Меню

Чем обусловлено переход растений из водной среды на сушу

Мой конспект — конспекты, шпаргалки, лекции

Наши партнеры

Высшие растения. Выход растений из водной среды

Высшие растения — это новый этап эволюционного развития растительного мира. Почему водоросли называют низшими растениями? Что характерно для строения их тела? (Демонстрация иллюстрации высших растений и водоросли). Преимущественно тело высших растений дифференцированное на корень и побег, состоящий из стебля и листьев. К тому же есть расчленения тела на надземную и подземную части, согласно двух частей среды — наземно — воздушного и почвенного.

Внешне они покрыты покровной тканью, защищает их от неблагоприятных условий. В процессе эволюции у высших растений сформировались ведущие ткани, которые обеспечивают обмен веществ между подземными надземными органами, в них образовался орган фотосинтеза — листок, имеет хорошо развитую ассимиляционной ткань, хорошо развиты также запасающая и механические ткани.

Что привело к таким новообразований в наземных растений?
С переходом от водного к наземному существованию растения столкнулись с такими трудностями:
— Обезвоживание. Как известно, для жизнедеятельности организмов нужна вода, а воздух — это среда, которая способствует высыханию. Поэтому наземным растениям нужно было выработать качество приспособления для добывания и запасания воды.
— Размножение. Нежные половые клетки должны быть защищены, а мужские гаметы (сперматозоиды) могут встретиться с женскими гаметами только в воде.
— Опора. В отличие от воды, воздух никак не поддерживает растение.
— Питание. Для фотосинтеза нужны свет и углекислый газ, поэтому хотя бы часть растения должна находиться над поверхностью земли. А минеральные соли и вода содержатся в почве. Поэтому, чтобы получать, другая часть растения может быть в почве и расти в темноте.
— Газообмен. Для фотосинтеза и дыхания нужно, чтобы газообмен осуществлялся в атмосфере, а не в водяной смеси, окружавшей растение.

— Факторы окружающей среды. Вода, особенно когда ее так много, как, скажем, в озере или океане, обеспечивает большую стабильность условий окружающей среды. Наземное же среда чаще подвержена воздействию таких меняющихся факторов, как температура, освещение и т.п..
Выход высших растений на сушу произошел впервые в силурийский период палеозойской эры. На поверхность воды они смогли выйти только тогда, когда вокруг Земли образовался озоновый слой. Вспомните из курса природоведения, что такое озоновый слой, где он расположен, из какого вещества состоит, атомы какого химического элемента входят в его состав.
Появившись в совершенно новом воздушной среде, они лишь постепенно приспособились к жизни в других условиях и в течение многих миллионов лет дали огромное разнообразие наземных растений, различных по величине и сложности строения.

Этими первыми растениями, которые вышли из воды, были высшие споровые растения. От чего пошло такое название растений? Название высшие споровые растения происходит от того, что основным способом размножения первых наземных растений, как вымерших, так и современных, было споров размножения. К тому же, у них, как и в большинстве высших растений, является дифференциация тела с органами. Поэтому высших растений, которые размножаются спорами, ботаники объединяют под общим названием — высшие споровые растения.
Мы очень мало знаем о первых растения, поскольку они все вымерли, а ископаемых тех растений найдено немного. Но ученые по отпечаткам, оставленным древними растениями, смогли воссоздать облик первых обитателей суши и изучить особенности их строения. Наука, занимающаяся изучением ископаемых растений, является разделом ботаники и называется палеоботаника.

Источник

Выход растений на сушу

И так, мы видим, что жизнь зародилась в условиях водной среды, и в течение многих миллионов лет водная стихия оставалась колыбелью жизни. В этой стихии жизнь прошла свои первые описанные нами ступени и достигла большого разнообразия своих форм.

