Биология в лицее

Этапы развития растительного мира

Всё имеет свою историю. Историю Земли учёные разбивают на определённые промежутки времени – эры, а эры, в свою очередь, подразделяют на периоды. Предполагают, что Земля возникла 4,5 млрд. лет назад. Но когда появились на ней первые живые организмы и что они собой представляли? Какими были первые растения? Менялись ли они, а если да, то в каком направлении и почему? На эти вопросы отвечает 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.

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.

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.

< Предыдущая страница "Развитие растительного мира"

Следующая страница "Влияние деятельности человека на растительный мир. Охрана растений" >