藻类植物的演化
古生代的植物演化历程
古生代的植物演化历程古生代是地球历史上的一个重要时期，也是植物演化的关键时期之一。
在这个时期，植物从最初的藻类开始逐渐演化，形成了各种不同类型的植物。
本文将从早期的藻类到古生代主要植物群落的形成，全面介绍古生代植物的演化历程。
一、早期藻类的出现早期古生代约在46亿年前，最早的植物是类似藻类的原始植物群体。
这些原始植物主要以蓝藻为代表，在水中生长繁殖。
它们没有真正的根、茎和叶，而是通过一些类似于根状的结构附着在水底。
二、苔藓植物的兴起在古生代早期，约在43亿年前，苔藓植物开始出现。
苔藓植物是地球上最早的陆地植物，它们具有根、茎和叶的结构，能够在陆地上生长。
苔藓植物的根部可以吸收土壤中的水分和养分，茎可承载植物体且具有导水导养的功能，叶则用于光合作用。
三、蕨类植物的繁盛约在41亿年前，随着气候的逐渐干旱，苔藓植物的生长受到限制。
而蕨类植物适应了这样的环境变化，开始在地球上繁盛生长。
蕨类植物是古生代群落中的主要植物形态，它们通常有根、茎和叶，且茎和根比苔藓植物更为坚固，可达到更高的高度。
四、裸子植物的出现裸子植物于约3亿年前出现在古生代晚期。
裸子植物是种子植物的一类，与蕨类植物相比，它们的种子被裸露在外，没有果实的保护。
裸子植物的种子通常由雌雄两性部分组成，能够独立进行受精和繁殖。
五、被子植物的兴起约在2亿5千万年前，被子植物开始出现，也就是花被植物。
被子植物是地球上最为先进的植物类型，它们具有鲜花、果实和种子的结构。
与裸子植物相比，被子植物的种子被果实包裹，有着更好的保护和传播机制。
六、古生代植物群落的形成古生代的植物演化过程并非是孤立发生的，不同类型的植物在演化过程中互相影响和交织在一起，逐渐形成了各种不同的植物群落。
其中，早期的海藻和蓝藻构成了海洋生态系统，苔藓植物和蕨类植物则形成了陆地上的植物群落。
在古生代晚期，裸子植物和被子植物的出现进一步丰富了陆地上的植物生态系统。
裸子植物主要生长在温带和寒带的森林地区，被子植物则在全球范围内广泛分布。
植物学第一章第十一节藻类植物小结
蓝藻和红藻都含有藻胆素，并以藻胆素为光系统Ⅱ的主要集光色素，藻胆素以颗粒体形式附着于类囊体表面；蓝藻的类囊体单条分散在细胞质中，红藻已分化成载色体，类囊体单条分散排列于载色体中，外有2层类囊体膜包被，表现出红藻比蓝藻进化的一面，但也保留了单条类囊体排列的原始特性。
此外，红藻和蓝藻都没有鞭毛，因此，认为红藻和蓝藻沁园关系最近的真核藻类。
第十一节 藻类植物小结
2023
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
根据各门藻类细胞光合色素的种类和光合类型的不同，有人主张藻类有3条进化支系。这3条进化支系都含有叶绿素a和光系统Ⅱ。
从原核蓝藻进化到真核红藻。
以叶绿素c为光系统Ⅱ的主要集光色素， 他们的原始类型还含有藻胆素。
以叶绿素b为光系统Ⅱ的主要集光色素。
01
藻类延续后代是沿着营养繁殖、无性生殖到有性生殖的路线演化的。
02
藻类植物的生活史是伴随着繁殖方式的演化而演化的。
三、繁殖及生活史的演化
总之，植物生活史类型的演化过程，是随着整个植物界的进化而发展着，它经历了由简单到复杂，由低级到高级的演化过程。
02
像细菌和蓝藻等原核植物是没有世代交替，也没有核相交替。 到真核生物出现以后，才开始出现了有性生殖的核相交替，随后再出现世代交替。
世代交替中，以异形世代交替类型在植物界中最为高等，其中孢子体世代越占优势，则越进化。
第十二节
藻类植物在国民经济中的意义
1食用
2藻类与渔业的关系
3藻类在农业上的应用
4藻类在工业上的应用
5藻类在医药上的应用
6消除污染，净化废水
藻类植物结束
我们再接再厉
1、从原核蓝藻进化到真核红藻
2.45.1地球上最早的绿色植物藻类植物
藻类植物的原始性
藻类植物是一群古老低等的植物。化石纪录，大约 35~33亿年前，原核蓝藻出现。藻类植物是当时地球上最早 的唯一的绿色植物。
学习目标
• 藻类植物形态结构特征 • 藻类植物生殖特征 • 藻类植物生态分布特征 • 藻类植物分类群及分类系统位置
一、藻类植物形态结构特征
