Меню

Эта эволюции растений на земле

Эволюция растений (растительного мира)

Изучение ископаемых остатков, которыми занимается палеоботаника, позволяет установить этапы развития растительного мира на Земле. Возраст Земли, по современным представлениям — 4,5-4,6 млрд. лет. Геологическую историю Земли делят на эры: архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую, кайнозойскую и периоды.

Растительность на нашей планете непрерывно изменялась. От многих, когда-то широко распространённых групп остались отдельные представители. Например, от хвощевидных — только один род хвощ, от гинкговых — один вид, секвойи сохранились только в Калифорнии, а древовидные папоротники — только в Австралии и Новой Гвинее. Сравнительно редкими стали саговники, магнолии и многие другие виды. Появились новые виды, которые лучше приспособлены к современным климатическим условиям.

Архейская эра (древнейшая)

Архейская эра, или древнейшая, характеризуется зарождением жизни. Первыми фотосинтезирующими организмами были бактерии и сине-зелёные водоросли (цианобактерии). Существование фототрофных организмов в этот период (более трёх млрд. лет назад) подтверждается обнаружением в наиболее древних отложениях земной коры органических соединений в графитовых включениях, окисленного железа и известковых отложений (строматолитов), образованных, по мнению учёных, сине-зелёными водорослями и их предками.

Протерозойская эра

В Протерозойской эре (2,6-0,6 млрд. лет назад) благодаря жизнедеятельности фототрофных прокариот начинает формироваться окислительная атмосфера. Параллельно с развитием прокариот появляются первые эукариотные организмы. В отложениях возрастом около 2 млрд. лет встречаются колонии одноклеточных и нитчатых форм зелёных и золотистых водорослей. В конце протерозойской эры появились многоклеточные эукариоты, в том числе и водоросли.

Палеозойская эра

Палеозойская эра продолжалась примерно 340-350 млн. лет. Её делят на 6 периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский.

Кембрийский период

В кембрийский период (80-90 млн. лет) оледенение в начале периода сменяется умеренновлажным, а затем сухим климатом. Наступление моря на сушу в конце периода сменяется его отступлением. Жизнь развивается в водной среде. Фотосинтезирующие организмы представлены сине-зелёными, красными, зелёными и другими группами водорослей.

Ордовикский период

В ордовикском периоде (50-60 млн. лет) продолжается процесс эволюции водорослей. Они представлены разнообразными формами и группами. Благодаря их жизнедеятельности в атмосфере повышается содержание кислорода, создаются условия для образования озонового экрана. В конце ордовикского периода в связи с интенсивным горообразованием значительная часть территории освобождается от воды.

Силурийский период

В силурийский период (35 млн. лет) появились первые наземные высшие растения, которыми были, как предполагается, псилофиты, жившие 420 — 350 млн. лет назад. Предками высших растений были зелёные водоросли. Выход на сушу потребовал приспособления к совершенно новым условиям и дал толчок к перестройке всей организации растения. Произошло разделение тела на органы, возникли ткани (проводящие, механические, покровные и др.).

Девонский период

Девонский период (55 млн. лет) характеризуется оледенением современных Южной Америки и Южной Африки и освобождением от моря Сибири и Европейской части России. Происходит массовое расселение псилофитов, которые в конце этого периода вымирают. В девоне появляются древние плауны, хвощи и папоротники, представленные древовидными формами. В конце этого периода появились первые древние голосеменные растения — семенные папоротники.

Каменноугольный период

Каменноугольный период (65 млн. лет) был эпохой господства в растительном мире древовидных форм споровых растений, которые образовывали леса. Тёплый влажный климат обусловил широкое распространение болот и мелких морей, в которых накапливались растительные остатки, погребались в наносах и постепенно обугливались, превращались в залежи каменного угля.

Наряду со споровыми растениями широко распространились семенные папоротники и появились кордаиты, гинкговые и первые хвойные деревья.

