Меню

Этап развития растений мира на земле

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Этапы развития растительного мира

Всё имеет свою историю. Историю Земли учёные разбивают на определён ные промежутки времени – эры , а эры, в свою очередь, подразделяют на периоды . Предполагают, что Земля возник ла 4,5 млрд. лет назад. Но когда появи лись на ней первые живые организмы и что они собой представляли? Каки ми были первые растения? Менялись ли они, а если да, то в каком направле нии и почему? На эти вопросы отвеча ет наука палеонтология и её раздел – палеоботаника .

Появление первых организмов на Земле. В осадочных породах древностью в 3,5 млрд. лет обнаружены сложноустроенные органические молекулы. Очевидно, они и служили пищей первым организмам, состоящим из одной клетки, которые появились около 3 млрд. лет назад. Эти одноклеточные организмы ещё не имели оформленного ядра и пластид. Некоторые из них уже были способны синтезировать органическое вещество самостоятельно, то есть это были бактерии. В это же время на Земле существовали и первые нитчатые водоросли, чьи остатки найдены в отложениях этого периода.

Важно, что доядерные организмы и водоросли выделяли большое количество кислорода. Таким образом, были созданы условия возникновения на Земле животных.

Около 2,5 млрд. лет назад на Земле интенсивно образовывались горы. Многие группы организмов вымерли и появились другие. Расцвета достигли бактерии и водоросли.

Доказательством расцвета бактерий на Земле в этот период служат залежи железных руд. Например, доказано, что железорудные месторождения под Курском и Кривым Рогом – продукт деятельности железобактерий.

1,5 млрд. лет назад возникли первые ядерные одноклеточные организмы.

1 млрд. лет назад, наряду с плавающими в толще воды водорослями, появляются прикреплённые нитчатые и даже многоклеточные водоросли.

Наиболее древней группой водорослей предположительно были бурые. Около 1350 млн. лет назад появились и первые низшие грибы.

Первые растения, водоросли, а также фотосинтезирующие бактерии продолжают насыщать атмосферу кислородом.

Предполагают, что доядерные организмы (бактерии и цианобактерии) жили не только в море, но осваивали сушу. Возможно, в этом процессе участвовали и лишайники. Органические вещества отмирающих организмов потреблялись и перерабатывались другими организмами в минеральные. Так образовалась почва.

Важно, что фотосинтезирующие организмы, образующие органическое вещество служили пищей другим организмам – гетеротрофам. Сначала бактерии, а потом, в основном, растения стали первым звеном пищевых цепей.

Первые сухопутные растения. Первые наземные растения появились около 450-420 млн. лет назад. Это были мхи и риниофиты ( риния, куксония, псилофитон, астероксилон ). Произошли они от многоклеточных зелёных водорослей. Риниофиты были небольшими зелёными травянистыми растениями, которые не имели ни корней, ни побегов. Их клетки уже начали объединяться в ткани.

Эти растения были похожи на тонкие ветвящиеся цилиндры. В почве они укреплялись с помощью ризоидов. Предполагают, что росли риниофиты по берегам водоёмов и на мелководье.

Риниофиты – предки первых папоротникообразных, от которых произошли современные плауны, хвощи и папоротники.

Расцвет папоротникообразных. Настоящими наземными растениями стали древние плауны, хвощи, папоротники и голосеменные растения, произошедшие от примитивных папоротникообразных. Выход на сушу им обеспечило новообразование, которого не было у водорослей – сосуды древесины, пусть ещё слабо развитые, но способные переносить воду на большую высоту.

360 млн. лет назад наступил каменноугольный период – расцвет папоротникообразных.

Названия периодов часто происходят от того географического района, где впервые были изучены отложения данного времени: девон – от графства Девон в Англии. Пермь – от города Пермь в России. Юра – от гор Юра во Франции. В названиях могут быть отражены и преобладающие в ту эпоху отложения: в карбон (каменноугольный период) образовался каменный уголь, а в мел образовались слои мела, которым мы теперь пишем на доске.

Климат на Земле в каменноугольном периоде был тёплым и очень влажным. Солнечные лучи с трудом пробивались сквозь туманы и низкие облака. Суша была покрыта небольшими водоёмами и болотами. Условия были идеальными для развития споровых растений, для оплодотворения яйцеклеток которых необходима вода.

