02 植物的重要性
植物(plants)是我們星球上默默無聞的英雄，它們為支持我們所有已知的生命發揮著多種至關重要的作用。在人類現在認知的地質歷史中，從原始海洋深處到最高的山峰，從寒冷的極地到茂密的熱帶雨林，廣義範圍的植物無所不在。從微小的藍藻(Cyanobacteria)、眾多種類的藻類(algae)，裸露岩石上的地衣(Lichens)、貧瘠土壤上的苔蘚植物(Bryophytes)、到各種絢麗多彩的維管植物(vascular plants)，以及無處不在的各種真菌(fungi)，在為它們自己創造出適宜的生存環境的同時，也為其它生物提供了棲息地(habitats)，並參與了生態系統(ecosystem)的物質循環(material cycling)和能量流通(energy flow)，對維持生態系統的平衡和人類社會的生存與發展發揮著多種極為重要的的作用。
I．地球上的生命來源
1. 生命來源：公元前五世紀前蘇格拉底時期的希臘哲學家阿納薩哥拉斯(Anaxagoras)認為是集所有智慧和力量於一體的宇宙之心(Nous 或Cosmic Mind)創造了生命。他認為一切事物從一開始就以某種方式存在，但最初它們存在於自身無限小的碎片中，數量無窮無盡，遍及宇宙。而宇宙之心將宇宙中的無限多的同質和無限多的異質物按照適當的順序排列，使它們開始旋轉運動，將同質的分離出來、在現實中展現出來、並在某種程度上繼續控制它們，與生物有特別強烈的聯繫。進而創造了生命並將生命的種子遍布整個宇宙，在各行星間穿梭旅行。這個假說叫作泛種源說(Panspermia)。
2. 地球上的生命來源：按阿納薩哥拉斯的泛種源說，地球上的生命來源於宇宙，即生命存在於整個宇宙中，由太空塵埃、流星體、小行星、彗星、和隕石等等進行傳播，來到地球[1]。現在這個解說被改良為地外生命起源說(Extraterrestrial Origin of Life)，並進一步分解為：
1）生命來源於毀滅了的恆星系的殘餘物(Interstellar Panspermia)[2]；
2）源於超新星爆炸後原行星的殘骸物(Interplanetary Panspermia)[3] [4] [5]；
3）或來自其它空間高級智能或高级文明的定向傳播(Directed Panspermia)[6]。
這些解說可以歸結為地球上的生命源自於宇宙中一些破碎的、帶有各種生命種類的星球殘塊。所以，當我們測定岩石中放射性同位素年齡時，得到是岩石原星球的年齡。也就是說，我們地球上超過兩億年的岩石是來自宇宙破碎星球的碎片，不是我們今天這個位置上地球的年齡。在此文中，我們以地質年齡或岩石年齡以區別於地球年齡。
當太空中漂浮的巨大的星球碎塊撞擊到另一個星球時，會引起地震、火山爆發、氣候變暖、水質變酸，等等巨變，使環境變得惡劣，從而導致生物圈發生毀滅性絕滅。同時在高級生命的安排下又送來新的生物開始定居生存下來並開創出新的生態環境。然後隨著生態環境的改善，其它複雜一些的生命才能逐步落地定居、繁殖起來。直到再次大災難來臨觸發生物大絕滅，再有新的生物種類進來，以此循環。下面我們簡要介紹廣義範圍植物在地質46億年各地質時期中的作用。
II. 开创了原星球隱生宙的原始生態環境
地球的地質歷史可以簡單地劃分為隱生宙(Cryptozoic Eon)和顯生宙(Phanerozoic Eon)。隱生宙又叫前寒武紀，是指大約地質史中6億年老的前寒武紀沉積岩中沒有明顯生物所代表的那段漫長時期。 在原來星球剛形成的初期，到處都是原始混濁的海洋，後來開始出現小片的陸地。 火山噴發出大量水汽、二氧化碳和氮氣等其它氣體瀰漫在大氣中。 能適應極端海洋環境的藍藻(cyanobacteria)和藻類(algae)開始在原始海洋中繁衍起來，為其它後續生物的進駐提供了氨源和氧氣，並積累了有機物，開闢了原始水生生態環境。 以下是它們在早期地質歷史中的主要貢獻：
