Появление растений в процессе эволюции. Этапы эволюции растительного мира

В результате доисторических событий, таких как пермское и мел-палеогеновое , многие семейства растений и некоторые предки существующих видов вымерли до начала записанной истории.

Общая тенденция диверсификации включает в себя четыре основные группы растений, которые господствуют на планете, начиная со среднего силурийского периода и до настоящего времени:

Модель зостерофиллума

• Первая основная группа, представляющая наземную растительность, включала бессемянные сосудистые растения, представленные классами риниевых (Rhyniophyta ), зостерофилловых (Zosterophyllopsida ).

Папоротники

• Вторая основная группа, появившаяся в позднедевонском периоде, состояла из папоротников.
• Третья группа, семенные растения, появились как минимум 380 миллионов лет назад. Она включала в себя голосеменные растения (Gymnospermae ), которые доминировали в наземной флоре в течение большей части мезозойской эры до 100 миллионов лет назад.
• Последняя четвертая группа, покрытосеменные растения, появилась около 130 миллионов лет назад. В летописи окаменелостей также показано, что эта группа растений была в изобилии в большинстве районов мира в пределах от 30 миллионов до 40 миллионов лет назад. Таким образом, покрытосеменные доминировали над растительностью Земли в течение почти 100 миллионов лет.

Палеозойская эра

Плауновидные

Протерозойский и архейский эоны предшествуют появлению наземной флоры. Бессемянные, сосудистые, наземные растения появились в середине силурийского периода (437-407 миллионов лет) и были представлены риниофитами и, возможно, плауновидными (включая ликоподиумы). Из примитивных риниофитов и плауновых наземная растительность быстро эволюционировала в течение девонского периода (407-360 миллионов лет назад).

Предки настоящих папоротников, возможно развивались в середине девона. Во время позднего девонского периода появились хвощёвые и голосеменные. К концу периода уже существовали все основные отделы сосудистых растений, кроме покрытосеменных.

Развитие особенностей сосудистых растений, во время девона, позволили увеличить географическое разнообразие флоры. Одной из них было возникновение сплющенных листьев, что повысило эффективность . Другая - появление вторичной древесины, позволяющая растениям значительно увеличиваться по форме и размерам, что привело к появлению деревьяев и, вероятно, к лесов. Постепенным процессом было репродуктивное развитие семени; самое раннее обнаружено в верхнедевонских отложениях.

Предки хвойных и саговниковидных появились в каменноугольном периоде (360-287 миллионов лет назад). Во время раннего карбона в высоких и средних широтах растительность демонстрирует доминирование ликоподиумов и Progymnospermophyta .

Progymnospermophyta

В более низких широтах Северной Америки и Европы обнаруживается большое разнообразие ликоподиумов и Progymnospermophyta , а также другой растительности. Встречаются семенные папоротники (включая calamopityales ), наряду с настоящими папоротниками и хвощами (Archaeocalamites ).

Поздняя карбоновая растительность в высоких широтах сильно пострадала от начала пермско-карбонового ледникового периода. В северных средних широтах летопись окаменелостей показывает доминирование хвощей и примитивных семенных папоротников (птеридоспермов) над немногими другими растениями.

В северных низких широтах наземные массивы Северной Америки, Европы и Китая были охвачены неглубокими морями или болотами и, поскольку они близки к экватору, то испытывали тропические и субтропические климатические условия.

В это время появились первые , известные как каменноугольные леса. Огромное количество торфа было заложено в результате благоприятных условий круглогодичного роста и адаптации гигантских ликоподиумов к тропическим средам водно-болотных угодий.

В более сухих районах, окружающих низменности, в большом изобилии существовали леса хвощей, семенные папоротники, кордаиты и другие папоротники.

Пермский период (287-250 миллионов лет назад) указывает на значительный переход хвойных, саговниковидных, глоссоптерис, гигантоптерид и пельтасперм из бедных окаменелостей в карбоне в значительную обильную растительность. Другие растения, такие как древесные папоротники и гигантские ликоподиумы, присутствовали в перми, но не в изобилии.

В результате массового пермского вымирания исчезли тропические болотные леса, а вместе с ними и ликоподиумы; кордаиты и глоссоптерисы вымерли на более высоких широтах. Около 96 % всех видов растений и животных исчезли с лица нашей планеты в это время.

Мезозойская эра

В начале триасового периода (248-208 миллионов лет назад) скудная летопись окаменелостей указывает на сокращения флоры Земли. С середины до позднего триаса современные семейства папоротников, хвойных деревьев и ныне вымершей группы растений, беннеттитовых, обитали в большинстве наземных . После массового вымирания беннеттиты переместились в свободные экологические ниши.

Поздняя триасовая флора в экваториальных широтах представлена ​​широким диапазоном папоротников, хвощей, саговников, беннеттитов, гинкго и хвойных деревьев. Комбинации растений в небольших широтах сходные, но не богатые видами. Это отсутствие вариаций растений в низких и средних широтах отражает глобальный безморозный климат.

В юрский период (208-144 миллионов лет назад) появилась наземная растительность, похожая на современную флору, и потомками папоротников этого геологического отрезка времени можно считать современные семейства, такие как Dipteridaceae, Matoniaceae, Gleicheniaceae, и Cyatheaceae.

К хвойным этого возраста также могут относится современные семейства: подокарповых, араукариевых, сосновых и тисовых. Эти хвойные породы, во время мезозоя, создали значительные залежи такого , как уголь.

Во время раннего и среднего юрского периода, в экваториальных широтах западной части Северной Америки, Европы, Средней Азии и Дальнего Востока, произрастала разнообразная растительность. Она включала: хвощи, саговники, беннеттиты, гинкго, папоротники и хвойные деревья.

Теплые, влажные условия также существовали в северных средних широтах (Сибирь и северо-запад Канады), поддерживая гинкговые леса. Пустыни встречались в центральной и восточной частях Северной Америки и Северной Африки, а наличие беннеттитов, саговников, хейролепидиевых и хвойных деревьев свидетельствовали о приспособленности растений к засушливым условиям.

Южные широты имели сходную растительность с экваториальными, но из-за более сухих условий хвойные породы были обильными, а гинкговые - дефицитными. Южная флора распространилась на очень высокие широты, включая Антарктиду, из-за отсутствия полярного льда.

Хейролипидиевые

В меловом периоде (144-66,4 миллионов лет назад) в Южной Америке, Центральной и Северной Африке, и Центральной Азии существовали сухие, полупустынные природные условия. Таким образом, в наземной растительности преобладали хвойные породы хейролипидиевых и матониевые папоротники.

Северные средние широты Европы и Северной Америки имели более разнообразную растительность, состоящую из беннеттитовых, саговниковых, папоротников и хвойных деревьев, а в южных средних широтах преобладали беннеттиты.

В позднем меловом периоде произошли значительные изменения в растительности Земли, с появлением и распространением цветущих семенных растений, покрытосеменных. Присутствие покрытосеменных означало конец типичной мезозойской флоры с преобладанием голосеменных растений и определенное снижение беннеттитовых, гинкговых и саговниковых.

Нотофагус или южный бук

Во время позднего мела в Южной Америке, Центральной Африке и Индии преобладали засушливые условия, в результате чего среди тропической растительности доминировали пальмы. На средние южные широты также влияли пустыни, а растения, окаймлявшие эти районы, включали: хвощи, папоротники, хвойные и покрытосеменные, в частности, нотофагус (южный бук).

