Эволюция растений

Сегодня в растительном мире преобладают цветковые растения, но в доисторические времена Землю покрывали папоротники и плауны.

Сегодня известно более 400 000 видов флоры, и все они произошли от нескольких древних морских растений. В это число не входят виды, исчезнувшие с лица Земли, поскольку они не смогли адаптироваться к меняющимся условиям или не выдержали конкуренции со стороны вновь появившихся растений, лучше приспособленных к новой среде обитания.

Окаменелости свидетельствуют о том, что жизнь на планете должна была начаться с появления растениеподобных организмов, в дальнейшем ставших важным звеном в пищевой цепи животных. Но роль растений в эволюционной истории Земли намного значимее, так как они фактически преобразовали атмосферу нашей планеты и сделали ее пригодной для существования животного мира.Эволюция растений: Находки, подобные этим окаменелым листьям гинкго, помогают ученым воссоздать картину эволюции царства растений.Именно способность растений использовать солнечный свет для производства сложных органических веществ послужила основой пищевой цепи. Растения обеспечили эволюцию травоядных (питающихся растительной пищей), а также плотоядных животных (питающихся животной пищей, в том числе травоядными). Эволюция, однако, крайне медленный процесс, и естественный отбор благоприятствует особям, приспосабливающимся к изменениям среды обитания. Древнейшие виды растительного мира не могли обходиться без воды, так как у них отсутствовали структуры, необходимые для жизни на суше. Вероятно, первые вышедшие из воды растения обосновались в болотах, где их нижняя часть могла постоянно находиться под водой. Первые истинно наземные растения, скорее всего, оставались влаголюбивыми и росли возле воды. Мхам, печеночникам и папоротникам, которые с давних времен развивались как наземные растения по-прежнему необходима влажная среда для размножения.

Предшественники цветковых растений - голосеменные, среди них хвойные деревья - нуждались в ветре для опыления и рассеивания семян, так как тогда еще не было насекомых, способных это делать. Преобладающие сегодня цветковые (покрытосеменные) растения развивались одновременно с животными и насекомыми, поэтому часто опыляются ими.

Древнейшими из известных ранений были простейшие водоросли одноклеточные организмы, все функции которых выполняла единственная лишенная ядра клетка. Эти сине-зеленые водоросли были крайне примитивными, и только около 1.5 млрд, лет назад появились водоросли, имеющие клеточное ядро. Со временем возникли многоклеточные организмы, возможно, сходные с морскими водорослями и имеющие в разных частях растения органы размножения.

В кембрийский период (около 590 млн. лет назад) многие формы жизни прочно обосновались на Земле. Более 900 видов относятся к этому периоду - и это только те растения, которые сохранились и были обнаружены сотни миллионов лет спустя.

Переселение на сушу


В силурийский период (440-408 млн. лег назад) растения вышли из воды и начали заселять сушу. В давние времена среда обитания животных и растений ограничивалась океанами, по водоросли адаптировались к жизни и в пресной воде. Вероятно, от этих пресноводных водорослей произошли наземные виды.

Чтобы выжить на суше, водные растения должны иметь абсолютно другое строение. Для циркуляции воды и питательных веществ в них должна присутствовать сеть сосудов, а также более жесткий, поддерживающий растение орган. И, естественно, прежде чем переместиться в более засушливые районы, наземные растения должны были создать репродуктивную систему, способную нормально функционировать в воздушной среде.

Самые древние следы наземных растений были обнаружены в скальных породах силурийского периода. Тело одного из них, Zosterophyllum, представляло собой таллом, т. е. не было расчленено на корень, стебель и листья. Rhynia - растение без корней и листьев, но с крупными спорангиями (органами размножения, в которых образуются споры) на концах побегов. Asteroxylon состоял из корневища (толстого подземного стебля), выполнявшего функцию корня, и надземных побегов, усеянных мелкими чешуевидными листьями. Весьма вероятно, что все они были болотными растениями.

Для произрастания на суше у растений появились корни, впитывающие воду. Кроме того, в ходе очень длительного периода эволюции у них усовершенствовались способы размножения, менее зависимые от влаги.

Бактерии


Первые клеточные организмы, вероятно, напоминали бактерии и обитали в «первичном бульоне» (предположительном источнике жизни на Земле). Принято считать, что бактерии ближе к растениям, чем к животным, хотя у них мало общего как с теми, так и с другими. В идеальных условиях эти микроскопические одноклеточные способны размножаться с поразительной скоростью.

Многие бактерии - это паразиты или сапрофиты, питающиеся органическим материалом отмерших организмов, а не вырабатывающие его в процессе фотосинтеза. Однако некоторые из них могут жить в органических веществах, таких как аммиак и азот, что, возможно, связано с их появлением в давние времена, когда атмосфера Земли содержала большое количество аммиака.

