Историческое развитие растений мира сообщение

Обновлено: 12.05.2024

Такой мир, каким мы его видим сейчас, развивался множество тысячелетий. Многообразию растений требовалось время, чтобы приспособиться к различным условиям обитания на планете. В этом уроке мы рассмотрим эволюцию растительного мира с самого первого растительного организма.

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:

Хлорофилл — зелёная окраска;
Каротиноиды — жёлтая и оранжевая окраска;
Фикоцианин — синяя окраска;
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 — 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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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

Филогенетическое древо растительного мира

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:

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

Низкий уровень загрязнения. Растения способны поглощать такое загрязнение и очищать атмосферный воздух. Влияние на растительные сообщества незаметно.
Средний уровень загрязнения. Нарушается баланс в сообществе. Растения болеют чаще, так как снижается их иммунитет. Изменяется структура сообщества.
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.

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

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

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.

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

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

Для начала разберемся, что имеют в виду под эволюцией растений.

Эволюция растений представляет собой процесс исторического развития представителей царства Растения.

Флора сегодня — это свыше 400 тысяч различных видов. Все они являются потомками нескольких групп древних морских растений. Что интересно, указанная цифра не включает исчезнувшие виды, поскольку они не смогли приспособиться к непростым изменениям окружающей среды.

Благодаря стараниям ученых-палеоботаников известен характер распределения растительного покрова по нашей планете, включая основные тенденции его изменения. Хотя сведений удалось получить много, этот процесс был непростым. Все потому, что растения не обладают твердым скелетом, а найти их останки в глубинных слоях почвы практически невозможно.

Тем не менее ученым кое-что удалось. В частности, они смогли найти ранние формы флоры в иловых отложениях, а также отложениях разнообразных горных пород. Приблизительный возраст этих находок — 3 млрд. лет. Растения — важнейшее звено в животной цепи питания.

Можно смело утверждать, что благодаря растениям окружающий мир и атмосфера на планете претерпели изменения, в результате чего Земля стала пригодной для существования животных.

Преобразование углекислого газа осуществляется растениями при помощи фотосинтеза. Кроме того, в процессе фотосинтеза получаются органические вещества.

Растения стали основой пищевой цепи — во многом за счет способности использовать солнечный свет чтобы производить основные классы органических веществ. Поэтому логично, что эволюция растений определила эволюцию животного мира.

Основные этапы эволюции флоры

Процесс эволюции растений принято считать медленным. В ходе него естественный отбор способствует приспособлению к изменяющейся среде, а не просто изменениям в чистом виде. Наиболее древние представители класса Растения не могли существовать без воды, также они не имели специальных приспособлений, чтобы существовать на суше.

Низшие водоросли — наиболее древние растения, о которых сегодня известном ученым. Они представляли собой одноклеточный организм: это значит, что всех их функции выполняла только одна клетка (она представляла собой целостную систему).

Сине-зеленые водоросли или цианобактерии были крайне примитивной группой живых организмов — в их клетке не было ядра.

Многоклеточные организмы возникли позже. В отличие от предыдущих организмов, развивались они не так стремительно. Принято считать, что они были похожи на морские водоросли.

Все, о чем упоминается выше, происходило примерно 590 млн. лет назад — вероятно, в кембрийский период. Этот период известен тем, что на него приходится образование свыше 900 видов живых организмов.

Выход растений на сушу и постепенное ее заселение произошел в силурийский период. В то время средой обитания всего живого мира был океан. Только немногочисленная группа водорослей смогла приспособиться к жизни в пресной воде. Когда сформировалась полноценная проводящая ткань, это стало возможным.

После этого из воды вышли первые растения. Однако нижняя их часть постоянно находилась в заболоченном грунте.

Во влажной среде обитания нуждались такие растения как печеночники и мхи.

Голосеменные растения были прародителями цветковых растений. Большинством среди них были хвойные деревья, которым для опыления и рассеивания собственных семян нужен был ветер. Опыление с помощью ветра было практически единственным способом, так как насекомых в то время еще не было.

Развитие цветковых растений происходило одновременно с развитием насекомых.

Наиболее распространены среди существующих в данный момент растительных организмов — покрытосеменные. У этих растений наблюдается цветок и плод, они образуют эндосперм в результате двойного оплодотворения.

Покрытосеменные являются цветковыми растениями.

