古植物学(Paleobotany)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第10章,古植物学(Paleobotany),1,10.1 概述,10.2 低等植物特点,10.3 高等植物的形态和结构,10.4 高等植物的分类特征,2,10.1 概述,1 地球上最早出现的生命是属于植物界的，远在距今32亿年的太古代就已发现过最原始的原核生物兰藻类和细菌化石。,2 植物界有绿色植物和非绿色植物，绿色植物是自养性植物，是大自然的生产者。非绿色植物是异养性植物，是大自然的分解者。,绿色植物生产者,动物消费者,菌类还原者,3,3 植物和动物的区别：,（1）植物具有自养性，动物为异养生物。,（2）植物一般固着生活。,（3）植物有坚硬的细胞壁。,（4）植物用孢子和种子进行繁殖。,自然界有一些介于动物和植物之间的类型：如眼虫类、夜光虫类等。,4,4 植物的细胞结构：,（1）细胞壁是植物坚固的外壁，一般由纤维素组成。可木质化、角质化、栓质化、矿质化等。,（2）原生质体细胞壁内的流质体。其中有细胞核、液泡、叶绿体等。,5,5 低等植物从单细胞到多细胞都有，结构简单，无根茎叶的分化，也称为叶状体植物。,6 高等植物形体结构复杂，分化出根茎叶，称为茎叶植物，也可称为维管植物，又可称为有胚植物。,6,10.2 低等植物特点,10.2.1,特征,（1）单细胞或多细胞,（2）无根、茎、叶的分化，为简单的丝状体或片状体,（3）生活于水中或阴湿环境中,7,10.2.2 分类,：,可分为两大类,菌类、藻类,（1）菌类-一般无叶绿素、无细胞核、寄生、腐生、异养型（最早化石产于南非无花果树层）,（2）藻类-有叶绿素，自养型。分多个门类,叠层石,生物成因的沉积建造,8,叠层石,生物成因的沉积建造,层状、深-浅色（有机与无机）层相间（春天生长富有机质-色深暗，夏天无机质多-色浅亮）,由蓝绿藻和绿藻与沉积,物组成互层,有地层意义，也有指相意义,9,10.2.3 低等植物的研究意义（地质学方面）,（1）地层划分与对比,（2）古环境分析,（3）生物找矿，如前寒武纪,铁细菌,（Fe）、,硫细菌,（S）,早古生代藻类形成,石煤,细菌与藻类形成,石油、油页岩、天然气,陆表海礁后潮汐沼泽泻湖,波纹状叠层硅化云岩，白云石具条带状晶粒结构、条带状纤维结构，顺层硅化，含有机质。正交偏光，25。,蓟县系雾迷山组，河北省任丘油田任239井3146.83147.4m,10,10.3 高等植物的形态和结构,10.3.1 根,根主要机能是吸收水份和溶于水中的无机盐，支持固着植物体。根的形态可因环境不同而异，如旱生植物根系能扎入深层土壤或膨大贮水。根部化石最常见于煤层的底板层中。,11,1.直根系主根明显的称为直根系,2.须根系无明显主根的称为须根系,3.板状根潮湿地区植物根系较浅，常水平延伸或自茎基部起就逐渐扩大成为板状根加强支持,4.不定根（气生根）有的具有悬垂空中的不定根（气生根），起呼吸或吸收作用,5.块状根如土豆,12,10.3.2 茎,茎具有顶端向上生长、分枝和形成大量叶的能力，行使输送水份、无机盐、有机养料和支持树冠的功能。,1 茎的形态和生活类型,茎的外形以圆柱形为主，绝大多数植物的茎是直立茎。,13,（1）按茎的生活状态分类,直立茎绝大多数的茎再地表直立,匐匍茎湿热地区还常发育横卧地面的匐匍茎,攀援茎用触须附着他物,缠绕茎用茎缠绕她物,地下茎有些植物除地上茎外，还有埋在土中的地下茎,14,（2）按茎的质地分类,木本植物 ,质地坚硬，茎可次生加粗,乔木高大并有显著主干的称为乔木，寿命长,灌木无或主干不明显的称为灌木,藤本攀援的木本植物,草本植物,茎一般不能次生增粗，不管一年生或多年生，其地面部分于生长季节之末死亡。,15,2 茎的分枝,茎的分枝方式有一定的规律性，它反映了植物的进化过程。,（1）等二歧式分枝,（2）不等二歧式分枝,（3）二歧合轴式分枝,（4）单轴式分枝,（5）合轴式分枝,16,17,10.3.3 叶,叶是高等植物重要的营养器官。叶数量多，表面有角质层保护，被掩埋后保存的机会最多，叶的形状和叶脉的多样性最能反映各植物的特征。,1 叶的组成和叶序：,（1）叶的组成：,叶片叶的片状部分，一般垂直阳光伸展,叶柄枝状，叶片与枝条的连接部分。没有叶柄的称为无柄叶,叶鞘有的叶基部相连形成包围茎节上的叶鞘,18,19,单叶,叶柄上只有一枚叶片的称单叶。,复叶,叶柄上有多片小叶者称为复叶。,羽状复叶,奇数羽状复叶、偶数羽状复叶、一次羽状复叶、二次羽状复叶、三次羽状复叶。,掌状复叶,一个叶柄上长多个小叶片，呈掌状。,20,21,22,（2）叶序,叶在枝上排列的方式称为叶序，有互生、对生、轮生、螺旋生等，其排列的规律是使相邻叶之间互不遮盖，使叶以较大面积接受阳光。,23,2 叶的形状：,包括叶的整体轮廓、叶的顶端、基部及叶边缘。叶的轮廓通常以叶的长、宽之比及最宽处的部位为标准而划分为基本的几何形态，并结合常见物体形象而命名。,24,（1）叶的整体形态,a 以长宽比例为标准：,5:1线形、剑形,4(3):1披针形、长椭圆形、倒披针形,2(1.5):1卵圆形、阔椭圆形、倒卵形,1:1阔卵形、圆形倒、阔卵形,b 以物体形象为标准：,方形、菱形、舌形、心形、肾形、镰刀形、扇形、匙形、楔形,25,26,（2）叶的边缘,全缘边缘光滑无缺,锯齿、重锯齿、波状缺刻1/4,全裂缺刻深达叶柄,27,（3）叶的顶端,急尖、渐尖、钝圆、凹缺、短尖头、截形,28,（4）叶的基部,楔形、心形、偏斜、截形、下延、圆形,29,3 叶脉：,叶脉是分布在叶片中的维管束,叶迹叶脉留在茎、枝上的痕迹,脉序叶脉在叶片中排列的方式称为脉序，其形式多样化，且比叶形有较大的稳定性，是鉴定植物化石的重要特征。,脉序有下列基本类型：,30,单脉,叶片中只有一条脉，从基部伸达顶端,扇状脉,叶脉几次二歧式分叉，呈扇状展布叶,面。如银杏,放射脉,叶脉自基部就多次二歧式分叉，较直地,呈放射状伸出,平行脉,叶脉只在基部分叉，甚至叶面彼此平行,弧形脉,叶脉自基部伸出后，平行叶缘至叶顶端,汇合,掌状脉,叶内有几条等粗的脉（主脉）自基部一,点射出,31,羽状脉,有一条中脉，它向两侧分出羽状排列,的侧脉。