Эволюция растений

Появление наземных, или высших, растений ознаменовало начало новой эры в жизни нашей планеты. Освоение растениями суши сопровождалось появлением новых, наземных, форм животных; сопряженная эволюция растений и животных привела к колоссальному разнообразию жизни на земле, изменила ее облик. Первые достоверные наземные растения, известные только по спорам , датируются началом силурийского периода . Из верхнесилурийских и нижнедевонских отложений по сохранившимся макроостаткам или по отпечаткам органов описаны наземные растения. Эти первые известные нам высшие растения объединены в группу риниофитов . Несмотря на анатомическую и морфологическую простоту строения, это были уже типичные наземные растения. Об этом свидетельствует наличие кутинизированной эпидермы с устьицами, развитой водопроводящей системы, состоящей из трахеид , и наличие многоклеточных спорангиев с кутинизированными спорами. Следовательно, можно предположить, что процесс освоения суши растениями начался значительно раньше — в кембрии или в ордовике .


Предпосылок для появления наземных растений было, по-видимому, несколько. Во-первых, независимый ход эволюции растительного мира подготовил появление новых, более совершенных форм. Во-вторых, за счет фотосинтеза морских водорослей в атмосфере земли произошло увеличение количества кислорода; к началу силурийского периода оно достигло такой концентрации, при которой оказалась возможной жизнь на суше. В-третьих, в начале палеозойской эры на обширных территориях земли происходили крупнейшие горообразовательные процессы, в результате которых возникли Скандинавские горы, горы Тянь-Шань, Саяны. Это вызвало обмеление многих морей и постепенное появление суши на месте бывших мелких водоемов. Если раньше водоросли , населявшие литоральную зону, только в отдельные кратковременные периоды жизни оказывались вне воды, то по мере обмеления морей они переходили к более длительному пребыванию на суше. Это, очевидно, сопровождалось массовой гибелью водорослей; выживали лишь те немногие растения, которые смогли противостоять новым условиям жизни.

В ходе длительного эволюционного процесса возникали новые виды, постепенно формировавшие типичные наземные растения.

К сожалению, промежуточные формы палеонтологическая летопись не сохранила. Новая воздушно-наземная среда обитания оказалась чрезвычайно противоречивой, принципиально отличной от первоначальной водной.


ежде всего она характеризовалась повышенной солнечной радиацией, дефицитом влаги и сложными контрастами двухфазной воздушно-наземной среды. Вполне вероятно допустить, что у некоторых переходных форм в процессе обмена веществ мог вырабатываться кутин , который откладывался, на поверхности растений. Это было первым этапом формирования эпидермы . Чрезмерное выделение кутина неминуемо приводило к гибели растений, так как сплошная пленка кутина препятствовала газообмену. Только те растения, у которых выделялось умеренное количество кутина, смогли сформировать сложную специализированную ткань — эпидерму с устьицами, способную и защищать растение от высыхания, и осуществлять газообмен. Таким образом, важнейшей тканью наземных растений, без которой невозможно освоение суши, следует считать эпидерму. Однако возникновение эпидермы лишало наземные растения возможности поглощать воду всей поверхностью, как это происходит у водорослей.

У самых первых наземных растений, имевших еще небольшие размеры, поглощение воды осуществлялось с помощью ризоидов — одноклеточных или многоклеточных однорядных нитей. Однако по мере увеличения размеров тела происходил процесс формирования сложных специализированных органов — корней с корневыми волосками . По-видимому, образование корней, начавшееся с верхнедевонского периода , в разных систематических группах растений происходило разными путями. Активное поглощение воды ризоидами и корнями стимулировало возникновение и совершенствование водопроводящей ткани — ксилемы . У нижнедевонских растений ксилема состояла только из кольчатых и спиральных трахеид . Начиная с верхнего девона прослеживается тенденция к "оживлению" ксилемы за счет развития древесной паренхимы , которая способствовала более активному проведению воды.


Выход растений на сушу сопровождался улучшением их освещения, что активизировало процесс фотосинтеза . Это приводило к увеличению количества ассимилятов, а следовательно, к увеличению объема растений, что вызвало необходимость их морфологического расчленения.

Существует несколько взглядов на исходную форму первых наземных растений. Одни авторы считают первичной формой пластинчатую — талломную , другие — напротив, радиальную. Есть третья точка зрения, согласно которой первые наземные растения выводятся из гетеротрихальных зеленых водорослей типа хетофоровых . Их стелющиеся части тела дали начало талломным формам, а восходящие — радиальным, т.е. талломные и радиальные структуры возникали одновременно и развивались параллельными путями. Пластинчатые талломы оказались малоперспективными в биологическом отношении, так как они очень быстро опутали бы всю поверхность земли тонким слоем, вызвав обостренную конкуренцию за свет. Восходящие структуры, напротив, получили дальнейшее развитие и сформировали радиальные ветвящиеся осевые органы. Вертикальное положение тела растения оказалось возможным только при условии возникновения механических тканей . (Лигнификация клеток явилась, по- видимому, следствием избытка углеводов в ходе усиленного фотосинтеза.)

iv>

Независимо от формы тела во всех группах наземных растений очень рано (с середины девона ) начала проявляться тенденция к образованию плоских боковых фотосинтезирующих органов — листьев . Подобно корням листья возникали разными путями, т.е. в разных систематических группах они имеют разное происхождение. (Своеобразие происхождения листьев нашло отражение в терминологии; так, все листья мохообразных иногда называют филлидами , листья плауновидных — микрофиллами, или филлоидами , листья папоротникообразных — макрофиллами, или вайями . Однако эти термины не всегда раскрывают специфику листьев разных групп растений.)

