古植物學(xué)Paleobotany課件

第10章古植物學(xué)(Paleobotany)110.1概述10.2低等植物特點(diǎn)10.3高等植物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)10.4高等植物的分類特征210.1概述

1地球上最早出現(xiàn)的生命是屬于植物界的，遠(yuǎn)在距今32億年的太古代就已發(fā)現(xiàn)過最原始的原核生物蘭藻類和細(xì)菌化石。2植物界有綠色植物和非綠色植物，綠色植物是自養(yǎng)性植物，是大自然的生產(chǎn)者。非綠色植物是異養(yǎng)性植物，是大自然的分解者。綠色植物——生產(chǎn)者動(dòng)物——消費(fèi)者菌類——還原者3

4植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)：（1）細(xì)胞壁——是植物堅(jiān)固的外壁，一般由纖維素組成?？赡举|(zhì)化、角質(zhì)化、栓質(zhì)化、礦質(zhì)化等。（2）原生質(zhì)體——細(xì)胞壁內(nèi)的流質(zhì)體。其中有細(xì)胞核、液泡、葉綠體等。55低等植物從單細(xì)胞到多細(xì)胞都有，結(jié)構(gòu)簡單，無根莖葉的分化，也稱為葉狀體植物。6高等植物形體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分化出根莖葉，稱為莖葉植物，也可稱為維管植物，又可稱為有胚植物。610.2低等植物特點(diǎn)

10.2.1特征（1）單細(xì)胞或多細(xì)胞（2）無根、莖、葉的分化，為簡單的絲狀體或片狀體（3）生活于水中或陰濕環(huán)境中7疊層石生物成因的沉積建造層狀、深-淺色（有機(jī)與無機(jī)）層相間（春天生長富有機(jī)質(zhì)-色深暗，夏天無機(jī)質(zhì)多-色淺亮）由藍(lán)綠藻和綠藻與沉積物組成互層有地層意義，也有指相意義

910.2.3低等植物的研究意義（地質(zhì)學(xué)方面）（1）地層劃分與對(duì)比（2）古環(huán)境分析（3）生物找礦，如前寒武紀(jì)鐵細(xì)菌（Fe）、硫細(xì)菌（S）早古生代藻類形成石煤細(xì)菌與藻類形成石油、油頁巖、天然氣陸表海礁后潮汐沼澤瀉湖波紋狀疊層硅化云巖，白云石具條帶狀晶粒結(jié)構(gòu)、條帶狀纖維結(jié)構(gòu)，順層硅化，含有機(jī)質(zhì)。正交偏光，×25。薊縣系霧迷山組，河北省任丘油田任239井3146.8~3147.4m1010.3高等植物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)10.3.1根

根主要機(jī)能是吸收水份和溶于水中的無機(jī)鹽，支持固著植物體。根的形態(tài)可因環(huán)境不同而異，如旱生植物根系能扎入深層土壤或膨大貯水。根部化石最常見于煤層的底板層中。1110.3.2莖

莖具有頂端向上生長、分枝和形成大量葉的能力，行使輸送水份、無機(jī)鹽、有機(jī)養(yǎng)料和支持樹冠的功能。1莖的形態(tài)和生活類型莖的外形以圓柱形為主，絕大多數(shù)植物的莖是直立莖。

13（1）按莖的生活狀態(tài)分類直立莖——絕大多數(shù)的莖再地表直立匐匍莖——濕熱地區(qū)還常發(fā)育橫臥地面的匐匍莖攀援莖——用觸須附著他物纏繞莖——用莖纏繞她物地下莖——有些植物除地上莖外，，還有埋在土中的地下莖14（2）按莖的質(zhì)地分類木本植物——質(zhì)地堅(jiān)硬，莖可次生加粗喬木——高大并有顯著主干的稱為喬木，壽命長灌木——無或主干不明顯的稱為灌木藤本——攀援的木本植物草本植物——莖一般不能次生增粗，不管一年生或多年生，其地面部分于生長季節(jié)之末死亡。151710.3.3葉

葉是高等植物重要的營養(yǎng)器官。葉數(shù)量多，表面有角質(zhì)層保護(hù)，被掩埋后保存的機(jī)會(huì)最多，葉的形狀和葉脈的多樣性最能反映各植物的特征。1葉的組成和葉序：（1）葉的組成：葉片——葉的片狀部分，一般垂直陽光伸展葉柄——枝狀，葉片與枝條的連接部分。沒有葉柄的稱為無柄葉葉鞘——有的葉基部相連形成包圍莖節(jié)上的葉鞘18192122（2）葉序

