第6讲 生命的进化生物登陆.

物产生气管，直接呼吸空气中的氧气；体表产生
几丁质外壳，以保持体内水分，支撑身体。当水 体干枯时，利用附肢和分节的身体在泥泞中艰难 爬行，寻找较潮湿的地方，从而率先登陆，并向 空中发展，演化成为昆虫。
经过漫长的进化，昆虫体躯分化出头、 胸和腹，常具2对翅、3对足。
蝴蝶兰 苍蝇
蝴蝶 蚊子
飞蛾 蜻蜓
昆虫为什么会形成翅膀呢？
蓝，在花丛中不易被发现，据此可在军事设施上
覆盖蝴蝶花纹般的伪装，生产出迷彩服。 “儿童急走追黄蝶，飞入菜花无处寻”（杨万里）
达的肌肉，从而支撑体重并完成运动。
②在空气中呼吸：鱼类等水生动物用鳃
呼吸。由于空气中氧含量是水中的20多倍，
动物登陆后改为气管或肺呼吸。
③减少水分散失：皮肤的最外面为角质 层，由数层角化细胞组成，含有角蛋白，可 防止体内水分蒸发。膀胱或肾可浓缩尿液，
重吸收水分。
最先登陆的动物很可能是昆虫。 志留纪末，为了摆脱缺水环境，一些节肢动
原，原来平静的大型湖泊变得狭小，容易干
涸，出现更多的大陆和沼泽。
困境之五
水生生物如何应对缺水的环境
随着沧桑巨变和水陆变迁，以及月亮引力的 潮汐作用，很多水生生物可能周期性或经常性遭 遇缺水，不能适应环境而灭绝。 在泥盆纪之初，极少数
水生生物从沼泽地带或海滩
开始被迫登陆，一劳永逸。
是植物还是动物先登陆？ “兵马未动，粮草先行。”
《生命的起源与进化》之启示录
第一讲 生命的解读
第二讲 第四讲 宇宙的诞生（137亿年前） 生命的起源（35亿年前）
第三讲 地球的诞生与神奇（46亿年前） 第五讲 生命的进化
4、大地何时披上绿装?
第一次（加里东）造山运动结束（古生 代志留纪末～泥盆纪初），地球发生翻天覆
地的变化，原为海底的地方崛起了高山和平
茎横切面
韧皮部 木质部
②具有角质层和气孔：叶片表面的角质层可防 止水分的过度蒸发。气孔帮助植物呼吸空气，调控
水分和二氧化碳，以进行光合作用。
③产生孢子（生殖细胞）和配子（成熟性细
胞）：脱离水体后，采用孢子生殖，借助风力传
播，减少对水的依赖。孢子萌发后形成配子（精 子、卵），完成受精。
孢子叶和孢子囊
经过漫长而艰辛的登陆“演习”，在泥 盆纪早期，藻类终于打破20亿年的水生习性， 摆脱了水的束缚，成功登陆，经苔藓类进化 为原始的蕨类植物—裸蕨类。
光蕨
莱尼蕨
工蕨
裸蕨类：无根无叶（“茎状物”），非
常矮小，有利于防止水分的蒸发 。
假茎：行光合作用；有管胞和筛胞，运
输水分与营养物质；茎表有角质层和气孔，
真核生物出现（无脊椎动物） 原核生物大发展 原核生物出现（细菌和蓝藻） 藻类植物
生命起源
4、大地何时披上绿装?
第二次（海西）造山运动（泥盆纪初至二叠 纪末）导致地球再次沧桑巨变，大批蕨类植物被
埋入地下，最终形成煤层。
石 油： 40年 天然气： 65年 煤 炭：250年
生物质能源：绿色植物通过叶绿素将太阳能
调节体内水分的蒸发。
假根：固定和吸收作用。
孢子：顶端生孢子囊。
裸蕨类成功登陆后，在温暖潮湿的泥
盆纪早期开疆拓土，向沼泽湿地发展，原
始大陆终于披上第一丝绿意。
“春风又绿江南Biblioteka Baidu，明月何时照我还”（王安石）
在泥盆纪晚期，古老大陆逐渐形成，沼泽遍 布，气候继续干旱，裸蕨类最终走向衰亡，适应
性更强的高等蕨类植物如石松类、楔叶类、真蕨
水生植物藻类：不需长途跋涉，水一退去即
可“自动”登陆，不用挪动，由泡在水里转为站
在陆地上生存。藻类登陆历经半水生（苔藓）和
陆生（蕨类）二个阶段。
植物登陆需具备哪些基本条件？
● 直立生长 ● 输送水分和营养 防止水分蒸发 ● 繁殖
①具有维管组织
● 木质部：有管胞或导管，向上运输水分和无
机盐；支撑植物直立生长。 ● 韧皮部：有筛胞或筛管，向下运输营养物质。
转化为化学能、存储在生物质内部的能量。
蕨类植物的登陆和繁荣，出色地改造了地球
的空气、水分、土壤。到泥盆纪大气含氧量已达
现有水平（21%）。充足的氧气和食物，为海洋
动物的登陆铺平了道路。可见，没有植物的登陆 成功，就没有今天五彩缤纷的生命世界。
5、动物何时和如何登陆?
动物登陆需具备哪些基本条件？ ①在陆地上行走：运动器官鳍被改造成 五趾型足或附肢，同时产生粗壮的骨骼和发
厚区-翼眼或翅痣，可消除颤振的危害。
飞机飞行时，机翼会发生有害的振动。飞行
越快，颤振越强，甚至使机翼折断而坠落（气体
动力学颤振现象）。在机翼前缘的远端安放平衡
重锤，即可消除有害的振动。
蜻蜒仅靠两对翅膀不停地拍打飞行，据此研 制出直升飞机。
蝴蝶：翅膀为有色鳞片，有惟妙惟肖的保护 色，在阳光下时而金黄，时而翠绿，时而由紫变
最早登陆的昆虫没有翅膀，生活在沼泽森林
中。在爬上树木觅食时，为避免被风刮落摔死，
或被敌害捕杀，一些昆虫胸部背面角质膜向两侧
突起，可作滑翔运动，逐步演变成原始翅膀。之 后，朝身体小型化（蜻蜓类）或翅膀能折叠（新 翅类）方向进化。
除了基本的飞行功能外，美丽鲜艳的昆虫翅
膀可用来保护虫卵、当作音乐器具、用于伪装、 警告对手、吸引异性，等等，可谓五花八门，隐 藏着太多的秘密。 昆虫在进化过程中形成了极其精确和完善的
新生代
纪
第四纪 第三纪
开始时距今时间（年）
300万 7000万 1.35亿 1.8亿 2.25亿
动物界
人类 哺乳类 鸟类 爬行类
植物界
被子植物
中生代
白垩纪 侏罗纪 三叠纪
裸子植物
古生代
二叠纪
石炭纪
2.7亿
3.5亿
两栖类
泥盆纪
志留纪
4亿
4.4亿
鱼类
蕨类植物
奥陶纪
寒武纪 元古代 太古代
5.1亿
6亿 18亿 35亿 46亿
生存机制，具有许多特殊本领，可用于仿生学。
苍蝇：后翅退化为平衡棒，是“天然导航
仪”。据此仿制的“振动陀螺仪”已用在火箭和
飞机上，实现无人驾驶。眼睛是由3000多只小眼
组成的复眼，可看到几乎360°范围的物体。仿制 的“蝇眼照相机”一次能拍摄上千张相同的 相片，用于印刷制版等。
蜻蜓：翅膀前缘的上方有一块深色的角质加
类迅速兴起，一个崭新的绿色世界（原始沼泽森
林）产生，大地从此披上绿装。
高40多米, 直径2-3米
真蕨类：创造出真正的根、茎、叶和孢子等
陆地生活不可缺少的器官。光合作用效率大增，
产生维管束（由木质部和韧皮部组成），更有效
地运输水分和营养物质，并起支撑作用。 真蕨类离不开水，还不是真正的陆生植物。
代