Эволюция и экология растений

1.4 Эволюция растительного мира.

В протерозойскую эру (около 1млрд. лет назад) эволю­ционный ствол древнейших эука­риот разделился на несколько ветвей, от которых возникли многоклеточные растения (зеле­ные, бурые и красные водоросли), а также грибы. Большинство из первичных рас­тений свободно плавало в морской воде (диатомовые, золотистые водоросли), часть прикреплялась ко дну.

Существенным условием дальнейшей эволюции растений было образование почвенного субстрата на поверхности суши в ре­зультате взаимодействия бактерий и цианей с мине­раль­ными веществами и под влиянием климатических факторов. В конце силурийского периода почвообразовательные процессы подго­товили возможность выхода растений на сушу (440млн. лет назад). Среди растений, первыми освоившими сушу, были псило­фиты.

От псилофитов возникли другие группы наземных сосудистых растений: плауны, хвощи, папоротники, размножающиеся спорами и предпочитающие водную среду. Примитив­ные со­общества этих растений ши­роко распространились в де­воне. В этот же период поя­вились и первые голосемен­ные, возникшие от древних папоротников и унаследо­вав­шие от них внешний дре­вовидный облик. Переход к размножению семенами имел боль­шое преимуще­ство, так как освободил половой про­цесс от необходимости вод­ной среды (как это наблю­дается еще у современных папоротников). Эволюция высших наземных растений шла по пути все большей ре­дукции гаплоидного поколе­ния (гаметофита) и преобла­дания диплоид­ного поколе­ния (спорофита).

Значительного разнооб­разия достигла наземная флора в каменноугольный период. Среди древовидных широко распространялись плаунообразные (лепидодендроны) и сигилля­рие­вые, достигавшие в высоту 30м и более. В палеозойских лесах богато были пред­ставлены древовидные папоротники и хвощеобразные каламиты.Из первич­ных голосе­менных гос­подствовали разнообразные птеридоспермы и кордаиты, напоминавшие стволами хвойных и имевшие длин­ные лентовидные листья.

Начавшийся в пермский период расцвет голосеменных, в частности хвойных, привел к их господству в мезозойскую эру. К середине пермского периода климат стал засушли­вее, что во многом отразилось на изменениях в составе флоры. Сошли с арены жизни гигантские папоротники, древовидные плауны, каламиты, и постепенно исчез столь яр­кий для той эпохи колорит тропических лесов.

В меловой период произошел следующий крупный сдвиг в эволюции растений, —поя­вились цветковые (покрытосеменные). Первые представители покрытосеменных были кустарни­ками или низкорослыми деревьями с мелкими листьями. Затем довольно бы­стро цветковые достигли огромного разнообразия форм со значительными размерами и крупными листьями (например, возникли семейства магнолиевых, платановых, лавро­вых). Опыление насеко­мыми и внутреннее оплодотворение создали значи­тельные пре­имущества цветковых над го­лосеменными, что обес­печило их расцвет в кайнозое. В на­стоящее время число видов по­крытосеменных составляет около 250тыс., т. е. почти по­ловину всех известных ныне видов растений.

Отметим основные особенности эволюции растительного мира: 1)Постепенный переход к преобладанию диплоидного поколе­ния над гаплоидным. У многих водорослей все клетки (кроме зиготы) гаплоидны, у голосеменных и покрытосеменных почти полно­стью редуци­руется гаметофит и значительно удлиняется в жизненном цикле диплоидная фаза. 2)Неза­висимое половое размножение от капельноводной среды. Мощное развитие споро­фита, пе­реход от наружного оплодотворения к внутреннему, воз­никновение двой­ного оплодотворе­ния и обеспечение зародыша запасами питательных веществ. 3)В связи с прикрепленным образом жизни на суше растение расчленяется на корень, стебель и лист, развиваются сосу­дистая проводящая система, опорные и защитные ткани. 4)Со­вершенствование органов размноже­ния и перекрестного опыления у цветковых в сопря­женной эво­люции с насеко­мыми. Развитие зародышевого мешка для за­щиты раститель­ного эмбриона от неблагопри­ятных влияний внеш­ней среды. Возникновение разнооб­разных способов распростра­нения семян и плодов физическими и биотическими факто­рами.

Источник

Экология растений

Под понятием «экология растений» подразумевается наука, которая изучает взаимоотношения между растениями и окружающей средой. Эта наука неразрывно связана с общей экологией и такой наукой как ботаника.

Экология растений изучает растительные организмы на всех уровнях:

• на уровне клетки (цитоэколгия)
• на уровне организма (аутоэкология)
• на уровне совокупностей растений (синэкология)

Экология растений подробно изучает физиологию растений, их виды, популяции, сообщества.

