植物生命溯源与进化
那些曾经郁郁葱葱覆盖地球表面的植物，如今的命运各不相同。有的已经完全灭绝了，例如大多数陆生植物的祖先———裸蕨，在3亿多年前就从地球上消失了；有的经历了若干次全球性的大灭绝，至今仍有少数存活下来，在地球的某个角落勉强延续着种族的“香火”，也就是所谓的“孑遗物种”，例如桫椤；也有一些种类丢弃了原始性状，进化为现代物种。
很显然，在植物的这段历史中，不同的物种所经历的演化时间大相径庭。
一般说来，越处在进化的早期，低等生物完成非常基本的进化所需要的时间就越长。比如说，从太古代到元古代早期，低等的原核生物细菌和蓝藻，经历了从单细胞个体到多细胞群体、从形态种类单调到多样化、从分布局限到分布广泛的演化。这个过程历时十几亿年，相当于从鱼类进化到人类所需时间（大约4亿年）的3倍。
而越处在进化的晚期，在很短时间内就可以产生出极其精巧的构造。例如，最初的有花植物大约出现于侏罗纪晚期，但仅仅几千万年之后就进化出兰花这样精致的种类。
藻类植物
单细胞藻类
池塘里或者水沟里的水常常呈现出绿色，我们用肉眼看不出这种水里有什么东西在活动。可是在显微镜下，这样的一滴水就变成了一个小世界。
在我们的视野里，除了有多种小动物之外，还会发现一些绿色的藻类植物生活着。
其中有一种小小的单细胞藻类，名叫“单胞藻”。它有两根长长的鞭毛可以摆动，能让它在水中游动得很快。它有一个红色的“眼点”，具有感光能力，能使它向着有光的方向游动。但是，这个眼点不能像眼睛那样成像，所以对于单胞藻来说，这个世界只有明暗，没有形状。
单胞藻已经具有了叶绿体，但它不是像大多数高等绿色植物所具有的椭球形叶绿体，而是呈杯状。
群居藻类同样是在一些绿色的水体中，常常可以看到一种球形体，在水中滚动着游来游去。它由16个细胞聚成一团，外面包着一层透明的膜。其中的每个细胞都与单胞藻非常相似，并且每个细胞都单独生活，互不依靠，只是在行动上是一致的。它就是“实球藻”。这种植物很像是由单胞藻经过细胞分裂以后，那些相同的细胞聚集在一起而形成的一个整体。
有时候，在这种水里还可以看见一种比实球藻更大的圆球体。它是由更多的像单胞藻一样的细胞集合而成，叫“团藻”。组成团藻的所有细胞都分布在球体的表面，外面有共同的膜包围，所以团藻的结构看上去是中空的。
与实球藻不同的是，组成团藻的细胞之间存在着物质交流。而且在繁殖后代时，有一部分细胞进行分裂，产生新的群体，或者形成卵和精子，而其他不育的细胞就供应养料给这些生殖细胞。所以，团藻这种群体已经不再是多个细胞的简单堆积，而是在细胞之间形成了某种联系和初步的分工。但是，团藻在形态上还没有上下前后之分，而且在营养生长的阶段，各个细胞在形态和功能上没有分别。因此，它还只是一种低等的多细胞植物。
多细胞藻类
紫菜是我们常吃的一种海产植物。它的身体很简单，只是由单层细胞所构成的薄片，这种薄片的面可以伸展得很大。紫菜生活在较深的海水中，那里的阳光比较弱，紫菜这种平展形的体形有利于接受更多的阳光。
紫菜身体上的某些部分比较肥厚，可以用来附着在海底的岩石上。这种一端固定、一端游离的身体构造，显示出紫菜的身体两端已经出现了初步的分工。它的固着生活也有利于让它“定居”在合适的环境中，而不至于被海水冲到条件恶劣的地方。