Пермский период

Пермский период (60 млн. лет) характеризуется резкой зональностью климата. Южное полушарие подвергалось оледенению. Происходило отступление морей и формирование полузамкнутых водоёмов. Исчезают леса карбона из-за вымирания древовидных хвощей, плаунов и папоротников. Хвойные распространяются в Северном полушарии.

Мезозойская эра

Мезозойская эра началась примерно 230 млн. лет назад и продолжалась 165 млн. лет. Её делят на три периода: триасовый, юрский и меловой.

Триасовый период

Триасовый период (30-40 млн. лет) отличался новыми условиями существования растений: изменилась конфигурация материков и морей. Климат стал более засушливым и солнечным. Во флоре господствуют голосеменные: саговники и хвойные, которые расселились по всему свету. Семенные папоротники в этот период вымирают.

Юрский период

Юрский период (60 млн. лет) ознаменовался движением континентов и формированием Атлантического океана. Во флоре наблюдается дальнейший расцвет голосеменных: хвойных, саговников, гинкговых. Появились беннеттиты.

Меловой период

Меловой период (70 млн. лет) характеризуется обширных увеличением площади Мирового океана и новым поднятием суши. От Азии отделилась Австралия, образовался Берингов пролив. Во флоре значительную роль играют хвойные растения, образуя обширные леса. Беннеттиты к середине мелового периода вымирают. В конце периода появились покрытосеменные растения, которые быстро расселились по всей Земле.

Кайнозойская эра

Кайнозойская эра началась 67 млн. лет назад и продолжается в настоящее время. Её делят на три периода: палеогеновый, неогеновый и антропогеновый. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Палеогеновый период

Палеогеновый период (41-42 млн. лет) ознаменовался интенсивным горообразованием. Возникли горы: Кавказские, Памир, Гималаи, Анды и др. Происходило движение континентов и обособление морей Каспийского, Чёрного, Средиземного и Аральского. Во флоре господствовали покрытосеменные растения, среди которых преобладали деревья.

Неогеновый период

В неогеновый период (23 млн. лет) устанавливается тёплый климат, и покрытосеменные растения достигли наиболее пышного развития. Даже в Северном полушарии были широко распространены магнолии, платаны, бук, дикий виноград, секвойи, вечнозелёные дубы и др. В конце периода наступило похолодание. Возникли растительные зоны: тайга, тундра, лесостепь и степи.

Антропогеновый период

Антропогеновый период (1,5 — 2 млн. лет) характеризуется появлением человека. Климат неоднократно менялся с потепления на похолодание. Северное полушарие неоднократно подвергалось оледенению. Растительность резко изменила свой облик. Возникли холодоустойчивые виды, среди которых главное место заняли хвойные и лиственные деревья, кустарники и травы. В южной части Северного полушария леса сменились степью и пустыней. Теплолюбивые растения сохранились в Закавказье, Юго-Восточной Азии и на Западе Северной Америки. В послеледниковое время чётко обозначилась зональное распределение растительности. Растительный мир принимает современный облик.

Читайте также:  Лиственный смешанный лес травянистые растения

Источник

Эволюция растений

Планета Земля образовалась более 4,5 млрд. лет назад. Первые одноклеточные формы жизни появились возможно появились около 3 млрд. лет назад. Сначала это были бактерии. Их относят к прокариотам, так как у них нет клеточного ядра. Эукариотические (имеющие в клетках ядра) организмы появились позже.

Растениями считаются эукариоты, способные к фотосинтезу. В процессе эволюции фотосинтез появился раньше, чем эукариоты. В то время он существовал у некоторых бактерий. Это были сине-зеленые бактерии (цианобактерии). Некоторые из них сохранились до наших дней.

Согласно наиболее распространенной гипотезе эволюции, растительная клетка образовалась путем попадания в гетеротрофную эукариотическую клетку фотосинтезирующей бактерии, которая не была переварена. Далее процесс эволюции привел к появлению одноклеточного эукариотического фотосинтезирующего организма, имеющего хлоропласты (их предшественников). Так появились одноклеточные водоросли.