Секвойя Гиперион

Высокоширотные районы были лишены полярного льда; из-за более теплых условий климата, покрытосеменные смогли процветать. Самая разнообразная флора была обнаружена в Северной Америке, где присутствовали вечнозеленые растения, покрытосеменные и хвойные деревья, особенно красное дерево, секвойя.

Мел-палеогеновое массовое вымирание (К-Т вымирание) произошло около 66,4 миллионов лет назад. Это событие, которое внезапно вызвало глобальные климатические изменения и исчезновение многих видов животных, особенно динозавров.

Наибольший "шок" для наземной растительности произошел в средних широтах Северной Америки. Показатели пыльцы и спор чуть выше границы К-Т в летописи окаменелостей показывают преобладание папоротников и вечнозеленых растений. Последующая колонизация растений в Северной Америке демонстрирует преобладание лиственных растений.

Кайнозойская эра

Увеличение осадков в начале палеогена-неогена (66,4-1,8 миллионов лет назад) способствовало широкомасштабному развитию дождевых лесов в южных районах.

Примечательным в этот период была полярная лесная флора Аркто, обнаруженная на северо-западе Канады. Мягкое, влажное лето чередовалось с непрерывной зимней тьмой с температурой от 0 до 25° C.

Берёзовая роща

Эти климатические условия поддерживали лиственную растительность, которая включала платановых ореховых, берёзовых, луносемянниковых, вязовых, буковых, магнолиевых; и голосеменные растения, такие как таксодиевые, кипарисовые, сосновые и гинкговые. Эта флора распространилась по Северной Америке и Европе.

Примерно одиннадцать миллионов лет назад, во время миоценовой эпохи, произошли заметные изменения в растительности с появлением трав и их последующим распространением на травянистые равнины и прерии. Появление этой широко распространенной флоры способствовало развитию и эволюции растительноядных млекопитающих.

Четвертичный период (1,8 миллиона лет назад и к настоящему времени) начался с континентального оледенения в северо-западной Европе, Сибири и Северной Америке. Это оледенение затронуло наземную растительность, при этом представители флоры мигрировали на север и юг в ответ на ледниковые и межледниковые колебания. В межледниковые периоды были распространены клёновые, берёзовые и маслиновые.

Окончательные миграции видов растений в конце последнего ледникового периода (около одиннадцати тысяч лет назад) сформировали современное географическое распределение наземной флоры. Некоторые районы, такие как горные склоны или острова, имеют необычное видовое распределение в результате их изоляции от глобальной миграции растений.

Основные этапы и направления эволюции растительного мира. До конца силурийского периода растения были представлены многоклеточными водорослями, которые либо плавали в воде, либо вели прикрепленный образ жизни. Многоклеточные водоросли явились исходной ветвью для наземных листостебельных растений. В конце силурийского периода палеозойской эры в связи с интенсивными горообразовательными процессами, сокращением площади морей часть водорослей, оказавшись в новых условиях среды (в мелких водоемах и на суше), погибла. Другая часть в результате разнонаправленной изменчивости и адаптации к наземной среде приобрела признаки, способствовавшие выживанию в новых условиях. Такими признаками у первых наземных растений - риниофитов - являются дифференциация тканей на покровные, механические и проводящие и наличие оболочки у спор. Выход растений на сушу был подготовлен деятельностью бактерий и цианобактерий, которые при взаимодействии с минеральными веществами образовали на поверхности суши почвенный субстрат.

В девонском периоде на смену риниофитам пришли плауны, хвощи и папоротники, также размножающиеся спорами и предпочитающие влажную среду. Их появление сопровождалось возникновением вегетативных органов, что повышало эффективность функционирования отдельных частей растений и обеспечивало их деятельность как целостной системы.

В каменноугольном периоде (карбоне) появляются первые голосеменные, возникшие от древних семенных папоротников. Возникновение семенных растений имело большое значение для дальнейшего развития растительного мира, так как половой процесс стал независимым от наличия капельножидкой среды. Возникшие семенные растения могли обитать в более сухом климате. В пермском периоде климат во многих районах Земли стал более сухим и холодным, древовидные споровые растения, достигшие своего расцвета в карбоне, вымирают. В этот же период начинается расцвет голосеменных, господствовавших в мезозойскую эру. Эволюция высших наземных растений пошла по пути все большей редукции гапло идного поколения (гаметофита) и преобладания диплоидного поколения (спорофита).

В меловой период произошел следующий крупный шаг в эволюции ра­ стений - появились покрытосеменные растения. Первые представители этой группы растений были кустарниками или низкорослыми деревьями с мелкими листьями. Затем довольно быстро покрытосеменные достигли огромного разнообразия форм со значительными размерами и крупными листьями.

Приобретение различных приспособлений для опыления цветков и рас­ пространения плодов и семян позволило покрытосеменным занять в кай­ нозое господствующее положение в растительном мире.

Таким образом, основными особенностями эволюции растительного мира были:

постепенный переход к доминирующему положению спорофита над гаметофитом в цикле развития;

выход на сушу, дифференциация тела на органы (корень, стебель, лист) и дифференциация тканей (проводящие, механические, покровные);

переход от наружного оплодотворения к внутреннему; возникнове­ ние цветка и двойного оплодотворения;

возникновение семян, содержащих запах питательных веществ и за­ щищенных от воздействия неблагоприятных условий среды семенными покровами (и стенками околоплодника у покрытосеменных);

совершенствование органов размножения и перекрестного оплодо­ творения у покрытосеменных параллельно с эволюцией насекомых;

возникновение разнообразных способов распространения плодов и семян.

Основные этапы и направления эволюции животного мира. История эволюции животных изучена наиболее полно в связи с тем, что многие из них имеют скелет и поэтому лучше сохраняются в окаменелых остатках.

Многоклеточные животные происходят от одноклеточных организмов через колониальные формы. Первыми животными были, вероятно, кишеч­ нополостные. Древние кишечнополостные дали начало плоским червям, которые являются трехслойными животными с двусторонней симметрией.

От древних ресничных червей произошли первые вторичнополостные животные - кольчатые черви. Древние морские многощетинковые, веро­ ятно, послужили основой для возникновения типов членистоногих, мол­люсков и хордовых.

Самые древние следы животных относятся к докембрию (около 700 млн лет назад). В кембрийском и ордовикском периодах преобладают губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, трилобиты, появляются моллюски.

В позднем кембрии возникают бесчелюстные панцирные рыбы, а в де­воне - челюстные рыбы. Для большинства из этих животных характерны наличие двусторонней симметрии, третьего зародышевого листка, полости тела, наружного (членистоногие) или внутреннего (ходовые) твердого скелета, прогрессирующая способность к активному передвижению, обособление переднего конца тела с ротовым отверстием и органами чувств, постепенное совершенствование центральной нервной системы.

От первых челюстноротых возникли лучеперые и кистеперые рыбы. Кистеперые имели в плавниках опорные элементы, из которых позже развились конечности наземных позвоночных. Наиболее важные ароморфозы в этой линии эволюции - развитие из жаберных дуг подвижных челюстей (обеспечивали активный захват добычи), развитие из кожных складок плавников, а затем формирование поясов парных грудных и брюшных конечностей (увеличивали маневренность движений в воде). Двоякодышащие и кистеперые рыбы посредством плавательных пузырей, имеющих связь с пищеводом и снабженных системой кровеносных сосудов, могли дышать атмосферным кислородом.