Если судить по ископаемым остаткам живых существ, то исключительно водный период жизни на Земле продолжался до конца силурийской эпохи палеозойской эры. Лишь в отложениях суши самого конца этой эпохи и начала следующей эпохи-девонской — были обнаружены окаменелые остатки и отпечатки, несомненно, наземных растений. Таким образом, 350-400 миллионов лет назад на Земле уже были настоящие сухопутные растения. Выход растений из воды на сушу знаменовал собой начало нового, исключительно важного этапа в развитии не только растительного мира, но и в истории всего живого населения Земли.

Условия наземного существования не только резко отличны от условий жизни в воде, они гораздо изменчивей и разнообразней.

Всё дальнейшее развитие органического мира пошло по пути приспособления к этой новой и гораздо более сложной среде. Действительно, в воде растение поглощало пищу всей поверхностью своего тела, на суше же необходимо иметь специальные органы для поглощения воды и минеральных веществ из почвы, с одной стороны, и газообразных веществ — углекислоты и кислорода — из

Читайте также:  Содержание липидов в клетках животных и растений

атмосферы, с другой. В соде растение не нуждалось в тканях: механических, придающих прочность и устойчивость телу растения, защищающих тело растения с поверхности, в так называемых покровных и в проводящих воду. На суше же необходимость придать телу прочность, укрепить его в вертикальном положении и обеспечить проведение значительных количеств воды с растворёнными в ней минеральными солями могла быть разрешена лишь путём построения соответственных систем тканей в теле растения. В воде растению не угрожало высыхание, на суше же борьба с этой угрозой встала как первейшая жизненная необходимость; у растения должна была выработаться специальная покровная ткань, защищающая от высыхания все органы растения и особенно его нежные органы размножения. Одним словом, всё, что было приобретено растениями в течение длительной жизни в водной среде, должно было резко измениться в процессе приспособления к жизни на суше, в новых, резко изменённых условиях.

Только после выхода растений на сушу и известного развития зелёной наземной флоры на суше мог начать свое развитие и животный мир, который до этого развивался также в водной среде. С появлением наземной флоры могли поселиться на суше и другие гетеротрофные организмы, как бактерии и грибы, зависимые в своём питании от автотрофных растений.

Источник

Переход растений из водной среды на сушу обусловлено появлением. Когда растения и беспозвоночные вышли на сушу? Какие факторы внешней среды позволили им это сделать?

Популярные материалы

Today’s:

Переход растений из водной среды на сушу обусловлено появлением. Когда растения и беспозвоночные вышли на сушу? Какие факторы внешней среды позволили им это сделать?

Обсуждение вопроса:

Всего ответов: 2

Порядок вывода комментариев:

Переход растений к наземному образу жизни, по-видимому, был связан с существованием периодически заливавшихся и освобождавшихся от воды участков суши (из-за колебаний земной коры). В это время на земном шаре был влажный и тёплый климат. Начался переход некоторых растений от водного к наземному образу жизни. У древних многоклеточных водорослей строение постепенно усложнялось, и они дали начало первым наземным растениям.
Важнейшим событием в эволюции форм живого являлся выход растений и живых существ из воды и последующее образование большого многообразия наземных растений и животных. Из них в дальнейшем и происходят высокоорганизованные формы жизни.
Переход к жизни в воздушной среде требовал многих изменений. Во-первых, вес тел здесь больше, чем в воде. Во-вторых, в воздухе не содержится питательных веществ. В-третьих, воздух сухой, он иначе, чем вода, пропускает через себя свет и звук. Кроме того, содержание кислорода в воздухе выше, чем в воде. Выход на сушу предполагал выработку соответствующих приспособлений.
По-видимому, еще в протерозое на поверхности суши в результате взаимодействия абиотических (минералы, климатические факторы) и биотических (бактерии, цианеи) условий возникает почва. Почвообразовательные процессы в протерозое подготовили условия для выхода на сушу растений, а затем и животных.
Выход растений на сушу начался, очевидно, в конце силура. Растения, переселявшиеся в воздушную среду, получали значительные эволюционные преимущества. И главное из них — то, что солнечной энергии здесь больше, чем в воде, а значит, и фотосинтез становится более совершенным. Проблема высыхания решалась посредством формирования водонепроницаемой внешней оболочки, пропитанной восковидными веществами. А перестройка системы питания из почвы требовала развития корневой системы и системы транспортировки питательных веществ и воды по организму. Корни способствовали также укреплению опоры. А по мере роста размеров растений формировалась и поддерживающая ткань — древесина. Жизнь на суше требовала и изменения репродуктивной системы.
Первые наземные растения — псилофиты; они занимали промежуточное положение между наземными сосудистыми растениями и водорослями. У псилофитов образуются сосудистая система, перестраиваются покровные ткани, появляются примитивные листья. Именно псилофиты в конце силура покрывали сплошным зеленым ковром прибрежные участки суши. Кстати, только в силуре началось сплошное озеленение Земли. После кислородной революции и до появления первой растительности поверхность Земли была красной — результат коррозии минералов железа.
Вслед за растениями из воды на сушу и воздух (сначала по берегам рек, озер, болот) последовали различные виды членистоногих — предки насекомых, пауков и скорпионов. Первые обитатели суши напоминали по виду современных скорпионов. И если первые амфибии появились в девоне, то активное завоевание суши позвоночными началось в карбоне. Первые полностью приспособившиеся к жизни на суше позвоночные — рептилии. Яйца рептилий были покрыты твердой скорлупой, не боялись высыхания, были снабжены пищей и кислородом для эмбриона. Первые рептилии были небольшими животными, напоминающими ныне живущих ящериц. В карбоне значительного развития достигают насекомые. Появляются летающие насекомые.

Рассмотрим основные пути исторического развития основных наземных групп органического мира Земли — царства животных и царства растений.
Какие противоречия необходимо разрешить растениям при выходе из воды на сушу? Первое, что становится очевидным, — защита от потерь воды. В водной среде эта проблема решена. Значит должны быть приспособления, регулирующие процесс испарения. Это устьица, а впоследствии кутикула, видоизмененные листья. дальше надо вспомнить о том, что растениям необходимо было поднимать воду на определенную высоту. Значит, нужна проводящая система, которая действительно возникла у первых наземных растений. Водные растения были подвижны и эластичны. Их тело колебалось под влиянием течений, но не ломалось. На суше необходимо выдерживать напоры ветра. Поэтому должны были появиться механические ткани, а также органы, закрепляющие растение в почве, — ризоиды, корни, корневища.
Следовательно, ответ может быть таким.
1. Возникновение покровной ткани (эпидермиса с устьицами), способствующей защите от испарения.
2. Появление проводящей системы, обеспечивающей транспорт веществ.
З. Развитие механической ткани, выполняющей опорную функцию.
4. Образование ризоидов, с помощью которых растения закреплялись в почве.
Главными условиями, которые «подтолкнули» позвоночных к выходу из водной среды были: накопление атмосферного кислорода в наземно-воздушной среде, ухудшение условий обитания в водоёмах (постоянное изменение объёма воды, малое количество кислорода, большая конкуренция между популяциями). Важнейшие ароморфозы, позволившие данным животным обитать на суше — это появление челюстей у панцирных рыб, смена способа дыхания на легочной и изменение строения плавников у кистепёрых рыб. Позднее отмечается появление внутреннего оплодотворения и разных оболочек, защищающих зародыш от высыхания, а также усложнение строения многих органов (например, сердца) и кожных покровов.

