草的进化史?

121 2024-03-14 15:12

草本植物不是一个生物学标准分类单元,而是多类植物的总称,主要由禾本科、菊科、兰科、莎草科、苋科等植物构成。今天陆地总面积的1/5被草本植物覆盖,即便是北极圈极寒的气候也没能阻止草本植物在那里扎根。人类目前已发现约30万种草本植物。它们是植物家族中分布最广的一个类群。

无论是生长于西双版纳、高度动辄超过30米的巨龙竹,还是人们司空见惯的西红柿、南瓜和大白菜,都属于草本植物。草对人类极为重要,因为人类很多食物来自草本植物。米、面等主粮来自禾本科植物;绝大部分蔬菜是草本植物;养殖业则以大豆和玉米等草本植物的种子作为动物饲料,为人类提供重要的肉、奶和蛋;甘蔗和甜菜这两种产糖草本植物贡献了全球大部分食用糖;葵花籽油、大豆油、花生油、菜籽油等常见食用油也多数来自草本植物。

为人类提供粮食的禾本科植物就是属于草这个大家族。

早在距今3亿年前,地球上就已经出现了最高可达50米的裸子植物——科达树。草本植物的出现时间比木本植物晚得多。2018年,中国科学家从马鬃龙的牙齿化石中发现了来自禾本科植物的植物表皮和植硅体,年代可追溯到1亿多年前。可见,除了蕨类和裸子植物,草也是某些植食性恐龙的食物之一。

超强适应性

作为后来者,草比树具有更强的适应性。相比从发芽到开花动辄需要好几年的木本植物,草本植物从萌发到开花一般仅需几十天。因此,在相同的时间里,草能繁殖更多代,比树木更能适应环境变化。

草的繁殖策略十分多样。有些草可以根据环境的变化,自由地在异花授粉和自花授粉间切换。还有的草,例如一些多肉植物,仅靠一个叶片就能发育出一个全新的个体。

兰花等草本植物还有一种更奇怪的生殖方式:无融合生殖。一般来说,高等植物的细胞会以减数分裂的方式形成配子,再经由受精形成种子。而兰花的配子不需要经过减数分裂或受精,就能形成种子。目前科学家发现的拥有无融合生殖模式的植物超过400种,其中禾本科、菊科、兰科和茜草科这四类草本植物占了绝大多数。

大多数草一次能产生大量种子,即便环境不理想,这种策略也能保证至少有少量种子能够萌发。草的种子一般都很輕,大多数都带有纤毛、倒刺或穗等结构,以便于种子利用风、水或动物进行传播。水稻、小麦等禾本科植物在生长过程中,还会在靠近地面的茎上分蘖,也就是长出新的分支。如果气候和环境适宜,那么分蘖越多的植物,产出的种子也越多。这在很大程度上解释了为什么被子植物总物种数的13%都是禾本科植物。

开启草的时代

6600万年前,以恐龙为标志的中生代结束,而恐龙和其他爬行动物曾经的食物——早期哺乳动物逐渐占据优势。从此,地球迎来了被称为“哺乳动物时代”的新生代。实际上,新生代也可以叫作“草兴起的时代”。

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