1. 藍藻的固氮作用(nitrogen fixation)：藍藻因為有葉綠素而歸為廣義的綠色植物，但實屬無細胞核的細菌類，也是岩石中發現的最古老的生物。 地質史37億年前的藍藻能將沉積物固定形成疊層石進而形成化石。 藍綠藻可以進行固氮作用，將氮氣轉化為有機氨分子，為藻類和水生動物以及早期陸地植物製造核酸、胺基酸、和蛋白質分子提供了有機氨源[7] [8]。
2. 光合作用(photosynthesis)和氧气积累：藍藻和藻類的葉綠素在太陽光能的驅動下能將二氧化碳和水合成碳水化合物(糖類)，並同時產生氧氣，增加了原來星球大氣層中的氧氣成份。 為植物、動物及其它需要有氧呼吸(aerobic respiration)的生物提供了有氧氣的環境[9]。
3. 生態系統(ecosystem)的建構：藍藻和藻類可能是最早的生態系統工程師之一。它們不僅能在礁體，並且能在水陸交互地帶跟低等真菌菌絲體共同形成微生物細絲(microbial filaments)，從而形成些許土壤，為其它生物提供了棲息地[10]。
4. 食物來源：早期的藍藻和藻類是其它生物最早的食物來源之一。沒有它們，就沒有後來的寒武紀的生物大爆發。即使到今天，我們人類也在食用藍藻髮菜和藻類的海帶(昆布)、海白菜、石花菜、紫菜等等。
藍藻之念珠藻(髮菜) Nostoc (版權所有)
綠藻之輪藻Chara (版權所有)
III．開啟了早古生代的陸地生態環境
早古生代從老到新包括寒武紀、奧陶紀、和志留紀。寒武紀生物大爆發主要是指在藻類提供了巨量的有機食物後，海洋裡出現了大量的水生動物。寒武紀和奧陶紀時期，原来星球大多地表仍被海水覆蓋。直到奧陶紀末約4.4億年前，冰川運動和陸塊抬升，導致了第一次生物大滅絕，約86%的海洋物種絕滅了。在北美，阿帕拉契造山運動導致大面積的陸地露出海面。新的一批生物，包括一些低等陸地生物出現了。一開始陸地沒有植被，到處都是光禿禿的岩石，能適應此惡劣環境而生存的只有地衣。當地衣生成了稀薄土壤後，苔蘚和真菌類開始進駐發展起來，並進一步積累了更多的有機物和土壤。所以，正是地衣、苔蘚、和真菌為在陸地生態環境的建立發揮了奠基作用。
真菌類木耳狀蜈蚣地衣(Physcia)由綠藻細胞和菌絲體組成 (版權所有)
1. 地衣（Lichens）：最早的地衣化石出現在岩石年齡約5億年老的寒武紀[11]或許更早的8.8億年老的前寒武紀地層[12]。地衣是由藍藻、藻類、和真菌菌絲混合共生(symbiosis)、互惠互利的互生(mutualism)生物。當陸地剛形成時，作為初級定居者的地衣能夠在極端環境條件下，以菌絲鑽入岩石孔隙為藍藻、藻類吸收水分和礦物質，而後者則通過光合作用為前者製造碳水化合物。地衣通過物理和化學反應作用將岩石風化(weathering)，加上它們本身的有機質，形成了最早的土壤，從而為後來的陸地植物的進住提供了土壤和生態環境。
2. 苔藓（Mosses）：早期原来星球上可能存在大量的岩土流失問題。化石記錄顯示，最早的苔蘚出現在岩石年齡約4.4億年前的志留紀[13]。作為最早的真正陸地植被的一部分，苔蘚能在裸露貧瘠的土壤上生長，並繼續為土壤增加有機質，形成了早期植被。苔蘚通過吸收水分和保持土壤濕度從而減輕水土流失，有助於土壤的穩固，為後來更複雜植被的形成提供了條件。今天，這種只有地衣和苔蘚的生境僅見於極地苔原和高山苔原。
苔藓Mosses(版權所有)
3. 原杉木Prototaxites: 在志留紀剛出現矮小維管植物的陸地上出現了一種神秘的生物。它們高達8米，直徑1-2米，呈樹幹狀，橫斷面上有類似樹木年輪的同心圓紋路。它們被命名為原杉木Prototaxites，但它們並不是樹木，而可能是巨型蘑菇或類似真菌的生物，有人甚至認為它們可能是由山坡上滾落的地衣形成的[14]。雖然它們確切的生物學歸屬和生態作用仍有許多未解之謎，但它們高大的軀體說明它們能改善土壤、保持水分、增加碳循環，從而對改善陸地生態環境起到過不可磨滅的作用[15] [16]。
志留紀有原杉木(Prototaxites)和矮小維管植物的陸地景觀 (改編自網絡圖片)
IV． 完善了晚古生代的陸地生態環境
