400 миллионов лет назад огромную часть земной поверхности нашей планеты занимали моря и океаны. Первые живые организмы возникли в водной среде. Они представляли собой частички слизи. Спустя несколько миллионов лет у этих примитивных микроорганизмов появился зеленый окрас. По внешнему виду они стали походить на водоросли.
Климатические условия благоприятно воздействовали на рост и размножение водорослей.
С течением времени изменениям подвергались поверхность земли и дно океанов. Возникали новые материки, старые же исчезали под водой. Земная кора активно изменялась. Эти процессы привели к тому, что на месте земной поверхности появлялась вода.
Отступая, морская вода попадала в расщелины, впадины. Они, то пересыхали, то снова наполнялись водой. В результате те водоросли, которые находились на морском дне, постепенно перебрались на земную поверхность. Но так как процесс иссушения происходил очень медленно, то за это время они приспособились к новым условиям обитания на земле. Это процесс происходил на протяжении миллиона лет.
Климат в то время был очень влажный и теплый. Он способствовал переходу растений от морской жизни к наземной. Эволюция приводила к усложнению строения различных растений, менялись также и древние водоросли. Они дали начало развитию новым земным растениям – псилофитам. По внешнему виду они напоминали маленькие растения, которые размещались около берегов озер рек. Они обладали стеблем, который был покрыт мелкими щетинками. Но, как и у водорослей, у псилофитов не было корневой системы.
Растения в условиях нового климата
От псилофитов произошли папоротники. Сами псилофиты 300 миллионов лет назад прекратили свое существование.
Влажный климат и большое количество воды привели к быстрому распространению разных растений – папоротников, хвощей, плаунов. Конец каменноугольного периода ознаменовался сменой климата: он стал более сухим и холодным. Огромные папоротники начали вымирать. Остатки мертвых растений гнили и превращались в каменный уголь, которым затем люди обогревали свои жилища.
У папоротников на листьях лежали семена, которые получили название голосеменных растений. От гигантских папоротников произошли современные сосны, ели, пихты, которые называют голосеменными растениями.
С изменением климата исчезли древние папоротники.
Холодный климат губил их нежные ростки. Их заменили семенные папоротники, которые называют первыми голосеменными растениями. Эти растения отлично приспособились к новым условиям сухого и холодного климата. У этого вида растений процесс размножения не зависел от воды, которая находится во внешней среде.
130 миллионов лет назад на Земле возникли различные кустарники и травы, семена которых находились в поверхности плодов. Их назвали покрытосеменными растениями. На протяжении 60 миллионов лет покрытосеменные растения живут на нашей планете. Эти растения практически не изменились с тех пор и до наших дней.
Без растений наша планета оказалась бы безжизненной пустыней. А листья деревьев – это маленькие фабрики или химические лаборатории, где под влиянием солнечного света и тепла происходит превращение веществ. Деревья не только улучшают состав воздуха и смягчают его температуру. Лес имеет лечебное значение, он же обеспечивают большинство наших потребностей в пище, а также в таких материалах, как древесина и хлопок; они же являются сырьем для производства лекарственных препаратов.
I. Какими были самые первые растения на земле?
Жизнь на Земле начиналась в море. И первыми на нашей планете появились растения. Многие из них выбрались на сушу и стали совсем другими. Но те, что остались в море, почти не изменились. Они – самые древние, с них все началось. Без растений жизнь на Земле была бы не возможной. Лишь растения способны поглощать углекислый газ и выделять кислород. Для этого они используют солнечные лучи. Одними из первых растений на земле были водоросли.
Известно более 20000 видов водорослей. Они могут закрепляться на скалах или на морском дне при помощи похожей на ступню «скобы», которая переходит в ветвь с листами. Бурые водоросли растут в холодных водах и достигают огромных размеров. Красные водоросли характерны для теплых морей. Зеленые и сине — зеленые водоросли можно обнаружить как в теплых, так и в холодных водах. Из бурых водорослей получают много полезных веществ, применяемых при производстве пластмасс, лаков, красок, бумаги и даже взрывчатых веществ. Из них делают лекарства, удобрение, подкормку для скота. У народов Юго-Восточной Азии водоросли являются основой множества блюд.
Водоросли «Плавучий лес».
