Эволюция растений
Планета Земля образовалась более 4,5 млрд. лет назад. Первые одноклеточные формы жизни появились возможно появились около 3 млрд. лет назад. Сначала это были бактерии. Их относят к прокариотам, так как у них нет клеточного ядра. Эукариотические (имеющие в клетках ядра) организмы появились позже.
Растениями считаются эукариоты, способные к фотосинтезу. В процессе эволюции фотосинтез появился раньше, чем эукариоты. В то время он существовал у некоторых бактерий. Это были сине-зеленые бактерии (цианобактерии). Некоторые из них сохранились до наших дней.
Согласно наиболее распространенной гипотезе эволюции, растительная клетка образовалась путем попадания в гетеротрофную эукариотическую клетку фотосинтезирующей бактерии, которая не была переварена. Далее процесс эволюции привел к появлению одноклеточного эукариотического фотосинтезирующего организма, имеющего хлоропласты (их предшественников). Так появились одноклеточные водоросли.
Следующим этапом в эволюции растений было возникновение многоклеточных водорослей. Они достигли большого разнообразия и обитали исключительно в воде.
Поверхность Земли не оставалась неизменной. Там, где земная кора поднималась, постепенно возникала суша. Живым организмам приходилось адаптироваться к новым условиям. Некоторые древние водоросли постепенно смогли приспособиться к наземному образу жизни. В процессе эволюции их строение усложнялось, появлялись ткани, в первую очередь покровная и проводящая.
Первыми наземными растениями считаются псилофиты, которые появились около 400 миллионов лет назад. До наших дней они не дожили.
Дальнейшая эволюция растений, связанная с усложнением их строения, шла уже на суше.
Во времена псилофитов климат был теплым и влажным. Псилофиты произрастали недалеко от водоемов. У них были ризоиды (подобие корней), которыми они закреплялись в почве и всасывали воду. Однако у них не было настоящих вегетативных органов (корней, стеблей и листьев). Продвижение воды и органических веществ по растению обеспечивала появившаяся проводящая ткань.
Позже от псилофитов произошли папоротникообразные и мхи. Эти растения имеют более сложное строение, у них есть стебли и листья, они лучше приспособлены к обитанию на суше. Однако, также как у псилофитов, у них сохранялась зависимость от воды. При половом размножении, чтобы сперматозоид достиг яйцеклетки, им нужна вода. Поэтому «уйти» далеко от влажных мест обитания они не могли.
В каменно-угольном периоде (примерно 300 млн. лет назад), когда климат был влажным, папоротникообразные достигли своего рассвета, на планете росло множество их древесных форм. Позднее, отмирая, именно они сформировали залежи каменного угля.
Когда климат на Земле начал становиться более холодным и сухим папоротники начали массово вымирать. Но некоторые их виды перед этим дали начало так называемым семенным папоротникам, которые по-сути были уже голосеменными растениями. В последующей эволюции растений семенные папоротники вымерли, дав перед этим начало другим голосеменным растениям. Позже появились более совершенные голосеменные — хвойные.
Размножение голосеменных уже не зависело от наличия жидкой воды. Опыление происходило с помощью ветра. Вместо сперматозоидов (подвижных форм) у них образовывались спермии (неподвижные формы), которые доставлялись к яйцеклетке специальными образованиями пыльцевого зерна. Кроме того, у голосеменных образовывались не споры, а семена, содержащие запас питательных веществ.
Дальнейшая эволюция растений ознаменовалась появлением покрытосеменных (цветковых). Это произошло около 130 млн. лет назад. А около 60 млн. лет назад они стали господствовать на Земле. По сравнению с голосеменными, цветковые растения лучше приспособлены для жизни на суше. Можно сказать, они стали больше использовать возможности окружающей среды. Так их опыление стало происходить не только с помощью ветра, но и посредством насекомых. Это повысило эффективность опыления. Семена покрытосеменных находятся в плодах, которые обеспечивают более эффективное их распространение. Кроме того, цветковые растения имеют более сложное тканевое строение, например, в проводящей системе.