От кистеперых рыб берут начало первые наземные животные - стегоцефалы. Стегоцефалы разделились на несколько групп амфибий, которые достигли расцвета в карбоне. Выход на сушу первых позвоночных животных был обеспечен преобразованием плавников в конечности наземного типа, воздушгных пузырей - в легкие.

От амфибий ведут свое начало истинно наземные животные - рептилии, завоевавшие сушу к концу пермского периода. Освоение суши пресмыкающимися обеспечило наличие сухих ороговевших покровов, внутреннего оплодотворения, большого количества желтка в яйцеклетке, защитных оболочек яиц, предохраняющих эмбрионы от высыхания и других воздействий среды. Среди рептилий выделилась группа динозавров, давшая начало млекопитающим. Первые млекопитающие появились в триасовом периоде мезозойской эры. Позднее, также от одной из ветвей пресмыкающихся, произошли зубатые птицы (археоптерикс), а затем - современные птицы. Для птиц и млекопитающих характерны такие черты, как теплокровность, четырехкамерное сердце, одна дуга аорты (создает полное разделение большого и малого кругов кровообращения), интенсивный обмен веществ - черты, обеспечившие расцвет этих групп организмов.

В конце мезозоя появляются плацентарные млекопитающие, для которых основными прогрессивными особенностями стали появление плаценты и внутриутробного развития плода, вскармливание детенышей молоком, развитая кора головного мозга. В начале кайнозойской эры от насекомоядных обособился отряд приматов, эволюция одной из ветвей которого привела к возникновению человека.

Параллельно эволюции позвоночных шло развитие беспозвоночных животных. Переход от водной к наземной среде обитания осуществился у паукообразных и насекомых с развитием совершенного твердого наружного скелета, членистых конечностей, органов выделения, нервной системы, органов чувств и поведенческих реакций, появлением трахейного и легочного дыхания. Среди моллюсков выход на сушу наблюдался значительно реже и не приводил к такому разнообразию видов, какое наблюдается у насекомых.

Основные особенности эволюции животного мира:

прогрессивное развитие многоклеточности и, как следствие, специа лизация тканей и всех систем органов;

свободный образ жизни, который определил выработку различных механизмов поведения, а также относительную независимость онтогенеза от колебаний факторов окружающей среды;

возникновение твердого скелета: наружного у некоторых беспозво ночных (членистоногие) и внутреннего у хордовых;

прогрессивное развитие нервной системы, что явилось основой для возникновения условно-рефлекторной деятельности.

Среди основных этапов эволюции растительного мира можно выделить выход на сушу, переход от наружного оплодотворения к внутреннему, возникновение семян и совершенствование способов их распространения; в эволюции животного мира - специализацию тканей и систем органов, возникновение твердого скелета, прогрессивное развитие нервной системы и возможность вести свободный образ жизни

Определение понятия "эволюция".

На Земле существует огромное разнообразие примитивных и высокоразвитых растений. Все это разнообразие растительного царства появилось на Земле исторически, т. е. развивалось от простого к сложному постепенно, в течение длительного периода существования нашей планеты и было связано с изменяющимися условиями среды. От первых организмов на основе прогрессивного (от лат. прогрессус - "продвигающийся вперед", "поступательный") развития возникли более сложные формы растений. Этот процесс сопровождался вымиранием организмов, не приспособленных к существованию в изменившихся условиях, и появлением новых форм, более приспособленных. Вымершие и все ныне существующие растения возникли в процессе постоянного изменения качеств видов, т. е. возникли в процессе эволюции (от лат. эволютио - "развертывание").

Эволюция это необратимый процесс исторического (протекающего во времени) развития живого мира в направлении большей приспособленности к условиям обитания.

Эволюция растительного мира началась на Земле очень давно, с момента появления первых живых организмов, и продолжается в настоящее время.

История развития растительного мира.

Более 3,5 млрд лет назад на Земле в древнем теплом океане возникли первые живые обитатели. Они были примитивными (т. е. неразвитыми, простыми) одноклеточными организмами, похожими на современных бактерий. Питались они тем, что находилось в окружающей их воде океана: растворенными минеральными и органическими веществами (т. е. гетеротрофно).
Спустя много тысяч лет в океанических водах появились организмы, имеющие в клетках хлорофилл. Такие организмы стали использовать солнечный свет в качестве источника энергии для создания необходимых им органических веществ. Так появились автотрофы, которые смогли питаться, осуществляя фотосинтез.
Появление фотосинтеза - крупнейшее событие в истории развития жизни на нашей планете. Фотосинтез дал начало новому способу существования организмов, связанному с автотрофным питанием.
Первые автотрофы хотя и использовали энергию солнечного излучения, но еще не выкладывали в атмосферу много свободного кислорода. Только с появлением цианобактерий , более энергично осуществляющих фотосинтез, началось постепенное накопление кислорода в атмосфере Земли. Это создало возможность развития организмов, которым для процесса дыхания необходим кислород.
Цианобактерии - древнейшая группа живых организмов, возникшая около 2,6 млрд лет назад. Цианобактерии существуют и в настоящее время. Это одноклеточные и многоклеточные нитчатые организмы, в клетках которых нет оформленного ядра. По этому признаку, а также по клеток их относят к надцарству Доядерные, или Прокариоты (от лат. про - "перед", "раньше" и греч. карио - "ядро"), и к царству Бактерии.
В клетках цианобактерий имеется хлорофилл, но они могут питаться гетеротрофно. Встречаются эти организмы на дне океанов, в толще воды, пещерах, горячих источниках, на льдах, на снегу, коре деревьев, на камнях и пр.
Длительный период времени на нашей планете господствовали только бактерии и цианобактерии. Они со временем освоили сушу и образовали на ней слой плодородной почвы, создали биосферу.
Около 1,3 млрд лет назад появились более сложные, чем цианобактерии, организмы - зеленые и золотистые водоросли . Они населяли пресные и солоноватые водоемы. В этих группах водорослей впервые на Земле хорошо обособилось в клетке ядро, появилось много внутриклеточных органелл и возник половой способ размножения - слияние двух клеток и образование зиготы, которая дает начало новому организму.
Все организмы, в клетках которых имеется ядро, относят к надцарству Ядерные , или Эукариоты (от греч. эу - "хорошо", "полностью"). Растения, грибы, животные (в том числе человек) - представители эукариот.
В ходе эволюции зеленых водорослей возникли фотосинтезирующие высшие наземные растения.
Одноклеточные зеленые водоросли стали родоначальниками всех современных групп растений. От них 600-700 млн лет назад произошли многоклеточные водоросли - обитатели водной среды. В почвенной среде появились представители другого царства - грибы. Возникновение многоклеточности обусловило развитие разных типов тканей.
Возникновение полового размножения и появление многоклеточных организмов среди примитивных зеленых водорослей - величайшее событие в развитии жизни на нашей планете.
Хотя тогда, 600 млн лет назад, кислорода в атмосфере было мало (в 100 раз меньше, чем сейчас), но из него уже образовался озоновый экран вокруг Земли. Еще через 200 млн лет озоновый экран стал таким мощным, что защитил от губительной части солнечной радиации выходящих на берег живых обитателей. Благодаря этому жизнь начала активно развиваться не только в воде, но и на суше.

Выход растений на сушу.