Семена покрытосеменных находятся в плодолистиках. Эволюция этих растений протекала разными путями. В опылении этих растений участвуют насекомые и ветер. Некоторые покрытосеменные опыляются при помощи отдельных насекомых или птиц. Семена разбрасываются по-разному.

Перед перемещением в более засушливые районы наземным растениям было необходимо сформировать способную нормально функционировать в воздушной среде репродуктивную систему.

Образованные чуть позже такие растения имели тело, состоящее из:

Корни возникли у наземных растений: они научились накапливать вещества и брать воду вместе с минеральными веществами.

Эволюция растений характеризовалась стабильным и неменяющимся темпом. Это касалось и эволюции вегетативных органов.

Также можно утверждать, что бактерии, отличающиеся способностью быстро размножаться, были первыми предшественниками растений. Потом возникли сине-зеленые водоросли — они были найдены в отдельных горных породах. Это говорит о том, что они были способны к фотосинтезу и являлись древнейшим видом. Большинство сине-зеленых водорослей — микроскопические одноклеточные безъядерные организмы.

Первые растения в основном населяли океаны и вели колониальный способ жизни. Также они могли образовывать многоклеточные формы.

Лишайники — весьма интересное ответвление эволюции растений. С точки зрения эволюционного прогресса, они заняли свободную нишу.

Представим процесс эволюции растений последовательно, в порядке их появления:

Бактерии.
Сине-зеленые водоросли.
Мхи.
Плауны.
Хвощи.
Папоротникообразные.
Голосеменные.
Покрытосеменные.

Все это — основные типы эволюционных групп растительных организмов. В эту систему можно добавить и промежуточные группы вроде риниофитов, псилофитов и др.

ГОСТ

Историческое развитие растительного – мира – это процесс эволюционного формирования современной флоры биосферы.

Доказательства развития растительного мира

Современная классификация растительного мира вполне позволяет сформировать представление о пути становления тех или иных систематических групп. Все растения по строению вегетативного тела делятся на:

низшие (водоросли), не имеющие дифференцированных тканей и органов;
высшие (имеющие органы и ткани).

Доказательствами родства между существующими систематическими группами живых организмов могут служить разнообразные палеонтологические находки. Среди них достаточно часто называют строматолиты.

Строматолиты – это многослойные образования из остатков древних примитивных водорослей, которые прежде обитали в морях и океанах.

Также к палеонтологическим доказательствами относят отпечатки древних хвощей и гигантских плаунов внутри залежей каменного угля и торфяников.

Этапы эволюционного развития растительного мира

Первый эволюционный этап развития растительных организмов начался около 3.5 млрд лет назад. Он ознаменован появлением первых одноклеточных прокариот, которые были способны к автотрофному питанию (или хемосинтезу). Благодаря деятельности таких организмов стало возможно появление первичной кислородной атмосферы.

Второй эволюционный этап развития эволюции растительного мира начался около 1.5 млрд лет назад. В то время появились эукариотические предки современных водорослей, от которых в последствии произошли многоклеточные водоросли. Возникновение фотосинтеза в архейскую эру положило начало делению всех живых существ на растения и животные. Органическое вещество планеты накапливалось с появлением первых зеленых растений – водорослей.

Дальнейшей тенденцией развития растительного мира был тот факт, что вегетативное тело водорослей все больше усложнялось. Резкое увеличение продуктивности фотосинтеза произошло в протерозойской эре.

Готовые работы на аналогичную тему

Следующий этап начался с выхода растений на сушу. Это произошло в палеозое. Первыми настоящими наземными растениями принято считать псилофиты.

Псилофиты – это древние первые наземные растительные организмы.

К отличительным чертам псилофитов относятся:

наличие механических тканей;
развитие устьиц в покровной ткани;
формирование примитивной проводящей ткани.

От псилофитов произошли мохообразные и папоротникообразные, которые уже имели стебли, корни, листья. В это время был влажный климат, но уже наблюдалась тенденция к сухому воздуху и низким температурам.

Также существует теория о том, что первыми наземными растениями были риниофиты. Это были обитатели влажных и болотистых мест. Ученые думают, что риниофиты произошли от древних водорослей, прикрепленных ко дну водоёмов. Некоторые группы были водными, а некоторые были полностью сухопутными. Риниофиты не имели настоящих стеблей и листьев, но у них были корневищеподобные образования, покрытые ризоидами. Покровная ткань риниофит защищала их от пересыхания. Многие ученые считают, что ринофиты дали начало нескольким ветвям растений, таким, как плауны, хвощи и папоротники, а возможно, также и мхи.