Большая поверхность листьев в сочетании с наиболее совершенной, зернистой формой хлоропластов способствовала увеличению эффективности процессов фотосинтеза , т.е. накоплению органического вещества. Быстрое и равномерное распределение пластических веществ по всему телу растения оказалось возможным только при наличии совершенной проводящей ткани — флоэмы , которая обнаруживается уже у нижнедевонских риниофитов .

Таким образом, у высших растений произошло формирование важнейших тканей — эпидермы , ксилемы , флоэмы , механической ткани и важнейших органов — листостебельного побега и корня . По-латыни побег — кормос (cormos) , поэтому многие авторы называют высшие растения кормофитами. Однако А.Л.Тахтаджян справедливо отрицает универсальность этого названия, так как среди высших растений есть талломные мохообразные , а первые наземные растения — риниофиты еще не имели сформированных побегов.


Появившись в нижнем палеозое , высшие споровые растения стали быстро распространяться по поверхности земли, осваивая новые территории. Этому в значительной степени способствовало отсутствие в тот период конкуренции. Палеозойская эра характеризовалась интенсивными видообразовательными процессами, что привело к расцвету папоротникообразных , членистых , плауновидных . В мезозойскую эру господство в растительном мире переходит к голосеменным растениям , а в сменившую ее кайнозойскую эру расцвета достигают покрытосеменные растения .

К сожалению общее дерево растений пока не представлено в данной базе данных.

Общее дерево высших растений ( Тахтаджан, 1987 ):

Последовательность появления растений в процессе эволюции

Источник: medbiol.ru

Палеозойская эра

Основная статья: Характеристика палеозойской эры и ее периодов.

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 фотосинтеза. 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.

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 тропические леса, 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

Основная статья: Краткая характеристика мезозойской эры и ее периодов.


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 экосистем. После массового вымирания беннеттиты переместились в свободные экологические ниши.

Последовательность появления растений в процессе эволюции

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 полезного ископаемого, 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.

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.

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).

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

Основная статья: Описание периодов и эпох кайнозоя.

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.

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.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Задания на последовательность признаков

1.Установите последовательность появления групп хордовых животных в процессе эволюции:

1) кистеперые рыбы 4) бесчерепные хордовые

2) пресмыкающиеся 5) птицы и млекопитающие

3) стегоцефалы

2. Установите последовательность возникновения групп беспозвоночных животных в процессе исторического развития:

1) плоские черви 4) кольчатые черви

2) одноклеточные животные 5) членистоногие

3) кишечнополостные

3. Установите последовательность этапов эволюции растений:

1) возникновение псилофитов

2) появление многоклеточных водорослей

3) появление голосеменных

4) возникновение папоротниковых

5) возникновение покрытосеменных

6) появление одноклеточных водорослей

4. Определите последовательность процессов, происходящих в клетке при репликации ДНК:

1) разрыв водородных связей между нитями молекулы ДНК

2) присоединение к каждой нити ДНК комплементарных нуклеотидов

3) раскручивание части спирали ДНК с участием ферментов

4) образование двух молекул ДНК из одной.

5. Установите хронологическую последовательность антропогенеза:

1) человек умелый 3) дриопитек

2) человек прямоходящий 4) человек разумный

6. Установите последовательность этапов эмбрионального развития животных:

1) появление мезодермы

2) формирование двух зародышевых листков

3) образование бластомеров

4) образование тканей и органов

7. Установите последовательность систематических групп животных, начиная с наибольшей:

1) кошачьи 4) млекопитающие

2) камышовый кот 5) хордовые

3) кошки 6) хищные

8.Установите последовательность этапов окисления молекул крахмала в ходе энергетического обмена:

1) образование молекул ПВК (пировиноградной кислоты)

2) расщепление молекул крахмала до дисахаридов

3) образование углекислого газа и воды

4) образование молекул глюкозы

9. Установите последовательность систематических групп животных, начиная

с наименьшей:

1) медведи 4) хордовые

2) медвежьи 5) хищные

3) млекопитающие

10. Установите последовательность появления ароморфозов в эволюции позвоночных животных:

1 двухкамерное сердце

2) развитие детеныша в матке млекопитающих

3) внутреннее оплодотворение у пресмыкающихся

4) легочное дыхание у земноводных

11. Какова последовательность процессов энергетического обмена в клетке?