Первыми растениями (теперь уже давно вымершими), примерно 450 млн лет назад поселившимися на влажных берегах пресных водоемов, были риниофиты . Они произошли от прикрепленных к дну водоема зеленых водорослей. Уровень воды менялся, растения периодически оказывались то в воде, то на суше. У риниофитов, достигавших высоты 20-25 см, еще не было настоящих корней и листьев, но уже появились стебли, ткани (рис. 1). Покровная ткань с устьицами защищала от высыхания, механическая - укрепляла в воздушной среде, корнеподобные образования прикрепляли растение к почве и поглощали воду с растворенными минеральными веществами, имелась примитивная проводящая система.

Рис. 1. Первые сухопутные растения: риния ( 1) и куксония (2)

С этих пор эволюция растений шла по пути возрастающего приспособления к условиям наземного существования.

Через 100 млн лет риниофиты вымерли, но к этому времени уже появились мхи, плауны, хвощи и папоротники. Они уже имели побеги с зелеными листьями и корни. Стебель выполнял роль органа, проводившего питательные вещества.

Около 250 млн лет назад климат стал суше и холоднее. Гигантские древовидные папоротники, хвощи и плауны, размножавшиеся спорами, не смогли выжить, но некоторые из них дали начало первым голосеменным. В изменившихся климатических условиях у голосеменных растений было преимущество перед споровыми: у них появился новый способ размножения, не зависящий от наличия воды во внешней среде, – размножение семенами. Дальнейшее похолодание, усиление сухости воздуха и солнечной радиации привели к появлению покрытосеменных растений.

Покрытосеменные лучше других растений смогли приспособиться к условиям окружающей среды . Их многообразные формы широко расселились, и со временем покрытосеменные стали господствующей на Земле группой растений.

Палеонтология - наука об ископаемых останках растений и животных.

Палеоботаника - раздел палеонтологии, который изучает ископаемые останки растений, залегающие в геологических пластах.

Погибшие растения иногда попадали в безкислородную среду (болота, обвалившиеся пласты земли), где они не перегнивали, а пропитывались минеральными веществами и образовывали окаменелости (см. Рис. 1).

Рис. 1. Окаменелые растения

На затвердевших породах могут оставаться отпечатки, которые хорошо передают внешний вид вымерших организмов (см. Рис. 2).

Рис. 2. Отпечатки растений

С помощью специальных методов определяют возраст ископаемых растений.

В далекие времена растительный мир Земли отличался от нынешнего. В самых древних отложениях нет признаков жизни, в более поздних находят останки примитивных организмов (см. Рис. 3).

Эпохой возникновения жизни считают архейскую эру, в которой возникли условия для зарождения жизни (нормальная температура, вода).

Рис. 3. Строматолит (окаменевшее бактериальное сообщество)

Чем моложе слой, тем более сложные организмы там встречаются. В процессе исторического развития многие растения вымерли, другие очень изменились.

Самые старые геологические породы земли сформировались около 4 млрд лет назад. Но не ясно, сколько лет заняло их формирование.

Первые живые организмы появились в воде примерно 3,5 - 4 млрд лет назад. Простейшие организмы были бактериями (см. Рис. 4), они не имели собственного ядра, но обладали способностью к обмену веществ и размножению.

Рис. 4. Бактериальная клетка

В пищу, они использовали органические и минеральные вещества, растворенные в океане. Постепенно количество органических веществ в океане уменьшилось, и появился фотосинтез.

Это период называют первым кризисом жизни, который возник из-за недостатка органических веществ. Второй кризис жизни связан с насыщением атмосферы кислородом, в результате чего погибло большинство безкислородных бактерий, а выжившие клетки стали использовать кислород для своих обменных процессов.

Фотосинтез - процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. С его появлением в атмосфере стал накапливаться кислород. Постепенно состав воздуха стал приближаться к современному. Такая атмосфера способствовала развитию более совершенных форм жизни.

Появились первые эукариоты (см. Рис. 5). Их клетки имели настоящие ядро и митохондрии, пластиды.

Рис. 5. Эукариотическая клетка

Появились одноклеточные водоросли. Одни из самых древних - цианобактерии (сине-зеленые водоросли) - прокариотические организмы.

Существует множество групп эукариотических водорослей. Одноклеточные водоросли - родоначальники царства зеленых растений. Среди многоклеточных водорослей, наряду с плавающими, появились и донные формы (фукус, ламинария). Такой образ жизни привел к разделению растения на части: одни служат для прикрепления к субстрату, другие - для фотосинтеза.

У водорослей возникло половое размножение, что привело к увеличению изменчивости и появлению новых свойств, которые иногда помогали приспосабливаться к изменчивым условиям окружающей среды.

Со временем поверхность материков и дно океана изменились. За счет колебаний земной коры на месте моря могла возникать суша.

Переход растений к наземному образу жизни был связан с существованием периодически заливавшихся водой и освобождавшихся от нее участков суши. Осушение участков происходило постепенно, и у некоторых водорослей стали появляться приспособления к наземному образу жизни. И древние многоклеточные водоросли дали начало высшим растениям.

Приспособления растений к жизни на суше:

• Появление механической ткани
• Появление проводящей ткани
• Появление устьиц на листьях
• Способность запасать воду
• Размножение постепенно перестает быть связанным с водой (у голосеменных и покрытосеменных)

Список литературы

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
2. Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
3. Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.

1. O-planete.ru ().
2. Beaplanet.ru ().
3. Bio.fizteh.ru ().

Домашнее задание

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил. - с. 288, задания и вопросы 1, 2 ().
2. Как повлияло на развитие растения появление фотосинтеза?
3. Опишите процесс выхода на растений на сушу.
4. * Как вы считаете, могла ли жизнь не выйти на сушу, а остаться в водной среде ? Как бы она тогда выглядела? Ответ обоснуйте.

"Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 класс". В.В. Пасечник

Теория происхождения растений. Этапы развития растительного мира

Вопрос 1. На основании каких данных можно утверждать, что растительный мир развивался и усложнялся постепенно?
Утверждать, что растительный мир развивался и усложнялся постепенно, можно на основании данных палеонтологии - науки о вымерших организмах, о смене их во времени и пространстве. Ископаемые остатки (окаменелости, отпечатки) растений свидетельствуют о том, что в далекие времена растительный мир нашей планеты был совсем иным, чем сейчас. Доказано, что на протяжении веков менялись климатические условия на планете, растения были вынуждены приспосабливаться к ним. В результате видовой состав растительных сообществ менялся. Одни виды растений вымирали, другие приходили им на смену.
В архейской эре появились первые живые организмы. Они были гетеротрофами, использовавшими в качестве пищи органические соединения «первичного бульона». Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обусловило разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были синезеленые водоросли - цианеи. Цианеи и появившиеся затем зеленые водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород. В протерозойской эре в морях уже обитало много различных водорослей, в том числе прикрепленные ко дну формы. В начале палеозойской эры растения населяют в основном моря, но в ордовике - силуре появляются первыые наземные растения - псилофиты. Дальнейшая эволюция растений на суше была направлена на дифференцировку тела на вегетативные органы и ткани, совершенствование- сосудистой системы (обеспечивающей быстрое поднятие воды на большую высоту). Уже в засушливом девоне широко распространяются хвощи, плауны, папоротникообразные. В каменноугольном периоде (карбоне), характеризующемся влажным и теплым климатом на протяжении всего года. Появляются голосеменные растения , произошедшие от семенных папоротников. Переход к семенному размножению дал много преимуществ: зародыш в семенах защищен от неблагоприятных условий оболочками и обеспечен пи¬щей, имеет диплоидное число хромосом. У части голосеменных (хвойных) процесс полового размножения уже не связан с водой. Опыление у голосеменных осуществляется ветром, а семена имеют приспособления для распространения животными. Появляются цветковые растения , которые завоевали всю сушу, благодаря тому, что при оплодотворении уже полностью могли обходиться без воды (двойное оплодотворение, развитие плода, опыление с помощью животных и человека). Эти и другие преимущества способствовали широкому распространению семенных растений. Крупные споровые растения вымирают в пермском периоде в связи с иссушением климата. В начале кайнозойской эры теплолюбивая растительность отступает на юг или вымирает, появляется холодоустойчивая травяная и кустарниковая растительность, на больших территориях леса сменяются степью, полупустыней и пустыней. Формируются современные растительные сообщества.

