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33.3:

土地殖民化

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Biology
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The Colonization of Land

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30多亿年前, 生命只能在海洋中生存。 一些原核生物已开始捕获 二氧化碳以产生糖,这一过程称为光合作用。 光合生物释放出 积聚在大气中的氧气。 水生生物是如何进化为陆路生物的? 单细胞光合原核生物 在20多亿年前 首先出现在人类湿润的陆地上。 与海洋环境相反, 陆地环境提供了充足的 阳光和二氧化碳, 这是光合作用的两个关键组成部分。 大约4.85亿年前奥陶纪时代, 多细胞植物和真菌逐渐演变出了 生活在陆地上的能力。 对陆地生命的关键适应之一 是细胞的特化, 最初将一个斜槽分离出来, 这个斜槽从根状结构中获取光, 这些结构固定植物并促进水和养分的吸收。 其他结构变化 有助于陆地植物的存活。 例如,蜡质角质层限制了蒸发。 细胞壁和血管组织提供结构支持 并促进较大植物内的水运输。 大约4.5亿年前, 节肢动物是第一批 发展出陆地生存能力的动物。 这些生物有外部骨骼, 是今天的昆虫 和甲壳类动物的前身。 四足动物,四条腿的动物, 大约4亿年前进化。 它们的鱼类祖先的肺部和内部骨骼的进化 对于这一群体的大规法、繁殖至关重要, 最终包括两栖动物、 爬行动物、鸟类和哺乳动物。 四足动物和节肢动物都在当时 栖息于土地的植物中 发现了丰富的食物资源。 在这个连续的过程中, 植物、真菌和动物成为了在地球陆地上的殖民, 并最终演变成我们今天所知的物种。

33.3:

土地殖民化

早期地球环境的变化推动了有机体的进化。随着海洋中的原核生物开始光合作用,它们产生氧气。最终,氧气使海洋饱和并进入大气,导致大气氧浓度增加,大约在23亿年前被称为氧气旋转。因此,可以使用氧气进行细胞呼吸的生物体具有优势。超过1.5年前,真核细胞和多细胞生物也开始出现。最初,所有这些物种都被限制在地球的海洋中。

最早生活在陆地上的生物是光合原核生物,它们生活在靠近海岸的潮湿环境中。尽管缺乏水,陆地环境提供了充足的阳光和二氧化碳用于光合作用。大约5亿年前,现在的植物祖先能够在干燥的环境中定居,但它们需要适应以防止脱水。它们开发了不依赖水的繁殖方法,并保护胚胎不被干燥。这些早期植物还进化出一个维管系统,包括根系获取水和营养物以及获取阳光和二氧化碳的射程。

植物和真菌似乎同时在陆地上定居。它们在陆地上的共同进化是许多植物和真菌之间互利关系的结果,在现代有机体和一些最早的植物化石中都可以看到;真菌有助于吸收营养和水分,同时受益于植物提供的营养;

大约在4.5亿年前,节肢动物是第一个在陆地上定居的动物物种。最初的四足动物后来也进化成生活在陆地上,在殖民地的植物物种中发现了丰富的食物。两栖动物主宰陆地动物生活达一亿年之久。后来,恐龙和哺乳动物将成为最丰富的陆生动物。

Suggested Reading

Delwiche, Charles Francis, and Endymion Dante Cooper. “The Evolutionary Origin of a Terrestrial Flora.” Current Biology 25, no. 19 (October 5, 2015): R899–910. [Source]

Jill Harrison C. “Development and Genetics in the Evolution of Land Plant Body Plans.” Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 372, no. 1713 (February 5, 2017): 20150490. [Source]