Читайте также:  Можно в аквариум только искусственные растения

Приспособление животных и растений к водной среде обитания. Приспособления к водной среде

Форма тела должна быть всегда обтекаемой при самых разных ее вариантах:

сплюснутой с боков (карась),

сплюснутой в спино-брюшном направлении (пиявка),

круглой в поперечном сечении (угорь),

Тело должно минимизировать трение о воду. Это достигается особенностями его покровов:

Источник

Основные ароморфозы растений, позволившие занять сушу

Ароморфоз (морфофизиологический прогресс) — это возникновение в ходе эволюции признаков, значительно повышающих уровень организации живых организмов или уровень жизнедеятельности. Ароморфозы дают преимущества в борьбе за существование и дают возможность освоения новой среды обитания. К ароморфозам растений относят фотосинтез, многоклеточность, редукцию полового поколения (гаметофита) у высших растений.

При выходе растений на сушу, произошло достаточно много изменений в морфологии, анатомии и физиологии растений.

1. Образование и усложнение покровной ткани от тонкого эпидермиса (плотно сомкнутых клеток, лежащих одним слоем и покрытых кутикулой) до пробки (образующейся из эпидермиса или пробкового камбия (филлогена), состоящей из нескольких слоев мертвых клеток, чьи клеточные стенки содержат суберин или корки, которая заменяет пробку при росте побега в толщину.

2. Образование специальных структур, выполняющих функцию газообмена, устьица на листе (у наземных цветковых они на нижней, затененной стороне листа, а у ведущих полуводный образ жизни на верхней стороне листа) или молодой части побега там, где орган покрыт эпидермисом, и чечевички, образующиеся на пробке.

3. Образование механической ткани: колленхима, волокна и склереиды. Колленхима располагается под эпидермисом и входит в состав сосудисто-волокнистых пучков, живая ткань, клетки которой не лигнифицированы, волокна часто сопровождают ксилему и флоэму, склереиды распределены в паренхиме, и волокна и склереиды – мертвые лигнифицированные клетки. Общая функция всех типов механической ткани – поддержание органов растения в воздушной среде, где влияние силы тяжести больше, чем в водной, где также действует сила Архимеда.

4. Появление проводящей ткани: сосуды и ситовидные трубки, обеспечивающие перенос воды и питательных веществ по всему организму растения, от места поглощения или образования до места использования или запасания.

5. Появление запасающей ткани, прежде всего ткани, запасающей воду. Первые зачатки такой ткани появляются у сфагновых мхов (мертвые лигнифицированные клетки, заполняющиеся водой в период ее изобилия).

6. Появление всасывающей ткани во всасывающей зоне корня, выполняющей функцию поглощения воды и минеральных солей.

7. Помимо образования новых типов тканей при выходе растений на сушу произошло также образование новых органов при дифференциации слоевища (таллома), характерного для низших растений (водорослей).

8. Уже у мохообразных происходит начальная дифференциация тела растения на побег и корень (у мохообразных появляются ризоиды), но уже у папоротникообразных появляются настоящий побег, на котором выделяются листья и стебель (или корневище), и корень. У голосеменных происходит дальнейшее развитие и усложнение этой системы, которая достигает своего совершенства, относительно других типов этой системы, в отделе покрытосеменных.

9. Новый орган- корень также имеет ряд особенностей, связанных с жизнью на суше, т. к. появление этого органа связано с выходом растений на сушу, Прежде всего, корень закрепляет растение в субстрате, кроме того, корень осуществляет поглощение веществ растением (вода и минеральные соли), в связи с этой функцией у корня имеется зона всасывания, образованная всасывающей тканью, проводящей системой, осуществляющей проведение этих веществ к побегу, а также проведение продуктов анаболизма растения (прежде всего продуктов фотосинтеза) к тканям корня.

Читайте также:  Растение зеленые листья в желтую крапинку

10. Способность к синтезу кутина, обеспечило защиту от лишнего испарения воды тканями растения. Появление способности к синтезу лигнина, привело к образованию механических элементов в тканях растения.

11. Появление спор с прочными оболочками, способными переносить высыхание, приспособленными для переноса в воздушной среде (расселение ветром), а затем образование семени, защищающего зародыш спорофита от высыхания и других неблагоприятных факторов среды.