Вопрос 2. Где появились первые живые организмы?
Первые живые организмы появились в первичном океане.

Вопрос 3. Какое значение имело появление фотосинтеза?
Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обусловило разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были сине-зеленые водоросли - цианеи. Цианеи и появившиеся затем зеленые водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород. Состав воздуха начал постепенно приближаться к современному, включающему в основном азот, кислород и небольшое количество углекислого газа. Это способствовало возникновению бактерий, способных жить в аэробной среде. Такая атмосфера способствовала развитию более совершенных форм жизни. Кроме этого, фотосинтез стал новым источником органического вещества, необходимого для жизнедеятельности всех живых организмов.

Вопрос 4. Под влиянием каких условий древние растения перешли от водного образа жизни к наземному?
Переход растений к наземному образу жизни был связан с существованием периодически заливавшихся и освобождавшихся от воды участков суши. Осушение этих участков происходило постепенно, и у некоторых водорослей стали появляться приспособления к обитанию вне воды.

Вопрос 5. Какие древние растения дали начало папоротникообразным, какие - голосеменным растениям?
От риниофитоподобных растений произошли древние плауны, хвощи и папоротники. Предками голосеменных растений были древовидные, лиановидные и травянистые семенные папоротники.

Вопрос 6. В чем преимущество семенных растений перед споровыми?
Растения, размножающиеся семенами, лучше приспособлены к жизни на суше, чем растения, размножающиеся спорами. Оплодотворение у семенных растений не зависит от наличия воды во внешней среде. Семена (многоклеточные образования) имеют много больший запас питательных веществ, чем споры (они одноклеточные). Зародыш: будущего растения, находящийся внутри семени, лучше защищен от неблагоприятных условий.

Вопрос 7. Сравните голосеменные и покрытосеменные растения . Какие особенности строения обеспечили преимущество покрытосеменным растениям?
Покрытосеменные оказались наиболее приспособленными к жизни на суше растениями. Покрытосеменные имеют сильно развитую проводящую систему, цветок привлекает насекомых-опылителей, что обеспечивает надежность перекрестного опыления, зародыш снабжается запасами пищи (благодаря двойному оплодотворению развивается триплоидный эндосперм) и защищен оболочками и т. д.

Цели:

• обобщить знания учащихся об основных отделах растений, выявить этапы усложнения строения растений и факторы эволюции растительного мира;
• подвести школьников к выводу о родстве и единстве всего живого на Земле, продолжить формирование у учащихся умений анализировать, делать выводы, рассуждать логически, используя проблемные ситуации;
• провести проверку знаний учащихся ранее изученного материала.

Оборудование:

1. Плоские модели растений (хламидомонада, ламинария, кукушкин лен, сосна)
2. Цветные карточки – 6 шт. для проведения теста по методу Брунера.
3. Магнитная модель развития растительного мира из цветных плоских картинок.
4. Магнитная доска.
5. Мультимедийное оборудование.
6. Интерактивная доска.

Ход урока

Сегодня урок я хочу начать со слов С.Я. Маршака, записанных на доске:

Человек – хоть будь он трижды гением –
Остается мыслящим растением.
С ним в родстве деревья и трава,
Не стыдитесь этого родства!

Прочитайте эти строчки еще раз и скажите, какие мысли возникли у вас при чтении.

Ответы учеников (примерные):

1. Клеточное строение имеют все живые организмы…
2. Человек-это часть природы…
3. Каким бы умным человек не был, он не должен считать себя царём природы…
4. Человек, деревья, трава- это всё живые организмы…
5. Единство происхождения животных и растений…

Итак, жизнь существует на нашей планете миллиарды лет. Она заполняет все её уголки: озёра, реки, горы, пустыни, и даже воздух населен живыми существами. Предполагается, что за всю историю жизни на Земле существовало 4,5 млрд. видов растений и животных. Но с глубокой древности лучшие умы человечества интересовали вопросы: как возникла и развивалась жизнь на нашей Земле? Всегда ли растения и животные были такими, как сейчас? Кто был первый на Земле – растения или животные?..

А вас эти вопросы волнуют?

А какие именно?

(Уточняю у детей, что их больше всего интересует.)

Так давайте сегодня на уроке попробуем найти ответы хотя бы на некоторые из них…

Что можете сказать, глядя на эту табличку?

А у таблицы нет названия – как бы вы назвали? (Эволюция растительного мира.)

А что такое “эволюция”? Кто нашел дома определение этого термина? (Обращение к словарю).

Дети зачитывают варианты ответов из словаря В.И.Даля, из БСЭ, из толкового словаря Ожегова. - Слово “эволюция” латинское и в переводе означает “развертывание”, а в широком смысле – всякое изменение, развитие, преобразование. В биологии слово “эволюция” было впервые использовано в 1762 г. швейцарским естествоиспытателем и философом Шарлем Бонне.

Где приходилось слышать вам это слово?

А можем ли мы использовать его сегодня на уроке?

Верно, ведь тему нашего урока “Основные этапы развития растительного мира” мы можем записать и так - “Эволюция растительного мира”.

IV. Новый материал.

Примерный ответ ученика:

3,5 млрд. лет назад древнейшая Земля весьма мало напоминала планету, на которой мы живем. Ее атмосфера состояла из водяных паров, углекислого газа и, по одним данным, - из азота, по другим – из метана и аммиака. Кислорода в воздухе безжизненной планеты не было. И, надо сказать, отсутствие кислорода было необходимо для возникновения жизни.

Земля покрыта водой. На планете веками свирепствуют ливневые дожди, сопровождающиеся разрядами молний. И в этом “теплом разбавленном бульоне” уже встречаются первые живые организмы (коацерваты). Эту гипотезу возникновения жизни на Земле впервые высказал в 1922г советский биолог Александр Опарин. Образовавшиеся студенистые комочки организмами называть трудно, это сложные органические белковые соединения. Строение коацерватов постепенно усложнялось – так появились первые простейшие одноклеточные организмы.

Учитель: Верно! По словам Опарина расстояние от этих “сгустков” до самых примитивных бактерий ничуть не меньше, чем от амебы до человека.

Но, давайте предположим, кто они - эти первые живые организмы:

• Прокариоты или эукариоты
• Каков способ питания им был присущ (автотрофы или гетеротрофы)
• Кто они: животные или растения? (Идёт обсуждение).