Читайте также:  Двойное название растения указывает на название

Несмотря на то, что уже существовали голосеменные растения, расцвета достигли папоротникообразные. Они образовывали леса с гигантскими деревьями, лианами, пышными низкорослыми растениями. Древние папоротники внешне напоминали современные пальмы. Но, как и полагается папоротникам, их листья росли верхушкой, а молодые отрастающие листья закручивались наподобие улитки.

Гигантские плауны – лепидодендроны – были громадными деревьями до 40 м высотой.

Если у лепидодендронов ствол венчался развесистой кроной, то их ближайшие родственники – сигиллярии – наверху почти не ветвились. Стволы всех древних плаунов были покрыты правильно расположенными рубцами от листьев. У этих растений была мощная кора и слабо развитая древесина.

Древние хвощи – каламиты – имели членистые древовидные стволы высотой до 20 м. Древесина каламитов была развита несколько лучше.

В каменноугольных лесах, вместе с папоротниками, хвощами и плаунами росли и голосеменные растения. Среди них – кордаиты . Это были деревья, а возможно и кустарники. Найдены остатки их ланцетных или линейных листьев. Считается, что кордаиты были предками современных хвойных растений.

«Травяной покров» в каменноугольных лесах состоял из низкорослых папоротников и мхов. Однако основной растительной формой в этот период были деревья. Их отмершие стволы падали в воду, где при недостатке кислорода не перегнивали полностью и превращались в каменный уголь.

В конце каменноугольного периода началось поднятие суши. Климат стал более сухим и прохладным. Влажные и пышные леса сместились к экватору. Папоротникообразные начали вымирать.

Развитие голосеменных растений. В условиях засушливого климата, который начался 280–250 млн. лет назад, вымирают организмы, отдельные этапы жизни которых были связаны с водой. Поэтому почти полностью исчезают древовидные лепидодендроны, сигиллярии и каламиты. Вместо них начинают преобладать наземные формы, которые не зависят в такой степени от воды. Среди растений это были голосеменные. Очень важное приобретение голосеменных – семена. Семена содержат сформированный зародыш, который долгое время может находиться в состоянии покоя, пока не наступят подходящие для прорастания условия.

Голосеменные господствовали на Земле 150–250 млн. лет назад. Наиболее распространёнными голосеменными в это время были саговники .

Это вечнозелёные двудомные древовидные растения с колоновидными или бочонковидными стволами. Остатки черешков листьев образуют на стволе шершавый панцирь, на котором могут поселиться эпифиты. Саговники – первые растения, у которых появился главный корень. Около 130 видов саговников живёт и сейчас.

В это же время появились и древние хвойные растения: гинкговые (включая род Гинкго с одним современным видом гинкго двулопастный ), араукариевые, тиссовые, пихтовые, кипарисовые. Появляются первые гигантские секвойи.

Папоротниковидные отошли на второй план. Они остались лишь в сырых местах, но уже не достигали прежних размеров.

Растительный мир морей менялся гораздо медленнее. Вслед за бурыми водорослями появились зелёные, а последними, около 130 млн. лет назад, красные – наиболее высоко организованная группа водорослей.

Появление и развитие покрытосеменных растений. 130 млн. лет назад от древних голосеменных произошли покрытосеменные растения. Они сразу стали чрезвычайно быстро распространяться и постепенно заняли господствующее положение. Покрытосеменные, с хорошо развитыми органами и тканями, в первую очередь проводящей, могли приспособиться к самым разным условиям обитания и образовали многочисленные формы.

У покрытосеменных возник цветок – орган размножения, привлекающий цветом, запахом и нектаром насекомых (которые в это время широко распространились). Насекомые, питаясь нектаром, стали переносчиками пыльцы. Это гораздо более экономный способ перенесения гамет, чем перенос пыльцы ветром. Развитие цветковых и в дальнейшем осталось тесно связанным с развитием насекомых.

60–70 млн. лет назад поверхность Земли представляла собой горы и долины, обширные сухие пространства и болота. В лесах росли рядом гинкго и тополя, дубы, ивы, клёны и секвойи . Хорошо развитый подлесок состоял из кустарников и травы.

Открытые пространства захватили однодольные растения – злаки, которые постепенно вытеснили древесную растительность.

На формирование современного облика растительного мира оказали влияние изменения климата, бурное развитие насекомых-опылителей и деятельность человека.