История экологии растений

Растения стали изучать еще ученые Древней Греции. В период средневековья изучением растений занимались в основном монахи. Позже во время великих географических открытий произошёл прорыв и в изучении растений, так как появились новые экземпляры для изучения. В то время были сделаны выводы о том, что на распространение растений оказывают влияние географическое расположение территорий, их высота над уровнем моря. В 18 веке большую роль в изучении растений сыграл ученый К. Линней. Он описал растительный покров разных климатических зон. В 19 веке на развитие экологии растений повлияли такие знамениты ученые как Гумбольдт, Ламарк, Уотсон. Эволюционное учение Дарвина оказало большое влияние на развитие науки о растениях и их взаимодействии со средой обитания. Но особый вклад в становлении экологии растений внес датский ученый Варминг, в конце 19 века, благодаря его трудам экология растений была выведена в отдельный раздел науки. Варминг систематизировал факторы, корыте влияют на жизнь растений.

Методы экологии растений

К основным методам изучения экологии растений относятся:

Когда ученый использует метод наблюдения, он не должен вмешиваться в природную систему. Метод наблюдения — это первый и основной метод, который используется исследователями.

Более широкое применение имеет эксперимента. Суть метода эксперимента заключается в том, что ученый намеренно изменяет определенные параметры. Эксперименты над растениями проводят как в полевых, так и в лабораторных условиях. В экологии растений используются как однофакторные таки многофакторные эксперименты. Широко используется метод экологических рядов для изучения отношений растений к окружающей среде.

Популярным в экологии растений является и метод моделирования. Он предполагает построение и исследование моделей (упрощенных образцов оригинала), затем проводят интерпретацию полученных результатов. Учёные применяют модели разных типов. Модели делятся на реальные и идеальные. Реальные модели соответствуют оригиналам по физической форме. Идеальные модели – это условная интерпретация оригинала.

Экологические факторы, влияющие на растения

В экологии под средой понимается набор материальных тел, явлений, видов энергии, которые оказывают влияние на живое существо. Разные элементы среды по-разному воспринимаются живыми организмами. Экологические факторы — это элементы, которые оказывают сильное влияние на жизнедеятельность организмов.

• свет
• вода в почве
• вода в атмосфере
• движение воздуха
• дымовые газы
• радиоактивность

Ученые разделяют экологические факторы на абиотические и биотические.

Под термином абиотические экологические факторы понимают факторы неживой природы. Под биотическими экологическими факторами подразумевают факторы влияния живых существ.

Абиотические факторы в свою очередь делят на:

Климатические факторы включают в себя влияние таких элементов как свет, тепло, состав и движение воздуха, осадки, влажность почвы и влажность воздуха.

Под эдафическими факторами подразумевают влияние механического и химического состава покрова Земли.

Топографические абиотические экологические факторов подразумевают влияние особенностей рельефа на живые организмы.

Биотические факторы подразделяют на:

Под фитогенными факторами понимается влияние других растений. Влияние может быть, как прямым таки и косвенным. К прямому взаимодействию относится прямой механический контакт, симбиоз (форма взаимоотношений, при которой оба компонента извлекают пользу из своего совместного существования), паразитизм (при этом типе сосуществования один из компонентов использует другой компонент как среду обитания и источник пищи). К косвенному взаимодействию относят фитогенные изменена среды обитания растений.

Под зоогенными экологическими факторами понимают влияние животных. Животные могут поедать, вытаптывать растения или учувствовать в их опылении.

Микроорганизмы также оказывают влияние на растительный мир. Микроорганизмы и грибы вносят свои изменения в жизнедеятельность растительных организмов.

В отдельную группу экологических факторов выделяют воздействия человека (антропогенные факторы). По масштабам и по форме воздействии человек оказывает особенное сильное влияние на растительным мир, к сожалению, это воздействие чаще всего несет негативные последствия.

Реакция растений на экологические факторы

На воздействия экологических факторов растения реагирую путем изменения состояния или какими-то действиями, это помогает виду выжить. Для того чтобы не тать жертвой негативного воздействия окружающей среды живые организмы могут либо избегать его, либо приобретать выносливость. Растениям первый способ практически не доступен. Растения вынуждены приспосабливаться, изменять свое строение и процессы жизнедеятельности. Эти изменения могут иметь два вида, к первому относятся модификационые изменения, которые исчезают у особи и ее потомства, когда негативный фактор воздействия перестает действовать и генотипические изменения – которые являются наследственными, то есть не исчезают.

Приспособление организма к новым условиям жизни происходит в процессе длительной эволюции, это приводит к тому что организм адаптируется к новым условиям. Адаптация дает возможность выжить не только одному конкретному индивидууму, но и всему виду. Для того что бы понять успешно ли идет процесс адаптации следует обратить внимание на повышение коэффициента размножения и на коэффициент смертности вида.

Источник