Вывод: Первыми живыми организмами, появившимися на Земле, были безъядерные клетки, которые питались готовыми органическим веществами, и их нельзя отнести ни к царству растений, ни к царству животных.

Наши познания мы будем записывать в таблицу № 2. А на магнитной доске из плоских моделей построим динамическую картину развития растительного мира на Земле. (Слайд № 8.)

Развитие растительного мира на Земле.

Прошло около 1 млрд. лет…

Земля все еще голая пустыня. Но в воде появляется новый газ-кислород. О чем это свидетельствует? Как вы думаете, кто их древних организмов мог быть виновником появления кислорода?

Ответ ученика: Это были первые простейшие организмы, которым не стало хватать питательных веществ, которые были на Земле и некоторые клетки приспособились к использованию солнечного света для превращения воды и углекислого газа в органические вещества, т.е. возник процесс фотосинтеза . А в результате фотосинтеза стал накапливаться кислород. - Какой способ питания организмов появился? Ответ ученика : Эти клетки, содержащие хлоропласты, являются автотрофами , т.е. сами синтезируют необходимые для жизнедеятельности органические вещества за счёт энергии света. Так появились первые растения. - Другие живые существа сохранили прежний способ питания – гетеротрофный , пищей им стали служить первичные растения. Это были первые животные. Это произошло в докембрийский период. Он длился свыше 3 млрд. лет.

У кого есть еще добавления по этому периоду?

Примерный ответ ученика:

В этот период строение живых существ всё более совершенствовалось. Первые одноклеточные растения сине-зеленые водоросли научились расщеплять воду. Они совершили настоящий подвиг – в атмосферу стал выделяться кислород. Состав воздуха постепенно приближался к современному, т.е. состоял из азота, кислорода, углекислого газа. Такая атмосфера способствовала развитию более совершенных форм жизни. Первичные одноклеточные водоросли дали начало многоклеточным водорослям.

Продолжим заполнение таблицы № 2.

С течением времени климат на Земле изменился. Из-за колебаний земной коры, на месте некоторых морей и океанов возникла суша. Первичные моря стали мелеть. А благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой озона, смягчивший ультрафиолетовое излучение… Что же стало происходить с некоторыми древними водорослями под влиянием новых условий жизни?

Ответ ученика : некоторые водоросли стали более совершенными и приспособились жить во влажных местах суши по берегам водоемов. Начался переход некоторых растений от водного образа жизни к наземному.

Это произошло ~ 350-400 млн. лет назад.

Как называется самая древняя группа наземных растений? (псилофиты и риниофиты)

Что они из себя представляли?

Приблизительный ответ ученика:

Эти растения покрывали берега зеленым ковром высотой до 25 см. Они не имели корней, стеблей, листьев, а представляли собой ветвящиеся оси, на подземных частях которых развивались ризоиды. У риниофитов произошла дифференциация тканей: покровная ткань (кожица) и проводящие пучки (древесина и луб). Размножение проходило с помощью спор.

Занесем эти сведения в таблицу № 2.

А ещё где мы можем использовать это значение - риниофиты?

Верно. Это слово мы поместим в пустующую рамку таблицы № 1. Это первые высшие растения , которые появились на Земле.

Риниофиты стали предшественниками каких растений?

Ответ ученика:

Папоротникообразных и мхов. Среда обитания наземная, влажная. У папоротникообразных появились стебель, листья и корни.

В какой период достигли расцвета папоротникообразные?

Ответ ученика:

В каменноугольный период 300 млн. лет назад.

Сплошным ковром расстилались плауны – каламиты, ветвились папоротники, целыми рощами возвышались гигантские хвощи, зеленели лепидодендроны…

Запишем в табличке № 2 следующий этап развития растений.

В конце каменноугольного периода климат на Земле стал суше и холоднее, и на смену древовидным папоротникам пришли первые примитивные голосеменные растения – семенные папоротники, семена развивались у них на листьях.

Условия жизни продолжали меняться. Там, где климат становился более суровым, древние споровые вымирали и появлялись древние голосеменные.

Ответ ученика: Голосеменные растения относятся к семенным растениям. Размножаются они семенами, которые не защищены стенками плода (цветков и плодов у голосеменных растений нет). Появление семени – важные этап в эволюции растения. Запас питательных веществ в семени обеспечивает жизнь зародыша, когда он особенно уязвим – в начальный период его развития. Прочные семенные покровы защищают зародыш от неблагоприятных факторов среды. Эти эволюционные приобретения и независимость оплодотворения от наличия воды (в отличии от споровых растений) послужили причиной широкого распространения голосеменных на суше.

Занесем эти данные в таблицу № 2:

120 млн. лет назад

Какое событие произошло в этот период времени?

Примерный ответ ученика:

Покрытосеменные происходят от голосеменных, но какие семейства более древние и ближе к голосеменным, точно не определено наукой. Одни ученые считают древнейшими покрытосеменными серёжковые (береза, ольха, ива), другие – многоплодниковые: магнолии и лютиковые.

Покрытосеменные отличаются от голосеменных наличием цветка,плодов, чашелистиков, лепестков, а также формированием пестика, через который пыльцевая трубка прорастает до семяпочки и яйцеклетки. Семена покрытосеменных растений развиваются внутри плода и хорошо защищены околоплодником.

Покрытосеменные господствуют на Земле уже более 60 млн. лет. Это единственная группа растения образующая сложные многоярусные сообщества. Это способствует более интенсивному использованию среды и успешному завоеванию новых территорий.

Завершим составление нашей таблички № 2:

Итоговая таблица “Развитие растительного мира на Земле”.

Ступени развития	Среда обитания	Время возникновения
Возникновение жизни на земле	Водная	2-3 млрд. л. назад
Возникновение и господство водорослей	Водная	1,5 – 2 млрд. лет назад.
Выход растений на сушу	Наземно-водная	350-400 млн. лет назад.
Возникновение и господство папоротникообразных	Наземная влажная	300 млн. лет назад
Возникновение и господство голосеменных	Сухопутная	Свыше 200 млн. лет назад
Возникновение и господство порыто -семенных	Сухопутная	Около 120 млн. лет назад

Дома вы закрепите полученную информацию, прочитав пр. 58 + табличка в тетради.

А что за слово написано на доске? (Палеоботаника.) Что оно обозначает?

Ответ ученика: Палеоботаника - это наука, занимающаяся исследованием растений прошлых эпох.

По ископаемым остаткам растений ученые установили, что чем древнее организмы, тем они проще устроены. Чем ближе к нашему времени, тем организмы становятся сложнее и всё более похожими на современные.

Итак, в результате развития органического мира появились высшие растения и высокоорганизованные животные, а так же человек мыслящий, который старается получить ответ на вопрос: “Когда и как возникла жизнь на Земле?”

И пытливый ум находит эти ответы (Слайд № 11.):

“Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разные факты, им наблюдаемые”

Д. Хевелси.

А вы себя почувствовали счастливыми? В чем счастье? Почему? (Подведение итогов урока.)

Даю общую оценку работе учеников на уроке.

Происхождение растений. Основные этапы развития растительного мира.

Многообразие растительного мира. Методы изучения древних растений.

задание 190 в рабочей тетради

Палеонтология – наука о вымерших организмах, смене их во времени и пространстве.

Палеоботаника – изучает ископаемые остатки древних растений .

Окаменелости

Отпечатки

пыльцу в осадочных породах

Земля образовалась – более 5 млрд. лет назад.

