本文经微信公众号“星球研究所”授权转载
2019北京世园会开幕
有人提到：
“想知道植物是如何一步一步走到今天？”
于是我们决定以广袤的森林为例
做一个简要的解答
-----以下是正文-----
世人说
“独木不成林”
那么如果
树木多达千万棵
将是怎样一幅画面？
也许如同树的阵列
漫山遍野严阵以待
（漠河，秋天的森林，摄影师@陆雨春）
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也许是巨木撑天
万千利剑直指苍穹
（新疆伊犁琼库什台的森林，摄影师@刘承徭）
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亦或是绿荫如盖
遮天蔽日只留下斑驳的光影
是的
这便是“森林”
（森林一般是指在一较大面积的区域内，以树木为主体构成的植物群落及生态系统，各个国家、地区、组织对于森林的详细定义不一而足，本文中的森林主要指木本植物组成的群落，也包括一些较为高大的草本植物群落，属于较为广义的“森林”概念；下图为森林中的光影，摄影师@Jerry Wang）
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世人也说
“十年树木”
那么如果
将时间拉长至数十亿年
又会是怎样一番图景？
在这段漫长的岁月中
环境由此改变
生命因此繁衍
文明就此诞生
一曲森林之歌在大地上奏响
早在数十亿年前
陆地上一片荒凉
只有风与水
日复一日地冲刷着裸露的地表
但在广阔的海洋中
众多微小的生命却欣欣向荣
这便是地球的
微生物时代
在浅海环境下
微生物密密层层、交叠生长
即便在数十亿年后的今天
人类仍能在海边发现其痕迹
从中一窥当年的盛况
（现代叠层石，叠层石为一些海洋微生物，尤其是蓝细菌，在生长过程中，黏结沉积物颗粒，不断层叠堆砌而成的半生物、半沉积构造，其切面上显示出层层纹理，故被称为叠层石，图片来源@VCG）
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微生物时代的繁盛
持续了超过10亿年
其中一些微生物
能够通过光合作用产生氧气
从而逐渐改变地球大气的组成
直到4亿多年前
陆地植物的祖先才离开海洋
开启了进击陆地的征程
苔藓作为植物先锋之一
率先征服地表
将第一抹绿色铺满裸露的岩石
（生长在石头上的苔藓，摄影师@Jerry Wang）
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随后
在匍匐的苔藓之上
一类新植物闪亮登场
它们体内如“吸管”一般的维管束
不仅能够源源不断地传输养分
还足以支撑身体向空中生长
尽管最初的身形仅有几厘米高
却是当时陆地上唯一的“森林”
地球自此进入了
蕨类时代
蕨类植物的祖先被称为原蕨植物
它们体型微小
成片聚集在河湖岸边
（一种原蕨植物：库克森蕨的复原图，图片来源@Wikimedia Commons，制图@郑伯容/星球研究所）
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而随着地球环境的改变
陆地变得越来越温暖湿润
植物的生命力也愈发旺盛
曾经低矮的原蕨植物不断向上生长
演化成真正的参天大树
其中一种为石松植物
“腰围”2米以上
高度可达40米
相当于10层的高楼
（一种石松植物：鳞木的复原图，表皮布满菱形或椭圆的纹路，图片来源@Wikimedia Commons，制图@郑伯容/星球研究所）
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另一种为节蕨植物
其主干像竹子一样分节生长
叶片则从中间向四周延展
高度可达30米
同样一树擎天
（一种节蕨植物：芦木的复原图，图片来源@Wikimedia Commons，制图@郑伯容/星球研究所）
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第三种是真蕨类
即今天的蕨类植物
但较之今日
当时的它们则更加高大魁梧
目前仍生长在亚热带、热带地区的桫椤
其树干粗壮、高耸、挺拔
伞盖般的枝叶遮天蔽日
一如蕨类时代的盛世景象
（福建省龙岩市的桫椤，摄影师@刘艳晖）
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石松、节蕨、真蕨
组成了茂密的蕨类森林
林下湖沼纵横、水汽氤氲
众多古老奇异的物种
纷纷在此寻得一片天地
巨大的蜻蜓在空中游荡
笨拙的蝾螈缓慢爬行
爬行动物的祖先身形小巧
藏身枯木中探头探脑
（石炭纪森林中的生物，艺术想象图，图片来源@Photo Editor ArtPictures）
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一代代树木死亡后
则沉入林下的沼泽中
缓慢的地壳沉降
让沼泽环境得以长期存在
植物遗骸也越积越厚
历经复杂的微生物作用
加之温度和压力变化
则形成煤炭
那个时代形成的煤层
分布范围如此之广
储量如此巨大
以至于整个时期被命名为石炭纪
（秦皇岛煤炭码头，黑色的部分为人工堆积的煤山和铺满地面的煤，图片来源@DigitalGlobe）
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然而
蕨类植物虽然身躯高大
生殖细胞却十分脆弱
离开水体则容易干燥死亡
直到距今3.8亿年前后
（泥盆纪中、晚期）
一种新的繁殖方式
终于在物竞天择中脱颖而出
新的“森林”即将登场