12. Переход к двум формам существования в жизненном цикле: гаметофит и спорофит, в дальнейшем развитие происходит по пути доминирования спорофита над гаметофитом, диплоидный спорофит может накапливать большее количество мутаций в гетерозиготном состоянии, что позволяет ему с большей скоростью реагировать на изменения среды, чем гаплоидному гаметофиту, в чьем генотипе содержится меньше генетических изменений, это повышает выживаемость гаметофита в стабильной среде, но снижает выживаемость в изменяющейся среде (считается, что водная среда более стабильна, чем воздушная.).

13. Переход распространения гамет и оплодотворения от водного (низшие, мохообразные), к капельному (папоротникообразные), а затем и полный отказ от использования воды: образование пыльцевой трубки, по которой безжгутиковый спермий проникает к яйцеклетке (голосеменные и покрытосеменные).

14. Появление корневого давления и транспирации, позволяющих поглощать воду из почвы и транспортировать ее к листьям, цветкам и плодам, за счет таких физических сил как капиллярные силы и неразрывность водяного столба в сосудах.

При выходе растений на сушу произошло образование огромного количества ароморфозов, позволивших растениям занять новую для них среду обитания.

Основная ботаническая дисциплина — систематика растений — разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные группы — таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений.

Таксономические характеристики в ботанике:
Царство — Растения или растительный мир
· Подцарство
· Отдел (группа)
· Подотдел (подгруппа)
· Класс
· Подкласс
· Порядок
· Семейство
· Род
· Вид

Царство растения по древности происхождения, строению и образу жизни делятся на два больших подцарства: низ­шие и высшие.

НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ(слоевцовые, или талломные, растения) — подцарство растений. Тело низшего растения (таллом, или слоевище) не расчленено на корень, стебель и лист. Среди них много одно­клеточных и колониальных форм. Низшие растения развиваются в водной или влажной среде (за некоторым исключением). К ним относятся Красные водоросли (Багрянки), Настоящие водоросли и Лишайники.

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ — подцарство растений. Синонимы — зародышевые растения (Embryobionta, Embryophyta), побеговые растения (Cormophyta, Cormobionta), теломные растения (Telomophyta, Telomobionta). В отличие от низших растений тело высших растений разделено на специализированные органы — листья, стебель и корень. Для высших растений характерны в основном наземные условия суще­ствования. Насчитывают свыше 300 тысяч видов. К высшим растениям относятся отделы: риниофиты, моховидные, псилотовидные; плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и цветковые (покрытосеменные) растения. Моховидные, Плауновидные, Хвощевид­ные, Папоротниковидные расселяются при помощи спор (споровые), Голосеменные и Покрытосемен­ные (Цветковые) — при помощи семян (семенные).

Размножение растений.Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений (фаз развития) — гаплоидной (п) (гаметофит) и диплоидной (2п) (спорофит). На спорофите возникают мешковидные образования — спорангии (органы бесполого размножения), в которых в результате спорогенеза, со­провождающегося мейотическим делением, формируются гаплоидные споры. Из спор развивается гаметофит. На нем формируются особые половые структуры — гаметангии (органы полового размножения), в которых образуют­ся гаметы.

Мужские половые органы, где формируются спермато­зоиды, называются антеридии, женские половые органы, где формируются яйцеклетки, называются архегонии. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то он называется обоеполым, если только антеридии, то муж­ским, если только архегонии, то женским. При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы развивается споро­фит.

Эволюция растений шла в направлении увеличения раз­меров бесполого поколения (спорофита) и редукции поло­вого поколения (гаметофита). У подавляющего большин­ства высших растений (за исключением моховидных) в жизненном цикле преобладает спорофитная фаза.

ПОДЦАРСТВО ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ, ИЛИ ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ

К высшим споровым растениям относятся моховидные, плауновидные, хвощевидные, пслотовидные и папоротниковидные.

Источник