各位親們，你們有沒有想過，地球存在到現(xiàn)在這么多億年了，動(dòng)物進(jìn)行了翻天覆地的進(jìn)化，那植物呢？它們是怎么進(jìn)化的呢？

其實(shí)，地球上最初的植物是沒有葉子的?。A(yù)警：現(xiàn)在的植物和古代是兩碼事，僅僅是為了方便理解哈。）那個(gè)時(shí)候植物長得應(yīng)該是這樣子。

那現(xiàn)在的植物為什么都是枝繁葉茂的，葉子是怎么進(jìn)化出來的？今天就從四個(gè)方面來和大家聊聊植物的進(jìn)化史。

01，地球的植物史

這里，我先簡單地回顧下地球的植物史。最早的植物祖先，應(yīng)該是一批光合細(xì)菌，大概是30億年前。

其實(shí)光合細(xì)菌最古老的不是綠色的，應(yīng)該是紫色菌，今天這些菌還存在。而綠色菌最后取得了決定性勝利，至于為什么，應(yīng)該是跟光的選擇性吸收有關(guān)。因?yàn)閺囊婚_始它們反射綠色光，這也是為什么世界是綠色的原因。

這是地球史上最偉大的一頁。也是我們最后出現(xiàn)的基礎(chǔ)之一。

因?yàn)椋辛斯夂霞?xì)菌的出現(xiàn)，地球上開始出現(xiàn)了氧氣，它們在地球孕育生命，沒有它們，我們的星球?qū)⑴c火星一樣。有了氧氣和臭氧層，我們從此不畏懼紫外線，為什么生物在海洋中孕育？因?yàn)楹Ｑ罂梢缘謸鯚o數(shù)的射線，特別是紫外線。

后來，不知道啥時(shí)候，這批細(xì)菌內(nèi)共生，進(jìn)化成了最古老的植物，就是海水中的無數(shù)綠色藻類

大約4億年前的志留紀(jì)晚期（4.4-4.1億年），地球上偉大的新篇章開始了，植物開始登陸啦！這一登陸，改變了地球。

由于缺乏競爭者，很快（大概一億年吧），地球覆蓋上了綠色

由于植物的光合作用，使得，地球上的氧氣含量逐步增加，經(jīng)過大概一億年的野蠻生長，到了石炭紀(jì)（3.6-2.8億年），地球的含氧量達(dá)到了史無前例的高，超過了30%，高濃度的氧氣，使得地球產(chǎn)生了無數(shù)巨型動(dòng)物，史前怪獸，比如超過一米的蜻蜓（這個(gè)原因依然是，含氧量的增加，使得昆蟲有了長大的可能性。因?yàn)樵S多昆蟲是通過遍布全身或部分肌體的氣管吸收氧氣的。在同一環(huán)境下，體型越大，氣管（呼吸系統(tǒng)）體積就越大。但當(dāng)氧氣濃度高時(shí)，生物不需靠增大呼吸系統(tǒng)的體積來為增大的體型提供更多氧氣，因此呼吸系統(tǒng)對體型的限制影響降低了，允許生物向更大體型進(jìn)化。）

然而，植物史上第一次危機(jī)出現(xiàn)了！

02，第一次植物危機(jī)是什么？

關(guān)于這次危機(jī)，我們還是要從植物光合作用的原理說起。

光+水+二氧化碳=葡萄糖+氧氣

這個(gè)公式里，光來自太陽，水地球很多，而一個(gè)核心制約因素，二氧化碳，成為了勒在植物脖子上的一個(gè)繩索。

那個(gè)時(shí)候的植物，瘋狂的吸收二氧化碳，然后結(jié)果，一瞬間，地球的二氧化碳，不夠用了?。?！霧草，什么鬼，二氧化碳不夠用了？沒錯(cuò)，看到今天的溫室效應(yīng)，你是不是覺得很離奇？

