植物起源和系统讲义演化创新
植物的进化和系统发育课件课件
第10页,幻灯片共48页
年青时代的Darwin和贝格尔号的航行
➢ 1809年出生,童年 山林和田野 ➢ 1825年,爱丁堡大学学习医学 ➢ 1828年,剑桥大学学习神学,钻研博物学和自然史,结
识了一些博学的教授学者。
➢ 1831年,从剑桥毕业并获得学士学位 ➢ 剑桥大学博物学教授Henslow推荐去英国贝格尔号航海
石炭纪:蕨类植物时代
二叠纪:裸子植物繁茂
第24页,幻灯片共48页
生物进化的历史进程
➢中生代—裸子植物时代 三叠纪:
侏罗纪: 白垩纪:恐龙灭绝、昆虫和 有花植物分化
➢新生代—被子植物时代
第三纪:昆虫与被子植物继 续繁盛分化、出现鸟类和大 量哺乳动物
第四纪:灵长类一支进化为 人类
第25页,幻灯片共48页
个在形态、生理上各不相同的种的进化方式
第5页,幻灯片共48页
第二节 植物进化的趋势和进化方式
• 平行进化:来源于共同祖先的植物类群,由于后来
又生活在类似的生境中,形成了相似的适应特征称平 行进化
❖平行进化与趋同进化的区别:
➢ 平行进化:亲缘关系较近的植物种或植物类群,经 过平行进化产生相似的特征
➢ 趋同进化:亲缘关系较远的的植物种或类群,由于适
➢ 跳跃式进化:调节基因发生突变而引起的生物大突变
• 多洛定律:生物进化的不可逆性规律
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第三节 生物进化的基本理论
神创论与进化论的斗争
➢ 19世纪中叶以前,神创论或称特创论一直占据着生物学的主
导地位。 ➢ 一次创造论认为,世界上各种各样的生物,包括所有植物和
动物都是上帝(神)在最初一次就造好放在地球上的,它们 永远不变、一代一代地繁衍下来。 ➢ 连续创造论则认为,世界上各种各样的生物是一次又一次不 断地被神创造的,因此造成了地球上过去的物种与现代物种 的差别。
植物学下册植物的起源与演化
3. 生态习性上的演化 水生→陆生 各类群对陆生环境的适应 藻类:生活在水中,无器官分化 苔藓:有茎叶分化,无真根,无维管束 不能长高,受精作用离不开水 蕨类:有根、茎、叶分化,出现维管束 精子具鞭毛,受精作用离不开水 种子植物:形成种子,产生花粉管 精子无鞭毛,是真正的陆生植物
4. 繁殖方式的演化 营养繁殖→无性生殖→有性生殖 有性生殖:同配生殖 → 异配生殖 → 卵配生殖 5. 生活史的类型及其演化 (1) 无世代交替也无核相交替的类型 无有性生殖,营养繁殖或孢子生殖 植物体 子代 孢子 植物体
裸子植物
石炭纪
古生代
345
晚360
蕨类植物
泥盆纪
中370 早390
志留纪
奥陶纪 寒武纪 远古代 太古代
435 500
藻类植物
570 570—1500 1500-3500
初期出现真核细胞藻类植物,后期出现了与现代藻类相似的 类群 生命开始出现,细菌和蓝藻出现 原核生物
11.1 生命的起源与原核生物的产生
原裸子植物、裸子植物和被子植物可能的演化史
11.6 被子植物的起源与演化
单元说 二元说 多元说
1. 起源时间:
中生代侏罗纪 1.9亿年前开始出现(发现化石) 白垩纪末期 被子植物占主导地位 种子蕨类可能是最早的祖先
2. 起源地:
赤道带及其附近
3. 被子植物的祖先:
真花说:(塔赫他间、克朗奎斯特等)
减数分裂
卵N 合子2N
精子N
(4) 减数分裂发生在孢子形成时(孢子减数分裂) 有 2 个植物体,有世代交替 孢子体
2N
减数分裂
孢子
N
合子
配子 配子
配子体
等世代交替:石莼、刚毛藻 不等世代交替 孢子体占优势:海带、蕨类、种子植物 配子体占优势:苔藓植物 生活史的演化 无核相交替的类型 ↓ 有核相交替 无世代交替类型 ↓ → 有世代交替类型 同型世代交替 → 异型世代交替
植物的起源、演化与分类
植物的起源
进化论