侧脉分叉或不分叉,邻脉,在羽状脉中，有的侧脉不是出自中脉，,而是出自羽轴,网状脉,又称为闭锁脉序，指叶脉分叉并连成,网状,简单网脉,侧脉分叉并结成网，也称单网脉,复杂网脉,侧脉连成网后，网眼内又有细脉组,成次一级小网,盲脉,网眼内不连成网的细脉,32,33,叶脉的分叉形式反映了植物进化的,规律：,没有叶脉-单脉-扇状脉-羽状脉-网状脉-单网脉-重网脉,34,10.3.4繁殖,1 营养繁殖,有植物的一部分再生形成新的植物体。如扦插土豆块茎芽的分殖等。,35,2 无性繁殖,孢子,是一种在植物体上通过无性繁殖生成的生殖体，它直接由母体生出，无需授粉。,原始类群如原蕨、石松、节蕨和真蕨各门的生殖器官为孢子囊。,孢子叶,载孢子囊的叶称为孢子叶,同孢,孢子囊内的孢子母细胞有的大小一致,异孢,有的大小不一致,36,3 有性繁殖,即由雄雌两性细胞相配合产生新的植物体,配子植物的性细胞，由雄雌两种配子,合子由雄雌配子结合而成，合子萌芽形成新的植物体,裸子植物和被子植物都是异孢植物，雄性的孢子囊称为花粉囊，可聚成各种形式的兄子叶，着生于生殖枝（小孢子叶球）。雌性生殖器官叫胚珠，受精后发育成种子，裸子植物各门种子形状多种多样，被子植物的种子和果实也多样化。,37,4 世代交替,在高等植物和某些低等植物的生活史中，无性繁殖和有性繁殖有规律的交替进行。,例如：蕨类植物的无性世代和有性世代彼此独立，以无性世代的孢子体占优势。它可产生大量的孢子繁殖后代。,又如：种子植物世代交替不明显，配子体退化，寄生在孢子体上，产生种子繁殖后代。,38,10.4 高等植物的分类特征,10.4.1蕨类植物(Pteridophyta),（一）特征,1 有乔木灌木草本等，但只能适应潮湿气候，是植物从水生到陆生的先锋。,39,2 除裸蕨外都有根茎叶的分化，具小型叶和大型叶，角质层薄。,3 具有维管束， 但输导组织比较原始。,4 世代交替明显，彼此独立。孢子体占优势，同胞或异孢。配子体微小，称之为叶状体。配子形成合子必须在水中完成。,40,5 晚志留世出现，石炭纪和二叠纪繁盛，中生代较盛，晚白垩世到现代衰落。,6 分类,瑞尼蕨植物门,工蕨植物门,原（裸）蕨植物门,石松植物门,节蕨植物门,真蕨植物门,41,（二）原蕨植物门（Protopteridophyta）,1 原蕨植物也称裸蕨植物，它是最早而原始的陆生维管植物。,2 本门共同的特征是植物体一般矮小（十几厘米至2m），分化不明显。,3 茎二歧式分枝，无叶，无真正的根，为拟根状或假根。,4 孢子囊常位于枝的顶端，或侧生穗状。,5 原蕨植物始现于晚志留世，繁盛于早、中泥盆世，晚泥盆世就全部绝灭。,42,43,44,原蕨植物的出现是植物界进化史上重要的转折点，它们完成了从水域扩展到陆地的飞跃。陆地环境的多样性，又是促使它们迅速分化发展的外因。,原蕨植物是无叶的，其他维管植物都有叶的分化，它们的发生与原蕨植物的进化有关。,一种是由原蕨植物门二歧分枝的顶端枝系逐渐扁化，并合而形成大型叶（顶枝起源叶）；另一种叶由茎表面突破物延伸发展而成小型叶（延伸起源叶）。因此原蕨植物门在植物界演化及系统发育上有重要意义。,45,（三）石松植物门（Lycophyta）,石松植物的茎二歧式分枝。单叶，小而密布于枝，呈螺旋状排列，单脉。孢子囊单个着生于孢子叶的叶腋或叶的上表面近基部处。,叶座石松植物化石最常见的是叶的基部膨大，脱落后在茎、枝表面留下的印痕称叶座,例如晚古生代最发育的鳞木，其叶座结构最典型。