1、自养植物： 具有载色体(光合片层)，光合色素有3大类，叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素，使
3、有性生殖： 在配子囊中产生配子（性细胞），雌雄配子结合成合子，合子萌发成新
个体或产生孢子长成新个体。
• 核相交替：因减数分裂和受精作用的发生，使植物生活史中出现单倍核相阶段
和双倍核相阶段有规律的交替出现的现象。单倍化是由合子减数分裂引起的，二 倍化是由配子接合引起的。 核相：指细胞核染色体的倍性。 单倍核相：具有配子染色体数目的细胞核。 双倍核相：具有合子染色体数目的细胞核。 核相交替的某一阶段不成独立个体，“核相交替≠世代交替”。
请注意 “藻类植物” 在植物 分类学中无实际意 义
二、藻类植物的繁殖及生活史的演化
生活史（生活周期）：藻类从其生命活动的某一个阶段开 始，如孢子、合子等，经过一系列的生长、发育、分化、成 熟和生殖等，直到又出现其开始阶段的全过程。
藻类植物的繁殖方式：营养繁殖、无性生殖和有性生殖
藻类植物的繁殖
二、藻类植物的繁殖及生活史的演化
㈢ 以叶绿素b为光系统Ⅱ的主要集光色素：包括裸藻门、原绿藻门、绿藻门和轮藻 门。
Section 1 main character主要特征
Biologically, the name ‘algae’ is given to a group of organisms of mixed affinity. The word itself has no taxonomic significance whatsoever. （这个词没有分类学上的实际 意义）
蓝藻演化史
蓝藻演化史
1. 始祖蓝藻的出现
蓝藻，是一类原始细胞，也是第一个具备光合作用的真核生物。
约35亿年前，始祖蓝藻在地球上的原始海洋中出现了。
这些微生物有着单细胞的形态，早期的始祖蓝藻使用太阳光进行光合作用，产生氧气并释放到大气中。
虽然当时地球上大气中含有大量二氧化碳和甲烷等温室气体，但随着氧气的不断增加，地球的气候也逐渐发生了变化，由此导致了地球上生命的进化。
2. 真核生物与蓝藻的关系
2.1 绿色植物的起源
在地球上的生命漫长历程中，蓝藻起到了至关重要的作用。
它们不仅提供了氧气，并且为植物的起源打下了基础。
约20亿年前，一些蓝藻进化出了较复杂形态及有性生殖，逐渐形成了绿藻。
之后，绿藻进一步演化出了多种不同的表型，成为现代绿色植物的祖先。
2.2 动物与蓝藻的关系
动物从海洋演化而来，不仅依赖蓝藻为食物，同时也从蓝藻中获取了重要的营养素。
蓝藻富含蛋白质、β-胡萝卜素、异黄酮、多糖等多种营养素，对
人类的生命健康有着重要的作用。
3. 蓝藻的应用和发展
3.1 藻类燃料的研究与开发
蓝藻具有高效的光合作用能力，具有巨大的潜力成为生物制燃料
的呈现。
目前，藻类燃料的研究和开发正在逐渐成熟，而蓝藻是其中的重
要发展方向之一。
3.2 蓝藻保健品的发展
蓝藻富含多种营养素，如叶绿素、蛋白质、多糖、β-胡萝卜素等，对人体健康有着显著的优势。
目前，蓝藻保健品已经成为国际市场上
的一种重要保健产品。
总之，蓝藻是生命进化的重要奠基者，也是未来发展的重要资源。
它的应用和研究将会促进人类的生态文明建设和健康发展。
藻类
• 世代交替的主要类型 – 同型世代交替 isomorphic alternation of generations – 异型世代交替 heteromorphic alternation of generations
状、星芒状等等。
• 繁殖
– 营养繁殖：细胞裂殖（单细胞种类）+ 藻体断裂繁殖。 – 无性生殖：游动孢子(zoospore)，静孢子(aplanospore)。 – 有性生殖：同配生殖(isogamy)，异配生殖(anisogamy)和卵式生殖
(oogamy)。
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绿藻植物的无性孢子
绿藻植物的有性生殖
• 光合自养植物 photoautotrophic plants。 • 植物体没有根、茎、叶的分化-原植体。 • 生殖“器官”多为单细胞结构，如为多细胞组成（如某
