Доказательства развития растительного мира: этапы, прокариоты и эукариоты, папоротники
Под историческим развитием растительного мира понимают процесс эволюционного формирования современной флоры биосферы.
Классификация растительного мира дает представление о том, как формировались те или иные систематические группы. Растения по строению вегетативного тела можно поделить на:
- низшие водоросли, у которых ткани и органы не дифференцированы;
- высшие растения, для которых характерно наличие органов и тканей.
Многочисленные палеонтологические находки свидетельствуют о родстве между существующими систематическими группами живых организмов. Часто среди них упоминают строматолиты.
Строматолиты представляют собой многослойные образования из остатков древних примитивных водорослей, ранее обитавших в морях и океанах.
Среди палеонтологических доказательств выделяют также отпечатки древних хвощей и гигантских плаунов внутри залежей каменного угля и торфяников.
Этапы эволюционного развития растительного мира
Прокариоты и эукариоты
Примерно 3,5 млн. лет назад начался первый эволюционный этап развития растительных организмов. В этом период возникли первые одноклеточные прокариоты: у них была способность к автотрофному питанию или хемосинтезу. Деятельность этих организмов привела к появлению первичной кислородной атмосферы.
Около 1,5 млн. лет назад начался второй эволюционный этап развития растительного мира. Он был связан с появлением эукариотических предков современных водорослей, от которых потом взяли начало многоклеточные водоросли.
В архейскую эру появился фотосинтез, что стало отправной точкой в делении живых существ на растения и животные. Как только появились первые зеленые растения — водоросли, началось накапливание органического вещества планеты.
Дальнейшее развитие растительного мира было связано с усложнением вегетативного тела водорослей. В протерозойской эре произошло резкое увеличение продуктивности фотосинтеза.
Выход растений на сушу
Следующий этап основывается на выходе растений на сушу: это случилось в палеозое. Псилофиты считаются первыми настоящими наземными растениями.
Псилофиты — древние наземные растительные организмы, обладающие определенными отличительными чертами.
К отличительным чертам псилофитом относятся:
- механические ткани;
- развитие устьиц в покровной ткани;
- образование примитивной проводящей ткани.
Псилофиты дали начало мохообразным и папоротникообразным — у них уже появляются стебли, листья и корни. Несмотря на преобладание влажного климата, наблюдаются изменения в сторону сухого воздуха и низких температур.
Есть предположения, что риниофиты были первыми наземными растениями. За ними скрываются обитатели влажных и болотистых мест. По мнению ученых, происхождение риниофитов связано с древними водорослями, которые прикреплялись ко дну водоема. Отдельные группы растений были водными, а другие — целиком сухопутными.
Для риниофитов не было свойственно наличие настоящих стеблей и листьев. Зато у них были корневищеподобные образования, которые покрывали ризоиды.
Покровная ткань риниофитов выполняла защитную функцию: так они не пересыхали. Риниофиты считаются родоначальники плаунов, хвощей, папоротников и, может быть, мхов.
Распространение папоротников
В каменноугольный период главными растениями стали папоротники. Им были свойственны хорошо развитые корневая и проводящая системы. Лист папоротников был достаточно хорошо сформирован и выполнял функцию фотосинтеза, что давало существенные преимущества для жизни на суше.
Размножение таких растений все еще было связано с водной средой, присутствовала жгутиковая стадия. Благодаря таким растениям на планете образовался плодородный почвенный покров, а атмосфера еще больше обогатилась кислородом.
Примитивные голосеменные растения или потомки отдельных папоротникообразных появились в тот момент, когда хвощи, плауны и древовидные папоротники стали вымирать.
Немного позже возникли семенные папоротники — сегодня эта группа растений считается вымершей. Именно семенные папоротники считаются предшественниками современных голосеменных растений. С появлением семени растения сделали половой процесс независимым от водной среды. Семя было более защищено от негативных факторов окружающей среды, чем спора.
Развитие семян происходило на листьях, так как шишек у этих растений еще не было. Семенные папоротники представляли собой древовидные, лиановидные и травянистые растения, которые дали начало голосемянным.
В пермском периоде, когда на место влажного климата пришел сухой, и многие плауны, хвощи и гигантские папоротники вымерли, как раз и отмечается появление голосеменных растений.
У этих растений появилась возможность для реализации другого типа оплодотворения или развития гамет во внутренних тканях растения.
В результате мужские половые клетки никак не взаимодействовали с окружающей средой и доходили до яйцеклетки по пыльцевой трубке. Это позволило довольно быстро захватить сушу, поскольку растения получили возможность распространения при помощи воды и ветра.
Цветковые растения
Возникновение цветковых растений — последний этап растительной эволюции. Они появились как результат усложнения органов генерации и репродукции, а также в результате появления цветка.
Защитой для семяпочек стала завязь покрытосеменных растений. Благодаря ей же семя получило возможность развиваться внутри плода, служившим источником питания и защиты. Все это дало возможность цветковым распространиться не только по всей суше, но и в воде. У покрытосеменных появилось приспособление для более эффективного оплодотворения, привлечения насекомых-опылителей.
Сейчас покрытосеменные — самые распространенные растения и самая многочисленная группа живых организмов. Уже более 60 млн. лет они преобладают на нашей планете.
Как следует из написанного выше, эволюция растительного мира продолжалась довольно долго. Как итог — можно говорить о биоразнообразии флоры. На каждом этапе появлялась определенная группа растений, что во многом определялось глобальными климатическими изменениями.
Историческое развитие растительного мира изучают в 6 классе школьной программы.
Источник
3. Палеозойская эра
Палеозойская эра (эра древней жизни) началась \(570\) млн лет назад. В первые периоды этой эры сформировалась значительная часть суши и озоновый экран.
В воде продолжалась эволюция водорослей и беспозвоночных. Наибольшего расцвета достигли морские беспозвоночные (моллюски, трилобиты).
Возникли первые позвоночные — панцирные рыбы . У них был внутренний скелет, дающий при движении преимущества по сравнению с беспозвоночными. От панцирных рыб произошли хрящевые и костные рыбы , среди которых возникли кистепёрые рыбы .
Первыми наземными растениями были риниофиты , у которых сформировались покровные, проводящие и механические ткани.
Вместе с растениями на сушу вышли первые животные, дышащие атмосферным воздухом — паукообразные .
На смену риниофитам пришли папоротники , хвощи и плауны , у которых сформировались вегетативные органы (корни, стебли, листья). Размножение споровых растений зависит от наличия воды.
Первыми среди хордовых животных сушу освоили примитивные земноводные, произошедшие от кистепёрых рыб — стегоцефалы . Они жили в болотистых местах и не могли отдаляться от водоёмов.
Влажный и тёплый климат привёл к расцвету папоротникообразных. В это время Земля была покрыта лесами из древовидных папоротников, хвощей и плаунов.
Среди животных господствовали земноводные и членистоногие. К концу каменноугольного периода появились первые пресмыкающиеся и крылатые насекомые .
Климат во многих районах Земли стал сухим и холодным. Древовидные споровые вымирают. Начинается расцвет голосеменных растений, для размножения которых не нужна вода, а зародыш находится в семени и обеспечен запасом питательных веществ.
От земноводных взяли начало истинно наземные хордовые — пресмыкающиеся. Освоение суши обеспечило им наличие рогового покрова на коже, внутреннее оплодотворение и развитие зародыша в яйце. П оявились звероподобные пресмыкающиеся .
Источник
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