Этапов эволюции растительного мира – пять.

Первые живые организмы появились – 3,5 – 4 млрд. лет назад в воде. По строению они были схожи с бактериями. В пищу использовали органические и минеральные вещества, растворенные в воде, запас которых постепенно истощался и у некоторых клеток появляется хлорофилл, что привело к возникновению процесса фотосинтеза. От древних простейших произошли одноклеточные водоросли. Среди водорослей появляются прикрепленные ко дну, что привело к расчленению тела на части: одни – служат для прикрепления, другие осуществляют процесс фотосинтеза.

КЕМБРИЙСКАЯ СИСТЕМА :

Представлена примитивными морскими водорослями.

Ордовикская система :

Существовали различные виды водорослей. В позднем ордовике появились первые настоящие наземные растения.

Первые наземные организмы – риниофиты, появление которых связано с существованием периодически освобождавшихся от воды участков суши. Строение их напоминало строение многоклеточных водорослей. Имели древовидную форму.

Силурийский период :

Растения заселяли берега водоемов. Преобладание примитивных псилофидных растений.

Споровые растения (расцвет) возникли около 300 млн. лет назад, от риниофитоподобных растений. Это были древние плауны, хвощи и папоротники. При половом размножении им была необходима вода.

Девонская система :

Растения сумели отодвинуться от кромки воды и вскоре обширные районы суши поросли густыми первобытными лесами.

Возросло число разнообразных сосудистых растений.

Появились споровые ликофиты (плауны) и хвощи, некоторые из них развились в настоящие деревья высотой 38м.

Каменноугольная система :

Дельты рек и берега обширных болот поросли густыми лесами из гигантских плаунов, хвощей, древовидных папоротников и семенных растений высотой до 45 м.

Неразложившиеся останки этой растительности со временем превратились в каменный уголь.

Пермская система :

На южных массивах суши распространились леса крупных семенных папоротников-глоссоптерисов.

Появились первые хвойные, быстро заселившие внутриматериковые области и высокогорья.

Среди наземных растений преобладали членистостебельные папоротники, голосеменные.

Голосеменные растения возникли около 345 млн. лет назад, когда климат на Земле стал суше и холоднее. Это были примитивные голосеменные растения, которые произошли от древовидных, лиановидных и травянистых семенных папоротников.

Покрытосеменные растения возникли около 130 млн. лет назад. Покрытосеменные оказались наиболее приспособлены к жизни на суше и создали разнообразный растительный покров Земли.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Происхождение растений. Основные этапы развития растительного мира.

Многообразие растительного мира. Методы изучения древних растений. задание 190 в рабочей тетради Палеонтология – наука о вымерших организмах, смене их во времени и пространстве. Палеоботаника – изучает ископаемые остатки древних растений. Окаменелости Отпечатки Споры пыльцу в осадочных породах

Земля образовалась – более 5 млрд. лет назад. Этапов эволюции растительного мира – пять. Первые живые организмы появились – 3,5 – 4 млрд. лет назад в воде. По строению они были схожи с бактериями. В пищу использовали органические и минеральные вещества, растворенные в воде, запас которых постепенно истощался и у некоторых клеток появляется хлорофилл, что привело к возникновению процесса фотосинтеза. От древних простейших произошли одноклеточные водоросли. Среди водорослей появляются прикрепленные ко дну, что привело к расчленению тела на части: одни – служат для прикрепления, другие осуществляют процесс фотосинтеза.

Представлена примитивными морскими водорослями. КЕМБРИЙСКАЯ СИСТЕМА:

Ордовикская система: Существовали различные виды водорослей. В позднем ордовике появились первые настоящие наземные растения.

Первые наземные организмы – риниофиты, появление которых связано с существованием периодически освобождавшихся от воды участков суши. Строение их напоминало строение многоклеточных водорослей. Имели древовидную форму.

Силурийский период: Растения заселяли берега водоемов. Преобладание примитивных псилофидных растений.

Споровые растения (расцвет) возникли около 300 млн. лет назад, от риниофитоподобных растений. Это были древние плауны, хвощи и папоротники. При половом размножении им была необходима вода.

Девонская система: Растения сумели отодвинуться от кромки воды и вскоре обширные районы суши поросли густыми первобытными лесами. Возросло число разнообразных сосудистых растений. Появились споровые ликофиты (плауны) и хвощи, некоторые из них развились в настоящие деревья высотой 38м.

Каменноугольная система: Дельты рек и берега обширных болот поросли густыми лесами из гигантских плаунов, хвощей, древовидных папоротников и семенных растений высотой до 45 м. Неразложившиеся останки этой растительности со временем превратились в каменный уголь.

Пермская система: На южных массивах суши распространились леса крупных семенных папоротников-глоссоптерисов. Появились первые хвойные, быстро заселившие внутриматериковые области и высокогорья. Среди наземных растений преобладали членистосте- бельные папоротники, голосеменные.

Голосеменные растения возникли около 345 млн. лет назад, когда климат на Земле стал суше и холоднее. Это были примитивные голосеменные растения, которые произошли от древовидных, лиановидных и травянистых семенных папоротников.

Покрытосеменные растения возникли около 130 млн. лет назад. Покрытосеменные оказались наиболее приспособлены к жизни на суше и создали разнообразный растительный покров Земли.

Существует много гипотез относительно возможных путей происхождения основных царств живой природы. Рассмотрим основные пути исторического развития царств растений и животных, которые являются наиболее изученными с этой точки зрения.

Число видов ныне существующих растений достигает 500 тыс., из них цветковых примерно 300 тыс. видов. Первыми аутотрофами были цианеи и отчасти зеленые водоросли. Их останки находят в породах даже архейского возраста.

В протерозое в морях обитало много разных представителей зеленых и золотистых водорослей. В это же время, по-видимому, появились прикрепленные ко дну водоросли. На поверхности безжизненной суши создается первая почва, возникающая в результате действия абиотических (климатические условия) и биотических (присутствие бактерий и цианей) условий.

В палеозое в царстве растений происходит крупное эволюционное событие – растения выходят на сушу. Однако в первые периоды этой эры растения по-прежнему населяют в основном моря. Встречаются зеленые и бурые водоросли, прикрепленные ко дну, а в толще воды диатомовые, золотистые, эвгленовые. В конце ордовика и начале силур а отмечено появление первых наземных растений – псилофитов, которые покрывали сплошным зеленым ковром прибрежные участки суши. Происходят перестройки в проводящей системе и покровных тканях растений: появляется проводящая сосудистая система со слабо дифференцированной флоемой и ксилемой, кутикула и устьица. Псилофиты оказались более надежно прикрепленными к субстрату с помощью дихотомически разветвленных нижних осей. У некоторых обнаружены примитивные листья. Псилофиты занимали промежуточное положение между наземными сосудистыми растениями и водорослями.

Дальнейшая эволюция растений в наземных условиях привела к усилению компактности тела, появлению корней, развитию эпидермальной ткани с толстыми, пропитанными воскоподобными веществами стенками, изменению способов размножения, распространения и т.д.

С момента выхода на сушу растения развиваются в двух основных направлениях: гаметофитном и спорофитном. Гаметофитное направление было представлено мхами, спорофитное – остальными растениями. Спорофитная ветвь оказалась более приспособленной к наземному образу жизни. У этих растений постепенно совершенствовались и усложнялись корневая и проводящая системы, покровные и механические ткани. Уже в девоне встречаются пышно разросшиеся леса из хвощей, плаунов, папоротникообразных и древних голосеменных(кордаитов). В карбоне эти леса еще более распространены, а климат увлажненный и равномерно теплый в течение всего года. Растения достигают 40 м высоты.