葉在枝上排列的方式稱為葉序，有互生、對(duì)生、輪生、螺旋生等，其排列的規(guī)律是使相鄰葉之間互不遮蓋，使葉以較大面積接受陽光。

23（1）葉的整體形態(tài)a以長寬比例為標(biāo)準(zhǔn)：

5:1——線形、劍形4(3):1——披針形、長橢圓形、倒披針形2(1.5):1——卵圓形、闊橢圓形、倒卵形1:1——闊卵形、圓形倒、闊卵形b以物體形象為標(biāo)準(zhǔn)：

方形、菱形、舌形、心形、腎形、鐮刀形、扇形、匙形、楔形2526（4）葉的基部楔形、心形、偏斜、截形、下延、圓形293葉脈：

葉脈——是分布在葉片中的維管束

葉跡——葉脈留在莖、枝上的痕跡

脈序——葉脈在葉片中排列的方式稱為脈序，其形式多樣化，且比葉形有較大的穩(wěn)定性，是鑒定植物化石的重要特征。

脈序有下列基本類型：30單脈——葉片中只有一條脈，從基部伸達(dá)頂端扇狀脈——葉脈幾次二歧式分叉，呈扇狀展布葉面。如銀杏放射脈——葉脈自基部就多次二歧式分叉，較直地呈放射狀伸出平行脈——葉脈只在基部分叉，甚至葉面彼此平行弧形脈——葉脈自基部伸出后，平行葉緣至葉頂端匯合掌狀脈——葉內(nèi)有幾條等粗的脈（主脈）自基部一點(diǎn)射出31羽狀脈——有一條中脈，它向兩側(cè)分出羽狀排列的側(cè)脈。側(cè)脈分叉或不分叉鄰脈——在羽狀脈中，有的側(cè)脈不是出自中脈，而是出自羽軸網(wǎng)狀脈——又稱為閉鎖脈序，指葉脈分叉并連成網(wǎng)狀簡單網(wǎng)脈——側(cè)脈分叉并結(jié)成網(wǎng)，也稱單網(wǎng)脈復(fù)雜網(wǎng)脈——側(cè)脈連成網(wǎng)后，網(wǎng)眼內(nèi)又有細(xì)脈組成次一級(jí)小網(wǎng)盲脈——網(wǎng)眼內(nèi)不連成網(wǎng)的細(xì)脈3233葉脈的分叉形式反映了植物進(jìn)化的規(guī)律：沒有葉脈-單脈-扇狀脈-羽狀脈-網(wǎng)狀脈-單網(wǎng)脈-重網(wǎng)脈3410.3.4繁殖

1營養(yǎng)繁殖

有植物的一部分再生形成新的植物體。如扦插土豆塊莖芽的分殖等。352無性繁殖孢子——是一種在植物體上通過無性繁殖生成的生殖體，它直接由母體生出，無需授粉。原始類群如原蕨、石松、節(jié)蕨和真蕨各門的生殖器官為孢子囊。孢子葉——載孢子囊的葉稱為孢子葉同孢——孢子囊內(nèi)的孢子母細(xì)胞有的大小一致異孢——有的大小不一致363有性繁殖即由雄雌兩性細(xì)胞相配合產(chǎn)生新的植物體配子——植物的性細(xì)胞，由雄雌兩種配子合子——由雄雌配子結(jié)合而成，合子萌芽形成新的植物體

裸子植物和被子植物都是異孢植物，雄性的孢子囊稱為花粉囊，可聚成各種形式的兄子葉，著生于生殖枝（小孢子葉球）。雌性生殖器官叫胚珠，受精后發(fā)育成種子，裸子植物各門種子形狀多種多樣，被子植物的種子和果實(shí)也多樣化。

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4世代交替在高等植物和某些低等植物的生活史中，無性繁殖和有性繁殖有規(guī)律的交替進(jìn)行。

例如：蕨類植物的無性世代和有性世代彼此獨(dú)立，以無性世代的孢子體占優(yōu)勢。它可產(chǎn)生大量的孢子繁殖后代。

又如：種子植物世代交替不明顯，配子體退化，寄生在孢子體上，產(chǎn)生種子繁殖后代。3810.4高等植物的分類特征10.4.1蕨類植物(Pteridophyta)（一）特征

1有喬木灌木草本等，但只能適應(yīng)潮濕氣候，是植物從水生到陸生的先鋒。392除裸蕨外都有根莖葉的分化，具小型葉和大型葉，角質(zhì)層薄。3具有維管束，但輸導(dǎo)組織比較原始。4世代交替明顯，彼此獨(dú)立。孢子體占優(yōu)勢，同胞或異孢。配子體微小，稱之為葉狀體。配子形成合子必須在水中完成。40