Читайте также:  Введение в экологию растений 7 класс конспект урока

Итерактивный урок-тренажёр по теме «Развитие растительного мира на Земле»

(Пройдите все страницы урока и выполните все задания)

Развитие растительного мира от низших к высшим, от бактерий к низшим растениям – водорослям, от нитчатых водорослей ко мхам, затем папоротникообразным, от них к голосеменным и к цветковым шло по пути приспособления к воздушной среде. Высшие растения, как правило, – сухопутные формы, а водный образ жизни – вторичное явление. Выход на сушу растений был связан и с формированием почвы. Приспособлением к наземному существованию стало разделение тела на органы, формирование специализированных тканей, совершенствование и независимость размножения от условий внешней среды. У наземных растений развитие часто шло от древесных форм к травянистым.
На формирование современного облика растительного мира оказали влияние изменение климата, бурное развитие насекомых-опылителей и деятельность человека.
Важно, что развитие растительного мира в значительной степени определяло и развитие животного мира: растения были и остаются источником кислорода на Земле. Они же создают органическую массу, которой питаются животные.

Источник

Развитие растительного мира на Земле. Основные этапы исторического развития и усложнения растительного мира. Создание культурных растений человеком.

В процессе эволюции растений происходили следующие события. Примерно 2000 млн. лет назад появились сине-зеленые водоросли, которых относят к цианобактериям: это были одноклеточные и многоклеточные прокариотические организмы, способные к фотосинтезу с выделением кислорода. Это привело к обогащению атмосферы Земли кислородом, необходимым для всех аэробных организмов. В протерозойской эре господствовали зеленые и красные водоросли. Водоросли продолжали господствовать и в палеозое (возраст палеозоя примерно 570 млн. лет), однако в силурийском периоде палеозоя появляются древнейшие высшие растения — риниофиты (или псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни. В девонском периоде палеозоя появляются моховидные и папоротникообразные (плауны, хвощи, папоротники), а господствуют на Земле риниофиты и водоросли. В девоне же появляется и новое царство — Грибы.

Моховидные и папоротникообразные — это высшие споровые растения. У мхов появляются стебли и листья (выросты стебля), однако корней еще нет; функцию корней выполняют ризоиды — корнеобразные отростки от стебля. В цикле развития мхов преобладает гаплоидное поколение (гаметофит) — это само растение мха. Диплоидное поколение (спорофит) у них не способно к самостоятельному существованию и питается за счет гаметофита. У папоротникообразных появляются корни; в цикле их развития преобладает спорофит (само растение), а гаметофит представлен заростком — это маленькая сердцевидная пластинка у папоротников или клубенек у плаунов и хвощей. В древности это были огромные древовидные растения. Размножение у высших споровых невозможно без воды, так как оплодотворение яйцеклетки у них происходит таким образом: подвижные мужские гаметы — сперматозоиды движутся к яйцеклеткам в капельках воды. Именно поэтому вода для высших споровых — ограничивающий фактор; если не будет капельной воды, размножение этих растений станет невозможно.

В карбоне (каменноугольном периоде) появляются семенные папоротники, от которых в дальнейшем, как полагают ученые, произошли голосеменные растения. Господствуют на планете гигантские древовидные папоротникообразные (именно они и дали залежи каменного угля), а риниофиты этом периоде полностью вымирают.

В пермском периоде палеозоя появляются древние голосеменные растения. Господствуют в этом периоде семенные и травянистые папоротники, а древовидные папоротникообразные вымирают. Голосеменные растения относятся к высшим семенным растениям. Размножаются они семенами, которые не защищены стенками плода (цветков и плодов у голосеменных растений нет). Появление этих растений было связано с поднятием суши и колебаниями температуры и влажности. Размножение этих растений уже не зависит от воды. В мезозое (возраст мезозоя примерно 240 млн. лет) различают три периода — триасовый, юрский и меловой.

В мезозое появляются современные голосеменные (в триасе) и первые покрытосеменные (в юре). Господствующие растения — голосеменные. Древние голосеменные растения и папоротники в эту эру вымирают.

