Материал по теме «Эволюция растений. Низшие растения»
Происхождение и этапы эволюции растений
Разделение тела растений на подземную и надземную части определило появление специализированных органов почвенного питания — корней, органов воздушного питания — листьев и органа передвижения питательных веществ — стебля.
Древние папоротники, хвощи и плауны, так же как и современные, были споровыми растениями, то есть размножались спорами. Такой способ размножения требует наличия водной среды, поэтому всем споровым растениям необходимы влажные места обитания и они не могут жить на суше повсеместно.
Господство голосеменных растений. 240-250 млн лет назад климат на Земле стал холодным и засушливым. В этих условиях возникли и широко распространились голосеменные растения. Для защиты от неблагоприятных условий у них на побегах появились почки — зачатки побегов, покрытые слоем почечных чешуй, и возник особый способ размножения — размножение семенами. При оплодотворении яйцеклеток спермием водная среда не нужна. Доставку спермия к яйцеклетке осуществляет пыльцевая трубка. Именно поэтому образовалось множество видов голосеменных растений, которые освоили даже засушливые и холодные места обитания на планете, постепенно вытесняя отовсюду споровых предков. Доставка спермия к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки (а не воды) и появление семян с большим запасом питательных веществ — прогрессивный этап в развитии растительного мира, обеспечивший широкое распространение голосеменных растений в наземно-воздушной среде.
Появление и развитие покрытосеменных растений. Потребовалось ещё более 100 млн лет исторического развития Земли, чтобы возникли покрытосеменные, или цветковые, растения. В это время на планете произошло рассеяние облачности, увеличилась солнечная радиация, повысилась сухость воздуха. Новые условия оказались губительными для многих растений, обитавших при высокой влажности. Более сложное, по сравнению с голосеменными, анатомическое строение покрытосеменных обеспечило им активное почвенное и воздушное питание, передвижение веществ в растении. Появилось такое свойство, как листопад, защищающее растение от потери воды. Появление цветка и плода, двойного оплодотворения, запасание питательных веществ в семени и развитие специальных органов вегетативного размножения обеспечили покрытосеменным преимущество перед голосеменными и всеми остальными растениями в размножении и расселении по Земле.
Цветковые растения в своём историческом развитии тесно связаны с животными-опылителями. Их эволюция происходила совместно, обеспечивая взаимное повышение жизнестойкости и разнообразие форм. Многие виды цветковых растений и насекомых приспособлены к строению и жизненному циклу друг друга. Не только насекомые, но и другие животные участвуют в переносе пыльцы и распространении плодов и семян растений. Такое совместное существование покрытосеменных и животных способствовало лучшему выживанию этих растений, развитию у них различных жизненных форм, в том числе травянистых.
В процессе длительного развития органического мира растения прошли путь от простых одноклеточных зелёных водорослей до высокоразвитых покрытосеменных.
Эволюция живых организмов на Земле происходила на протяжении миллионов лет. Всё это время растительный и животный мир развивался и усложнялся. Возникли разные типы организмов: прокариоты и эукариоты. Среди растительных эукариот возникли разнообразные группы: водоросли (одноклеточные и многоклеточные), моховидные, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные (цветковые) растения.
Низшие растения
Водоросли, древнейшая группа растительных организмов, тело которых не разделено на органы, и носит название таллом или слоевище.
Известно более 20 тысяч видов. Изучением водорослей занимается наука альгология.
Среды обитания водорослей - основная масса водорослей обитает в водной среде, но встречаются так же водоросли в почве, воздухе, на снегу, на стволах деревьев, в шерсти животных (ленивец), в теле других организмов в качестве симбиотиков - зооксантелла в теле лишайника).
В водной среде они могут входить в состав планктона, так и произростать на дне водоемов, являясь бентосными организмами.
Строение слоевища.
Тело водорослей представлено талломом и не имеет настоящих тканей, а следовательно и органов -листьев, стебля, корней. Тело некоторых харовых водорослей напоминает тело наземных растений, с листьями и стеблем, но на самом деле это разветвления слоевища.
По форме многоклеточное слоевище может быть нитчатым, разнонитчатыми, линейно – членистого строения(харовые), пластинчатые (ульва, улотрикс).
У водорослей, живущих на дне водоемов, тело крепится к субстрату ризоидами или пластинчатым диском.
Строение клетки водорослей.