但是事實(shí)就是這樣，地球上的二氧化碳不夠光合作用了。植物靠吃二氧化碳為生，一旦二氧化碳沒有了，那植物就無法維持了，于是無數(shù)植物死亡了。地球上第一次危機(jī)就這么誕生了。而這次危機(jī)，差點(diǎn)毀掉了地球（自然界）。

03，葉類植物的誕生

而這個(gè)時(shí)候，有部分植物開始尋找新的路徑，于是葉子開始登上了舞臺(tái)（一定要記住進(jìn)化論的核心哦，突變是隨機(jī)的，選擇是有方向的。回到這里，葉子是隨機(jī)出現(xiàn)的，而低濃度二氧化碳僅僅是一個(gè)自然選擇過程，二者不存在最直接的因果關(guān)系）另外，這里的圖片是被子植物，出現(xiàn)在侏羅紀(jì)，更早的是裸子植物。藻類-苔蘚-蕨類-裸子-被子

葉子的出現(xiàn)，是植物進(jìn)化史上偉大的一頁。因?yàn)槿~子的出現(xiàn)，從此植物再也不依靠樹干和枝條來進(jìn)行光合作用，而是用葉子來進(jìn)行光合作用。

植物的葉子使得植物光合作用的范圍，增加了幾百萬倍以上。而且葉片可以更好的利用空氣中稀薄的二氧化碳來進(jìn)行光合作用。

于是，植物存活下來了

但是，悲劇還在上演。

因?yàn)槿~片的出現(xiàn)，使得植物可以吸收更多的二氧化碳，他們的確存活了，但本質(zhì)上，地球的二氧化碳還在持續(xù)減少，而且再加速減少（吸得更猛了），如果沒有新的二氧化碳來源，那么，植物將全部死去，或者，換成其他的氣體，比如，固氮。

04，神來之筆——真菌

然而，這個(gè)時(shí)候，真菌拯救了地球，這個(gè)內(nèi)容可以參考巴甫洛夫大神的作品。

也許在最初的時(shí)候，誰都沒想過去分解過植物纖維，動(dòng)物的胃也不行。大量的植物尸體，那就是一個(gè)垃圾天堂。直到有一天，地球已經(jīng)無法承載了。而真菌開始大展手腳，他們分解了植物，使得碳循環(huán)成功的流轉(zhuǎn)起來，補(bǔ)充了最后缺失的一環(huán)。

這就是今天的綠色世界。

補(bǔ)充：授人以漁。本人不是學(xué)植物和地質(zhì)的，所以寫作過程難免疏漏甚至?xí)负芏嘣瓌t性的錯(cuò)誤，當(dāng)然也比較懶散，比如石炭紀(jì)時(shí)期的地球形狀。

本文的主要參考內(nèi)容包括但不限于以下內(nèi)容，這幾篇文獻(xiàn)都很精彩。

1. Harrison C J, Corley S B, Moylan E C, et al. Independent recruitment of a conserved developmental mechanism during leaf evolution[J]. Nature, 2005, 434(7032): 509-514.

2. Edwards, D., Feehan, J. & Smith, D. G. A late Wenlock ?ora from County Tipperary, Ireland. Bot.J. Linn. Soc. 86, 19–36 (1983).

3. Gifford, E. M. & Foster, A. S. Morphology and Evolution of Vascular Plants (Freeman, New York,1989).

4. Boyce, C. K. & Knoll, A. H. Evolution of developmental potential and the multiple independent origin of leaves in Paleozoic vascular plants. Paleobiology 28, 70–100 (2002).

5. Kenrick, P. & Crane, P. R. The Origin and Early Diversi?cation of Land Plants: A Cladistic Study (Smithsonian Institution Press, London, 1997).

另外對植物感興趣的，可以看一部紀(jì)錄片，how to grow a planet《植物之歌/地球養(yǎng)成計(jì)劃》，本文的撰寫過程也參考了這個(gè)紀(jì)錄片。