В старину были легенды о Саргассовом море, где корабли гибли, застряв в водорослях. Но все же местами заросли водорослей густы настолько, что могут задержать легкую шлюпку. Это бурые водоросли-саргассы, в честь которых названо само море. Саргассы похожи на кустики усеянные «ягодки» — воздушными пузырями, позволяющими растению держаться на поверхности воды. В отличии от других крупных водорослей саргассы не прикрепляются ко дну и огромными скоплениями путешествуют по волнам и образуя плавучий лес. Несметное количество моллюсков, червей, мшанок прикрепляются к листьям саргасса, в его зарослях скрываются крабы, креветки и рыбы. Почти все «жильцы» буровато-желтого цвета, в тон саргасса, а их тела зачастую копируют формы «листьев» этой водоросли. Одни прячутся, чтобы их не спугнуть жертву. Так и плавает все это сообщество, никогда не приставая к берегу.
II. Кормят, одевают, радуют.
1. Деревья которые дают пищу.
Кофе — один из самых популярных напитков в мире.
Кто и как подарил нам этот чудный напиток? Если верить старинной арабской легенде, то обретению кофе мы обязаны. козам. Один эфиопский пастух, гласит предание, обратил внимание, что его козы, поев каких-то ягод c куста, продолжали пастись всю ночь, и не думая отдыхать. Пастух рассказал об этом мудрому старцу, и тот, отведав эти ягоды, открыл их чудесную силу и изобрёл напиток кофе.
Кофе так понравился эфиопам, что позже одно из племён, переселившись на Аравийский п-ов, захватило c собой его зерна. Так было положено начало первым кофейным плантациям. A случилось это, как известно из старинных рукописей, в IX веке. Кофе довольно долго был известен только арабам, но турки, завоевавшие в XV-XVI вв. часть арабских территорий, тоже оценили вкус и чудесные свойства напитка. Так появился знаменитый способ приготовления кофе по-турецки: кофе варят на раскаленном песке в специальных медных сосудах c ручкой — «турках».
Европейцев впервые познакомил с кофе некий итальянец, вернувшийся из Турции. Врач по специальности, он рекомендовал своим пациентам пить кофе в медицинских целях. Венеция первой начала импортировать кофе в Европу. А в 1652 г. была открыта первая кофейня и в Англии. Монопольным поставщиком кофе в Европу была Турция, но хитрые голландцы, выкрав у турков рассаду кофейных деревьев, перевезли их в Индонезию, где климат вполне подходил для выращивания кофе.
Сейчас мировым лидером по производству кофе стала Бразилия.
В Россию кофе пришел благодаря Петру 1.
Напиток кофе варят из обработанных семян кофейного дерева. Это вечнозеленое растение из семейства мареновых. Белые пышные соцветия кофейного дерева, находящихся в пазухах листьев, после опыления насекомыми превращаются в плоды – красные ягоды с них удаляют мякоть, семена полируют в специальных барабанах и пакуют в мешки. Перед завариванием кофейные зерна обжаривают.
Родина кофе – Африка. Самым качественным и вкусным считается аравийский вид. Бразильский кофе (это не вид, а лишь место выращивания кофе), которым заполнены все рынки мира, по качеству гораздо хуже, чем кофе, выращиваемый в других странах.
2. Благородные друзья.
Цедрусы – настоящие кедры. Финикия, Египет, Ассирия были могучими державами древности. Но территории они занимали пустынные, лесов там почти не было. А древесина нужна и для строительства жилья, и для кораблей. Древесина крепкая, негниющая. Кедр, что полюбился древним, — это не тот кедр, что растет в тайге и славится своими вкусными орешками. Сибирские сосны «однофамильцы» настоящих кедров – цедрусов.
Финикийцы рубили Цедрусы на корабли, египтяне – на саркофаги для похоронных церемоний своих вельмож, греки и римляне употребляли кедр для строительства храмов и изготовления мебели. Позднее за вырубку цедрусов принялись крестоносцы. А во время Первой мировой войны ценнейшие кедры с их розовой древесиной, за неимением иного топлива, сжигали в паровозных топках. Вот и осталось всего 4 рощицы ливанских кедров. Правда, другие виды цедрусов – атласский, кипрский и гималайский, хотя и очень редкие деревья, но в отличие от ливанского кедра все же не исчезающие.