些褐藻）时，它的每个细胞都能生育，而生殖结构的 周围没有不育细胞构成的保护层。 • 合子（或受精卵）不在性器官中发育成多细胞的胚。 因此，藻类植物亦称无胚植物。
卵囊球
精子囊
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绿藻门 (Chlorophyta)
• 绿藻是高等植物直接祖先。
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红藻 Red Algae (红藻门 Rhodophyta)
• 营养体或藻体 vegetative body – 多数红藻是多细胞的，少数为单细胞。 – 多细胞红藻有：丝状体、枝状体和假薄壁组织的叶状体 （单轴型和 多轴型）。
52个D-吡喃半乳糖以1，3-糖苷 键结合
提纲
• 概述 • 分门依据 • 主要门类特征及分类代表 • 藻类演化 • 藻类与人类关系
藻类学（Phycology或Algology） 藻类 Algae
藻类植物
第一章藻类植物（Algae)第一节藻类植物概述一、基本特征：藻类是指一群具有光合色素、能独立生活的自养、无胚的原植体植物。
（一）藻类植物是最原始、最古老的一个植物类群化石证据：35－33亿年前出现原核蓝藻，15亿年前出现真核藻类。
（二）分布：广（三）藻体形态大小单细胞；群体多细胞体：丝状体、枝状体、片状体等（四）细胞结构1、细胞壁：有无、成分为分门重要依据2、细胞核和细胞器原核生物：仅具核区，不具核膜核仁，核区中具有遗传物质，为裸露的DNA分子，无组蛋白结合，没有大部分细胞器（质体、高尔基体、线粒体、内质网、液泡等）。
包括细菌和蓝藻原核藻类：蓝藻和原绿藻真核藻类中核（间核）：染色质在间期不解聚，核膜在分裂期也不消失，表现为介于原核和真核之间的状态。
3、光合器和光合色素光合器：进行光合作用的细胞器。
蓝藻具类囊体。
真核藻类有载色体，形状多样。
类型为分门重要依据。
光合色素：叶绿素类：叶绿素a、b、c、d类胡萝卜素类：5种胡萝卜素（αβγ等）和多种叶黄素藻胆素类色素种类为分门的重要依据。
叶绿体：含叶绿素a、b，藻体呈绿色色素体：含叶绿素a和其他种类，藻体呈褐色、黄褐色或紫红色（五）鞭毛和眼点1、鞭毛：藻类的运动器官茸鞭型尾鞭型鞭毛的类型、数目、位置为分门重要依据2、眼点：游动细胞对光的感受器（六）繁殖1、营养繁殖：植物体的一部分从母体上分离后能独立形成一个新个体单细胞群体多细胞2、无性繁殖：母体产生生殖细胞，但生殖细胞不结合，由生殖细胞直接产生子代的生殖方式。
孢子（孢子囊）→孢子生殖→孢子植物孢子类型：游动孢子、静孢子、分生孢子等3、有性繁殖：母体产生单倍体的配子，配子两两结合形成合子，合子发育形成新个体的繁殖方式。
配子（配子囊）同配：相结合的两个配子间形状、结构、大小、行为完全相同的有性生殖方式。
异配：相结合的两个配子间形状、结构相同但大小、行为不同的有性生殖方式。
（雌配子♀、雄配子♂）卵式生殖：相结合的两个配子间形状、结构、大小、行为完全不同的有性生殖方式。
植物进化的历程
植物的进化过程：藻类→苔藓→蕨类→裸子植物→被子植物。
1、菌藻植物时代从35亿年前开始到4亿年前（志留纪晚期）近30亿年的时间，地球上的植物仅为原始的低等的菌类和藻类。
其中从35～15亿年间为细菌和蓝藻独霸的时期，常将这一时期称为细菌—蓝藻时代。
从15亿年前开始才出现了红藻、绿藻等真核藻类。
2、蕨类植物时代从4亿年前由一些绿藻演化出原始陆生维管植物，即裸蕨。
它们虽无真根，也无叶子，但体内已具维管组织，可以生活在陆地上。
在3亿多年前的泥盆纪早、中期它们经历了约3千万年的向陆地扩展的时间，并开始朝着适应各种陆生环境的方向发展分化，此时陆地上已初披绿装。
此外，苔藓植物也是在泥盆纪时出现的，但它们始终没能形成陆生植被的优势类群，只是植物界进化中的1个侧支。
裸蕨植物在泥盆纪末期已绝灭，代之而起的是由它们演化出来的各种蕨类植物；至二叠纪约1.6亿年的时间，它们成了当时陆生植被的主角。
许多高大乔木状的蕨类植物很繁盛，如鳞木、芦木、封印木等蕨类植物。
3、裸子植物时代从二叠纪至白垩纪早期，历时约1.4亿年。
许多蕨类植物由于不适应当时环境的变化，大都相继绝灭，陆生植被的主角则由裸子植物所取代。