这种先进的繁殖方式
便是种子
种子外披“盔甲”：种皮
自带“食物仓库”：胚乳
能够适应更加复杂的环境
大大提高了繁殖的成功率
于是利用种子繁殖的裸子植物
迅速代替蕨类、占领地表
地球自此进入
裸子植物时代
在因恐龙而闻名的
侏罗纪和白垩纪
最古老的裸子植物之一
苏铁
在连成一体的大陆上几乎无处不在
如今四川攀枝花的苏铁自然保护区内
仍生长着20万余株苏铁
堪称地球上现存最古老的“森林”之一
（攀枝花苏铁国家级自然保护区内的苏铁，摄影师@李贵云）
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与苏铁同时繁盛的银杏
则更偏爱温带环境
在侏罗纪时期的中国北方
比今天种类更丰富的银杏家族
成为森林中最主要的树种
（银杏为侏罗纪时代的孑遗物种，是典型的裸子植物活化石，摄影师@山风）
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另外三类裸子植物
松、杉、柏
则在人们的生活中最为常见
它们虽然出现稍晚
却持续繁盛至今
甚至以65%的占比
撑起了中国森林总量的半壁江山
无论是温暖湿润的环境
还是高纬度的寒冷地区
都有它们生生不息
（生活在温暖湿润地区的水杉林，摄影师@沉默的剑心）
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气候严酷的大兴安岭北部
落叶松、樟子松等裸子植物
形成面积超过700万公顷的森林
（大兴安岭塔河森林，摄影师@王天成）
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小兴安岭和长白山地区
多种云杉、冷杉傲然挺立
形成茫茫林海
（吉林靖宇县长白山的森林，摄影师@石耀臣）
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西北的阿勒泰山区
和大兴安岭所处纬度几乎相当
松林形成一面面密不透风的墙
（阿勒泰落叶松林，注意下方的人，摄影师@郑斐元）
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高纬度地区日照角度低
树木为了获取更多阳光
必须极力向上生长
形成了这里遮天蔽日的森林景象
（伊春，小兴安岭的森林，高大的针叶林遮挡了阳光，使林下较为阴暗，摄影师@杨磊）
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此外
天性“高冷”的松、杉、柏
同样“偏爱”高山
它们或是密布整个山坡
（北京第二高峰海坨山上的松林，摄影师@Mark Li）
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或是铺陈雪山脚下
（川西党岭村的高原黄衫松，摄影师@赵永清）
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凭借先进的种子繁殖
裸子植物帝国到达鼎盛
然而
生命演化的车轮依旧滚滚向前
森林帝国势必再次“改朝换代”
但令人意想不到的是
下一个帝国的建立
竟起源于几朵小花
这些不起眼的小花
属于植物界最年轻的类群
被子植物
花朵的子房
如同一个天然庇护所
避免种子受到外界的破坏
当雄性配子通过雌蕊结构
精准地进入子房后
子房便发育为包裹着种子的果皮
而在人类眼中
便是花朵凋谢
代之以累累硕果
（花的结构，制图@郑伯容/星球研究所）
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果皮不仅有效保护种子
还是除了胚乳外
种子发育的又一重要“粮仓”
于是
被子植物的繁衍效率突飞猛进
从白垩纪开始便席卷全球
令地球进入崭新的
被子植物时代
被子植物的种类格外丰富
仅中国就有近29000种
是裸子植物的100多倍
多样的物种带来更广泛的适应性
让被子植物几乎占领地表的任何角落
在我国东北
兴安岭的寒冷山地中
被子植物的先锋白桦
与裸子植物落叶松并肩而立
（大兴安岭白桦林，摄影师@郑斐元）
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到了中部
秦岭的山坡深谷之间
被子植物组成的阔叶林
与裸子植物组成的针叶林杂居而处
形成五彩斑斓的针阔叶混交林
（秦岭针阔叶混交林，摄影师@郑斐元）
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万木峥嵘的神农架林区
以水青冈为主的树木漫山遍野
将山体覆盖得不留一丝缝隙
（神农架林区，摄影师@程境）
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胡杨则生长在西北大漠戈壁
其耐旱能力远超裸子植物
（沙漠中的胡杨，摄影师@赵来清）
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中国南方的热带地区
气候湿润、降雨充沛、日照强烈
更加适宜被子植物的生长
广西、云南等地的热带雨林
均是被子植物的天堂
（广西靖西县通灵峡谷的热带季雨林，摄影师@卢文）
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东南沿海的红树林则更为特别
它们生长在海湾和滩涂之间
错综复杂的根系
能从盐渍的土壤中汲取养分
（深圳红树林，红树的主干挺立在滩涂之上，土壤下则是四处延伸的复杂根系，根系向上生长破土而出，形成密密麻麻挺立的小根，摄影师@邓飞）