В настоящее время покрытосеменные являются наиболее многочисленной по количеству видов группой растений.
Источник
Основные этапы развития растительного мира (Схема)
Первые одноклеточные растительные организмы появились на планете около 3,5 млрд лет назад. Жизнь зародилась в океане. Первые организмы были примитивными одноклеточными, не имеющими сформировавщегося ядра. Питались органическими веществами растворившимися в воде, поглощая их всей поверхностью своего тела.
Появление водорослей (появление фотосинтеза)
Около 3 млрд лет у некоторых организмов сформировались пигменты и они стали способны к фотосинтезу — созданию органических веществ из неорганических с использованием солнечных лучей. Около 1,5 млрд лет назад появились более развитые одноклеточные организмы. У некоторых появилось ядро, у других — ядро и хлоропласты. Органический мир поделился на одноклеточных животных и одноклеточные растения.
Первые многоклеточные растения
Около 1 млрд лет назад в морях от древних одноклеточных водорослей произошли первые многоклеточные водоросли.
Выход растений на сушу и первые наземные многоклеточные растения
Благодаря фотосинтезу на Земле появился кислород, и у организмов появилась возможность дышать. Из кислорода — озон, который стал защищать Землю от радиации. Благодоря этому растения стали развиваться на суше. Примерно 450-400 млн лет назад на суше появились первые многоклеточные наземные растения — это мхи и псилофиты. Они произошли от разных групп водорослей. Псилофиты не имели корней, стеблей и листьев. Их тело состояло из тонких ветвящихся цилиндрических образований. Псилофиты имели примитивную покровную и проводящую ткани (древесину, луб), размножались спорами.
Появление папоротникообразных и их господство
Около 400 млн лет назад было время господства разнообразных папоротникообразных, которые произошли от псилофитов. Тогда благоприятный климат для размножения древних папоротникообразных: развитие заростков и оплодотворение яйцеклеток сперматозоидами.
Появление семенных растений
Голосеменные растения появились более 300 млн лет назад, еще до того как папоротникообразные достигли своего господства. Возможно произошли от примитивных папоротникообразных. Около 250 млн лет назад климат стал холодным и засушливым. Папоротникообразные не смогли выжить и наступило время голосеменных растений.
Покрытосеменные растения появились около 150 млн лет назад, их господство на данный момент связано с резким изменением климата и появлением более эффективного способа опыления с помощью насекомых.
Источник
3.3. Основные этапы биологической эволюции: эволюция растений. Хронология появления основных ароморфозов.
Первые живые организмы Земли (архебионты) населяли водную среду обитания. В этих условиях первичным способом питания является гетеротрофный. Совершенствование этого способа питания приводит к появлению разнообразных внутриклеточных мембран и органоидов движения. Происходит увеличение объема генетической информации, в результате чего образуется ядро. В дальнейшем появляются настоящие хромосомы и совершенные способы деления клетки: митоз и мейоз. Таким образом, происходит формирование эукариотических клеток.
Недостаток органического вещества вынудил часть организмов перейти на автотрофное питание. Древнейшим способом автотрофного питания является хемосинтез. На основе мембранных систем хемосинтеза формируются системы фотосинтеза.
Основные ароморфозы в эволюции растений:
Настоящие ткани у водорослей отсутствуют, поэтому они остаются первично-водными организмами. Таким образом, собственные ароморфозы у водорослей отсутствуют.
В конце силура возникают Высшие (наземные) растения. Они произошли от организмов, близких к современным Харовым водорослям, благодаря возникновению крупнейшего ароморфоза – дифференцированных тканей. Наиболее примитивные наземные растения представлены мхами, у которых ткани слабо дифференцированы, побеги имеют примитивное строение, корень отсутствует. В дальнейшем появляются все остальные типы тканей, происходит дифференцировка тела растений на корень и побег. В течение девона формируются современные группы Сосудистых споровых растений (Плауны, Хвощи, Папоротники). Однако у споровых растений отсутствует семя. Для оплодотворения необходима капельножидкая вода, что ограничивает распространение споровых растений.