19世纪以后,拉马克(J.B. Lamark,1744-1829)和达尔 文(C.R. Darmin,1809-1882)进化论先驱的生物进化思 想普及后,人们逐渐认识到,各种生物都有共同的起源, 现存的多种多样的生物都是在与其生存环境以及自身细胞、 组织、器官和个体间相互作用过程中,其遗传系统随时间 和空间变化而发生的一系列不可逆的改变。尤其是1859年 达尔文发表的划时代巨著《物种起源》标志着进化论的崛 起。进化论认为现代栽培植物都是由古代以来野生植物在 不同的时期经人们驯化、培育、选择,进化而来。
第一节
植物的起源
特创论
18世纪及以前的时代,基督教所支持的“特创论”, 也即“神创论”占统治的位。瑞士著名分类学家林奈 (Linnaeus,1707-1778)是特创论和物种不变论的 忠实捍卫者。近代植物地理学家的创始人――德国的 哈姆布特(Humbuldt)也认为栽培植物的起源地和
年代是及其神秘的。
次生中心 次生中心(secondary origin center ),也叫次生基因 中心 ,是指作物由原生起源中心地向外扩散,当到一定 范围时,在其边缘地区又会因作物本身的基因突变、自交 和自然隔离而形成新的许多变异类型、由隐性等位基因控 制的多样化地区。也有4个特点即: ①无野生祖先; ②有新的特有类型,如高粱,初生中心在非洲, 但是在中国 形成糯质高粱,中国即为次生中心; ③有大量的变异; ④有大量的隐性基因。
(4)有次生中心:植物从一个明确的初生起源中
心逐渐向外扩散,在一个或几个地区形成次生起 源中心,如小麦、玉米、油菜、芝麻、蚕豆、豌 豆等。 (5)无中心:有些作物看不出明确的原生起源地 区,在相当大的范围内似乎都可以驯化栽培,没 有明确的起源中心,如高粱、香蕉。
植物起源和系统演化
(二)真核藻类的产生和发展
时间:15-14亿年前
祖先:原核生物通过真核鞭毛生物演化而来
演化趋向:从单细胞到群体到多细胞;从简单 到复杂;从游动到不能游动;从低级到高级; 繁殖方式从营养繁殖到无性生殖到有性生殖; 有性生殖从同配到异配到卵式生殖;生活史从 具核相交替到世代交替、从同型世代交替到异 型世代交替
共同特征:无叶,仅具假根,
茎2叉分枝,单中柱,孢子囊 单生枝端,孢子同型
裸蕨植物成功登陆原因
水生藻类大发展 含氧量增加 加里东造山运动
祖先:古代的绿藻类
2.裸蕨植物在植物系统发育和演化上的意义 ---揭示了高等植物营养体和孢子叶的发展和演化
顶枝学说和突出学说
3.蕨类植物的起源和演化 起源:裸蕨植物 演化
苔藓植物为并系类群,其中藓类和维管植物的关系更密切。
一些主要的分化事件和新形态特征出现于产生现存类群的辐射之前。
买麻藤目是现存种子植物中与被子植物关系最近的类群;买麻藤目 为单系类群,买麻藤属与百岁兰属关系较近,与麻黄属关系较远。
被子植物为单系类群;目前关于被子植物进化的假设认为:两大分 支——单子叶植物和真双子叶植物植根于木兰类的双子叶植物(木 兰亚纲)之中,而后者被认为是出于被子植物基部类群的集合群。 单子叶植物根据其单个子叶和其他特征被定义为单系类群。而真双 子叶植物是根据它们均具有三萌发孔及其衍生类型的花粉定义的, 八角科和五味子科具有三萌发孔与真双子叶植物是趋同关系。真双 子叶植物也是一个单系类群,含现存植物种类的75%,包括毛茛 类和“低等”的金缕梅类;进化类群包括了一大部分现存的被子植 物,如“高等”金缕梅类、蔷薇亚纲、石竹亚纲、五桠果亚纲和菊 亚纲。
植物界的起源和进化
植物起源与系统进化 复习概要
地质年代和植物界进化情况及不同时期的优势植物目前地球上约有50万种植物,它们的形态结构、营养方式和生活史类型各不相同,但从系统演化角度看,它们都是由早期简单原始的生物经过几十亿年的发展演化而逐步产生的,对这一漫长的演化历史,人们是通过古地质植物化石资料与现存种类的个体发育及不同类型的形态结构、生理生化、地理分布等方面进行对照比较、系统分析、加以概括,推测现存的和历史上曾经出现过的各类群植物间的系统演化关系,了解自然界植物种系发生过程及其演化规律(表10-2)。