В этом же периоде находят первые семенные древесные растения из голосеменных, расцвет которых приходится на конец карбона – пермский период. Их отличие от папоротникообразных и плавунообразных – превращение мегаспорангия в семяпочку. Полное освобождение у части растений процесса полового размножения от воды. Так, опыление у голосеменных осуществляется ветром и после оплодотворения семязачаток превращается в семя, а семена имеют приспособления для распространения ветром и животными.

Мезозойская эра характеризуется интенсивными горнообразовательными процессами: появляется Урал, Тянь-Шань, Алтай и др. Продолжается осушение климата, сокращаются площади океанов и морей. В триасе отмечено развитие пустынь, вымирание гигантских папоротников, древовидных хвощей, плаунов. В юрском периоде, на фоне расцвета голосеменных, появляются первые покрытосеменные растения и беннетитовые – прообраз цветковых растений.

Покрытосеменные постепенно распространяются, завоевывая все материки, что связано с наличием у них ряда преимуществ. Покрытосеменные имеют сильно развитую проводящую систему, цветок и плод (зародыш снабжается запасом питательных веществ). В процессе эволюции цветок претерпевает значительные изменения. Преимущество получали растения с перекрестным опылением. Опылители привлекались ароматом нектара, яркой окраской цветка.

Кайнозойскую эру считают временем расцвета покрытосеменных. В начале кайнозоя еще удерживается теплый климат. В неогене и палеогене формируются Анды, Пиренеи, Гималаи, обосабливаются Средиземное, Черное, Каспийское и Аральское моря. Формируются близкие к современным ботанико-географические области. На севере преобладают хвойные, на юге – каштаново-буковые леса с участием секвой и гинкго. Вся Европа была покрыта пышными лесами из таких деревьев как дуб, береза, сосна, каштан, бук, виноград, орех и т.д. Климат теплый и умеренный.

В четвертичном периоде кайнозойской эры (2-3 млн. лет назад) увеличилось количество осадков и наступило оледенение значительной части Земли, вызвавшее вымирание либо отступление теплолюбивой третичной растительности на юг. Появились холодоустойчивые травянистые и кустарниковые растения. На огромных территориях леса сменялись степью, полупустыней и пустыней. Появляется растительность с выраженной сезонностью в цикле развития, складываются современные фитоценозы.

Таким образом, основные черты эволюции царства растений следующие:

1. Переход от гаплоидности к диплоидности. У многих водорослей и мхов все клетки (кроме зиготы) гаплоидны. У папоротников еще представлен самостоятельный гаметофит, но уже у голосеменных и покрытосеменных наблюдается полная редукция гаметофита и переход к диплоидной фазе.

2. Освобождение процесса полового размножения от наличия воды.

3. Дифференциация тела с переходом к наземным условиям: корень, стебель, лист.

4. Специализация опыления (насекомые).

Первые растительные организмы возникли в воле в очень далекие времена. Первые живые существа были микроскопически мелкими комочками слизи. Значительно позже у некоторых из них появилась зеленая окраска, и эти живые организмы стали похожи на одноклеточные водоросли. Одноклеточные существа дали начало многоклеточным организмам, которые, как и одноклеточные, возникли в воде. Из одноклеточных водорослей развивались разнообразные многоклеточные водоросли.

Поверхность материков и дно океана со временем изменялись. Поднимались новые материки, уходили под воду существовавшие ранее. Из-за колебаний земной коры на месте морей возникала суша. Изучение ископаемых остатков показывает, что растительный мир Земли также постепенно менялся.

Переход растений к наземному образу жизни, по мнению ученых, был связан с существованием периодически заливаемых и освобождаемых от воды участков суши. Отступившая вода задерживалась во впадинах. Они то пересыхали, то вновь заполнялись водой. Осушение этих участков происходило постепенно. У некоторых водорослей появились приспособления к обитанию вне воды.

Климат в то время на земном шаре был влажным и теплым. Начался переход некоторых растений от водного к наземному образу жизни. Строение этих растений постепенно усложнялось. Они дали начало первым наземным растениям. Самая древняя группа из известных наземных растений - псилофиты.

Развитие растительного мира на Земле — долговременный процесс, в основе которого лежит переход растений от водного к наземному образу жизни.

Псилофиты существовали уже 420-400 млн лет назад, а позже вымерли. Псилофиты росли по берегам водоемов и были небольшими многоклеточными зелеными растениями. Они не имели корней, стеблей, листьев. Роль корней у них выполняли ризоиды. У псилофитов, в отличие от водорослей, более сложное внутреннее строение - наличие покровной и проводящей тканей. Размножались спорами.

От псилофитов произошли мохообразные и папоротникообразные, у которых уже были стебли, листья и корни. Расцвет папоротникообразных был около 300 млн. лет назад в каменноугольный период. Климат в это время был теплым и влажным. В конце каменноугольного периода климат Земли стал заметно суше и холоднее. Древовидные папоротники, хвощи и плауны начали вымирать, но к этому времени появились примитивные голосеменные растения - потомки некоторых древних папоротникообразных. Как утверждают ученые, первыми голосеменными растениями были семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Семена у них развивались на листьях: шишек у этих растений не было. Семенные папоротники были древовидными, лиановидными н травянистыми растениями. От них и произошли голосеменные.

Условия жизни продолжали меняться. Там, где климат был более суровым, древние голосеменные растения постепенно вымирали и на смену им появились более совершенные растения - древние хвойные, затем их сменили современные хвойные: сосна, ель, лиственница и др.

Переход растений на сушу тесно связан не только с появлением таких органов, как стебель, лист, корень, но, главным образом, с появлением семян, особым способом размножения этих растении. Растения, размножавшиеся семенами, лучше приспособились к жизни на суше, чем растения, размножавшиеся спорами. Особенно четко это проявилось, когда климат стал менее влажным.

На развивающихся из спор заростках (у мхов, плаунов, папоротников) образуются женские и мужские гаметы (половые клетки) - яйцеклетки и сперматозоиды. Для того чтобы произошло оплодотворение (после слияния гамет), необходима атмосферная или грунтовая вода, в которой сперматозоиды передвигаются к яйцеклеткам.

Голосеменным свободная вода для оплодотворения не нужна, так как оно происходит внутри семязачатков. У них мужские гаметы (сперматозоиды) подходят к женским (яйцеклеткам) по растущим внутри семязачатков пыльцевым трубкам. Таким образом, оплодотворение у споровых растений находится в полной зависимости от наличии воды, у растений, размножающихся семенами, этой зависимости нет.

Покрытосеменные растения - потомки древних голосеменных - появились па Земле свыше 130-120 млн. лет назад. Они оказались наиболее приспособленными к жизни на суше, так как только у них есть специальные органы размножения - цветки, а их семена развиваются внутри плода и хорошо защищены околоплодником.

Благодаря этому покрытосеменные быстро расселились по всей Земле и заняли самые разнообразные местообитания. Уже более 60 млн. лет покрытосеменные растения господствуют на Земле. На рис. 67 показана не только последовательность появления тех или иных отделов растений, но и их количественный состав, где покрытосеменным отведено значительное место.