晚古生代包括泥盆紀、石炭紀、和二疊紀。 志留紀的植被繼續發育直到晚泥盆世(岩石年齡約3.6億年前)因氣候變冷導致發生第二次生物大滅絕，致使四分之三的生物物種絕滅了。 其後，又一批新物種進入原星球的生態系統，開始了一個維管植物(vascular plants)大爆發、蓬勃發展的時代。 隨著時間的推移，陸表海和沼澤覆蓋了大片的陸地，或因氣候變暖使各種維管植物植被迅速蓬勃發展，諸如石松類(lycophytes)、楔葉類(sphenophytes)、和蕨類植物(ferns)等孢子植物(spore plants)都能長成高達十餘米，甚至數十米的樹木(而現代這些植物的近親類群，如石松、木賊等，卻通常不超過半米高)。 這些沼澤因有枝葉落入而酸性增強，當高大的樹幹倒在沼澤水體中時，便不易腐爛而經過長期的高溫高壓的地質作用變成煤炭，甚至形成石油和天然氣。 美國東部和中西部在石炭紀就遍佈這樣廣闊的沼澤樹林，形成了大片的煤田，並參與了油氣田的形成。
另外，高等植物的各種裸子植物也都相繼進入原星球的生態系統，繁殖起來。 在二疊紀末，西帕利亞爆發了大量的火山，二氧化碳和硫酸氣體噴發，形成了酸雨，使海水酸性增強，全球變暖，導致了原来星球上最大規模的第三次生物大滅絕，約95%生物物種都絕滅了。其中，種子蕨(seed ferns)和科達類(cordaites)等類群延續到中生代後相繼絕滅。 而銀杏類(ginkgoes)、蘇鐵類(cycads)、和松柏類(conifers)則延續至今。 有趣的是，晚古生代不只是植物，連動物也被造物主设制的很大，例如那時的蜻蜓的翼展竟然能寬達一米。
石炭紀時代以石松類的魚鱗木為群落主體的沼澤景觀 (改編自網絡圖片)
V． 中生代高等植物的多樣性為人類創造了生存環境
中生代包括三疊紀、侏羅紀、和白堊紀。這段時期，在陸地上，從古生代殘延下來的裸子植物(gymnosperms)的銀杏類(ginkgoes)、蘇鐵類(cycads)、買麻藤類(gnetophytes)、和松柏類(conifers)，因為其種子的耐旱耐酸性能高而繼續生存和繁衍。
1. 植物在上一個地球中作用：在地質年齡兩億年前的三疊紀末期，盤古大陸(Pangea) 開始解體，同時導致了第四次生物大絕滅。相當於地質年代的侏羅紀到白堊紀早期的植物界以裸子植物為主，包括銀杏類、蘇鐵類、本內蘇鐵類、買麻藤類、和松柏類等等。本內蘇鐵類(bennettitaleans)因其形態酷似蘇鐵(cycads)而又叫做擬蘇鐵類(cycadeoids)，但其生殖方式完全不同，並且到晚白堊世時便絕滅了。俗称鐵树的蘇鐵因莖幹內儲存有大量澱粉(擬蘇鐵可能也有)，被認為是植食性恐龍的食物。現在亞馬遜一些部落的人們把蘇鐵叫做麵包樹，因為他們能從蘇鐵莖幹中榨取澱粉以製作食物。眾所周知銀杏和松籽也是可食的，而買麻藤除了可以用來製麻繩外，其莖幹內的水分也可飲用。作為最高級植物類群的被子植物(angiosperms)繼其先遣分子在中三疊世出現後[17]，但化石記錄相對較少。 被子植物又叫有花植物(flowering plants)，即能開花的植物。 正是它們把地球陸地裝扮得五彩繽紛起來， 為人類社會的出現創造了生存環境。
蘇鐵 （Cycas）
松柏類 (conifers)
2. 植物在本地球早期的作用：正是這些有花植物把地球陸地進一步裝扮得絢麗多彩起來，並為人類提供了衣食住行所必需的物質資源，為人類社會文明的多次出現創造了必備條件。
被子植物 (angiosperms)
大約在6千萬年前，一顆直徑約10公里的流星撞擊到墨西哥南部，導致了第五次生物大滅絕。此後，被子植物由於其種子長在果實中，更容易存活，在生態系統中的競爭性更強而更繁盛。除了一億年來淘汰滅絕的外，現在這個地球的植物界有90%的物種是被子植物，大約有26萬種。
總之，裸子植物和被子植物在地球生態環境中扮演了極為關鍵的角色。它們的存在為陸地生態系統的平衡、土壤穩定、氣候調節發揮了最大作用，為人類進入地球生態系統鋪平了道路。
VI．植物對早期人類的影響