植物从它生命活动中某一阶段(孢子、合子、种子)开始,经过形态、结构和生殖上一系列发育变化,然后再出现开始某一阶段的全过程称为个体发育。
个体发育的全过程也称为生活周期或生活史。
植物物种种族以及植物界的发展史,包括起源、演化、发展和衰亡的整个历史过程称为系统发育。
一、低等植物的发生和演化低等植物尤其是菌藻类植物是地球上最早出现的植物,从太古代晚期,经历整个元古代一直到早古生代志留纪都是菌藻植物发展和繁盛的时期,长达32亿年左右,几乎占了地球上生物界全部历史的4/5,说明植物界从低等发展到高等、从水生进化到陆生经历了漫长的岁月。
(一)细菌和蓝藻植物的发生和演化细菌和蓝藻是最原始的类群,它们都属于原核生物,细菌被分成古细菌和真细菌两类。
依据分子系统学的研究成果,目前多认为真细菌、古细菌和真核生物代表三条独立的进化主干;它们起源于一个共同的祖先,其中化能自养的极端嗜热的古细菌生活于热泉喷口附近的还原性环境中,其环境特点也正是地球早期典型的环境,因而这些细菌可能是古老生命的孑遗,如果生命是海相起源的话,这些原始生命应当类似今日的化能自养的古细菌,它们建立了地球上最早的微生物生态系统。
目前还有一些分子生物学证据表明,古细菌比真细菌更相似于真核生物,也就是说古细菌与真核生物在进化关系上较其他原核生物更为密切,因此也有人认为真核细胞有可能起源于古细菌。
但是,目前也有一些学者坚持认为古细菌是由真细菌演化而来的一类生物,它们只不过是在富含盐、酸或硫化物的特殊环境中,经过变异选择而生存下来的特殊类群。
植物起源和系统演化
轮藻植物与陆生植物的关系与其他“绿藻类” 植物的关系要近。 苔藓植物为并系类群,其中藓类和维管植物的关系更密切。 一些主要的分化事件和新形态特征出现于产生现存类群的辐射之前。 买麻藤目是现存种子植物中与被子植物关系最近的类群;买麻藤目 为单系类群,买麻藤属与百岁兰属关系较近,与麻黄属关系较远。 被子植物为单系类群;目前关于被子植物进化的假设认为:两大分 支——单子叶植物和真双子叶植物植根于木兰类的双子叶植物(木 兰亚纲)之中,而后者被认为是出于被子植物基部类群的集合群。 单子叶植物根据其单个子叶和其他特征被定义为单系类群。而真双 子叶植物是根据它们均具有三萌发孔及其衍生类型的花粉定义的, 八角科和五味子科具有三萌发孔与真双子叶植物是趋同关系。真双 子叶植物也是一个单系类群,含现存植物种类的 75%,包括毛茛 类和“低等”的金缕梅类;进化类群包括了一大部分现存的被子植 物,如“高等”金缕梅类、蔷薇亚纲、石竹亚纲、五桠果亚纲和菊 亚纲。
石 松 类
刺 石 松
松 叶 蕨 类
木 贼 类
叉叶属 古芦木
直接 后裔
原始 蕨类
真 蕨 原 类 裸 子 植 物
裸蕨类
(四)苔藓植物的产生
时间:距今3亿年前泥盆纪早期 起源理论
苔藓植物起源于绿藻
(1)具有与绿藻相似的叶绿体和光合色素;(2)贮藏物为淀 粉;(3)游动细胞具2条顶生鞭毛;(4)合子在配子体内发 育;(5)原丝体类似于丝状绿藻;(6)藻苔的发现
苔藓植物起源于裸蕨
(1)地质年代记载晚于裸蕨;(2)裸蕨中的一些种类与苔藓植 物有相似之处;(3)裸蕨中可看到有输导组织消失的情 况;(4)真藓中有畸形的分叉孢子囊
演化方式
绿藻中的鞘毛藻 苔类 藓类 苔类 藓类
植物的起源、演化与分类
7种作物,如马铃薯、秘鲁番茄、树番茄、笋瓜等等。
8a、智利中心:普通马铃薯和智利草莓的起源中心。 8b、巴西-巴拉圭中心:木薯、花生、烟草、巴西蒲桃、菠
瓦维洛夫
前苏联著名植物学家瓦维洛夫(Nikolai I. Vavilov)是
研究栽培植物起源最著名的学者,瓦维洛夫从1923-1931 年,对世界60多个国家进行了大规模的考察,搜集了25万 份植物种质资源,通过对这些种质资源进行综合分析,并 做了一系列科学实验,发现了物种变异多样性地理分布的 不平衡, 1926年出版了《栽培植物起源中心》,提出了 作物起源中心学说。
萝等。
瓦维洛夫认为这8个中心在古代由于山脉、沙漠
