科学猜想文集
(542)《水份在植物演化中的重要作用》
植物主要由两类物质组成,即干重物质与鲜重物质。鲜重物质量是指样本的含水量,干重物质是将样本经高温烘干,去除自由水后的恒定质量,反映了生物体不含水分的实际物质含量。
植物的含水量在70%以上,嫩枝嫩芽的含水量在90%以上,不同的植物含水量不一样,同一植物不同部位的含水量不一样,不同生长期的植物含水量也不一样。依此判断:植物的含水量在不同的生长时期与演化阶段,其含水量都会存在差异。
植物的含水量的差异是从苔藓植物诞生就开始形成,苔藓植物含水量占比仅为16%。苔藓植物是由微小的水生植物,向陆地演化的第一种自养生命体。苔藓植物所含的水份占比,是陆生环境造就的第一种水份占比。
能够限制其它植物进入,而限制不了苔藓植物进入的生态环境,表明陆生环境只能是寒冷地带的生存环境,这样的生态环境自然不能允许苔藓植物拥有过高的含水量。
在植物水份的占比中,16%的占比是最低的,任何一类植物的水份占比都高于苔藓植物。例如苏铁是最古老的植物之一,它的含水量在植物的演化过程中具有一定的代表性,它的含水量是40-50%之间。
刚砍伐的铁树木材可能含水率较高,通常在30%~50%左右。这个占比远低于其它植物。如果初始含水率为40%,铁树木材烘干后,其干重物质占比大约在60%左右。这是今天铁树干重物质的占比,远古时期的占比可能还要高。
在植物演化过程中,存在两个方面的演化,一是传统上演化,以植物生理功能、结构、繁殖状态上的演化,这种演化状态将植物分为四个类别:苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物,其中被子植物还包括草本植物。
草本植物是比较矮小的今生植物,而不是古老的植物,最低的含水量基本上在70%以上。如果将草本植物也纳入到演化范畴,并从表型上对植物进行演化式的划分,它们的排列顺序应该是苔藓植物、草本植物、灌木植物、乔木植物四大类型。
苔藓植物与草本植物在含水量上存在巨大的差异,而在表型上确是演化的近邻,这就构成了古老的蕨类植物也能演化成草本植物。类似的演化还有灌木,灌木包括亚灌木、小灌木、大灌木。亚灌木是一个典型由草本植物向灌木植物演化的过渡性物种。
在远古时期,苔藓植物没有演化成草本植物,更没有演化成亚灌木的过程,说明古生代是一个气温较低温差大的一种生态环境,它制约了苔藓植物向草本植物演化,逼迫植物直接向木本植物演化。
乔木也可以划分为小乔木与大乔木,大乔木植物是由单纯的顶端分生组织发育形成,是在特殊生态环境状态下形成的一种木本植物。它的特殊性在于环境逼迫,迫使植物只能含较少的水量。
像蕨类植物与裸子植物,都是特殊生态环境生长的植物,只不过裸子植物的演化发生在较晚一些的地史时期,含水量比更古老的植物要多一些,促进了顶端分生组成的发展。
如果没有特殊条件的制约,蕨类植物更演化的过程中应该出现具有草本性质的植物。小乔木是由顶端分生组织与侧生分生组织共同发育,所生长出来的一种植物状态。小乔木一般生长到3米左右便出现分生现象,我们将这种植物称为小乔木并不是它真的小,真的年青。
灌木也可以演化成小乔木,但灌木演化成的小乔木有着本质差别。在小乔木的演化中,以顶端分生组织为主,侧生分生组织为辅,所以小乔木的分生状态并不复杂。由灌木向乔木演化的植物,侧生分生组织非常活跃,相对的顶端分生组织相对要弱一些,所以,由灌木分生演化成的小乔木,分茎现象更贴近地面。
植物表型上的演化,代表着植物含水量的变化,从而带来生长上的变化、演化上的变化。这就是我们要表述:植物在演化过程中存在第二次演进或者多次演进现象,这种现象是由植物演进过程中鲜重物质的占比发生变化所决定的。
我们不要以为植物鲜重物质与干重物质之间的占比基本呈不变的状态,这其中植物的木质化发挥着主要作用。通过细心的观察:我们发现在植物的演化过程中,鲜重物质的占比变化,直接呈现在植物表型的变化中。
同物种春化存在明显的差异,也就是同种植物存在分期分批开花或者春萌现象。例如,樱花树的开花,从二月份到五月份,都有不同或相同樱花树的开花时间差异。我们初步断定:这种差异性是由植物接受光波强弱性质所决定的。而这种性质还与水份占比有直接关系。
在同类植物的诞生过程中,植物水份的改变,使同种植物存在二次演化现象。当一种生态环境适应了某种植物诞生时,它的诞生称之为早诞生。在生态环境持续了一个时期后,在几乎相同的生态环境中,出现了植物含水量的变化,就会导致同类植物的第二次演生现象,我们称之为晚诞生植物。可以说它们之间最大的区别,就是含水量与受光量程度上的差距。
早晚诞生的同类植物是有程度上的差异,由于温度升高与温差缩小,导致早晚诞生的植物含水量与受光量存在差异。早诞生的植物接受的短光辐射力度较低,它们在较弱的短光辐射下就能春萌。晚诞生的植物接触到的短光波较强,春萌的时间自然要推迟。
同种植物的水份占比在植物皮质上也有差异性反应,早诞生植物皮质缩水性较强,皮裂或者老化程度相对较大,晚诞生的植物在皮裂与老化程度上相对要弱一点,皮质的光滑度明显增强。
只要你仔细观察一下就不难发现,同种植物的春化不同,其皮质的裂隙状态不一样、老化程度不一样、生长孔之间的距离尺度也不一样,这都是生态环境演化导致的差异。
在植物的演化过程中,不仅存在植物生理上的变化,还存在循环系统循环物质的差异。例如:为什么草本植物诞生与繁荣在新生代,是因为草本植物的含水量可以达到80%以上,而古生代的气候环境不允许蕨类植物拥有如此高的水份占比,才逼迫蕨类植物向木本植物演化。
