Растения освоили сушу на 100 миллионов лет раньше
Новый сравнительный генетический анализ растений показал, что первые представители этой группы организмов стали обитать на поверхности земли около 500 миллионов лет назад. Это существенно раньше, чем самые древние окаменелости наземных растений, возраст которых составляет около 420 миллионов лет. Статья с результатами исследования опубликована в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Период, когда растения освоили сушу, стал поворотным моментом в истории Земли, потому что именно это событие позволило им наполнить атмосферу кислородом. Однако точно датировать этот момент достаточно трудно, поскольку у растений нет достаточно твердых органов, из-за чего они редко попадают в палеонтологическую летопись. Можно и иначе определить время этого события — при помощи молекулярных часов, то есть сравнить геномы многих видов организмов и определить, когда они произошли от общего предка, что возможно в случае, если известен средний темп мутаций.
Если применять последний метод к растениям, остается неясным, какую группу организмов считать наиболее примитивной. Ученые до сих пор не определили, кто появился раньше: печеночные мхи, антоцеротовые мхи или настоящие мхи. В новой работе под руководством Филипа Донохью из Бристольского университета биологи решили использовать максимальную вычислительную мощность, чтобы установить взаимоотношения между более чем 100 видами растений и водорослей. Они также применили несколько способов анализа, а в качестве реперных точек использовали данные об окаменелостях.
Вне зависимости от точки отсчета ученые получали результат около полумиллиарда лет, что намного раньше, чем считалось до того. Анализ также не подтверждает точку зрения, что наиболее примитивный тип растений — печеночные мхи, как считают многие биологи из-за того, что у этих организмов нет пор и корней.
Полученные данные могут повлиять на понимание хронологии наземной жизни и темп эволюционных изменений растений и других групп организмов. Ученые отмечают, что их исследование — самое обстоятельное из проведенных, однако метод молекулярных часов всегда выдает более древнюю оценку, чем окаменелости, поэтому нужны дополнительные исследования.
Источник
Первые наземные растения
В начале палеозойской эры растения населяют в основном моря, но в ордовике — силуре появляются первые наземные растения — псилофиты (420 млн лет назад).
Псилофиты имели древовидную форму, отдельные нитевидные отростки служили им для прикрепления к почве и поглощения из нее воды и минеральных веществ. Наряду с образованием подобия корней, стебля и примитивной проводящей системы у псилофитов развилась покровная ткань, предохраняющая их от высыхания. Псилофиты относятся к высшим споровым растениям.
Особенности псилофитов, которые позволили им первыми освоить сушу:
1) появление покровной ткани – эпидермиса с устьицами, способствующей защите от испарения;
2) наличие слабо развитой проводящей системы, обеспечивающей транспорт веществ;
3) развитие механической ткани, выполняющей опорную функцию;
4) дифференциация тела и появление органов (стебель, листья).
Теоретический вопрос ДНЯ
Советы, которые помогут эффективно подготовиться к ЕГЭ по БИОЛОГИИ
1. Познакомься с актуальными демоверсией, спецификацией, кодификатором на официальном сайте, чтобы четко понимать, что тебя ждет и какие требования предъявляются к уровню подготовки.
2. Определись, сколько баллов ты хотел бы получить.
3. Составь расписание своих занятий и старайся максимально его соблюдать. Регулярность занятий очень важна.
4. Используй несколько источников для подготовки: школьные учебники, пособия для поступающих в ВУЗы, видео уроки и т.п.
5. Главное – понимание! Старайся разобраться в теме, а потом можно зазубрить некоторые понятия.
6. Учись внимательно читать и понимать задание.
7. Начинай с легкого и постепенно усложняй материал. Но не бойтесь сложных заданий, если хочешь высокий балл.
8. Постоянно повторяй пройденный материал, решай тесты, задачи и теоретические вопросы.
Повторять рекомендуется сразу в течение 15-20 минут, через 8-9 часов и через 24 часа. Полезно повторять материал за 15-20 минут до сна и утром, на свежую голову.
9. Систематизируй материал, создай целостную и структурированную систему знаний.