Ливанские кедры – величавые деревья с горизонтальным мощными ветвями. Хвоя у них голубоватая, собранная в кисточки. Шишки с кулак величиной, плотные, почти гладкие, как бочонки. Когда семена в них созревают, шишки не раскрываются, а рассыпаются, и земля покрывается слоем чешуек. Ветер сдувает с них крылатые семена и разносит по округе. Если козы, которые в изобилии разводят местные жители, не съедят молодые побеги, из них может вырасти новое поколение красавцев кедров. Слава о красоте ливанских кедров достигла и России. Поэтому, когда русские первопроходцы увидели сибирские сосны, высокие, величественные, с крупными шишками, они назвали их кедрами.
Сибирский кедр – сосна удивительная. Главное богатство кедра – его орешки. Они содержат жиры, белки, крахмал, витамины В и Д и в хвое содержится много целебных веществ. Орехи содержат более 60% масла, которое по многим качествам превосходит животные жиры и не уступает по питательности мясу и яйцам. При Иване Грозном эти орехи вывозили за границу, а при Петре I из них в России начали готовить целебное и укрепляющее средство – ореховое молочко.
Огромную роль играют кедровые орешки в жизни животных. «Где нет кедра, — говорят охотники, — там нет и соболя». Поедают орешки медведи и бурундуки, белки и разные птицы.
Целебна и кедровая смола – живица. В годы Великой Отечественной войны кедровый бальзам спасал при ранениях и ожогах. Живица – необходимое сырье для получения такого ценного лекарства, как камфара. Нужна живица и в оптической техники.
Ценна и древесина кедра – из нее производят карандашные палочки, музыкальные инструменты, изготавливают мебель. Из опилок получают скипидар и другие полезные продукты.
III. Изучение коры дерева.
Клен остролистый
Клен за которым я наблюдала, молодой. У него древесный ствол, который c каждым годом утолщается, от него отходят боковые ветки формирующие крону, которая состоит из более мелких веток, листьев. Дерево удерживается в почве корнями, которые поглощают влагу и растворенные в ней минеральные вещества. Поэтому внизу ствол дерева шире.
Если понюхать кору, то запах горьковатый, вяжущий. Весной запах коры усиливается и становится сладковатым.
B моём дереве дупла нет. Но я встречала деревья c дуплом. B дупле устраивают жилища различные птицы.
На клёне за которым я наблюдаю ни лишайников, мхов и грибов нет. Иногда грибы образуют на корнях грибокорень, снабжая деревья азотом и минералами.
На коре моего дерева есть следы оставленные человеком: ободранная кора и царапины от ножа, которые со временем оно могло залечить.
IV. Почему мой друг самый лучший.
Клён остролистый – ветвь с плодами
Клен одно из самых нарядных деревьев, растущих в наших лесах. Весной, когда ветви деревьев еще не покрылись листьями, клен зацветает. Его желто-зеленые цветочки, собранные в соцветие, радуют глаз. Не менее наряден клен летом, когда его крона становится «кудрявой». Осенний наряд не уступит по красоте ни одному другому растению. Дерево словно горит, поражая богатством оттенков багряного и зеленого, оранжевого и желтого. У каждого листа своя окраска, и каждый лист красив по-своему. А форма у всех одна: округлая с 5-7 острыми выступами, отсюда и название клен остролистый. Клен хороший медонос. С одного дерева получают до 10 кг меда. Сок остролистого клена очень вкусен. В России из него готовили квас, различные прохладительные напитки.
На флаге Канады красуется лист Клена сахарного. Из его сладкого сока делали кленовые сиропы, патоку и даже кленовое пиво, очень популярное 19 веке. Лидером по производству продуктов из сока была Канада. Кленовый лист стал национальным символом этой страны.
Из кленовой древесины — прочной и легкой делали музыкальные инструменты. Спортивный инвентарь тоже изготовляют из клена. Фармацевты и химики используют листья и кору. У клена есть еще одно интересное свойство: он может предсказывать погоду. С черешков листьев, у самой ветки, иногда капелька за капелькой текут «слезы»- клен как будто плачет. Это свойство клена избавляться от лишней влаги. И «слезы» клена зависят от того, сух или влажен воздух. Чем воздух суше, тем сильнее испарение и наоборот. Влажным воздух становится при приближении дождя. Если появились на кленовых листьях «слезы, значит, через несколько часов будет дождь.
V. Ископаемые деревья, которые остались на земле.
Древнее-древнее дерево гинкго! Оно появилось на земле еще во времена динозавров-125 млн.