Появление покрытосеменных растений было связано с целым рядом ароморфозов. У этих растений появляется цветок — видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования спор и гамет. В цветке осуществляется опыление, оплодотворение, формируется зародыш и плод. Семена покрытосеменных растений защищены околоплодником — это способствует их сохранению и распространению. При половом размножении у этих растений происходит двойное оплодотворение: один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а второй спермий — центральную клетку зародышевого мешка, в результате чего образуются зародыш и триплоидный эндосперм — питательная ткань зародыша. Оплодотворение происходит в зародышевом мешке, который развивается в семяпочке, защищенной стенками завязи. Среди покрытосеменных растений есть и травы, и кустарники, и деревья. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) имеют множество видоизменений. Эволюция покрытосеменных растений шла очень быстро. Для них характерна высокая эволюционная пластичность. Большую роль в их эволюции и расселении сыграли насекомые-опылители. Покрытосеменные — единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества. Это способствует более интенсивному использованию среды и успешному завоеванию новых территорий. В кайнозойской эре (ее возраст примерно 62-70 млн. лет) на Земле господствуют современные покрытосеменные и голосеменные растения, а высшие споровые растения подвергаются биологическому регрессу.

Читайте также:  Опишите процесс размножения у растений

Сельскохозяйственные (культурные) растения произошли от дикорастущих видов. Первобытный человек, находя растения со съедобными плодами, семенами, корнями, позднее стал выращивать их вблизи своего жилища. При этом он заметил, что уход за растениями (рыхление почвы, полив, уничтожение сорняков и вредителей) увеличивает и улучшает урожай. Кроме того, происходил постоянный отбор особей с наиболее ценными свойствами, поскольку именно они являлись самым качественным посевным материалом. В результате происходила стихийная селекция культурных растений, и появились различные их сорта.

Сортом называется однородная группа (популяция) растений с определенными признаками и свойствами, искусственно созданная человеком. Признаки сорта передаются по наследству, хотя в полной мере проявляются лишь при определенных климатических условиях и соответствующем уходе (агротехнике). Характерно, что в полеводстве и овощеводстве подавляющее большинство растений размножается семенами, и чисто генетических факторов достаточно для сохранения свойств сорта. В плодоводстве обычно используется вегетативное размножение (черенки, прививки и т.п.).

В настоящее время селекция представляет собой одну из прикладных областей биологии и использует для создания и улучшения сортов растений не только традиционные способы скрещивания и отбора, но и различные генетические и молекулярно-биологические методы. Они позволяют создавать полиплоидные сорта, проводить отдаленную (межвидовую) гибридизацию, а также проводить направленные изменения ДНК растений, придавая им устойчивость к различным заболеваниям и т.п.

Чем разнообразнее исходный материал, используемый для селекции, тем больше возможностей он дает для успешного создания новых сортов и тем эффективнее селекция. Источником такого разнообразия служат, прежде всего, исходные («дикие») популяции растений — предков современных пшеницы, картофеля и т.п. При этом те районы, где обнаружено наибольшее генетическое разнообразие предков какого-либо вида культурного растения, является, очевидно, и местом его происхождения и одомашнивания. Систематическое исследование таких районов было проведено Н.И. Вавиловым, который установил основные центры древнего земледелия.

В экологических системах растения играют роль продуцентов. Благодаря растениям происходит образование и накопление органики, выделение в атмосферу кислорода, включение в круговорот веществ углекислого газа. При прямом участии растений образуются почва, торф; ископаемые растения образовали залежи бурого и каменного угля.

Окружающая среда постоянно влияет на растительные организмы, Свет, температура, химический состав почвенного раствора и ряд других абиотических факторов вызывают у растений выработку ответных адаптаций. Так, есть светолюбивые и теневыносливые растения. Существуют растения галофиты, которые произрастают на засоленных почвах. На растения оказывают влияние другие виды растений, а животные (биотические факторы).

В свою очередь, растения влияют на окружающую среду. Растения изменяют химический состав почвы, влажность воздуха, они насыщают атмосферу кислородом. Растения укрепляют почву, заселяют ранее безжизненные пространства, то есть участвуют в почвообразовании.

Все растения объединяют в царство растения, которое включает три подцарства: багрянки, настоящие водоросли и высшие растения.

Особое значение для человека имеют высшие семенные растения, прежде всего покрытосеменные (цветковые). Эти растения дают человеку пищу, топливо, одежду, строительный материал, сырье для химической промышленности, лекарства и т.д.

Источник