海带也是一种常见的食用海藻。它和紫菜一样过着定居生活，但是它的结构要比紫菜复杂得多。它有宽阔的叶状部分，也就是我们要食用的部分，由多层细胞构成，具有相当的厚度。在叶状部分的基部，有一个类似于圆柱形的柄，在柄的基部，存在着根状分支，可以用来固着在海底的岩石上。
海带不仅是身体两端存在分工，而且在身体内部，不同的细胞也具有不同的功能。由于叶状部分和柄部由多层细胞构成，很多细胞位于身体的深层部位，不能直接与海水接触来获得必需的水分和养料。但是，海带体内有些细胞十分细长，就好像是输送养料的管道，贯穿在身体内部，以此来解决深层细胞的“生计”问题。
像海带这样的藻类多半生活在浅海，当退潮或者海底地形隆起时，它们就可能暴露在空气中。但是，这类植物的体表往往存在一些胶状物质，可以对身体起到保护作用，再加上柄的支持，也就有了适应陆地生活的可能性。
从这些生活在水中的低等植物身上，我们可以发现植物从简单到复杂的发展趋势。虽然它们基本上是适应水生生活的，但是在一些比较高级的种类中，已经逐渐发展出可能适应陆地生活的相关构造。这也说明了植物从水生向陆生发展的趋势。
蕨类植物的产生
地球上最早的陆生植物出现在晚志留纪到早泥盆纪的沉积物中，这说明在距今4亿年前，植物已经开始由海洋向陆地推进，实现登陆的伟大历史进程。
植物的登陆改变了以往大陆一片荒芜的景象，使陆地逐渐披上绿装。不仅如此，陆生植物的出现和进化，完善了地球上的生态系统。它们不仅以海藻所无法比拟的生产能力制造出碳水化合物，而且通过光合作用大量吸收大气中的CO/—2，并放出O/—2，进一步改变着大气的成分。
因此，4亿年前的植物登陆是地球生命发展史上的里程碑，如果没有植物的成功登陆，就没有今天的世界。
化石资料表明，担负起登陆使命的是裸蕨植物，它们属于蕨类植物门中一类早已灭绝的原始类型。裸蕨身体矮小，大多高不到1米，少数可达2米，没有根，只有假根，表皮上长有绒毛状或刺状突起，担负起类似于叶的功能。
表皮有角质层和气孔，体内还有尚不发达的输导组织———维管束。
它们身上所具有的很多特征，使古植物学家认为它们起源于绿藻。在4亿年前的志留纪末期，地球上的自然条件发生了重大变化。不少生长在海滨或浅海潮间带的藻类植物，经历了无数次间断性的曝晒后，其中一部分未被淘汰的种类，开始越来越适应陆地环境。某种绿藻的后裔最后终于舍水登陆，产生了以裸蕨为代表的第一批陆生植物。
裸蕨能够成为开创登陆大业的先驱，并非是因为一时的运气。它们为了完成登陆而发展起来的很多制胜“法宝”，在今天的植物身上依然能够看到。
蕨类登陆
裸蕨登陆以后，首先要解决的问题就是如何吸收足够的水分，因为在陆地上就不能像在水中那样用全部的身体表面来吸收水分了。既然地表无水，那就得用根系从地下吸水。不过裸蕨还没来得及实现根、茎、叶的真正分化，只是形成了类似的结构，即假根。体内已经拥有的维管组织尽管还不发达，但已经能够实现水分和养料的运输功能了。
裸蕨作为陆生植物的始祖，的确是功不可没。经过4亿多年的演化，它们所发明的假根已经被今天的植物进行了出色地完善，很多植物为了寻找更多的水分，它们的根系已经发达得超乎我们的想象。一株4个月大的燕麦，所有根系的总长度可达700多千米；沙漠中矮小的灌木———骆驼刺，它的根系能深入地下30多米。