Далее наступил период господства папоротников в каменноугольном периоде. Эти растения имели хорошо развитую корневую и проводящую системы и у них был вполне сформирован лист, как ведущий орган фотосинтеза, что резко увеличило преимущества для жизни на суше. Размножение таких организмов было достаточно сильно связано с водой, имелась жгутиковая стадия. Такие растения создавали плодородный почвенный покров и еще больше обогатили атмосферу кислородом.

Древовидные папоротники, плауны и хвощи начали вымирать, но уже стали появляться примитивные голосеменные растения или потомки некоторых папоротникообразных.

Голосеменные растения появились в пермском периоде, поскольку влажный климат сменился сухим, что привело к гибели многих плаунов, хвощей, а также гигантских папоротников. Голосеменные приобрели возможность реализовать принципиально иной тип оплодотворения или развитию гамет во внутренних тканях растительного организма.

Мужские половые клетки не соприкасались с окружающей средой и достигали яйцеклетки, проходя по пыльцевой трубке. Поэтому растения достаточно быстро завоевали сушу, благодаря распространению водой и ветром.

Заключительный этап растительной эволюции начался с возникновения цветковых растений в результате усложнения органов генерации и репродукции и появления цветка.

Завязь покрытосеменных растений служила защитой для семяпочек и позволяла семени развиваться внутри плода, который был источником питания и защиты. Благодаря этому они быстро завоевали сушу и освоили в том числе и водную среду обитания. Покрытосеменные растения также приобрели приспособления для эффективного оплодотворения, а именно возможность привлечения насекомых – опылителей.

На сегодняшний день именно покрытосеменные растения считаются наиболее приспособленными растительными организмами и самой многочисленной группой живых организмов. Покрытосеменные растения господствуют на Земле уже более 60 млн. лет.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что эволюция растительного мира протекала достаточно длительный период времени и способствовала увеличению биологического разнообразия флоры. Каждый эволюционный этап был ознаменован появлением какой – либо инновационной группы растительных организмов и был тесно связан с глобальными климатическими изменениями.

Изменение и развитие растительного мира. Ископаемые остатки растений свидетельствуют о том, что в далёкие времена растительный мир нашей планеты был совсем иным, чем сейчас.

В самых древних слоях земной коры не удаётся найти признаки живых организмов. В более поздних отложениях находят остатки примитивных организмов. Чем моложе слой, тем чаще встречаются более сложные организмы, которые приобретают всё большее сходство с современными.

Много миллионов лет назад жизни на Земле не было. Затем появились первые примитивные организмы, которые постепенно менялись, преобразовывались, уступая место новым, более сложным.

В процессе длительного развития многие растения на Земле бесследно исчезли, другие неузнаваемо изменились. Поэтому полностью восстановить историю развития растительного мира очень трудно. Но учёными уже доказано, что все современные виды растений произошли от более древних форм.

Начальные этапы развития растительного мира. Изучение древнейших слоев земной коры, отпечатков и окаменелостей ранее живших растений и животных и многие другие исследования позволили установить, что Земля образовалась более 5 млрд лет назад.

Первые живые организмы появились в воде примерно 3,5—4 млрд лет назад. Простейшие одноклеточные организмы по строению были схожи с бактериями. Они ещё не имели обособленного ядра, но обладали системой обмена веществ и способностью к размножению. В пищу они использовали органические и минеральные вещества, растворённые в воде первичного океана. Постепенно запасы питательных веществ в первичном океане стали истощаться. Между клетками началась борьба за пищу. В этих условиях у некоторых клеток появился зелёный пигмент — хлорофилл, и они приспособились к использованию энергии солнечного света для превращения в пищу воды и углекислого газа. Так возник фотосинтез, то есть процесс образования органических веществ из неорганических с использованием энергии света. С появлением фотосинтеза в атмосфере стал накапливаться кислород. Состав воздуха стал постепенно приближаться к современному, то есть в основном включать азот, кислород и небольшое количество углекислого газа. Такая атмосфера способствовала развитию более совершенных форм жизни.

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 умеренно-влажным, 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.

Читайте также: