被子植物出现在什么时期

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　　被子植物的化石最早出现于白垩纪，但一般认为被子植物起源于中生代末期，并不早于白垩纪。中国地质学家潘光在辽宁侏罗纪地层发现被子植物化石。

　　被子植物又称开花植物，由四大系列组成，在人类生产生活中发挥着重要作用。

　　被子植物的化石最早出现于白垩纪，呈爆发式大量出现，但一般认为被子植物起源于中生代末期，并不早于白垩纪。

　　中国地质学家潘光在辽宁植物化石侏罗纪地层中发现被子。

　　被子植物又称开花植物，由四个系列组成。

　　外层是由萼片组成的花萼，通常为绿色，内层是由花瓣组成的花冠，色泽鲜艳，柔软多汁。一个或多个带有花粉的雄蕊系列，以及一系列含有胚珠的心皮。

　　人类的食物和营养大部分来自被子植物，如谷类、豆类、马铃薯等，它们直接从农作物或园艺作物中获取营养，间接为牧场提供饲料，为牲畜提供养分。被子植物还为建筑、造纸、纺织等提供原料。

　　被子植物的繁殖可分为有性繁殖和无性繁殖两种。有性生殖分为异种受精和自花受精。

　　异质受精植物往往有很多机制来阻止自花受精，即不亲和系统，自花受精的每个个体都可以在许多代内保持其遗传不变。

好文探索：从距今1亿年的“采花大盗”身上，我们发现了被子植物“横空出世”的秘密｜包童

　　我们的记录把原来的5000万年提前到了1亿年。

　　在被子植物发展的关键阶段填补了证据空白。

　　很大程度上解决了达尔文的疑惑。

　　包童·中山大学生态学院助理教授。

　　格致论道·湾区第15期|2023年12月17日广州。

　　大家好，我是中山大学生态学院的包童，研究领域是古生物学。

　　古生物学是一门和化石打交道的学科。根据化石种类和研究方向的不同，它还可以进一步细分：比如研究叶子印痕化石的古植物学，研究非常非常小的微体化石的微体古生物学，研究节肢动物等各种无脊椎动物的古无脊椎动物学，以及研究地质时期各类脊椎动物比如恐龙的古脊椎动物学。

　　化石里有一类非常特殊，它是一种有机化石，即我们熟悉的琥珀。我在小学就学过一篇课文《琥珀》，它讲述了一只蜘蛛在捕获猎物时，偶然被树上滴落的树脂所包裹，经过漫长的地质作用形成琥珀化石的**。

　　道理是没错，但是如果所有的琥珀化石都是这样形成，未免太偶然了。现在我们研究的琥珀多数是以琥珀矿的形式存在的。

　　在很久以前，森林分泌了大量的树脂，在树干或者树的基部堆积，而昆虫等小型动物的遗体、遗迹就会主动、被动地被包埋起来。于是我们就可以在琥珀里看到小昆虫、小型脊椎动物、羽毛、毛发，还有一些小的植物碎屑等内容物。

　　我们今天的**就要从琥珀讲起。

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　　热爱生活的人总会发现生活中点点滴滴的色彩。

　　比如我每天早上去中山大学上班，就会看到中山先生塑像旁的草坪上点缀着非常多的花朵。来到办公室打开窗户，就有一些鲜艳的花朵在阳台上等待我去浇水，迎接我一天忙碌的工作。

　　下班之后，我也会逛一逛水果店，看一看这些花朵经过生长、发育之后形成的果实。

　　它们非常多汁甜美，不光人类喜欢，动物也很喜欢。

　　这些花朵、果实其实都属于今天地球上最繁盛的植物——被子植物，也就是种子有果皮包被的植物。

　　还有一大类植物叫**子植物，在被子植物出现之前，我们的地球就是**子植物主导的。

　　那么，被子植物是什么时候出现、又是什么时候发展起来的呢它其实出现得非常快，兴起的过程非常短暂：大概在距今1亿年左右，被子植物在白垩纪发生了一个快速的辐射（大规模多样化）。

　　多数的被子植物冠状类群，即比较高级的被子植物类群，基本上都在这个时间集中地出现了。

　　在被子植物出现之前，许多动物和**子植物之间有紧密联系，比如捕食与被捕食的关系等。

　　被子植物出现之后，和被子植物有关系的昆虫等动物的类群数量就迅速升高起来了。

　　为什么呢大家都知道被子植物比较好吃，苹果、梨就比松子好吃一点，所以这些小动物都喜欢和被子植物进行相互关系。

　　它们开始去吃被子植物。**子植物和被子植物的一消一长之间形成了一个空窗期，而这个空窗期就是被子植物迅速发展的时期。

　　▲在白垩纪早期和白垩纪晚期的**子植物多样性平台和被子植物多样性平台间，形成了一个两者多样性都不高的空窗期。Perisetal。

　　但这个现象困扰了许许多多的科学家，包括达尔文。他在和朋友的书信中说到，被子植物在短时间内迅速辐射挑战了演化理论，即生物由简单到复杂、由水生到陆生、由低等到高等渐变的理论。

　　被子植物突然出现对他而言是一个困惑，他说这是一个“讨厌之迷”：我非常地困惑，不知道如何解答。

　　▲达尔文的abominablemystery（讨厌之迷）。

　　我们尝试从古生物学科的角度提出一些假说：古昆虫中有一些类群能帮助被子植物传粉，传粉活动能促进被子植物不同植株之间的基因交流。

　　基因交流多了之后，被子植物的多样性就会繁盛起来。食物、环境发生了变化，昆虫也相应地发生了正相关的变化，多样性随着植物一同增加。

　　 这两个类群在这一时期都发生了突飞猛进的发展。

　　但是这个假设还有缺陷。

　　第一，最好找到一个类群——它在被子植物出现之前就存在，被子植物出现之后也存在。我们针对同一类的生物进行研究，观察它们体型发生的一系列变化，这样就比较好说明问题。

　　第二，它的身上、嘴上、肚子里最好有一些吃花粉或者携带花粉的证据，这就是我们说的传粉行为的直接证据。这可以证明这个昆虫类群和被子植物有一个直接关系：它们确实是为被子植物传粉的。

　　▲Wappleretal。，2023、

　　在我们的研究开始之前，这个关键证据就已经在德国发现了。

　　它是一只出现在距今5000万年左右的化石里的蜜蜂，身上粘连了一些花粉颗粒。但在这个时期，被子植物已经完成了地球上植被的更迭过程。

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　　 我们需要从被子植物迅速发展的时期，大概1亿年前这个时间段，去寻找关键的化石证据。

　　化石有多种多样的类群，动物也有多种多样的类群，我们要从哪里入手甲虫。

　　甲虫是地球上最多的一类昆虫，多样性很高，而且形态非常易于辨识，因为它身上有一个比较硬的鞘翅。

　　在化石里面，形态易于分辨是一个非常关键的点。多数情况下，我们对化石的分析研究都是基于对形态的研究。

　　甲虫类群里90%是多食亚目，多食的意思就是什么都吃，理论上就有一部分会去吃花粉。在这一类里有一个科叫花蚤科，它的历史比较悠久，在今天它也是访花甲虫里比较重要的一个类群。