1) расщепление биополимеров до мономеров

2)лизосома сливается с частицей пищи, содержащей белки, жиры и углеводы

3)расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты и синтез двух молекул АТФ

4)поступление пировиноградной кислоты в митохондрии

5)окисление ПВК и синтез 36 молекул АТФ

12.Установите последовательность этапов пищевого рефлекса у окуня

1)возникновение нервных импульсов в рецепторах органов зрения при появлении в поле зрения мелких рыб.

2) передача нервных импульсов по двигательным нервам к мышцам

3) стремительное движение к жертве и захват её

4) передача нервных импульсов по зрительному нерву в центральную нервную систему.

5) анализ и синтез в центральной нервной системе сигналов

13. Установите последовательность групп растений в порядке их усложнения в процессе эволюции.

1) Голосеменные 4) Покрытосеменные

2) Водоросли 5) Папоротники

3) Псилофиты

14. Установите последовательность перемещения пищи, поступившей в пищеварительную систему человека.

1) Глотка 5) Пищевод

2) Толстая кишка 6) Прямая кишка

3) Желудок 7) Двенадцатиперстная кишка

4) Ротовая полость

15. Установите последовательность процессов при возникновении жизни на Земле

1) возникновение ядра в клетке

2) образование коацерватов

3) образование наружной мембраны в первичной клетке

4) образование органических соединений.

16. Установите последовательность систематических категорий, характерных для царства Растений, начиная с наименьшей

1) Редька 4) Редька дикая

2) Крестоцветные 5) Покрытосеменные

3) Двудольные

17. Расположите животных в последовательности, которая отражает усложнения строения их сердца в процессе эволюции.

1) окунь 3) ящерица

2) собака 4) лягушка

18. Установите последовательность проявления в фенотипе потомства рецессивной мутации.

1) случайная встреча гамет

2) изменение последовательности соединения нуклеотидов в триплете ДНК гамет

3) реализация генотипа в онтогенезе

4) формирование гомозиготы

19. Установите последовательность процессов эмбрионального развития позвоночных животных.

1) образование бластомеров в процессе дробления зиготы

2) закладка органов зародыша

3) слияние яйцеклетки и сперматозоида и образование зиготы

4) развитие нервной пластинки

5) формирование зародышевых листков

20.Установите последовательность процессов, характерных для листопада.

1) образование отделительного слоя на черешке

2) накопление в листьях вредных веществ в течение лета

3) опадание листьев

4) разрушение хлорофилла вследствие уменьшения количества света

5) изменение окраски листьев

21.Установите, в какой последовательности происходит процесс редупликации ДНК.

1) раскручивание спирали молекулы

2) воздействие фермента ДНК-полимеразы на молекулу

3) отделение одной цепи от другой на части молекулы ДНК

4) присоединение к каждой цепи ДНК комплементарных нуклеотидов

5) образование двух молекул ДНК из одной

22.Установите последовательность систематических категорий, характерных для царства Растений, начиная с наименьшей.

1) Покрытосеменные 4) Паслен черный

2) Пасленовые 5) Паслен

3) Двудольные

23.Установите последовательность жизненного цикла РІРёСЂСѓСЃР° в клетке хозяина.

1) прикрепление вируса своими отростками к оболочке клетки

2) проникновение ДНК вируса в клетку

3) растворение оболочки клетки в месте прикрепления вируса

4) синтез вирусных белков

5) встраивание ДНК вируса в ДНК клетки — хозяина

6) формирование новых вирусов

24.Установите последовательность расположения слоев дерева на распиле, начиная с

наружного.

1) луб 2) камбий 3) сердцевина 4) древесина 5) пробка

25.Установите последовательность действия движущих сил эволюции в популяции

растений, начиная с мутационного процесса.

1)  борьба за существование

2)  размножение особей с полезными изменениями

3)  появление в популяции разнообразных наследственных изменений

4)  преимущественное сохранение особей с полезными в данных условиях среды

наследственными изменениями

5)  закрепление приспособленности к среде обитания

26.Установите последовательность появления ароморфозов в эволюции позвоночных животных.

1) двухкамерное сердце

2) развитие детеныша в матке

3) роговая чешуя в покровах

4) легочное дыхание

27.Установите последовательность движения крови по большому кругу кровообращения у человека.

1) левый желудочек 4) артерии

2) капилляры 5) вены

3) правое предсердие 6) аорта

28.Установите последовательность появления в процессе эволюции основных групп

животных на Земле.

1)  Кишечнополостные 4) Колониальные жгутиковые

2)  Членистоногие 5) Плоские черви

3)  Кольчатые черви

Ключи к тесту для учителя:

1.  41325 11. 21345 21. 13245

2.  23145 12. 14523 22. 45231

3.  621435 13.23514 23. 132546

4.  3124 14. 4153726 24. 51243

5.  3214 15. 4231 25. 31425

6.  3214 16. 41235 26. 1432

7.  546132 17. 1432 27. 164253

8.  2413 18. 2143 28. 41532

9.  12534 19. 31542

10.  1432 20. 24513

Источник: pandia.ru