10. И не забывай высыпаться, сбалансированно питаться и вести здоровый образ жизни. Это хорошо влияет на память:)
Кратко и понятно — схемы и конспекты (последние записи)
Последние видео
Последние видео:
Тематические тесты (последние записи)
Последние обновления
Последние видео:
Подписывайся и получай полезные материалы
Источник
Освоение суши растениями.
Поверхность материков и дно океана со временем изменились. Поднимались новые материки, уходили под воду существовавшие раньше. Из-за колебаний земной коры на месте морей возникала суша. Изучение ископаемых остатков показывает, что растительный мир Земли тоже изменялся.
Переход растений к наземному образу жизни, по-видимому, был связан с существованием периодически заливавшихся и освобождавшихся от воды участков суши. Осушение этих участков происходило постепенно. У некоторых водорослей стали появляться приспособления к обитанию вне воды.
Начался переход некоторых растений от водного к наземному образу жизни. У древних многоклеточных водорослей строение постепенно усложнялось, и они дали начало первым наземным растениям.
Среди основных причин выхода растений на сушу можно отметить:
в процессе жизнедеятельности бактерий сформировались некоторые новые слои почвы; суша стала более защищенной от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, что было связано с тем, что в атмосфере появился озоновый слой.
Это способствовало существенной смене климата; климат менялся и стал умеренным и более влажным.
Считается, что растения вышли на сушу, чтобы избежать поедания растительноядными животными, обитающими в водных пространствах.
Также они искали новую почву, которая сформировалась в результате деятельности грибов и лишайников. Суша накопила большое количество органического вещества. Тем самым выход растений на сушу стал крупнейшим ароморфозом в развитии жизни на Земле.
Одними из первых наземных растений были росшие по берегам водоёмов риниофиты, например риния. Они существовали 400 млн. лет назад, а потом вымерли.
Строение риниофитов ещё напоминало строение многоклеточных водорослей. У них отсутствовали настоящие стебли, листья, корни, в высоту они достигали около 25 см. Ризоиды, с помощью которых они прикреплялись к почве, поглощали из неё воду и минеральные соли. Размножались они спорами. От риниофитоподобных растений произошли древние плауны, хвощи, папоротники.
Это были типичные споровые растения, своего расцвета они достигли около 300 млн. лет назад, когда климат был тёплым и влажным, что благоприятствовало росту и размножению папоротников, хвощей и плаунов. Однако их выход на сушу и отрыв от водной среды не были ещё окончательными. При половом размножении споровым растениям для оплодотворения необходима водная среда.
В конце каменноугольного периода климат Земли почти повсеместно стал суше и холоднее. Древовидные папоротники, хвощи и плауныпостепенно вымирали. Появились примитивные голосеменные растения.
Происхождение голосеменных от древних папоротниковидных доказывает многие черты сходства между этими растениями. Это сходство не только внешнее. Общие черты наблюдаются в строении органов: стеблей, листьев и корней.
Очевидно, предками голосеменных растений были древовидные, лиановидные и травянистые семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Их семена развивались на листьях, шишек ещё не было.
Условия жизни продолжали меняться. Там, где климат становился более суровым, древние голосеменные растения постепенно вымирали. Им на смену приходили более совершенные растения — сосна, ель, пихта.
Растения, размножавшиеся семенами, лучше приспособились к жизни на суше, чем растения, размножавшиеся спорами. Это связано с тем, что возможность оплодотворения у них не зависит от наличия воды во внешней среде.
Покрытосеменные растения появились на Земле около 130 млн. лет назад. Покрытосеменные оказались наиболее приспособленными к жизни на суше растениями. Только у них имеются цветки, их семена развиваются внутри плода и защищены околоплодником.
Покрытосеменные быстро расселились по всей Земле и заняли все возможные места обитания. Уже более 60 млн. лет они господствуют на Земле. Приспособившись к различным условиям существования, покрытосеменные создали разнообразный растительный покров Земли из деревьев, кустарников и трав.
