Эволюция растительного мира

Жизнь зародилась 4 млрд. лет назад на морском мелководье, в результате физико-химических процессов, присущих неорганической материи. Начало химической эволюции около 4,6 млрд. лет назад совпадает со временем формирования самой Земли.

На поверхности Земли, в водоёмах абиогенно появились органические вещества, полимеры и биополимеры (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты). От биополимеров образуются дискретные группы, обладающие свойством метаболизма, которых академик А. И. Опарин назвал «коацерватные капли». От них, в ходе длительной эволюции, образуются простейшие живые системы - протобионты. Ониимели второй признак жизни, они не только питались из своего окружения, а также создавали себе подобных по матричному принципу. Они были гетеротрофными.

Растительный мир криптозоя (4000 до 570 млн. лет назад). В ходе биологической эволюции, от протобионтов появляются прокариоты и от прокариотов появляются жгутиконосцы. В тех местах, где много мелких органических веществ, жгутиконосцы питались ими и вели «сидячий» образ жизни. От них появляется растительность. В тех местах, где пищи было недостаточно, жгутиконосцы были вынуждены двигаться, находить и ловить пищу. От таких жгутиконосцев появляются животные.

Некоторые группы жгутиконосцев, исчерпав запасы органического вещества в своем ближайшем окружении, были вынуждены выработать способность создавать себе пищу,т.е. синтезировать органические вещества из углекислого газа (СО₂) и воды (Н₂О). Этот процесс называется фотосинтезом. Фотосинтез протекает, под действием солнечных лучей (поглощая более 2,62 кДж энергии). В результате, из 6СО₂ и 6Н₂О образуется одна молекула сахарозы С₆Н₁₂О₆ и 6О₂. Появление фотосинтезирующих организмов явилось переломным моментом в истории жизни на Земле. Фотосинтезирующие организмы называют автотрофными. С появлением фотосинтеза, началось накопление кислорода в атмосфере, и резко увеличивается объем органического вещества на Земле.

Первые растения – это автотрофы были одноклеточными организмами. Их называют сине-зелеными водорослями. В начале протерозойской эры флора планеты быстро прогрессировала. В конце этой эры появились первые многоклеточные растения.

Следы бактерий хорошо сохранились на поверхности окаменелостей в Свазиленде (с возрастом 3,5 млрд. лет).Их формы схожи с формами современных бактерий. Подобные открытия были сделаны в Родезии, их возраст составляет 2,7 млрд. лет, в США - 2 млрд. лет. В 1947 г. в южной Австралии обнаружены следы многоклеточных растений. Их возраст равен 700 млн. лет. Сине-зеленные водоросли и бактерии являются примитивными организмами, их называют прокариотами, т.е. безъядерными клетками.

Таким образом, в криптозое жизнь разделилась на два царства: растений и животных. Растения появились из тех жгутиконосцев, которые закрепились под водой, на поверхности земли или на других подводных предметах. Животные появились из тех жгутиконосцев, которые вели хищнический образ жизни.

Растительный мир палеозоя (570 до 230 млн. лет назад). От кембрия до силура доминировали морские водоросли. В силуре появляются сосудистые растения. До конца карбона преобладали споровые растения. В пермском периоде первенство по развитию завоевали голосеменные растения. Возможно, лишайники и грибы проникли на сушу ещё в начале палеозоя (570 млн. лет назад). Только в конце силурского периода, сушу завоевали древнейшие сосудистые растения – псилофиты (гр. «лишенные листьев»), которые процветали до конца девонского периода. Их высота достигала 30 см., они размножались спорами.

В течение девонского периода, сушу завоевали плауны, хвощи и папоротники. В конце девона появляются древовидные папоротники. Параллельно развиваются различные хвощи и плауны. В конце девона началось образование залежей торфа, которые постепенно превращались в каменный уголь.

В период карбона интенсивно развивалась теплолюбивая и влаголюбивая флора. Это привело к скоплению колоссального количества торфообразующего растительного вещества. Со временем они превратились в обширные залежи каменного угля.

В карбоне большое распространение получили семенные папоротники. Они представляют собой промежуточный этап эволюции между папоротниками и голосеменными растениями. Начали появляться хвойные растения. Появились гигантские древовидные плауны и хвощи. Например, лепидодендроны (имели высоту до 30 м). Самыми замечательными растениями карбоновых лесов были древовидные папоротники высотой 10÷15 м.

В конце пермского периода, голосеменные растения потеснили спороносные растения. В сухом климате того времени прекрасно чувствовали себя хвойные растения. Леса каменноугольного (карбонового) периода имели огромное экономическое значение, т.к. в этом периоде образовались основные залежи каменного угля.

Вопросы для самоконтроля

1. Когда и где зародилась жизнь на Земле?

2. Как возникли в водоёмах органические вещества, полимеры и биополимеры?

3. Как назвал советский академик А. И. Опарин дискретные группы, состоящие из биополимеров, обладающие свойством метаболизма?

4. Как называют простейшие живые системы, возникшие в водоемах, в ходе длительной химической эволюции от коацерватных капель?

5. Какой интервал времени охватывает этап криптозои?

6. Из чего сначала возникли прокариоты, затем жгутиконосцы?

7. Из каких жгутиконосцев возникла растительность?

8. Из каких жгутиконосцев возникли животные?