Сине-зеленые водоросли


Несмотря на свое название, эти примитивные растения мало похожи на настоящие водоросли. Отдельные окаменелости, обнаруженные в горных породах возрастом 3,1 млрд. лет, очень напоминают современные сине-зеленые водоросли, что доказывает их принадлежность к древнейшим видам, способным к фотосинтезу. Большинство сине-зеленых водорослей - микроскопические одноклеточные безъядерные организмы, но некоторые из них (например, желто-зеленую слизь, встречающуюся на тропинках и лужайках), можно увидеть невооруженным глазом благодаря тому, что в слизи находятся целые колонии этих растений.

Грибы


Простые организмы, называемые грибами, не имеют высокоспециализированного строения, в отличие от более развитых, а отсутствие хлорофилла означает, что грибы не способны к фотосинтезу. Они паразитируют на животных и растениях или питаются их разлагающимися останками.

Водоросли


Это еще один вид примитивных растений, лишенных листьев и цветковых структур. Однако почти все виды водорослей способны получать пищу за счет фотосинтеза под воздействием естественного солнечного света. Такие примитивные растения преобладают в океанах, включая многоклеточные морские водоросли и планктон, состоящий в основном из одноклеточных водорослей.

Широко распространились наземные и пресноводные водоросли. Именно они приводят к «цветению» воды в водоемах и налету, образующемуся на стенках аквариумов, влажных глиняных горшков и других сосудов. Водоросли бывают одно- и многоклеточными и могут образовывать нити, или колонии. Некоторые их виды считают связующим звеном между растениями и животными. Так, Euglenophytes способны передвигаться с помощью жгутиков, имеют светочувствительный красный глазок (позволяющий находить оптимальное положение для фотосинтеза) и могут заглатывать частицы твердой пищи.

Лишайники


Такие сложные растения - результат мутуализма (взаимовыгодного существования) водорослей и грибов. Они могли появиться только после того, как сформировались эти два самостоятельных вида растений. С точки зрения эволюции, они заняли свободную нишу и способны существовать в неблагоприятных условиях, в которых могут выжить лишь немногие другие растения (например, на скалах).

Мхи и печеночники


Мхи и печеночники (Bryophytes) схожи с примитивными растениями, хотя их эволюция все еще продолжается. Они имеют четко выраженные стебли и листовидные структуры, а также признаки начала развития сосудистой проводящей ткани. Мхи и печеночники размножаются спорами, при этом существует две стадии размножения.Эволюция растений: Несмотря на то, что во многих отношениях печеночники похожи на морские водоросли, они истинные наземные растения. Их стебель окружен клетками, которые удерживают воду внутри.Сначала появляется спорофит (доминирующая форма, несущая споры), а затем гаметофит (половое поколение). Этот сложный процесс называется чередованием поколений. Для него требуется вода или очень влажная среда - еще одно свойство, подтверждающее древнее происхождение мхов и печеночников и препятствующее их распространению по суше.

Папоротники и хвощи


Эти растения чаще размножаются спорами, чем семенами, но и для них характерно чередование поколений, поэтому для успешного размножения им необходима вода или большое содержание влаги. Спорофиты меньше зависят от влаги. И хотя для развития гаметофитов споровое поколение должно расти поблизости от влажных участков, это означает, что среда обитания папоротников разнообразнее, чем мхов и печеночников.

Более сложная сосудистая структура папоротников говорит об их более поздней эволюции, однако известно, что они были широко распространены в девоне (480-360 млн. лет назад). Такая структура не только позволяет папоротникам адаптироваться к жизни на суше, но и придает им жесткость, необходимую для дальнейшего роста.

Хвощи и плауны находятся в родстве с папоротниками, но встречаются гораздо реже последних. Хвощи доминировали в каменноугольный период (360 млн. лет назад), и большая часть угля образовалась из их окаменевших останков. Затем они были постепенно вытеснены другими видами.

Птеридоспермы


Птеридоспермы, или семенные папоротники (ныне исчезнувший вид), были прародителями современных цветковых растений. Птеридоспермы, обитавшие с девонского по триасовый период (248 млн. лет назад), внешне походили на папоротники, но у них на концах особых побегов формировались семена.

Голосеменные


Голосеменные растения включают практически одни деревья, и их эволюционный процесс начался позже, чем у всех перечисленных выше групп. Они появились в мезозойскую эру. У них есть шишки и семязачатки (семяпочки), у которых, в отличие от покрытосеменных растений, отсутствуют плодолистики. Наиболее известными голосеменными растениями являются такие хвойные деревья, как сосна и лиственница, но сюда относятся и тропические виды - саговники и гинкго.

Покрытосеменные


Покрытосеменные - преобладающая группа растений в современном мире, куда входят как деревья (например, дуб и конский каштан), так и цветы (одуванчик и маргаритка). К покрытосеменным относятся орхидеи, большинство потребляемых нами овощей, различные злаки (включая такие зерновые культуры, как пшеница и овес), а также декоративные травы.

Покрытосеменные - это цветковые растения, семена которых заключены в плодолистики. Эволюция этих растений протекала разными путями; важную роль в их опылении играют как ветер, так и насекомые. Некоторые из них опыляются отдельными видами птиц или насекомых.