Следующим этапом в эволюции растений было возникновение многоклеточных водорослей. Они достигли большого разнообразия и обитали исключительно в воде.

Поверхность Земли не оставалась неизменной. Там, где земная кора поднималась, постепенно возникала суша. Живым организмам приходилось адаптироваться к новым условиям. Некоторые древние водоросли постепенно смогли приспособиться к наземному образу жизни. В процессе эволюции их строение усложнялось, появлялись ткани, в первую очередь покровная и проводящая.

Первыми наземными растениями считаются псилофиты, которые появились около 400 миллионов лет назад. До наших дней они не дожили.

Дальнейшая эволюция растений, связанная с усложнением их строения, шла уже на суше.

Во времена псилофитов климат был теплым и влажным. Псилофиты произрастали недалеко от водоемов. У них были ризоиды (подобие корней), которыми они закреплялись в почве и всасывали воду. Однако у них не было настоящих вегетативных органов (корней, стеблей и листьев). Продвижение воды и органических веществ по растению обеспечивала появившаяся проводящая ткань.

Позже от псилофитов произошли папоротникообразные и мхи. Эти растения имеют более сложное строение, у них есть стебли и листья, они лучше приспособлены к обитанию на суше. Однако, также как у псилофитов, у них сохранялась зависимость от воды. При половом размножении, чтобы сперматозоид достиг яйцеклетки, им нужна вода. Поэтому «уйти» далеко от влажных мест обитания они не могли.

В каменно-угольном периоде (примерно 300 млн. лет назад), когда климат был влажным, папоротникообразные достигли своего рассвета, на планете росло множество их древесных форм. Позднее, отмирая, именно они сформировали залежи каменного угля.

Когда климат на Земле начал становиться более холодным и сухим папоротники начали массово вымирать. Но некоторые их виды перед этим дали начало так называемым семенным папоротникам, которые по-сути были уже голосеменными растениями. В последующей эволюции растений семенные папоротники вымерли, дав перед этим начало другим голосеменным растениям. Позже появились более совершенные голосеменные — хвойные.

Размножение голосеменных уже не зависело от наличия жидкой воды. Опыление происходило с помощью ветра. Вместо сперматозоидов (подвижных форм) у них образовывались спермии (неподвижные формы), которые доставлялись к яйцеклетке специальными образованиями пыльцевого зерна. Кроме того, у голосеменных образовывались не споры, а семена, содержащие запас питательных веществ.

Дальнейшая эволюция растений ознаменовалась появлением покрытосеменных (цветковых). Это произошло около 130 млн. лет назад. А около 60 млн. лет назад они стали господствовать на Земле. По сравнению с голосеменными, цветковые растения лучше приспособлены для жизни на суше. Можно сказать, они стали больше использовать возможности окружающей среды. Так их опыление стало происходить не только с помощью ветра, но и посредством насекомых. Это повысило эффективность опыления. Семена покрытосеменных находятся в плодах, которые обеспечивают более эффективное их распространение. Кроме того, цветковые растения имеют более сложное тканевое строение, например, в проводящей системе.

В настоящее время покрытосеменные являются наиболее многочисленной по количеству видов группой растений.

Источник

Основные этапы развития растительного мира (Схема)

Таблица основные этапы развития растительного мира

Характеристика этапов развития растительного мира

Появление первых одноклеточных организмов

Первые одноклеточные растительные организмы появились на планете около 3,5 млрд лет назад. Жизнь зародилась в океане. Первые организмы были примитивными одноклеточными, не имеющими сформировавщегося ядра. Питались органическими веществами растворившимися в воде, поглощая их всей поверхностью своего тела.