或海洋的阻隔,其农业都是独立发展的,所有的 农具、耕畜、栽培方法都不尽相同,每个中心都
有相当多的有价值的植物和多样性变异,是植物
育种者探索植物新基因的宝库。
栽培植物起源中心Βιβλιοθήκη 论3、勃寂尔栽培植物起源观 勃寂尔编著了《人的习惯与栽培植物的起源》 (1951)系统的考证了植物随人类氏族的活动、习惯 和迁徙而驯化的过程,论证了东半球多种栽培植物的 起源,认为瓦维洛夫方法的主要缺点是“全部证据都 来自植物而不问栽培植物的人”。提出“驯化由自然 产地与新产地之间的差别而引起的”,对驯化来说 “隔离的价值是绝对重要的”。
次生中心 次生中心(secondary origin center ),也叫次生基因 中心 ,是指作物由原生起源中心地向外扩散,当到一定 范围时,在其边缘地区又会因作物本身的基因突变、自交 和自然隔离而形成新的许多变异类型、由隐性等位基因控 制的多样化地区。也有4个特点即: ①无野生祖先; ②有新的特有类型,如高粱,初生中心在非洲, 但是在中国 形成糯质高粱,中国即为次生中心; ③有大量的变异; ④有大量的隐性基因。
植物的起源与演化PPT课件
白垩纪最为显著的特征:被子植物的散布和恐龙的 灭绝。
18 2021
种子蕨的结构发展到现代被子植物的相应结构。
19 2021
蕨类植物从志留纪、泥盆纪到全盛的晚石炭世,历时不下于 0.8亿~1亿年。裸子植物从晚泥盆世到全盛的中生代,历时 1.5亿年。被子植物起源的时代不迟于三叠纪。
苛得狄
22 2021
23 2021
11.5 被子植物的起源与演化
(一)起源的时间
1 古生代起源说
认为被子植物起源于古生代二叠纪。
2 白垩纪(或晚侏罗纪)起源说
被子植物起源于白垩纪或晚侏罗纪。
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。
24 2021
辽宁古果(中华古果)
25
2Байду номын сангаас21
8 2021
距今6亿~20亿年间,海洋中充满了生物,包括 了许多原始的动、植物类型。
除志留纪(Silurian)、泥盆纪、二叠纪的冰川时期 外,类似于现代的热带气候统治着整个世界,物种的 大爆发就在这时发生。
在寒武纪(Cambrian)、奥陶纪(Ordovician)以及志 留纪的大部分时间,藻类一直在植物界里占优势,红 藻、褐藻等许多与现在种类相似的类群已出现,绿藻 的门类齐全。
志留纪 Silurian
世
距今年代/(百 万年前)
晚石炭世
325
早石炭世
345
晚泥盆世
360
中泥盆世
370
早泥盆世
395
430
优势植物
蕨类植物兴起, 苔藓及裸子植物发生 简单维管植物,最早的蕨类
(整理)被子植物的分类、植物起源与系统演化
♂﹡K4~8C0A、4~∞♀﹡K、4~8C0G(3~6:3~6:1~2)
主要分布于北半球的温带和亚热带。
科的特征:木本,单叶互生,具托叶;花单性,雌雄同株;单被花,无花瓣;雄花成柔荑花序,萼片4~8片;雌花单生或2~5朵簇生于总苞内,花萼4~8裂,子房下位,3~6室,每室具有2个胚珠,常仅有1个发育。坚果外包壳斗,或称为总苞。
形态特征:常木本,有时具刺,叶具透明油点,互生,多为羽状复叶或单身复叶,稀单叶,无托叶。花两性,稀单性,辐射对称,萼片、花冠常4-5片。雄蕊常8~10;子房上位,中轴胎座;果常为柑果、浆果、核果、蒴果或蓇葖果。
识别要点:多木本,叶为复叶或单身复叶,互生,叶上常具透明腺点;花萼、花冠常4-5;子房上位,花盘明显;多为柑果和浆果。
科的特征:木本;常具乳汁;单叶互生,托叶早落;花单性,雌雄同株或异株,常形成葇荑、穗状、头状或隐头花序;单被花,萼片4片,雄花的雄蕊与萼片同数且对生;雌蕊由2心皮合生组成1室,1胚珠,子房上位。果多为聚花果(复果)。
识别要点:木本,常有乳汁;单叶互生;花单性,单被,4基数;子房上位;聚花果。
三胡桃科(Juglandaceae)
蝶形花亚科
蝶形花冠