В начале мезозоя появляются первые Голосеменные растения, которые характеризуются рядом ароморфозов:
1. Появление семязачатков ; в семязачатке развивается женский гаметофит
2. Появление пыльцевых зерен; пыльцевое зерно прорастает в пыльцевую трубку, образуя мужской гаметофит. В результате для оплодотворения капельножидкая вода не нужна.
3. Появление семени, в состав которого входит дифференцированный зародыш и эндосперм, который содержит питательные вещества для развития зародыша и проростка.
Первые Покрытосеменные (Цветковые) растения появляются в юрском периоде. Покрытосеменные характеризуются следующими ароморфозами:
1. Всегда имеется пестик – замкнутый плодолистик с семязачатками.
2. В большинстве случаев имеются «приманки» для насекомых – нектар и околоцветник. Это сделало возможным переход к энтомофилии (опылению насекомыми).
3. Имеется зародышевый мешок, структура которого обеспечивает двойное оплодотворение.
В настоящее время Покрытосеменные находятся в состоянии биологического прогресса.
3.4. Основные этапы биологической эволюции: эволюция животных. Хронология появления основных ароморфозов.
Эукариотические организмы, специализирующиеся на гетеротрофном питании, дали начало Животным и Грибам. Первые животные были представлены Одноклеточными организмами, у которых отсутствуют ткани.
В протерозойской эре возникают все известные типы Многоклеточных беспозвоночных животных. Наиболее примитивными настоящими Многоклеточными являются Двуслойные животные, в частности, Кишечнополостные. Их появление связано с первым крупным ароморфозом – появлением двуслойного зародыша; стенки их тела состоят из эктодермы и энтодермы.
У Низших червей (Плоские и Круглые черви) появляется третий зародышевый листок – мезодерма. Это крупный ароморфоз, благодаря которому появляются дифференцированные ткани и системы органов.
Следующим крупным ароморфозом является вторичная полость тела, или целом. Благодаря этому становится возможным разделение тела на отделы
Затем эволюционное древо животных разветвляется на Первичноротых и Вторичноротых.
Наиболее примитивные Первичноротые животные (Кольчатые черви и им подобные) имеют примитивные конечности. Но в начале кембрия появляются Членистоногие, у которых примитивные конечности преобразованы в членистые конечности.
В начале девона (после выхода на сушу растений и формирования наземных экосистем) происходит выход на сушу Паукообразных и Насекомых. Паукообразные перешли в наземно-воздушную среду обитания благодаря многочисленным идиоадаптациям.
Среди Вторичноротых животных появляется ряд крупных ароморфозов: хорда, нервная трубка, брюшная аорта (а затем – сердце). В результате формируется тип Хордовые.
Часть Костных рыб, благодаря двум ароморфозам – легочному дыханию и появлению настоящих конечностей – дала начало первым Четвероногим – Амфибиям (Земноводным).
Рептилии не смогли утратить зависимость от низких температур: теплокровность у них невозможна из-за неполного разделения кругов кровообращения. В конце мезозоя с изменением климата происходит массовое вымирание рептилий.
У части высших Рептилий появляется полная перегородка между желудочками, редуцируется левая дуга аорты, происходит полное разделение кругов кровообращения, и становится возможной теплокровность. В дальнейшем эти животные приобрели ряд адаптаций к полету и дали начало классу Птицы.
Зверозубые рептилии дали начало Млекопитающим, которые возникли благодаря целому ряду ароморфозов: увеличенные полушария переднего мозга с развитой корой, четырехкамерное сердце, появление шерстного покрова, млечных желез, дифференцированных зубов .
Плацентарные млекопитающие, благодаря появлению плаценты и настоящего живорождения заняли господствующее положение.
Источник