Читайте также:  Уличные растения для северной стороны

Появление водорослей (появление фотосинтеза)

Около 3 млрд лет у некоторых организмов сформировались пигменты и они стали способны к фотосинтезу — созданию органических веществ из неорганических с использованием солнечных лучей. Около 1,5 млрд лет назад появились более развитые одноклеточные организмы. У некоторых появилось ядро, у других — ядро и хлоропласты. Органический мир поделился на одноклеточных животных и одноклеточные растения.

Первые многоклеточные растения

Около 1 млрд лет назад в морях от древних одноклеточных водорослей произошли первые многоклеточные водоросли.

Выход растений на сушу и первые наземные многоклеточные растения

Благодаря фотосинтезу на Земле появился кислород, и у организмов появилась возможность дышать. Из кислорода — озон, который стал защищать Землю от радиации. Благодоря этому растения стали развиваться на суше. Примерно 450-400 млн лет назад на суше появились первые многоклеточные наземные растения — это мхи и псилофиты. Они произошли от разных групп водорослей. Псилофиты не имели корней, стеблей и листьев. Их тело состояло из тонких ветвящихся цилиндрических образований. Псилофиты имели примитивную покровную и проводящую ткани (древесину, луб), размножались спорами.

Появление папоротникообразных и их господство

Около 400 млн лет назад было время господства разнообразных папоротникообразных, которые произошли от псилофитов. Тогда благоприятный климат для размножения древних папоротникообразных: развитие заростков и оплодотворение яйцеклеток сперматозоидами.

Появление семенных растений

Голосеменные растения появились более 300 млн лет назад, еще до того как папоротникообразные достигли своего господства. Возможно произошли от примитивных папоротникообразных. Около 250 млн лет назад климат стал холодным и засушливым. Папоротникообразные не смогли выжить и наступило время голосеменных растений.

Покрытосеменные растения появились около 150 млн лет назад, их господство на данный момент связано с резким изменением климата и появлением более эффективного способа опыления с помощью насекомых.

Источник

Биология

Эволюция растений

Обложка урока взята с источника .

Занятия с репетитором ОНЛАЙН от 200 руб / час

Бесплатный подбор репетитора на нашем сайте

Перейти

План урока:

Происхождение растений

Изначально на Земле было полно питательных веществ. Первые организмы были гетеротрофными одноклеточными и безъядерными, то есть не могли самостоятельно синтезировать органические соединения. Они питались тем, что находили в Мировом океане. Постепенно запасы истощались, а организмов становилось всё больше. Для выживания в такой конкуренции требовалась кардинально новая стратегия.

Так появились первые фотосинтезирующие организмы. Они могли питаться энергией солнечного света и сами производили органические вещества. 2,7млрд лет назад возникли цианобактерии — предки современных растений, которые живы и по сей день.

Раньше их называли синезелёными водорослями, но это не совсем верно. Хоть цианобактерии и умеют фотосинтезировать, они относятся не к растениям, а к бактериям.

У древних бактерий одиночная клетка, в которой нет оформленного ядра, митохондрий, эндоплазматической сети и вакуолей, заполненных клеточным соком. Клетка окружена прочной клеточной стенкой, которая состоит из четырёх слоёв. Часто снаружи стенки расположен ещё и слизистый слой.

Клетки могутфотосинтезировать благодаря наличию в них пигментов: хлорофилла, каротиноидов, фикоцианина и фикоэритрина. Пигменты придают цианобактериям определённую окраску:

  1. Хлорофилл — зелёная окраска;
  2. Каротиноиды — жёлтая и оранжевая окраска;
  3. Фикоцианин — синяя окраска;
  4. Фикоэритрин — красная окраска.

Цианобактерии размножались, заселяли планету и выделяли кислород как побочный продукт фотосинтеза. Это навсегда изменило атмосферу планеты. За почти весь кислород, которым мы дышим, можно сказать спасибо цианобактериям. Появление огромного количество кислорода в атмосфере привело к вымиранию почти всей анаэробной фауны Земли, то есть тех живых организмов, которым для развития не нужен был кислород. Это событие именуется кислородной катастрофой Земли.