5晚志留世出現(xiàn)，石炭紀(jì)和二疊紀(jì)繁盛，中生代較盛，晚白堊世到現(xiàn)代衰落。

6分類瑞尼蕨植物門工蕨植物門原（裸）蕨植物門石松植物門節(jié)蕨植物門真蕨植物門41（二）原蕨植物門（Protopteridophyta）

1原蕨植物也稱裸蕨植物，它是最早而原始的陸生維管植物。

2本門共同的特征是植物體一般矮?。ㄊ畮桌迕字?m），分化不明顯。

3莖二歧式分枝，無葉，無真正的根，為擬根狀或假根。

4孢子囊常位于枝的頂端，或側(cè)生穗狀。

5原蕨植物始現(xiàn)于晚志留世，繁盛于早、中泥盆世，晚泥盆世就全部絕滅。424344

原蕨植物的出現(xiàn)是植物界進(jìn)化史上重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它們完成了從水域擴(kuò)展到陸地的飛躍。陸地環(huán)境的多樣性，又是促使它們迅速分化發(fā)展的外因。

原蕨植物是無葉的，其他維管植物都有葉的分化，它們的發(fā)生與原蕨植物的進(jìn)化有關(guān)。一種是由原蕨植物門二歧分枝的頂端枝系逐漸扁化，并合而形成大型葉（頂枝起源葉）；另一種葉由莖表面突破物延伸發(fā)展而成小型葉（延伸起源葉）。因此原蕨植物門在植物界演化及系統(tǒng)發(fā)育上有重要意義。45（三）石松植物門（Lycophyta）

石松植物的莖二歧式分枝。單葉，小而密布于枝，呈螺旋狀排列，單脈。孢子囊單個(gè)著生于孢子葉的葉腋或葉的上表面近基部處。

葉座——石松植物化石最常見的是葉的基部膨大，脫落后在莖、枝表面留下的印痕稱葉座例如晚古生代最發(fā)育的鱗木，其葉座結(jié)構(gòu)最典型。鱗木葉座螺旋形排列。46474849

葉痕——葉座上部心形或菱形、微凸、呈低錐形的部分稱為葉痕，為葉基部脫落留下的痕跡。

三小點(diǎn)——葉痕表面有橫列三個(gè)小點(diǎn)痕，中間是葉脈痕跡稱束痕，兩側(cè)邊為通氣道痕或稱側(cè)痕。

通氣道痕——有的在緊鄰葉痕之下的葉座表面另有2個(gè)通氣道痕。

葉舌穴——葉痕的上方有葉舌留下的葉舌穴。

中脊及橫紋——葉痕的上方或上、下方正中有微凸的中脊及橫紋。

葉座的形狀、結(jié)構(gòu)及排列方式各不相同是鱗木劃分科、屬的依據(jù)。5051

石松植物門始現(xiàn)于早泥盆世，晚泥盆世開始繁盛，極盛于石炭紀(jì)，是當(dāng)時(shí)造煤的物質(zhì)基礎(chǔ)，二疊紀(jì)后期開始衰退，除中生代早期尚殘少量木本類型外，中生代至現(xiàn)代都為草本。現(xiàn)在僅存草本的少數(shù)屬。52（四）節(jié)蕨植物門(Arthrophyta)1有喬木草本小型藤本各種類型2莖單軸式分枝，明顯地分為節(jié)與節(jié)間，節(jié)間上有縱脊和縱溝，枝和葉都從節(jié)部伸出3單葉，葉小，輪生4孢子囊著生于孢囊柄上，聚成孢子囊穗5出現(xiàn)于早泥盆世，石炭紀(jì)和二疊紀(jì)繁盛，現(xiàn)代僅存木賊屬535455565758（五）真蕨植物門（Pteridophyta）

1以草本為主，木本較少

2真蕨植物的莖不發(fā)育，常著生于地下或少量露出地表，呈塊狀3它最突出的特征是葉很大，絕大多數(shù)為一次至多次羽狀復(fù)葉，也有單葉或掌狀分裂葉，總稱蕨葉。葉柄和莖均以二歧合軸式及單軸式分枝為主。

由于真蕨類的葉子很大，保存為化石時(shí)常不完整，不易確定蕨葉分裂次數(shù)，故通常以蕨葉的最小單位起始來計(jì)算羽次。小羽片是鑒別蕨葉的最基本單位，其輪廓、基部、頂端和邊緣都有很多種類型。葉脈多樣化，有扇狀脈、羽狀脈等，尤以后者最普遍。部分真蕨類具網(wǎng)狀脈。