　　▲花蚤科MordellidaeLatreille，1802、

　　我们可以看现在的花蚤，它的身体比较弯曲，腿比较粗，适合在花朵上跳跃。它尾部有一个非常长的臀锥，可以让它在花朵上辗转腾挪，把身体翻过来覆过去，增加粘连花粉的几率。

　　花蚤科有四个亚科，两个现生的亚科，还有两个化石的亚科。

　　花蚤科的化石分布得比较广泛。

　　我们可以看到欧洲、北美有许多新生代的花蚤科化石记录。它们比较年轻，是恐龙灭绝之后出现的化石。

　　但在亚洲，就发现了我们需要的关键时期的花蚤科化石记录，如侏罗纪的花蚤、白垩纪的花蚤。侏罗纪在这里用蓝色的点表示，白垩纪用绿色的点来表示。

　　接下来我们仔细地看一下，它是怎么说明这个**的。

　　▲左：WuhuaperegrineBao，2023。

　　右：PraemordellamartynoviScegoleva-Barovskaja，1929。

　　 侏罗纪的花蚤和现生的花蚤相比，它的身体比较扁，腿没有那么粗，基本上没有臀锥。

　　这个时期被子植物还没有大规模发展起来。现生的花蚤是吃花的，但上面这两只侏罗纪花蚤是不吃花的，因为那时候没有花朵。

　　由它扁平的身形、比较不发达的腿，我们可以推测它可能吃地表的营养物质，比如地衣、**等。它也不需要跳，就在地上爬，吃草、吃土都可以，不需要吃花。

　　▲A：Multispinu**ultispinosusBao，2023。

　　B：ApotomourafortiscruraBao，2023。

　　这两只花蚤还没有出现典型的臀锥结构，但是身上出现了很多刺。我们看到，今天给花朵传粉的蜜蜂也有很多小的绒毛刺，这种结构可以增加它携带花粉的几率。

　　▲PrimaevomordellidaburmitinaBao，2023。

　　在**琥珀中，我们也发现了长出臀锥的一些花蚤类群，这就跟我们现在看到的花蚤非常相似。而且它吃饭的嘴发展出了一对比较庞大的下颚须，像小铲子、小刷子一样，可以帮助它把花冠上的花粉收集起来，这也是在形态上向适宜传粉过渡的发展。

　　▲左：TomoxiasuccineaBao，2023。

　　右：TomoxiabucephalaCosta，1854、

　　在恐龙灭绝之后新生代的一些化石里面，花蚤的形态基本上都非常的稳定。比如说这一只在波罗的海琥珀中发现的Tomoxia，它和今天欧洲唯一一种Tomoxia花蚤在形态上基本没有太大的差别，只是腿部的比例有一些不同。

　　所以说，在被子植物发展起来之后，花蚤也随之发展到比较稳定的时期。

　　右：PoinarandChambers，2023。

　　我们再回看1亿年的**琥珀，发现了多样性非常高的被子植物的花朵化石。

　　也就是说在1亿年的时间节点来看，我们已经有了一条比较完整的昆虫形态学的证据：它从原来的形态逐步过渡到了食花、访花的形态。以及一条古植物学的证据链：原来认为这个时期没有被子植物，但是在**琥珀中确实发现了大量被子植物五瓣花以及其他花朵形态的证据。

　　捕食者和猎物，即访花和花两条证据链都有。现在我们就缺一条关键的证据：如何证明两者确实存在联系。

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　　但是经过不停地打磨和显微镜下的分析，发现这是两个团簇花粉。

　　▲上（花蚤）：AngimordellaburmitinaBao，2023。

　　下（孢粉）：Jiangetal。

　　这个花粉的表面有网状的纹饰，而且体积比较大，可以形成团簇，风一来不容易被吹走。团簇的形成也便于它粘在传粉者的身上，这是虫媒花花粉的显著特征。

　　这几张绿色的图是用激光共聚焦显微镜拍摄出来的照片，可以看到，花蚤“毛发”之间的间隙刚好能携带这些花粉，这是一个非常关键的证据。

　　▲AngimordellaburmitinaBao，2023。

　　我们通过其他的分析手段进一步观察这个标本，可以看到它身上的一些细微结构：包括腹部的一些“毛”，背上的一些“毛”，还有像小铲子一样的、可以收集花粉的口器。

　　这些也可以和我们之前的研究一一对应。综合多方面的证据，我们确信找到了可以连接两条证据链的关键证据：花蚤就是在1亿年前，最早为被子植物传粉的那一类先行昆虫。

　　而这种花蚤，被我们定名为**访花花蚤（Angimordellaburmitina）。

　　我们的记录把原来的5000万年提前到了1亿年，在被子植物发展的关键阶段填补了证据空白，很大程度上解决了达尔文的疑惑。

　　接下来，我们又综合考量了在**琥珀，以及同时期全球范围内其他化石中各种各样的昆虫化石，发现许多种类的昆虫也发展出了和被子植物协同进化，或者与传粉行为有关系的一系列演化行为。