Цианобактерии: Источник

Цианобактерии — одноклеточные организмы. Далее эволюция растений разработала многоклеточные организмы. Затем — водоросли. У водорослей нет тканей и органов. Их тело представлено неорганизованным многоклеточным образованием — талломом. По-другому таллом называют слоевищем. К прикреплённым ко дну водорослей развиваются аналоги корней — ризоиды.

У водорослей тоже есть в составе различные пигменты, поэтому они могут по-разному окрашиваться. Окраску зелёных водорослей (хламидомонада, хлорелла) определяет хлорофилл, окраску бурых водорослей (ламинария, фукус) — фукоксантин, окраску красных водорослей (порфира, филлофора) — сочетание хлорофилла, каротиноидов и фикобилина.


Водоросли: Источник

После жизни перестало хватать Мирового океана: так растения вышли на сушу.

Этапы эволюции растений

Водоросли решили развиваться в двух направлениях: одни выбрали дорогу мохообразных, другие — риниофитов.

Мохообразные. У мхов, как и у водорослей, нет настоящих корней: они прикрепляются к земле ризоидами. В отличие от корней, ризоиды — одноклеточные нитевидные образования. У них нет специальных зон со своей специализацией. Мхи относятся к элементарным растениям, не способным к запасанию.


Мхи: Источник

Риниофиты. Другое название — псилофиты. Растения, которые выбрали это направление, выиграли в эволюционной гонке. Сами риниофиты вымерли, но большинство растительных организмов, которые мы наблюдаем сейчас, являются их потомками. У риниофитов не было листьев. Это были первые высшие растения с развитыми проводящими (древесина, луб) и покровными тканями (эпидерма). Благодаря сосудам, их останки хорошо сохранились в окаменевших породах. Остатки служат доказательством эволюции растений.

Читайте также:  Растение жасмин и его описание


Риниофиты: Источник

Также учёные находят остатки папоротникообразных в залежах каменного угля и цианобактериальные маты — отложения древних сообществ. Всё это служит напоминанием об эволюции растительных организмов.


Цианобактериальные маты: Источник

Псилофиты существовали совсем недолго. От риниофитов произошли папоротникообразные: папоротники, хвощи и плауны. У них развиты ткани, но имеется один существенный недостаток. Половое размножение папоротникообразных зависит от воды: сперматозоид и яйцеклетка сливаются с друг другом и образуют зиготу только во время дождя.


Папоротникообразные: Источник

Далее появились голосеменные растения. У них вместо сперматозоида образуется спермий — неподвижная мужская половая клетка. Пыльца становится пыльцевой трубкой, формируя неподвижные безжгутиковые спермии. Они соединяются с яйцеклеткой. Из сформировавшейся зиготы вырастает семя. Шишка одревесневает, открывается, освобождая семена для дальнейшего распространения. Однако, всё это время семена беззащитны перед неблагоприятными условиями среды.


Голосеменные растения: Источник

Покрытосеменные довели процесс полового размножения практически до совершенства. Вегетативная клетка удлиняется и становится пыльцевой трубкой. Она вырастает и пробирается к зародышевому мешку. Генеративная клетка делится на 2 неподвижных спермия. Один из них соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу. Второй объединяется с центральной клеткой, формируя в дальнейшем эндосперм. Этот процесс именуется двойным оплодотворением. В отличие от голосеменных растений, далее семя защищается от неблагоприятных воздействий мощным околоплодником.


Покрытосеменные растения: Источник

Именно в таком порядке появились привычные растения. Порядок их образования изображают в виде дерева, которое называется филогенетическим.


Филогенетическое древо растительного мира: Источник

Антропогенное воздействие на растения

Как вы помните из прошлого урока, антропогенные экологические факторы — это воздействие человека на окружающую среду. К сожалению, на развитие растений влияет не только конкуренция, которая ведёт к совершенствованию, но и негативное воздействие человека, которое ведёт к уничтожению видов и искажению окружающей среды.