除了吸收水分和养料这个基本功能外，很多植物还发展出支持根、储藏根、寄生根、呼吸根等功能各异的“变态根”。所有这些根的祖先，都要追溯到几亿年前裸蕨登陆时所发明的原始假根。
保持水分
植物到了陆地上，由于直接暴露在空气中，因此如何避免水分的过度蒸发也是一个重要的生存问题。尽管裸蕨作为登陆先锋的构造还非常简单，但保水措施已经相当高明。它的表皮细胞分泌出糖和脂类，这些物质在氧气中被硬化，形成可以防止水分散失的角质层。只有少数表皮细胞特化成气孔，作为水分蒸发的通道。
裸蕨的这套保水机制依然在今天的植物中被广泛使用。生长在干旱地区的植物为了适应缺水环境，白天将气孔关闭以减少水分蒸腾，晚上才打开气孔进行气体交换。它们的储水能力相当惊人：北美洲沙漠中的仙人掌高达15~20米，储水量可达2吨；西非的猴面包树，已经发现的最粗的一棵就连40个人都合抱不过来，被称为“最胖的树”，其储水量可达40吨。
直立问题
裸蕨登陆后的另一个问题是如何直立。毕竟脱离了水中浮力的依托之后，水生植物原来的身型实在是显得太柔弱了。实际上，在陆地上生存就好像是踏入了没有硝烟的战场，而绝不是走上展示苗条身材的舞台。
如果裸蕨不能直立，那么细长的身体就很容易纠缠在一起，不利于光能的吸收。因此，裸蕨必须增强自身的支持力，它们在茎的中央形成了坚实的中柱。这种机械组织的出现，让陆生植物能将地上部分支撑起来。尽管和今天的植物相比，这些“登陆先锋”的身体要柔弱得多，但这毕竟是植物第一次在陆地上挺起了“腰杆”。也正是它们的这种创造，奠定了今天所有参天大树的基础。
利用阳光
植物对阳光的向往常常可以诱发出巨大的生命力，森林中的参天大树就是在年复一年竞争阳光的过程中越长越高的。
植物除了尽可能地将身体往高处生长，并拓展横向面积之外，还发展出另一个巧妙的办法。如果我们仔细观察一下身边的植物，就会发现其中的玄妙。无论叶片的排列方式怎样，在同一株植物相邻的叶片之间，绝不会互相覆盖。这就是“叶镶嵌”现象，它能够保证叶片最大限度地接受光照。
而且，植物在分枝的时候，新生的枝条总是伸向不同的方向，这也同样保证了植物能尽可能多地利用周围空间来享受阳光。
我们今天在众多植物身上看到的这些特点，都能在裸蕨那里找到原始的痕迹。可以说，现代植物都应该感谢裸蕨把它们“培养”成利用阳光的“高效专家”。
苔藓
多数科学家认为，在早期征服陆地的战场上，至少有两条“进军”路线：
一条是以裸蕨为代表，发展出维管植物，它们完全摆脱了水生环境的束缚，成为真正的陆生植物，也由此占据了植物界的统治地位；另一条是以苔藓为代表，始终没有完全脱离水生环境。
苔藓是一类古老而原始的植物，它的起源尚不明确，古植物学家们推测可能也是从某些藻类进化而来。可是它们登陆以后却没有发生大的变化，换句话说，我们眼中的苔藓很可能与恐龙所见过的苔藓没有什么太大的差别。
因为苔藓的繁殖过程始终离不开水的帮助，所以直到现在为止，大部分种类的苔藓还只能生活在阴暗潮湿的地方，可以说它们并没有完全适应陆地生活，只能“羞答答”地躲在阴湿的角落里，无奈地看着大千世界的沧海桑田。
而且，在苔藓的身体里也没能发展出维管束，这样它们既失去了有效的输导组织，又难以支撑它们所“向往”的高大身躯，所以也就只能做个矮个儿生灵了。一般苔藓的高度都不会超过10厘米，哪怕是新西兰现存的最大苔藓，也只能长到半米左右。