Клетки по плану строения напоминают клетку наземных растений.
Сверху покрыты клеточной оболочкой, богатой целлюлозой и пектиновыми веществами.
Центр клетки - ядро.
Водоросли содержат хлорофилл, содержащийся в хроматофорах различного строения - грушевидного, спиралевидного (спирогира) и т.д.
Помимо хлорофилла - зеленого пигмента, в клетках водорослей могут содержаться красные и желтые пигменты.
В хроматофоре может находиться пиреноид - тельце с запасными питательными веществами – в основном углеводами.
Есть так же вакуоли и цитоплазма.
По типу питания водоросли – автотрофы, так как способны к фотосинтезу.
Высшие споровые растения
Высшие споровые растения — неформальный термин, объединяющий высшие растения, размножающиеся и распространяющиеся главным образом спорами. Эта группа таксонов обычно противопоставляется семенным растениям, которые для размножения используют не споры, а семена. Высшие споровые признаются одними из первых наземных растений.
Обитают во влажных местах, часто под пологом леса, на болотах, или на полях с кислыми почвами.
К споровым относятся растения, размножение и распространение которых осуществляется посредством спор, причем споры образуются двумя путями – бесполым и половым. Споровыми растениями являются водоросли, грибы, лишайники и высшие споровые растения (папоротники, плауны, хвощи, мхи, некоторые ископаемые растения).
В процессе эволюции около 400 млн. лет назад от многоклеточных зеленых водорослей возникли риниофиты – первые высшие растения, размножающиеся спорами, которые дали начало всем современным высшим споровым и семенным растениям. Это вымершая группа растений.
В жизненном цикле высших споровых растений, как и у некоторых водорослей, чередуются особи бесполового и полового поколений, которые размножаются, соответственно, бесполым и половым путем. В полном жизненном цикле, который обеспечивает непрерывность жизни организмов, происходит чередование гаметофита (полового) и спорофита (бесполого поколения). На спорофите образуются органы бесполого размножения, на гаметофите – полового.
Размножение
Из спор, которые формируют особи бесполого поколения, вырастают особи полового поколения. Они имеют специальные мужские и женские половые органы, в которых развиваются мужские и женские половые клетки (гаметы) – подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Для оплодотворения сперматозоид должен попасть во внешнюю среду и оплодотворить яйцеклетку, которая находится внутри женского полового органа. Для перемещения сперматозоида необходима вода. Из оплодотворенной яйцеклетки образуется зародыш. Он прорастает и превращается в особь бесполого поколения, которая размножается спорами.
Грибы, лишайники и водоросли размножаются подвижными зооспорами, спорангиеспорами, неподвижными апланоспорами. Для этих растений характерно половое размножение ооспорами, зигоспорами, вегетативное размножение также посредством спор. Из спор появляется такое же растение, как материнское. Тогда как у высших споровых растений такое растение, как то, что сформировало споры, появляется после сложного процесса оплодотворения.
Спора представляет собой клетку с двойной оболочкой. Споры у определенного вида растений могут быть одинаковыми по размерам или разными. Микроспоры – мелкие, макроспоры – крупные. Микроспоры обычно дают начало мужским заросткам, а макроспоры – женским.
Высшие споровые растения распространены в разных климатических условиях, но большинство из них обитает на влажных участках суши, так как для полового размножения им нужна вода. Однако некоторые виды этих растений встречаются и в пустынях.
Высшие споровые растения: мхи, папоротники, плауны, хвощи.
Мхи, в отличие от водорослей, имеют стебель и листья. Корней у мхов нет, их заменяют ризоиды (от греч. риза – корень и эйдос – вид) – бесцветные нитевидные клетки. С помощью ризоидов мхи укрепляются в почве и всасывают воду. Мхи преимущественно распространены в хорошо увлажнённых местах, и лишь некоторые виды встречаются в засушливых областях (в сухой период они находятся в состоянии покоя и возобновляют жизнедеятельность при выпадении осадков).
Папоротники, хвощи, плауны растут в основном во влажных тенистых местах. Это многолетние, чаще всего травянистые растения. В тропических широтах встречаются древовидные папоротники. Все они имеют корни, стебли и листья. У этих растений хорошо развиты отдельные виды тканей, что позволяет им достигать больших размеров.
Мхи, папоротники, хвощи и плауны размножаются спорами, поэтому их относят к высшим споровым растениям.