中国农业大学：《植物生物学》课程授课教案（讲义）第十七章 生命起源与植物多样性的演化历程

中 国农业大学 生物学院教案 20099~20107学年 课程名称：植物生物学 教材名称：植物生物学（主编杨世杰） 授课对象：生物各专业，生命科学试验班、资源与环境学院各专业 开课时间：全年 授课学时：48 主讲教师：《植物生物学》课程组 教学章节：第十七章 编写时间：2010.03

中 国 农 业 大 学 生 物 学 院 教 案 2009.9 ~ 2010.7 学年 课程名称：植物生物学 教材名称：植物生物学（主编杨世杰） 授课对象：生物各专业，生命科学试验班、资源与环境学院各专业 开课时间：全年 授课学时：48 主讲教师：《植物生物学》课程组 教学章节：第十七章 编写时间： 2010.03

第十七章生命起源与植物多样性的演化历程 教学内容：生命起源与植物多样性的起源和演化 总学时：2 教学目标：掌握植物多样性的起源和演化的基本过程 教学重点：高等植物的起源和演化 教学难点：原始和次生特征 教学手段：多媒体教学 敕学过程 章节 学时 主要教学内容及安排 备注 第一节生命的1 (导入新课)通过复习被子植物主要类群，引出本课内容 起源与原核生 Smin 物的产生 (正文内容43min) 第二节真核 解释图171.植物界各大类群系统演化示意图 幻灯 类的起源与演 第一节生命的起源与原核生物的产生 板书 化 约45亿年以前在地球刚形成时，地质变化非常剧烈 第三节藏类植 如高山的隆起、火山喷发等。氧和氢在高温下结合成水蒸 物和苔藓描物 气，随着地球表面的冷却而凝结成水，形成了海洋。当 的发生与演化 大气臭氧层还没有形成，紫外线极其丰富，碳、氢和氧结 合为甲烷、氨和二氧化碳等。高温、大气放电和紫外线为 形成复杂的分子提供能量。几十亿年的变迁，在原始海洋 里积累了复杂的蛋白质、核酸、脂肪和碳水化合物等有机 物。这些化合物的偶然组合有可能形成具有警殖和新陈代 谢功能的原始生命 原始生命进一步演化，产生了原核细胞。首先产生的 是异养细菌，然后自养细菌才出现。自养细菌包括化能自 养细菌和光合自养细菌两类，由于细菌的光合作用过程不 能分解水分子和放出氧气，较蓝藻简单，因此光合细菌的 出现应该早于蓝藻。元古代早期蓝藻和细菌化石较太古代 丰富，形态多样性程度也较高，除具有丝状体外，还有球 状体等。 第二节真核藻类的起源与演化 板书 有人认为细胞核的进化可能是由原核经中核进化为 真核的，而线粒体和质体的起源可以用内共生 解释 (节植物和首植物的发生与演化 “、裸蕨植物和苔薛植物的起源与演化 裸蕨类植物（图17-2）发现于古生代志留纪，繁盛于 泥盆纪，其中莱尼麟属(Rhynia)是研究较为清楚的类群 之 有关维管植物器宫的起源问题有不同的解释，其中顶幻灯 枝学说(Telome theory)的影啊较大。 (本教学单元内容小结)回顾本课程单元所讲主要内容， 加深对教学重点的理解。2min

第十七章 生命起源与植物多样性的演化历程 教学内容： 生命起源与植物多样性的起源和演化 总学时：2 教学目标 ： 掌握植物多样性的起源和演化的基本过程 教学重点： 高等植物的起源和演化 教学难点： 原始和次生特征 教学手段：多媒体教学 教学过程 章 节 学时 主要教学内容及安排 备注 第一节 生命的 起源与原核生 物的产生 第二节 真核藻 类的起源与演 化 第三节 蕨类植 物和苔藓植物 的发生与演化 1 （导入新课）通过复习被子植物主要类群，引出本课内容 5min （正文内容 43 min） 解释图 17-1．植物界各大类群系统演化示意图 第一节 生命的起源与原核生物的产生 约 45 亿年以前在地球刚形成时，地质变化非常剧烈， 如高山的隆起、火山喷发等。氧和氢在高温下结合成水蒸 气，随着地球表面的冷却而凝结成水，形成了海洋。当时 大气臭氧层还没有形成，紫外线极其丰富，碳、氢和氧结 合为甲烷、氨和二氧化碳等。高温、大气放电和紫外线为 形成复杂的分子提供能量。几十亿年的变迁，在原始海洋 里积累了复杂的蛋白质、核酸、脂肪和碳水化合物等有机 物，这些化合物的偶然组合有可能形成具有繁殖和新陈代 谢功能的原始生命。 原始生命进一步演化，产生了原核细胞。首先产生的 是异养细菌，然后自养细菌才出现。自养细菌包括化能自 养细菌和光合自养细菌两类，由于细菌的光合作用过程不 能分解水分子和放出氧气，较蓝藻简单，因此光合细菌的 出现应该早于蓝藻。元古代早期蓝藻和细菌化石较太古代 丰富，形态多样性程度也较高，除具有丝状体外，还有球 状体等。 第二节 真核藻类的起源与演化 有人认为细胞核的进化可能是由原核经中核进化为 真 核 的 ， 而 线 粒 体 和 质 体 的 起 源 可 以 用 内 共 生 （endosymbiosis）解释。 第三节 蕨类植物和苔藓植物的发生与演化 一、裸蕨植物和苔藓植物的起源与演化 裸蕨类植物（图 17-2）发现于古生代志留纪，繁盛于 泥盆纪，其中莱尼蕨属（Rhynia）是研究较为清楚的类群 之一。 有关维管植物器官的起源问题有不同的解释，其中顶 枝学说（Telome theory）的影响较大。 （本教学单元内容小结）回顾本课程单元所讲主要内容， 加深对教学重点的理解。2min. 幻灯 板书 板书 幻灯