9. Какие продукты вырабатываются, в ходе фотосинтеза?

10. Как называют фотосинтезирующие организмы?

11. Как назвали первые, фотосинтезирующие, одноклеточные организмы?

12. Где впервые обнаружили хорошо сохранившиеся следы бактерий?

13. Где и когда обнаружены следы многоклеточных растений, с возрастом 700 млн. лет?

14. Какие организмы называют прокариотами?

15. Какой интервал времени охватывает палеозойская эра?

16. В какой период появляются сосудистые растения?

17. До какого периода преобладали споровые растения?

18. В какой период, первенство по развитию завоевали голосеменные растения?

19. В начале, какой эры лишайники и грибы завоевали сушу?

20. Как называют древнейшее сосудистое растение?

21. Каким образом, псилофиты размножались?

22. В каком периоде, сушу завоевали плауны, хвощи и папоротники?

23. В конце, какого периода началось образование залежей торфа?

24. В каком периоде, возникли обширные залежи каменного угля?

25. Какой вид папоротника является промежуточным этапом эволюции между папоротниками и голосеменными растениями?

26. В каком периоде появились хвойные растения?

27.Какие растения является замечательными растениями карбоновых лесов?

28. В конце, какого периода голосеменные растения потеснили спороносные растения?

Растительный мир мезозоя (230 – 67 млн. лет назад). С начала триасового периода (230 млн. лет назад) получили распространения голосеменные растения. Развивались водоросли, псилофиты и голосеменные папоротники. Появление голосеменных растений было важной эпохой в эволюции растительного мира. Семена обладали достаточным количеством органического вещества, чтобы обеспечить молодое растение пищей на ранних стадиях развития. Семена имели прочную оболочку, надёжно защищавшую зародыш от внешних воздействий. Семена долгое время могли оставаться жизнеспособными при неблагоприятных условиях. Все эти преимущества семенных растений дали им шансы в борьбе за существование.

Яйцеклетки семенных растений являлись незащищенными и не имели внешней твердой оболочки, поэтому эти растения были названы голосеменными. В меловом периоде, от голосеменных растений появляются наиболее прогрессивные растения, покрытосеменные, т.е. цветковые растения. Они занимают высшую ступень эволюционной лестницы растительного мира. Цветковые растения появились, вероятно, в условиях холодного и засушливого климата с большими перепадами температур.

Эти растения эволюционировали с потрясающей скоростью. В течение, относительно короткого времени они распространились по всей Земле и достигли большого разнообразия. Таким образом, в мезозойской эре растения совершили большой скачок вперед, перегнав по темпам развития животных.

Растительный мир кайнозоя (начало 67 млн. лет назад по настоящее время).В кайнозойской эре продолжали развиваться покрытосеменные растения. В этой эре, также процветали хвойные растения. В начале эры было жарко даже за полярным кругом. Так, что в Гренландии пышно цвели магнолии, лавры, каштаны и другие теплолюбивые растения. В болотистых районах росли тисы и гигантские секвойи. Из их стволов образовался бурый уголь. В Прибалтике расселились хвойные растения, в частности сосны. На прибалтийских пляжах часто находят янтарь. Янтарь - это не что иное, как окаменелая смола сосны. В центральной Европе росли дубы, вязы, платаны, грабы и каштаны.

За последний миллион лет, десятки раз чередовались ледниковые (с продолжительностью 60 тысяч лет) и межледниковые периоды (с продолжительностью 40 тысяч лет). Последний ледниковый период начался 75 тысяч лет назад, а межледниковый период потепления начался 15 тысяч лет назад. В среднем температура Земли составляет 15±5⁰С. Средняя температура Земли при ледниковом периоде равна +10⁰С, а при межледниковом периоде +20⁰С. Причины колебания температуры Земли связаны с колебаниями параметров земной орбиты. Во время ледникового периода, большая территория суши находилась подо льдом, в том числе северная часть Европы и вся территория Сибири. К югу от наступающих льдов располагались три зоны растительности, каждая шириной от 200 км до 320 км. Эти зоны назвались тундра, степь и тайга.

В тундре росли мхи, лишайники, полярная ива, карликовая берёза и алтайская серебрянка. В тайге росли сосна, ель, берёзы и другие лиственные породы. В степной зоне росли травы, низкие кустарники, реже ивы, берёзы и тополя вдали от рек и заболоченных мест. В межледниковом периоде всю территорию Центральной Европы покрывали широколиственные леса, в которых господствовали дуб, бук, липа, клен, ясень, граб, ольха, орех, боярышник и другие.

Вопросы для самоконтроля

1. Сколько миллионов лет назад, получили распространение голосеменные растения?

2. Какое вещество содержали семена голосеменных растений?

3. Почему растения назвали голосеменными растениями?

4. В каком периоде, от голосеменных растений появились покрытосеменные, т.е. цветковые растения?

5. С какой скоростью эволюционировали цветковые растения?

6. В какой эре, растения совершили большой скачок вперед, перегнав по темпам развития животных?

7. В какой эре покрытосеменные и хвойные растения продолжали развиваться?

8. Где пышно цвели магнолии, лавры и каштаны?

9. В каких районах хорошо росли тисы и гигантские секвойи?

10. Из стволов, каких растений образовался бурый уголь?

11. Где расселились хвойные растения, в частности сосны?