下降覆瓦状排列
二体雄蕊
三大戟科(Euphorbiaceae)(大戟目)
♂﹡K0~5C0~5A、1~∞,(∞)♀﹡K、0~5C0~5G(3:3:1~∞)
科的特征:草本、灌木或乔木,有时成肉质植物,常含有乳汁;单叶互生或对生,托叶早落,叶基部常有腺体。花多单性,雌雄同株或异株,花序类型复杂,常为杯状聚伞花序;花单被、双被或无被,具花盘或腺体;雄蕊1至多枚,花丝分离或联合;雌蕊通常由3心皮合生而成,子房上痊,3室,中轴胎座,每室1~2枚胚珠;蒴果,少数为浆果或核果,种子有胚乳。
植物的起源与演化
世
距今年代/(百 万年前)
晚石炭世
325
早石炭世
345
晚泥盆世
360
中泥盆世
370
早泥盆世
395
430
优势植物
蕨类植物兴起, 苔藓及裸子植物发生 简单维管植物,最早的蕨类
奥陶纪 Ordovician
500
藻类植物繁盛
元古代 太古代
寒武纪 Cambrian
前寒武纪 Precambria
?中生代—裸子植物时代 三叠纪: 侏罗纪: 白垩纪:恐龙灭绝、昆虫和 有花植物分化
?新生代—被子植物时代 第三纪:昆虫与被子植物继 续繁盛分化、出现鸟类和大 量哺乳动物 第四纪:灵长类一支进化为 人类
11.2 真核藻类的起源与演化
① 单核丝状蓝藻,与现代的颤藻属 (Oscillatoria ) 和念珠藻属 (Nostoc )相似;(原核藻类 ) ② 细菌(原核); ③ 真核真菌; ④ 真核绿藻。
裸蕨类
刺石松
石松类植物
裸蕨类
古芦木、海尼蕨
木贼类植物
裸蕨类
小原始蕨、古蕨属
真蕨类植物
11.4 裸子植物的发生与演化
古生代最显著的标志是:早泥盆世 2500万年时间 里由纤弱的维管草本发展出了森林乔木,二叠纪 4500 万年时间里的物种大灭绝。 有花植物的孕育在三叠纪开始 。
白垩纪是第三个快速进化时期, 原因:气候和地质 的巨大变化,虫媒传粉盛行。
n
570 570-1500 1 500~5 000
细菌及蓝藻
高 等 植 物 演 化 的 地 质 年 代 表
生物进化的历史进程
?前寒武纪 —— 34亿年前:单细胞原核生物 20亿年前:单细胞真核藻类 8亿年前:多细胞生物
植物的进化与系统发育
2.哈钦森被子植物分类系统 英国植物学家哈钦森于1926年在《有花植物科志》
一书中提出,1973年作了修订,从原来332科增加到411 科。
该系统认为被子植物是单元起源的,双子叶植物以 木兰目和毛茛目为起点,从木兰目演化出一支木本植物, 从毛茛目演化出一支草本植物,认为这两枝是平行发展 的。单子叶植物起源于双子叶植物的毛茛目,并在早期 就分化为三个进化线:萼花群(Calyciferae)、瓣花群 (Corolliferae)和颖花群(Glumiflorae)。
雷文(Raven)和阿克塞尔罗(Axelrod) 等人根据板块学说和古植物的证据,主张被子 植物可能起源于西冈瓦纳板块的热带高地。
(三)可能的祖先 1.真花学说(Euanthium Theory)
认为被子植物的花是一个简单的孢子叶穗, 它是由裸子植物中早已灭绝的本内苏铁目,特别 是准苏铁(Cycadeothea)具两性孢子叶的球穗 花进化而来的。
雄花的苞片
花被
雌花的苞片
心皮
雄花的小苞片消失,剩下雄蕊
雌花小苞片退化剩下胚珠
假花说由恩格勒学派的韦特斯坦(Wettstein) 建立。
现代被子植物的原始类群是单性花的葇荑花 序类植物,有人甚至认为,木麻黄科就是直接从 裸子植物的麻黄科演变而来的原始被子植物。
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六、被子植物的分类系统
1.恩格勒的分类系统 德国植物学家恩格勒(Engler)和柏兰特(Prantl)于
七、植物进化规律
1.植物类群演化的趋势 植物类群演化的趋势:由结构和功能简单和不 分化向复杂、分化和完善演化。
上升演化(upward evolution)
单细胞个体
群体
细胞分工、组织分化
细胞裂殖