植物化石是经过自然界的作用，埋藏于地层中的古代植物遗体。远古时代，一些植物的枝、叶、果、种子、孢子及花粉等，被泥土掩埋或冲入水中被淤泥河沙覆盖，在岩层的压力和地热作用下，经过矿物质的填充和交替等作用，形成保持原来形状、结构或仅是印模的钙化、硅化、黄铁矿化、石炭化的遗体。植物化石是古植物学的研究对象，通过化石来研究地质史上植物的种类、形态、结构及其在地层中和地理上的分布，以及演化关系，探讨植物的系统发育，尤其对硅藻的分析和孢粉分析，可鉴定地层年代，确定地质构造，还可确定古代湖、河、海的分布边界，根据古代植物分布情况，推定古代气候。
在各地史时期出现过的植物称为古植物，它们是恢复地史时期古大陆、古气候和植物地理分区的主要标志，可分为低等植物和高等植物两大类。
低等植物包括菌类和藻类，植物体构造简单，无根、茎、叶的分化。距今35亿年的太古代地层中，就已发现最原始的原核生物蓝藻类和细菌化石。高等植物结构复杂，已经分化出根、茎、叶等部分，每一器官由各种组织组合而成。高等植物（除苔藓植物门外）最重要的特征就是有具输导作用的维管系统。
根据有机体构造的完善程度，植物一般可分为低等植物和高等植物两大类。低等植物指单细胞或多细胞的叶状体，不具备多细胞构成的各种器官，通常生活在水中，它们是地球上最早的居民之一；高等植物具有由多细胞构成的各种器官，有根、茎、叶的分化，基本上生活在陆地上。现在生存在地球上的植物，已经知道的有50多万种，这个数字还不包括那些地史时期繁衍过的种类。
在漫长的地质历史时期，出现过千姿百态的植物，这些植物，有的已经绝灭了，成为地史上的过客，有的延续至今，一直为我们的地球披着浓重的绿妆。
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