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
Ученые выяснили, когда суша покрылась первыми растениями
МОСКВА, 19 фев – РИА Новости. Палеонтологи из Великобритании нашли свидетельства того, что первые сухопутные растения на Земле появились примерно 500 миллионов назад, то есть на сто миллионов лет раньше, чем давали предыдущие расчеты, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.
«Появление растений на поверхности Земли радикально изменило ее климат и облик, многократно ускорив эрозию почвы и горных пород и резко уменьшив количество парниковых газов в атмосфере, что привело к похолоданию климата и прочим изменениям. Мы показали, что это произошло в середине кембрийского периода, в то же время, когда появились первые сухопутные животные», — рассказывает Дженнифер Моррис (Jennifer Morris) из Бристольского университета (Великобритания).
Как сегодня считают ученые, первые деревья появились в середине девонского периода, примерно 400 миллионов лет назад. Их появление резко изменило облик всей планеты, сделав ее «зеленой», заполнив ее атмосферу гигантским количеством кислорода, а также породив множество новых видов животных, в том числе сухопутных насекомых, и грибков, питающихся исключительно растительной биомассой.
То, как выглядели эти первые деревья, пока остается загадкой для палеонтологов – известно лишь небольшое число «окаменелых лесов», особого типа отложений этого времени, в которых сохранились полноценные стволы и корневые системы этих деревьев, оказавшиеся под землей благодаря извержениям пепла или лавы. Их изучение показывает, что это были очень причудливые объекты, у которых роль листьев исполняла особая фотосинтезирующая кора, а внешне они напоминали карликовые деревья современной тундры.
Относительно недавно ученые начали сомневаться в этой идее. К примеру, два года назад геологи нашли свидетельства того, что первые грибы появились на суше уже 440-460 миллионов лет назад, и они вряд ли могли бы существовать на суше сами по себе, без помощи растений или других источников органики, которой они должны были питаться.
Моррис и ее коллеги показали, что первые примитивные растения появились почти на 100 миллионов лет раньше, чем на то указывают окаменелости, объединив данные раскопок и генетическое древо эволюции самых примитивных растений, существующих сегодня на Земле.
Подобный подход, как объясняют ученые, позволяет ликвидировать главную проблему, которая раньше мешала и генетикам, и палеонтологам вычислить точное время появлений растений – отсутствие каких-либо данных по тому, какие именно представители флоры – сосудистые растения, печеночные или настоящие мхи — появились первыми на Земле.
Ни генетика, ни анализ окаменелостей не могут дать ответ на этот вопрос в одиночку – этому мешает небольшое число известных отпечатков древних растений, а сравнение ДНК говорит в пользу сразу всех трех вариантов происхождения флоры в зависимости от того, какие наборы примитивных растений сравнивали генетики.
Когда Моррис и ее коллеги объединили эти данные, им удалось получить неожиданный ответ на этот вопрос – первыми на Землю вышли мхи и их ближайшие родичи, что произошло примерно 514-506 миллионов лет назад. Первые сосудистые растения, к числу которых относятся все современные и древние деревья, появились на Земле около 440 миллионов лет назад, что примерно на 40 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.
Подобные оценки, как объясняют исследователи, в корне меняют всю картину эволюции жизни на Земле. Во-первых, они говорят о том, что животные и растения покинули первичный океан Земли практически одновременно, а не поочередно, как считали палеонтологи раньше. Во-вторых, это открытие указывает на то, что масштабные изменения климата и его похолодание произошло не в каменноугольном периоде, в эпоху максимального процветания флоры, а гораздо раньше.
Все это, как считают Моррис и ее коллеги, следует учитывать при изучении того, как сухопутная флора и фауна влияли на эволюцию друг друга и как их взаимодействия могли приводить к массовым вымираниям и прочим катастрофическим событиям.
Источник