植物對早期人類的生存和文明發展有著極為重要的影響。在人類歷史的早期階段，植物不僅是食物來源，還在多個方面發揮了關鍵作用：
- 食物來源：早期人類依賴採集和食用各種野生植物，如水果、堅果、根莖、葉子和樹皮。這些植物提供了必要的營養，使人類賴以生存。通過馴化，人類開始培育和種植農作物，如小麥、大米、玉米、大豆和蔬菜。這些農作物成為人類的主要食物來源，支持了農業社會的興起和發展。
- 藥用植物：早期人類觀察到一些植物具有藥用價值，並開始使用它們來治療疾病和傷害。這些植物成為早期醫學的基礎。例如，柳樹皮中的水楊酸被用作鎮痛劑，後來被提煉成現代的阿斯匹靈[18]。另一個例子是亞馬遜雨林中的植物，如金雞納樹皮，提供了治療瘧疾的奎寧[19]。
- 建築與工具：早期人類使用植物材料來建造住所、製作工具和製造武器。樹木、竹子、藤條和其他植物材料被用於建造簡單的棚屋、船隻、箭桿和繩索。植物纖維被用於編織籃子、和布料等等，以滿足早期人類的基本需求。
- 染料和顏料：早期人類使用植物萃取物作為染料和顏料，用於裝飾、繪畫和身體彩繪。
- 文化和宗教用途：植物在早期文化和宗教儀式中扮演著重要的角色。某些植物被視為神聖的，用於祭祀和儀式，如印度的阿魏(Asafoetida)、美洲的荷蘭藤(Dutch Vine)、北美印第安部落的吸草(Smoking grass)等等。植物圖案和紋身也在早期文化中廣泛使用，以像徵特定的社會和宗教意義。
VII．植物對現代人類的重要性
植物對现代环境和人類社會的日常生活有著重要的影響，主要體現在以下一些方面：
1. 維持生態平衡：植物能增加氧氣、減少二氧化碳、維持水土、提供野生動植物棲息地、維持地球生態平衡、調節氣候等作用。
2. 天然的過濾器：植物能吸收大氣和水中的污染物，有助於維持我們環境的純淨。濕地植物，如香蒲，可作為自然淨化器，清潔水體中的污染物，並提高水質。有藻類和水草的潟湖是城市污水處理系統中天然的過濾器。
3. 食物供應：植物是人類食物鏈的基礎。它們提供蔬菜、水果、穀物、堅果和種子等主要食材。根據FAO（聯合國糧食及農業組織）2019年的數據，全球約有80％的食物來自植物，其中約15種主要作物提供了90％以上的糧食能量來源。例如，小麥、稻米、玉米和大豆等主要作物是全球人類飲食的主要來源。
4. 醫藥和藥物開發：許多藥物來自植物，包括傳統藥草和現代藥物。例如，紅酒中的白藜蘆醇對心臟健康有益，吉寧根被用於治療感冒，茶樹油可用於皮膚護理，蘆薈對於燙傷和皮膚炎有舒緩作用，馬達加斯加長春花提供了癌症治療的化合物[20]。
5. 美容和護膚品：植物提供了許多美容和護膚產品的主要成分。例如，蘆薈、蜂蜜、橄欖油等常用於護膚和美容產品。
6. 建築材料：植物提供了建築材料的重要來源，例如木材、竹子、纤维、橡胶、棕櫚葉和草編等。這些材料在建造住宅、家具和其他結構中得到廣泛應用。
7. 紡織品和衣物：許多紡織品來自植物纖維，如棉花、亞麻、大麻和竹子。這些纖維被用於製造衣物、床上用品和其他織品。
8. 再生能源：植物對許多落後偏遠地區來說，還是很重要的再生能源。樹枝、樹葉、甚至馬糞都是可以當燃料用來煮飯和取暖等等。有條件的地方還可以將廢棄植物碎屑甚至動物糞便置於封閉的沼氣池製造沼氣，用作乾淨的燃氣。
9. 有机肥和有机農藥：廢棄植物碎屑也可以放在容器内通过发酵制作有机肥，一些植物可以用来制作对人无害的天然防病害藥物、杀虫剂，用於生产有机绿色農作物和果蔬。
10. 景观园林：植物還可以在室內種植、或景觀花園中等等，改善生活環境以提高人們的生活品質。
總之，植物是地球生命的支柱，為我們提供了呼吸的空氣、食物以及我們日常需求的無數資源。作為這寶貴資源的管理者，我們人類應該了解、欣賞、並珍惜它們在生態環境和人類文化生活中的重要角色。我們有責任保護和保存我們周圍的植物資源，這對於我們地球人類社會的可持續發展和未來世代的幸福至關重要。
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