第三节蕨类植1 藏类植物的起源与演化 板书 物和苔藓植物 多数学者认为蕨类的起源不早于晚志留纪。裸蕨是最幻灯 的发生与演化 早的维管植物，以后沿着不同的路线演化 使得蕨类植物 第四节裸子植 高度发展。演化路线大致可分为石松类、木贼类、真蕨类 物的起源和演 等。 真蕨类最早出现于中泥盆纪，石炭纪曾大量绝灭，但 蓖五背被子相 在中生代的三叠纪和侏罗纪时又发展了许多新类群并延 物的起源与海 续至今。古碳属（古羊齿)是重要代表之 其叶为二回羽状复叶，似现代的真族，孢子囊以短柄着生 在羽片或小羽片上，具异型孢子和异型孢子囊。 第四节裸子植物的起源和演化 板书 裸子植物既是种子植物，又是颈卵器植物，是介于蕨幻灯 类和被子植物之间的一群高等植物。古蕨属 （).(图17.5)可能是裸子植物的远祖。 在上 泥盆纪出现的种子藏(Pteridospermae),如髓木 (Medullosa)是蕨类和裸子植物之间的高级过渡类型。 由种子蕨进化出两支，其中雌、雄孢子叶分别集中形 成孢子叶球的类群，进化为拟苏铁植物(Cycadeoideinae) 和苛得狄植物(Cordaitinae)(图17.4)，而雌、雄孢子叶 共同集中形成孢子叶球的类群发展形成本内苏铁 (Bennettitaceae)(图17-6)和半被子植物 (Hemiangiospermae）。 第五节被子植物的起源与演化 板书 被子植物发生的时间 现在普遍认为被子植物的早期进化和初期的重要分 幻灯 化发生在距今约1.2亿年以前的中生代末的白垩纪，而到 了距今8000-9000万年前的白垩纪末期，被子植物己在地 球上的大部分地区占了统治地位。 白要纪中期被子抽物的“据发式”出现，加出的演化 速率和在地球上的扩散速度是罕见的。许多学者曾对此做 过解释，但始终未揭开这个迷。 二、被子植物的发生地 板书 目前，有关被子植物发生地的学说有高纬度起源说和 中低纬度起源说。 当今高韩度起源说被多数学者反对，因为被子植物化 石在远离北极地区的中、低纬度地区（温带、热带）也有 且早于北极地区。 三、被子植物的祖先 板书 目前，有关被子植物的祖先问题存在争议，主要学说 幻灯 有真花说(Euanthium Theory)和假花说(Pseudo-anthium 真花说 解释 假花说

第三节 蕨类植 物和苔藓植物 的发生与演化 第四节 裸子植 物的起源和演 化 第五节 被子植 物的起源与演 化 1 二、蕨类植物的起源与演化 多数学者认为蕨类的起源不早于晚志留纪。裸蕨是最 早的维管植物，以后沿着不同的路线演化，使得蕨类植物 高度发展。演化路线大致可分为石松类、木贼类、真蕨类 等。 真蕨类最早出现于中泥盆纪，石炭纪曾大量绝灭，但 在中生代的三叠纪和侏罗纪时又发展了许多新类群并延 续至今。古蕨属（古羊齿 Archaeopteris）是重要代表之一， 其叶为二回羽状复叶，似现代的真蕨，孢子囊以短柄着生 在羽片或小羽片上，具异型孢子和异型孢子囊。 第四节 裸子植物的起源和演化 裸子植物既是种子植物，又是颈卵器植物，是介于蕨 类 和 被 子 植 物 之 间 的 一 群 高 等 植 物 。古蕨属 （Archaeopleris）（图 17-5）可能是裸子植物的远祖。在上 泥 盆 纪 出 现的 种 子蕨 （ Pteridospermae ）， 如 髓 木 类 （Medullosa）是蕨类和裸子植物之间的高级过渡类型。 由种子蕨进化出两支，其中雌、雄孢子叶分别集中形 成孢子叶球的类群，进化为拟苏铁植物（Cycadeoideinae） 和苛得狄植物（Cordaitinae）（图 17-4），而雌、雄孢子叶 共 同 集 中 形 成 孢子 叶 球 的类 群 发 展 形成 本 内 苏 铁 （ Bennettitaceae ）（ 图 17-6 ） 和 半 被 子 植 物 （Hemiangiospermae）。 第五节 被子植物的起源与演化 一、被子植物发生的时间 现在普遍认为被子植物的早期进化和初期的重要分 化发生在距今约 1.2 亿年以前的中生代末的白垩纪，而到 了距今 8000-9000 万年前的白垩纪末期，被子植物已在地 球上的大部分地区占了统治地位。 白垩纪中期被子植物的“爆发式”出现，如此的演化 速率和在地球上的扩散速度是罕见的。许多学者曾对此做 过解释，但始终未揭开这个迷。 二、被子植物的发生地 目前，有关被子植物发生地的学说有高纬度起源说和 中低纬度起源说。 当今高纬度起源说被多数学者反对，因为被子植物化 石在远离北极地区的中、低纬度地区（温带、热带）也有 且早于北极地区。 三、被子植物的祖先 目前，有关被子植物的祖先问题存在争议，主要学说 有真花说（Euanthium Theory）和假花说（Pseudo-anthium Theory）。 真花说 假花说 板书 幻灯 板书 幻灯 板书 幻灯 板书 板书 幻灯 解释