殖叶和营养叶的区分,让一部分叶片可以专心繁殖,而另一部分叶片能够提供能量。
现在,我们已经解决了大部分有关于蕨类的问题,也能够更加清晰的认识到蕨类在植物王国中的重要地位。蕨类,就像是植物王国中的一位觉醒者一样,从他开始,植物们才有了多细胞分化的演化,也正是因为这个多细胞分化的演化,才造就了,如今地球上的形形色色的植物。