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4孢子囊不聚成穗而是單個(gè)或成群著生于葉的下表面（背面）。

5真蕨植物門的蕨葉與種子蕨植物門的蕨葉形態(tài)極為相似，對(duì)未發(fā)現(xiàn)生殖器官的幾乎無法區(qū)別，常根據(jù)葉形態(tài)而建立形態(tài)屬。6真蕨類最早出現(xiàn)于中泥盆世，石炭紀(jì)起繁盛，并可能為聚煤原始物料之一。新生代本門在植物界中僅占很次要地位?，F(xiàn)代真蕨類以熱帶、亞熱帶暖濕地區(qū)最盛。6410.4.2裸子植物(Gymnospermae)（一）特征1多年生木本，喬木或灌木，少數(shù)為木質(zhì)藤本。多為常綠植物，無草本和水生類型2單軸式分枝，次生木質(zhì)部發(fā)育，可形成大喬木。原始類型具大型羽狀復(fù)葉和帶狀葉；進(jìn)步類型具小型葉，莖的分枝和葉的數(shù)量多653只有有性繁殖階段，以種子繁殖，是最早的種子植物，具有一定的原始性：（1）胚珠裸露，無子房保護(hù)（2）成熟后表現(xiàn)為種子裸露，無果實(shí)保護(hù)（3）無真正的花，所謂雄球花、雌球花并無花的構(gòu)造，少數(shù)為兩性花，多為風(fēng)媒664生態(tài)：真正脫離了潮濕環(huán)境（1）大型葉：a種子蕨——類似于真蕨，生活在潮濕地帶，為多次羽狀復(fù)葉b蘇鐵類——葉厚，革質(zhì)。是熱帶、亞熱帶干旱區(qū)的常綠植物。一次羽狀復(fù)葉（2）小型葉：

如松柏類，常綠植物，葉小型。廣泛分布于溫帶和寒帶，能適應(yīng)寒冷的環(huán)境675晚泥盆世出現(xiàn)，石炭紀(jì)和二疊紀(jì)原始類型繁盛。中生代極盛，被稱為裸子植物的時(shí)代。晚白堊世以后退居次要地位，現(xiàn)代大多數(shù)為松柏類6分類：原蕨植物門、種子蕨植物門、蘇鐵植物門、銀杏植物門、松柏植物門68（二）種子蕨植物門(Pteridospermophyta)1是古老的裸子植物，植物體較小，為小喬木或灌木，也有藤本2莖呈塊狀，不發(fā)育，很少分枝。類似于蘇鐵類3葉大型，多為羽狀復(fù)葉，形態(tài)上與真蕨類沒有什么區(qū)別，常進(jìn)行形態(tài)分類4生殖葉上著生種子，因而是古老的種子植物5晚泥盆世出現(xiàn)，石炭紀(jì)和早二疊世繁盛，晚二疊世衰退，晚白堊世絕滅6970（三）蘇鐵植物門(Cycadophyta)1矮而粗的常綠木本植物，莖很少分枝或不分枝2莖頂端叢生堅(jiān)硬革質(zhì)的一次羽狀復(fù)葉或單葉，羽狀分裂的裂片著生于羽軸兩側(cè)或羽軸腹面葉表皮角質(zhì)層厚，氣孔下陷。葉脈多為平行脈、放射脈，個(gè)別為單脈、網(wǎng)狀脈7172

3種子繁殖，雌雄同株或異株，生殖器官由小孢子葉和大孢子葉球組成

4晚石炭世出現(xiàn)，三疊紀(jì)到早白堊世繁盛，現(xiàn)代僅存9屬，多分布于熱帶和亞熱帶73（四）銀杏植物門(Ginkgophyta)1為高大的喬木，莖單軸式分枝，有長、短枝之分2單葉，在長枝上呈稀螺旋狀著生；在短枝上呈密螺旋狀著生，形成簇狀葉具長柄，扇形、腎形、寬楔形、或分裂成細(xì)長的裂片，葉脈為扇形脈，少數(shù)為平行脈3雌雄異株，雄蕊組成雄球花（小孢子葉球)，雌蕊著生于枝的頂端4二疊紀(jì)出現(xiàn)，侏羅紀(jì)和早白堊世繁盛，早白堊世晚期衰退，現(xiàn)代僅存銀杏一屬7475（五）松柏植物門（Coniferophyta）

本門植物體為多分枝的喬木或灌木，次生木質(zhì)部中薄壁細(xì)胞少，致密。

單葉呈螺旋形排列。雌雄同