鳞木叶座螺旋形排列。,46,47,48,49,叶痕,叶座上部心形或菱形、微凸、呈低锥形的部分称为叶痕，为叶基部脱落留下的痕迹。,三小点,叶痕表面有横列三个小点痕，中间是叶脉痕迹称束痕，两侧边为通气道痕或称侧痕。,通气道痕,有的在紧邻叶痕之下的叶座表面另有2个通气道痕。,叶舌穴,叶痕的上方有叶舌留下的叶舌穴。,中脊及横纹,叶痕的上方或上、下方正中有微凸的中脊及横纹。,叶座的形状、结构及排列方式各不相同是鳞木划分科、属的依据。,50,51,石松植物门始现于早泥盆世，晚泥盆世开始繁盛，极盛于石炭纪，是当时造煤的物质基础，二叠纪后期开始衰退，除中生代早期尚残少量木本类型外，中生代至现代都为草本。现在仅存草本的少数属。,52,（四）节蕨植物门(Arthrophyta),1 有乔木草本小型藤本各种类型,2 茎单轴式分枝，明显地分为节与节间，节间上有纵脊和纵沟，枝和叶都从节部伸出,3 单叶，叶小，轮生,4 孢子囊着生于孢囊柄上，聚成孢子囊穗,5 出现于早泥盆世，石炭纪和二叠纪繁盛，现代仅存木贼属,53,54,55,56,57,58,（五）真蕨植物门（Pteridophyta）,1 以草本为主，木本较少,2 真蕨植物的茎不发育，常着生于地下或少量露出地表，呈块状,3 它最突出的特征是叶很大，绝大多数为一次至多次羽状复叶，也有单叶或掌状分裂叶，总称蕨叶。叶柄和茎均以二歧合轴式及单轴式分枝为主。,由于真蕨类的叶子很大，保存为化石时常不完整，不易确定蕨叶分裂次数，故通常以蕨叶的最小单位起始来计算羽次。小羽片是鉴别蕨叶的最基本单位，其轮廓、基部、顶端和边缘都有很多种类型。,叶脉多样化，有扇状脉、羽状脉等，尤以后者最普遍。部分真蕨类具网状脉。,59,60,61,62,63,4 孢子囊不聚成穗而是单个或成群着生于叶的下表面（背面）。,5 真蕨植物门的蕨叶与种子蕨植物门的蕨叶形态极为相似，对未发现生殖器官的几乎无法区别，常根据叶形态而建立形态属。,6 真蕨类最早出现于中泥盆世，石炭纪起繁盛，并可能为聚煤原始物料之一。新生代本门在植物界中仅占很次要地位。现代真蕨类以热带、亚热带暖湿地区最盛。,64,10.4.2 裸子植物(Gymnospermae),（一）特征,1 多年生木本，乔木或灌木，少数为木质藤本。多为常绿植物，无草本和水生类型,2 单轴式分枝，次生木质部发育，可形成大乔木。原始类型具大型羽状复叶和带状叶；进步类型具小型叶， 茎的分枝和叶的数量多,65,3 只有有性繁殖阶段，以种子繁殖，是最早的种子植物，具有一定的原始性：,（1）胚珠裸露，无子房保护,（2）成熟后表现为种子裸露，无果实保护,（3）无真正的花，所谓雄球花、雌球花并无花的构造，少数为两性花，多为风媒,66,4 生态：真正脱离了潮湿环境,（1）大型叶：,a 种子蕨类似于真蕨，生活在潮湿地带，为多次羽状复叶,b 苏铁类叶厚，革质。是热带、亚热带干旱区的常绿植物。一次羽状复叶,（2）小型叶：,如松柏类，常绿植物，叶小型。广泛分布于温带和寒带，能适应寒冷的环境,67,5 晚泥盆世出现，石炭纪和二叠纪原始类型繁盛。中生代极盛，被称为裸子植物的时代。