　　比如说蛉类昆虫，就像今天的蝴蝶一样，它的虹吸式口器也对一亿年前被子植物的传粉有重要意义。

　　这些传粉的昆虫在一定程度上促进了被子植物的发展。

　　传粉的行为从1亿年前发展而来，它的基本原理、基本逻辑、基本机制到今天几乎没有太大的变化。

　　▲最早的育幼行为Wangetal。，2023、

　　我们在中生代发现的类似的例子也有很多。

　　比如昆虫的育幼行为，在今天相似的类群中依然存在。

　　▲拟态行为Wangetal。

　　如果环境不发生太大的变化，在今天我们依然可以看到相似的行为，尽管动物的类群可能不一样。这就对达尔文说的从简单到复杂慢慢渐进的演化理论提出了很大的挑战。

　　现代的古生物学与进化生物学，其研究的生物进化模型既要综合传统的进化论，也要综合现代研究所提出的新模型。这样我们才会不断进步，不断往前发展。

　　达尔文是伟大的博物学家、自然学家，他的《物种起源》影响一代又一代人，也激励着我们不断地往前进，去探索。但他的学说绝对不是天衣无缝的。

　　比如今天我们说的这个“讨厌之谜”，就是他给我们挖的一个“坑”。

　　达尔文挖的坑不止这一个，自然科学里面的大坑也不止这一个。

精选问答：

　　1、被子植物的一生是从什么时候开始的？

　　答：被子植物的一生从受精卵开始，经过细胞的**、组织分化、器官的形成，直至发育成性成熟的个体。

　　2、各类植物最早出现的时间是什么时候？

　　　　最早陆地植物出现在七亿年前　　第一批从海洋“迁移并落户”到曾经是一片荒芜、满是岩石的陆地上的植物和真菌类要比我们以往所设想的还要早上几亿年。这是8月10日美国宾夕法尼亚州立大学的研究者们在《科学》杂志上发表的最新研究结果。迄今为止，基于早期发现的化石，科学家们一直相信最早出现在干渴陆地上的植物和真菌类距今大约有4.8亿年的历史。 这次新发现的结果表明，最早**式的陆地植物出现在7亿年前，而地衣式的陆地真菌类则要更早地追溯到13亿年前。　　领导此次研究工作的进化论生物学家布莱尔·黑格表示说：“这实在是太早了！”他研究了很多那些早期生物体“后代”的基因，最终发现其中有119种基因与现存的真菌类、植物和动物都很类似，而这些生物正好可以满足科学家们把他们作为“分子钟”的标准，通过“分子钟”的分析，研究者们把最早出现陆地植物的时间又提前了几亿年。　　此项研究结果不仅仅是把最早的陆地植物历史向前追溯了几亿年，而更深层的意义在于它暗示了一种关于生态变化的全新可能，这一可能性把两种现象紧紧地联系到了一起：地球温度的下降，又称为“雪球地球”和动物进化的加速，就此我们可以谈到“寒武纪爆炸”以及早期植物的出现。寒武纪是古生代地质时代的一个时期，也可代表古新世时代第一时期的岩石体系以及沉积物，它以海洋的温暖和陆地的荒漠为特征。　　布莱尔是这样解释这种可能性的：没有人曾经把“雪球地球”和“寒武纪爆炸”跟陆地上出现植物生命联系起来，因为没有人想到植物的生命可以一直延续存在到这两个事件发生以后。　　究竟是什么原因导致了突然的物种激增，进而导致了这场生物进化论进程中的“宇宙大爆炸”已经成为科学家们的研究中心。布莱尔说现在还没有任何被广泛接受的理论可以说明引发“寒武纪爆炸”的初因，然而至今更多的解释都是集中在地质事件的产生和消亡中。例如：它有可能与古代超级大陆的崩溃和地球磁极的逆转有关。而此次发表在《科学》杂志上的研究无疑是从生物学的角度来探讨了这些古生物时代生态及物种的演变轨迹。　　植物和大气有着某种密不可分的关系。在植物没有从海洋中漂流到陆地上之前，地球曾经是一片贫瘠的荒地，到处是岩石，有的甚至是埋藏在冰面以下。布莱尔·黑格和他的研究同伴们作了这样的假设：当植物出现在陆地上时，它们通过清除大气中二氧化碳的含量而使地球的气温下降。很多的植物都可以消除大气中的二氧化碳而增加氧气的含量。从我们今天的观点看来这正是全球变暖的逆反现象，与我们燃烧燃料向大气中释放二氧化碳的行为相比也恰恰相反。与此同时植物也释放出更多的氧气到大气中，所以一个比较被广泛接受的看法是“寒武纪爆炸”可能与当时空气中氧气含量的增加有关，因为氧气的缺乏可能会限制动物的身形，一个动物长得越大，它对氧气的需求量也越高。有理由相信植物使大气中氧气的含量增进到了一定的水平，而这些氧气足够使动物开始发育它们的骨骼、长得更大、进化得更多样化。 参考资料：