Эволюция растений

Эволюция, ее направления. Развитие растительного мира на Земле. Этапы эволюции. Растительные организмы водной среды. Выход растений на сушу. Господство споровых растений. Господство голосеменных растений Господство покрытосеменных растений в современных условиях.

Понятие «эволюция» означает развертывание, или разматывание -постепенный закономерный переход из одного состояния в другое. Планеты и звезды, земная кора и другие элементы неживой природы претерпевали постепенные закономерные изменения, которые называют эволюцией неорганического мира. В основе теории эволюции органического мира лежит положение о том, что все разнообразие растений и животных, существующие в настоящее время, произошли от более простых организмов путем постепенных изменений, которые накапливаются в последующих поколениях. Одной из основных тенденций в эволюции растений было увеличение приспособленности к той или иной среде, а это часто сопровождалось специализацией и усложнением структур и их функций. В настоящее время эволюция не прекратилась, а, напротив, протекает даже быстрее. Вкратце действие процесса эволюции выражается в том, что основой служат изменения в генах и хромосомах, а естественный отбор обеспечивает сохранение возникающих мутаций. Существуют основные законы эволюции:

• - эволюция проходит с разной скоростью в разные периоды;
• - эволюция организмов различных типов происходит с разной скоростью;
• - новые виды образуются не из наиболее высокоразвитых форм, а, напротив, из относительно простых, неспециализированных форм;
• - эволюция не всегда идет от простого к сложному;
• - эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процесса мутирования, естественного отбора.

В истории Земли и эволюции жизни ученые выделяют определенные промежутки времени - эры, которые подразделены на периоды. Наукой установлено, что жизнь зародилась в океане около 3,5 млрд, лет назад, поэтому эволюцию растений можно представить по этапам.

1 этап. Возникновение одноклеточных растений.

Первые живые обитатели, которые появились около 3 млрд, лет назад, были примитивными одноклеточными организмами. Они не имели ядра и пластид, были похожи на современных бактерий. Питались растворенными минеральными и органическими веществами, т.е. гетеротрофно. Около 2,5 млрд, лет назад существовали уже разнообразные как по строению, так и по способу питания одноклеточные организмы, давшие начало образованию многоклеточных форм. В их клетках возникает особое вещество -хлорофилл. Такие организмы стали использовать солнечный свет, который служил источником энергии для создания органического вещества. Произошел ароморфоз - процесс фотосинтеза. С возникновения цианобактерий, которые более энергично стали выделять кислород, началось его постепенное накопление в атмосфере планеты. Учеными было вычислено, что весь кислород нашей атмосферы обновляется благодаря фотосинтезу каждые 2 тыс. лет, что позволило провести доказательства поэтапного развития автотрофных организмов.

2 этап. Возникновение многоклеточных растений.

Первые ядерные одноклеточные формы возникают 1,5 млрд, лет назад, а 1 млрд, лет назад формируются тела многоклеточных растений, которые обитают только в пресных и солоноватых водах - это золотистые и зеленые водоросли. Зеленые водоросли стали родоначальниками фотосинтезирующих высших наземных растений.

3 этап. Выход растений на сушу.

Первые наземные растения, поселившиеся на влажных берегах пресных водоемов, появились примерно 450 млн. лет назад. Наземные условия существования резко отличаются от условий жизни в воде. Воздушная среда характеризуется большим содержанием кислорода, чем водная, а почвенная - иными условиями минерального питания и водоснабжения. Поэтому переход предков наземных форм мог произойти лишь по мере выработки специальных приспособлений. И это был новый ароморфоз - образование тканей, формирующих органы. Первые достоверные наземные растения известны лишь по спорам. Они объединены в группу риниофитов. Несмотря на простоту морфологического и анатомического строения это были уже наземные организмы. У самых первых наземных растений поглощение воды осуществлялось с помощью ризоидов. Выход растений на сушу сопровождался улучшением их освещения, что активизировало процесс фотосинтеза. Это приводило к увеличению объема растений, а затем - к расчленению их тела. Риния была размером до 0,5 м, росла на болотах, образуя заросли. Риниофиты дали начало споровым растениям, и некоторое время существовали вместе с ними. Через 100 млн. лет риниофиты вымерли, а эволюция растений шла по пути возрастающего приспособления к условиям наземного существования.

4 этап. Развитие наземной растительности.

После риниофитов наступает расцвет споровых растений. Одной из обособленных ее групп считают моховидных, древность которых подтверждается ископаемыми находками. От риниофитов произошли плауны, хвощи и папоротники, которые достигли расцвета 300 мл. лет назад. По мере увеличения тела развивались сложные структуры - корни с корневыми волосками, а для воздушного питания - листья. Основное размножение осуществлялось с помощью спор.

5 этап. Господство голосеменных растений.

Около 250 млн. лет назад климат стал суше и холоднее. Для споровых растений было необходимо наличие достаточного количества воды для осуществления размножения спорами, которой стало недостаточно. Произошел новый ароморфоз - переход от размножения спорами к размножению семенами. Для защиты от неблагоприятных условий на побегах появились почки - зачатки новых побегов. Новое образование - семя возникает после оплодотворения, а спермий доставляется к яйцеклетке по пыльцевой трубке. Теперь у растений не стало зависимости от водной среды, что привело к образованию многих видов голосеменных.

6 этап. Появление и господство покрытосеменных растений.

В эволюции растений потребовалось еще около 100 млн. лет, чтобы возникли покрытосеменные, или цветковые растения. В это время на планете возросла солнечная радиация, усилилась сухость воздуха, что привело к гибели многих споровых и голосеменных растений, обитавших при высокой влажности. Множественные ароморфозы обеспечили преимущество цветковым растениям в расселении по всему земному шару, произрастанию в различных экологических условиях. Покрытосеменные растения в эволюционном развитии тесно связаны с эволюцией животных -опылителей, а также распространителей семян и плодов. Таким образом, на протяжении многих миллионов лет происходила эволюция растительного мира, который развивался и усложнялся. Растения прошли путь от простых одноклеточных зеленых водорослей до высокоразвитых покрытосеменных форм.

Вопросы для самоконтроля.

• 1. Дайте определение понятию «эволюция»
• 2. В чем состоит вклад Ч.Дарвина в эволюционную теорию?
• 3. Перечислите основные законы эволюции.
• 4. Дайте название этапам эволюции растений.
• 5. Какие ароморфозы произошли на каждом этапе?
• 6. Какая наука занимается изучением древних растений?
• 7. Почему цветковые растения занимают господствующее положение в современном природном мире?