晚白垩世以后退居次要地位，现代大多数为松柏类,6 分类：,原蕨植物门、种子蕨植物门、苏铁植物门、银杏植物门、松柏植物门,68,（,二）种子蕨植物门(Pteridospermophyta),1 是古老的裸子植物，植物体较小，为小乔木或灌木，也有藤本,2 茎呈块状，不发育，很少分枝。类似于苏铁类,3 叶大型，多为羽状复叶，形态上与真蕨类没有什么区别，常进行形态分类,4 生殖叶上着生种子，因而是古老的种子植物,5 晚泥盆世出现，石炭纪和早二叠世繁盛，晚二叠世衰退，晚白垩世绝灭,69,70,（三）苏铁植物门(Cycadophyta),1 矮而粗的常绿木本植物，茎很少分枝或不分枝,2 茎顶端丛生坚硬革质的一次羽状复叶或单叶，羽状分裂的裂片着生于羽轴两侧或羽轴腹面,叶表皮角质层厚，气孔下陷。叶脉多为平行脉、放射脉，个别为单脉、网状脉,71,72,3 种子繁殖，雌雄同株或异株，生殖器官由小孢子叶和大孢子叶球组成,4 晚石炭世出现，三叠纪到早白垩世繁盛，现代仅存9属，多分布于热带和亚热带,73,（四）银杏植物门(Ginkgophyta),1 为高大的乔木，茎单轴式分枝，有长、短枝之分,2 单叶，在长枝上呈稀螺旋状着生；在短枝上呈密螺旋状着生，形成簇状,叶具长柄，扇形、肾形、宽楔形、或分裂成细长的裂片，叶脉为扇形脉，少数为平行脉,3 雌雄异株，雄蕊组成雄球花（小孢子叶球)，雌蕊着生于枝的顶端,4 二叠纪出现，侏罗纪和早白垩世繁盛，早白垩世晚期衰退，现代仅存银杏一属,74,75,（五）松柏植物门（Coniferophyta）,本门植物体为多分枝的乔木或灌木，次生木质部中薄壁细胞少，致密。,单叶呈螺旋形排列。,雌雄同株或异株。,本门包括科达纲和松柏纲。,76,77,1 科达纲(Cordaitopsida),（1）树干直径不超过1米的细高乔木，茎干基部有高位支持根。管状中柱，髓部发达,（2）单叶，螺旋状着生于枝上。无柄，带形至舌形，大小不一，长者可达1米，短者仅几厘米,叶脉为平行脉,（3）生殖器官为单性的孢子叶球（雄雌花），种子扁平,（4）晚泥盆世出现，晚石炭世和早二叠世繁盛，三叠纪末期绝灭,78,2 松柏纲(Coniferopsida),（1）本门除少数为灌木外，绝大多数为乔木，单轴式分枝。,（2）叶小，常呈鳞片形、锥形、针形、条形或披针形等，多具单脉，一般称之为针叶树。叶排列方式多样。,叶角质层厚，气孔下陷,。,（3）生殖器官绝大多数为单性的球花（大、小孢子叶球），同株，极少数异株。,（4）本纲始现于晚石炭世早期，中生代全面繁盛，至新生代松柏纲仍是裸子植物中生存最多的类群。现存松柏纲植物广布于不同纬度和不同海拔高度的平原、山区，常形成大片的针叶林。,79,10.4.3被子植物（Angiospermae）,1 被子植物是植物界中结构最完善的种子植物。被子意为胚珠包在由心皮（封闭的大孢子叶）形成的子房内，成熟的种子不裸露。其有性生殖器官就是花，故亦称有花植物。,2 被子植物有乔木、灌木、藤木、草本；陆生、水生或寄生；维管束结构最完善。,3 单叶或复叶，形态多种多样，有的具托叶。叶脉多种多样，有羽状脉平行脉网状脉等。,4 被子植物始现于早白垩世初期，至晚白垩世就迅速广泛分布，第三纪被子植物迅速取代了裸子植物而在植物界中占绝对优势，并保持到现代。,80,81,