最原始的裸子植物（原裸子植物）也是由裸蕨类演化出来的。
中生代为裸子植物最繁盛的时期，故称中生代为裸子植物时代。
4、被子植物时代它们是从白垩纪迅速发展起来的植物类群，并取代了裸子植物的优势地位。
直到现在，被子植物仍然是地球上种类最多、分布最广泛、适应性最强的优势类群。
纵观植物界的发生发展历程，可以看出整个植物界是通过遗传变异、自然选择（人类出现后还有人工选择）而不断地发生和发展的，并沿着从低级到高级、从简单到复杂、从无分化到有分化、从水生到陆生的规律演化。
新的种类在不断产生，不适应环境条件变化的种类不断死亡和绝灭，这条植物演化的长河将永不间断，永远不会终结。
生命来自于海洋早期的地球曾经被海洋覆盖，因此可以说所有的生命都来自于海洋。
藻类植物的演化
触交配，通过精子囊、 产囊体和钩状形成完成。
钩状形成和子囊孢子的产生 Hook Formation and Production of Ascospores
火丝菌的生活史
常见的子囊菌 Common Ascomycetes
青霉 Penicillium sp.、羊肚菌 Morchella sp.、虫 草 Cordyceps sp.
由于减数分裂在生活史中发生的时期不同，藻类生活史可分为三种 类型：
¾ 无孢子体型生活史——减数分裂在合子萌发时发生， 这类藻类 植物的生活史中只有一种植物体，即单倍体，如衣藻、水绵等。
¾ 无配子体型生活史——减数分裂在配子囊形成配子时发生， 这种 生活史也只有一种植物体，即二倍体，如硅藻，松藻等。
¾ 具世代交替的生活史——减数分裂在孢子体形成孢子时发生， 孢 子进一步发育成配子体，这样生活史具明显的世代交替，如许多 高等藻类。
锁状联合和担孢子的形成
Clamp Connection and Formation of Basidiospore
丰富多样的担子菌 Diverse Basidio，果胞、果孢子、壳 孢子和单孢子是什么关系？
z Question 2: 简述细胞生长、分化和脱分化的含义， 并说明它们在植物生长发育中的作用和意义。
z 无性生殖 asexual reproduction z 游动孢子 zoospore z 孢囊孢子 sporangiospore z 分生孢子 conidiospore
z 有性生殖 sexual reproduction
真菌营养繁殖和无性生殖的各种孢子
Spores of Vegetative/Asexual Reproduction in Fungi
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藻类植 life histories in Algae
z 繁殖方式的演化 evolution of reproduction modes
z 同配生殖 isogamy ⇒异配生殖anisogamy ⇒卵式生殖 oogamy
z 藻类植物生活史的演化 evolution of life cycles
藻类细胞的演化 Evolution of Algal Cells
z 子实体 fruit body ——指由营养菌丝 和生殖菌丝组成的一种能容纳有性 孢子的组织体。
Typical fungal hyphae
真菌的营养方式 Modes of Nutrition
z 腐生 saprophytic z 专性腐生 obligate saprophytic z 兼性腐生 facultative saprophytic
z 无性生殖 asexual reproduction z 游动孢子 zoospore z 孢囊孢子 sporangiospore z 分生孢子 conidiospore
z 有性生殖 sexual reproduction
真菌营养繁殖和无性生殖的各种孢子
Spores of Vegetative/Asexual Reproduction in Fungi
真菌的生活史 Life History of Fungi
大多数真菌的生活史中，只有核相（主要指细胞核中染色体 的数目）交替而没有世代交替
