陸上植物都有世代交替的生命週期

生物學的歷史101

1.     在植物各種演化中，最重要的突破是它們發展出陸上繁殖系統。

2.     大部分「藻類」的繁殖結構是單細胞，缺乏保護的細胞壁或套膜。這種生殖組織非常脆弱，容易乾死。相反地，「陸上植物」的生殖組織通常是多細胞的，生殖細胞有套膜保護裡面的精卵不會死亡。

3.     這種性器官雌雄名稱不同，雄性性器官，製造精子，稱為「雄器antheridia」；雌性性器官製造卵子，稱為「雌器archegonia」。

4.     所有陸上植物的繁殖都是「精卵結合」，精卵在性器官裡面結合；接著，每個受精卵在性器官裡面成長為「胚胎」。

5.     這個演化優於藻類，藻類的接合子(類似受精卵，但不一定是雌雄結合，有許多藻類是由一模一樣的細胞結合產生)在母細胞外面的自然環境長成胚胎。

6.     植物的胚胎受到性器官的保護，從植物身上得到它的水分與養分，可以說寄生在植物身上。因此，陸上植物常被稱為有胚植物 embryophytes。

7.     胚胎的發展毫無疑問地是更適應陸上生活，它讓植物最敏感、最怕乾掉的階段，在一個比較濕潤的環境中生長，十分類似哺乳類動物的胎盤。

8.     大氣和土壤的乾燥對陸上植物造成非常多的麻煩。許多陸上植物為了應付這個問題，演化出 氣孔stomata交換氣體，蠟質的外皮來保護植物表層、防止多餘水分流失。植物也發展出維管束運送水分和養分，解決地心引力的問題。

9.     植物登陸的早期應該是先佔領河流、湖泊、沼澤。一批又一批植物持續攻占這些棲息地，大量的植物死亡身體堆積在河底、湖底形成底土，底土發展出土壤，土壤促使更多其他種類植物的生長。

10.  所有的植物都有世代交替的生命週期，以「配子體」為主的「單倍體多細胞階段」，交替轉換成以「孢子體」為主的「雙倍體多細胞階段」，參考下圖：

11.  「雄性性器官」和「雌性性器官」製造出「精」、「卵」配子，精卵結合發展成「孢子體胚胎」，「孢子體胚胎」早期發育階段會「雌性性器官archegonium」裡生長。

12.  比較大、分化得比較複雜的「褐藻」和「紅藻」，顯示出一個演化的趨勢，配子體階段縮減，孢子體階段增加。事實上，孢子體階段比配子體階段更重要。

13.  陸上植物也有同樣的演化趨勢，孢子體階段愈來愈重要。接下來討論各種植物族群的時候，注意它們「配子體」的大小和重要性逐漸下降的同時，「孢子體」的重要性和大小逐漸增加。

 (翻譯編寫Carol H. McFadden, William T. Keeton的《Biology-An Exploration of Life生物學》)

圖片來源：http://8e.devbio.com/article.php?id=268

徐弘毅：

1.     因為「陸上植物」的「生殖器官」，是寄生在「母株植物體」上，所以，長出「生殖器官」的「配子體（單倍體）」，體型演化得愈來愈小，佔據生命週期的時間也愈來愈短。

2.     而植物體本身，為了將來「生產孢子，提供生殖器官、胚胎養分」等繁殖工作，必須吸收養分充分發育；所以，植物體，又稱為「孢子體（雙倍體）」，體型演化得愈來愈大，佔據生命週期的時間愈來愈長。

3.     從配子體與孢子體的演化消長來看，拉馬克「用進廢退」說並不全然錯誤。

4.     「用進廢退」說觀察到許多物種改變的現象，但沒有討論到導致物種改變的原因，而達爾文的演化論「物競天擇」原則，提供人類思考導致物種演化的各種因果關係。

5.     懂得比較藻類與陸上植物，在水中濕潤環境與在陸上生存的天然條件的差異，才能夠解釋它們為什麼會有種種演化特徵的差異。促進人類思考自然現象、推論因果關係，就是達爾文的演化論的貢獻。