Процесс воздействия идёт в четырёх направлениях:

  1. Уменьшение разнообразия видов. Человечество вырубает леса, вследствие чего уменьшается не только количество деревьев, но и число тех растений, которые росли под их кронами. Токсичные отходы убивают растения, которые живут рядом с заводами и дорогами. Это ведёт к полному изменению растительного сообщества. Леса заменяются культурными растениями, среди которых не происходит такого активного круговорота веществ. Это влияет не только на растения, но и на лесных животных.
  2. Разграничение растительных сообществ. Между сообществами создаются барьеры, что приводит к раздельной эволюции мелких групп. В результате такого раздельного развития большие таксоны делятся на мелкие. Простой пример: проложение дороги посреди растительного сообщества. Растения перестают взаимодействовать между собой: конкурировать, размножаться. В конце концов, могут совсем потерять связь.
  3. Объединение растительных сообществ. Этот процесс идёт в совершенно другом направлении. Из-за уничтожения барьеров и перемещения людей растительные сообщества могут объединиться и сродниться между собой. Например, в Польше так появились потомки близких, но разных видов: лиственницы польской и лиственницы европейской.
  4. Появление растений загрязнённых местообитаний. В результате загрязнений изменяется среда обитания, а вместе с этим и растительные сообщества. В Канаде зарегистрированы мутантные формы голубики близ загрязнённых территорий.

Негативное влияние антропогенного загрязнения очевидно. При этом выделяют три класса взаимодействия загрязнения и растительных сообществ:

  1. Низкий уровень загрязнения. Растения способны поглощать такое загрязнение и очищать атмосферный воздух. Влияние на растительные сообщества незаметно.
  2. Средний уровень загрязнения. Нарушается баланс в сообществе. Растения болеют чаще, так как снижается их иммунитет. Изменяется структура сообщества.
  3. Высокий уровень загрязнения. Отмечается высокий уровень гибели растений. Сообщество упрощается незамедлительно.

Существуют виды, по которым можно судить об уровне загрязнения окружающей среды. Метод называется биоиндикацией. В основном используются лишайники. Тогда биоиндикация становится лихеноиндикацией. Они особо чувствительны к вредным воздействиям, поэтому даже при низком уровне загрязнения массово погибают.


Лихеноиндикация: Источник

Устойчивые виды используют для очищения атмосферного воздуха. К таким видам относятся тополь и лиственница.

Чтобы предотвратить гибель растений, люди организуют особо охраняемые природные территории:

  1. Заповедник. На территории заповедника запрещена хозяйская деятельность. Возможно строительство только объектов научно-исследовательского и экскурсионного характера. Примеры: Алтайский заповедник, Уссурийский заповедник.
  2. Заказник. На территории заказника возможна хозяйская деятельность, которая не вредит охраняемым объектам окружающей среды. Примеры: Ярославский заказник, Саратовский заказник.
  3. Национальный природный парк. На территории национального природного парка разрешена хозяйская деятельность в ограниченных масштабах. Примеры: Национальный природный парк «Таганай», Национальный природный парк «Зюраткуль».
  4. Ботанический сад. В ботаническом саду хранят редкие растения.


Алтайский заповедник: Источник

Также люди ведут красную книгу — это сборник находящихся под угрозой исчезновения живых организмов. Её создали, чтобы привлечь внимание к проблеме исчезновения видов из-за антропогенного воздействия на окружающую среду. Первая красная книга издана в 1966 году.


Красная книга: Источник

Кроме красной книги, есть ещё чёрная и зелёная книги. В чёрной книге хранится список уже вымерших организмов, которых человечество не успело спасти.


Чёрная книга: Источник

Зелёная книга — документ, в котором описаны имеющие значение растительные сообщества.

Источник