可是，大自然的历史有时候就是那么令人费解。与裸蕨相比，苔藓原本是登陆大军中并不成功的派系，而裸蕨则作为陆生植物的始祖，曾经盛极一时。然而进化的结果却是裸蕨被自然界淘汰，彻底从地球上消失，只在地层中留下它们的遗骸让人慨叹。而其貌不扬的苔藓却在数亿年的岁月里饱经沧桑，延续至今，尽管它们并没有表现出太多的进化迹象，也没有夺得植物王国的统治权。
蕨类植物的繁盛
志留纪之后的泥盆纪，气候变得干燥，池沼干涸，很多生长在水边的植物被迫适应陆生生活。所以，从泥盆纪开始，陆生植物有了新的发展，由裸蕨植物演化而来的蕨类植物出现并很快繁荣起来，到石炭纪达到顶峰。从现在所掌握的资料来看，裸蕨在这段时间里繁衍出3个分支的后裔，即鳞木类、芦木类和真蕨类。
不一样的鳞木
在石炭纪的森林中，有一种主要的乔木叫“鳞木”。它们不断长粗，树干的直径可达1~2米，整个植株可以长到30~40米高，有的甚至高达50米，并且有一个枝叶繁茂的巨大树冠。即使是现代的高大乔木中，体型能与之相比的也只是少数。
从已经发现的鳞木化石来看，它们最早出现于3.5亿年前的晚泥盆纪，在石炭纪中期发展到顶峰，而且种类繁多，是当时热带沼泽森林中最重要的代表类群。进入二叠纪后，这些巨大的蕨类植物迅速衰落，在2亿年前的二叠纪末，地球表面的气候趋于干旱，它们几乎全部灭绝。
鳞木的叶片长度可达1米以上，脱落后在茎干表面会留下清晰的螺旋状排列的鳞状痕迹，“鳞木”的名称也就由此而来。令人称奇的是，鳞木的高大身型和巨大树冠，居然主要是靠坚固的厚“树皮”来支撑，而维管柱的发展却受到了限制。或许这也是导致鳞木类最终灭绝的原因之一。
芦木
芦木是繁荣于石炭纪的另一类古植物，它也是高达二三十米的大型乔木。
与现代乔木不同的是，它有明显的节。各个分支从节上生出，狭长的叶也是轮生在节上，整个枝叶就像一把巨大的“扫帚”。芦木在地下还匍匐生长着巨大的根状茎，从根状茎的节上再生出根。
现代植物中的“木贼”，也有明显的节和根状茎，枝叶也是轮生于节上，很多特征都与芦木相似，被认为是芦木类植物残留下来的种类。不过现代木贼的体型远远小于古代的芦木，而且都是草本植物，两者简直不可同日而语。
可惜的是，这些比现代木贼大几十甚至几百倍的“巨人”，在二叠纪迅速地衰落。它们的身体深埋在地下变成煤炭，成为当时主要的造煤植物。
真蕨
石炭纪的气候温暖潮湿，对植物的生长非常有利，而且很容易产生比较宽阔的叶子。因为在潮湿的环境中，哪怕是宽大的叶子，蒸腾作用也不会过于强烈而导致缺水。于是，真蕨植物在鳞木、芦木那样的高大“巨人”中间也繁盛起来。
真蕨虽然不比鳞木、芦木那么高大，但却有着长而宽大的叶，茎内还有发达的维管束。今天地球上许多有大型叶的蕨类植物就是从古代的真蕨类演变而来。尽管现存的真蕨基本上都是矮个的草本，但是它们的祖先也曾经在地球上辉煌过。我们从“蕨类植物之王”———桫椤的身上，或许还能窥见当年真蕨类植物的雄风。
大多数的桫椤可以长到1~8米高，茎干直径可达10~20厘米，羽状的大型复叶丛生在茎的顶端，树形有点像椰子树。产于东南亚、南亚和中国的白桫椤，高度可达20米，而新西兰的一些桫椤甚至长到了25米。其实，2亿多年前的很多真蕨类植物远比桫椤要高大得多。
古代的真蕨传承至今，它们的经历真可谓坎坷。