z 光合色素演化 evolution of photosynthetic pigments: 所有藻类植物（包括 蓝藻）都含有叶绿素a和光系统II（光合放氧），根据所含光合色素的种 类，可以看出藻类植物三条主要进化支系 Î以藻胆素和叶绿素d为光系统II的主要集光色素：这个支系以原核蓝 藻⇒真核红藻为代表。 Î以叶绿素c为光系统II的主要集光色素: 以褐藻类植物为代表 Î以叶绿素b为光系统II的主要集光色素: 以绿藻类植物为代表
真菌 Fungi （真菌门 Eumycophyta）
真菌是一群异养的真核生物 (heterotrophic eukaryotes)， 由于它们具有细胞壁，长期 以来被归入植物界。但真菌 的营养方式以及细胞结构等 方面和绿色自养生物差异较 大，所以一些学者主张把真 菌和粘菌独立分出成立真菌 界 (Kingdom Fungi)
真菌的有性生殖
Sexual Reproduction of Fungi
真菌的有性生殖过程通常包括 3个不同的阶段，即 质配 plasmogamy、核配karyogamy和减数分裂 meiosis。根据有性生殖过程中配子/配子囊的表 现形式，真菌有性生殖的方式有以下4种：
¾ 配子结合 gametogamy ¾ 配偶囊接合 gametangiogamy ¾ 配偶囊接触交配 gametangial contact ¾ 体配 somatogamy
孢
囊
芽生孢子
孢 子
分
生
节孢子
孢 子
营养繁殖和无性生殖的区别和联系
z 营养繁殖 z 营养体一部分。 z 产生“繁殖体propagule”， 它可以是单个细胞也可以 是一些组织或器官。
z 无性生殖 z 营养体中的某个细胞通过 生长分化形成一种“特殊 器官”——孢子囊，其内 含有多或一个孢子，孢子 再进一步发育形成新一代 营养体。 z 生殖过程中无“性”配合。
由于减数分裂在生活史中发生的时期不同，藻类生活史可分为三种 类型：
¾ 无孢子体型生活史——减数分裂在合子萌发时发生， 这类藻类 植物的生活史中只有一种植物体，即单倍体，如衣藻、水绵等。
¾ 无配子体型生活史——减数分裂在配子囊形成配子时发生， 这种 生活史也只有一种植物体，即二倍体，如硅藻，松藻等。
¾ 具世代交替的生活史——减数分裂在孢子体形成孢子时发生， 孢 子进一步发育成配子体，这样生活史具明显的世代交替，如许多 高等藻类。
真菌的主要特征
Main Features of Fungi
¾ 真菌的营养体 vegetative body ¾ 营养方式 modes of nutrition ¾ 真菌的繁殖 reproduction of fungi ¾ 真菌的生活史 life history of fungi
真菌的营养体 Vegetative Body of Fungi
藻类植物的演化
Evolution of Algae
z 藻类细胞的演化 evolution of algal cells z 藻类植物体（原叶体）的演化 evolution of algal
vegetative thallus
单细胞 unicellular ⇒ 集聚群体 clone ⇒定型群体 coenobia（如团藻） ⇒ 丝状体 filament ⇒假薄壁组织体 pseudoparenchyma ⇒ 薄壁组织体 parenchyma
z 寄生 parasitic z 专性寄生 obligate parasitic z 兼性寄生 facultative parasitic
z 共生 symbiotic
真菌的繁殖 Reproduction of Fungi
z 营养繁殖 vegetative propagation z 裂殖 binary fission z 芽生孢子 blastospore z 厚壁孢子 chlamydospore z 节孢子 arthrospore
z 菌丝体 mycelium 除单细胞的真菌 （e.g. yeast)外，绝大多数为由菌丝 构成菌丝结构体 。
z 菌丝 hyphae z 无隔菌丝 aseptatic hyphae z 有隔菌丝 septatic hyphae
z 细胞壁 fungal cell wall—— 主要成 分为几丁质 chitin 和纤维素cellulose z 低等真菌——纤维素 z 高等真菌——几丁质