В процессе длительного развития многие растения на Земле вымерли. Поэтому полностью восстановить историю развития растительного мира очень трудно. Но учёными уже доказано, что все современные виды растений произошли от более древних форм.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
Наземные растения произошли от водорослей на суше
Больше века во всех учебниках по ботанике и палеонтологии морские водоросли назывались предками наземных растений, которые внезапно «выпрыгнули» из воды на сушу и буйно там зазеленели. Новая гипотеза датских ученых переворачивает эту схему с ног на голову, предполагая, что водоросли довольно долго эволюционировали на суше, прежде чем смогли породить высшие растения.
Автором концепции водного происхождения наземных растений считается британский ботаник Фредерик Бауэр (Frederick Orpen Bower). Вероятно, потому, что в изданной в 1908 году книге The Origin of a Land Flora он писал об «изобретении» ранними наземными растениями альтернативного жизненного цикла, в котором спорофит становится платформой для разнообразных эволюционных и экологических адаптаций. С тех пор водное происхождение наземной флоры прочно угнездилось в учебниках и научной литературе.
Первые сомнения появились у палеонтологов в 1980-х годах, но тогда ученым было недостаточно аргументов – окаменелости растений тех далеких времен представлены главным образом спорами, по которым довольно сложно судить о строении самих растений. Однако теперь Джеспер Харольт (Jesper Harholt) из датской Carlsberg Laboratory, Эйвинд Моструп (Ojvind Moestrup) и Питер Ульвсков (Peter Ulvskov) из университета Копенгагена нашли новые доказательства, поддерживающие позицию скептиков.
Все началось с того, что Харольт и Ульсков изучали эволюцию клеточной стенки растений, считающуюся одним из ключевых приспособлений к жизни на суше. Именно твердые и прочные клеточные стенки создают силовой каркас, поддерживающий растение в вертикальном положении и позволяющий ему использовать все преимущества трехмерной геометрии.
«Мы поняли, что некоторые водоросли обладают столь же сложными клеточными стенками, что и наземные растения. Это показалось нам довольно необычным для древних водорослей, которые якобы росли в воде, – рассказал Харольт. – Тогда мы начали искать другие факты, которые поддерживали бы идею о том, что водоросли сперва освоили сушу, и лишь затем превратились в наземные растения».
К своей работе они привлекли известного эксперта по водорослям Мострупа, после чего обнаружили у водорослей структуры (или точнее – их отсутствие), которые трудно объяснить жизнью в воде. В частности, некоторые зеленые водоросли начисто утратили жгутик – орган, обеспечивавший их подвижность в жидких средах. А практически все водоросли, приходящиеся ближайшими родственниками наземным растениям, потеряли еще и глазок, помогавший определять наиболее хорошо освещенные участки.
Более того, опубликованный в 2014 году анализ генотипа растения Klebsormidium показал, что эта зеленая водоросль обладает генами наземной флоры, ответственными за переносимость яркого света и засушливых условий среды. При этом гены однозначно указывают, что эти качества были получены по наследству, а не выработаны конвергентно.
«Благодаря всем этим генетическим и морфологическим данным становится очень трудно объяснить с эволюционной точки зрения, как водоросли прошли весь путь к наземным растениям, все время оставаясь в воде? – отметил Ульвсков. – Мы должны перевернуть старую гипотезу вверх ногами, и сегодня у нас есть все необходимые для этого доказательства».
Правда, новая гипотеза пока весьма уязвима для критики. Согласно тому же генетическому анализу, для формирования надежно функционирующей в сухопутных условиях клеточной стенки растению нужно порядка 250 новых генов. Как оказавшиеся в достаточно экстремальных условиях организмы за не слишком долгий срок смогли ими обзавестись? Датские исследователи полагают, что процесс происходил на прибрежных песчаных пляжах, где рыхлый субстрат после регулярных дождей служил источником необходимой нежным водорослям влажности.
«Странным для меня является то, что если эти зеленые водоросли были фактически наземные на протяжении длительного времени, как получилось, что их так мало вокруг нас? – называет следующее слабое место гипотезы Моструп. – Может быть, их постоянно вытесняют одноклеточные конкуренты, или, возможно, в один прекрасный день мы все же найдем больше зеленых водорослей этой эволюционной линии».
Источник