лет назад. И с тех пор это растение почти не изменилось. Гинкго — красивое дерево высотой до 30 м, с крупными веероподобными листьями. Обликом гинкго напоминает нашу обыкновенную осину. Но не тут-то было! Гинкго – голосеменное растение, более близкое к ели, чем к цветковому растению осине. Весной на ветвях вместе с листвой появляются «сережки». К осени на ветвях висят крупные семена, напоминающие сливы. Мякоть семени, похожа на плод, на самом деле лишь семенная оболочка. Она съедобна и на вкус солоновата. Одна беда – пахнет гнилым мясом. Это способ привлечь животных-распространителей семян. Гинкго, хоть и пережило динозавров, в диком виде не сохранилось. Это дерево стало садовым. В Японии и Китае оно считается священным — его выращивают возле храмов. Сейчас гинкго появляются и на улицах европейских городов. Гинкго легко противостоит и загрязненности атмосферы, и болезням, и насекомым. В листьях и древесине гинкго содержатся вещества, отпугивающие насекомых. Закладки из сушенных листков гинкго уберегут старинные рукописи от книжных червей. А стены, покрытые дранкой гинкго, не пустят в дом ни тараканов, ни клопов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Что я могу сделать для всех деревьев?
Приходя в лес я не буду разжигать костры.
Это может привести к пожарам.
Не буду разорять птичьи гнезд. Птицы поедают насекомых, которые наносят вред деревьям. Не буду ломать ветки у деревьев и кустарников. Во дворе буду сажать новые саженцы и в будущем ухаживать за ними.
Кислотные дожди тоже наносят непоправимый ущерб: гибель посевов, флоры и фауны, разрушений зданий.
Первые наземные растения
Жизнь зародилась в воде. Здесь появились первые растения – водоросли. Однако в какой-то момент появилась суша, которую предстояло заселить. Первопроходцами среди животных стали кистеперые рыбы. А среди растений?
Как выглядели первые растения?
Когда-то нашу планету населяли растения, у которых был лишь стебель. К земле они крепились специальными выростами – ризоидами. Это были первые растения, выбравшиеся на сушу.
Ученые называют их псилофитами. Это латинское слово. В переводе оно означает «голые растения». Псилофиты действительно выглядели «голыми». У них были лишь ветвящиеся стебли с выростами-шариками, в которых хранились споры. Они очень похожи на «инопланетные растения», которые изображают на иллюстрациях к фантастическим рассказам.
Псилофиты стали первыми наземными растениями, однако они жили лишь в болотистой местности, так как у них не было корня, и они не могли добывать воду и питательные вещества в толще почвы. Ученые считают, что когда-то эти растение создавали целые огромные ковры над обнаженной поверхностью планеты. Существовали как крошечные растения, так и очень крупные, выше человеческого роста.
Как учёные узнали о первых растениях?
О том, что на нашей планете когда-то существовали такие растения, ученые узнали лишь в начале прошлого века, в 1912 году, благодаря одному шотландскому сельскому врачу, увлекавшемуся геологией. Исследуя почву, он обнаружил останки неизвестных доселе растений, которые впоследствии назвали ринией, по названию деревни, в которой оно было впервые найдено. Считается, что это было первое наземное растение, от него произошли другие псилофиты.
Древние растения господствовали на планете миллионы лет, но вымерли задолго до появления человека. Зато они оставили своих «потомков» — ими стали хвощи, плауны и папоротники. Некоторые ученые считают, что низшие псилофиты стали прародителями современных мхов.
Больше интересных статей:
Все ли знают, какие растения называют высшими? Этот вид имеет свои особенности. На сегодняшний день к высшим растениям относятся:
- Плауны.
- Папоротники.
- Хвощи.
- Голосеменные.
- Покрытосеменные.
Насчитывается более 285 видов подобных растений. Они выделяются намного высшей организацией. Их тела содержат побег и корень (кроме мхов).
Характеристики
Высшие растения живут на земле. Это место жительства отличается от водной среды.
Характеристика высших растений:
- Тело состоит из тканей и органов.
- С помощью вегетативных органов осуществляются питание и функции обмена веществ.
- Голосеменные и покрытосеменные размножаются с помощью семян.
Большинство из высших растений имеет корни, стебли и листья. Их органы сложно построены. У этого вида есть клетки (трахеиды), сосуды, а их покровные ткани образуют сложную систему.
Главная черта высших растений - Они переходят с гаплоидной фазы к диплоидной, и наоборот.
Происхождение высших растений
Все признаки высших растений указывают на то, что, возможно, они произошли от водорослей. Очень большое сходство имеют с водорослями вымершие представители, принадлежащие к высшей группе. У них похожее чередование поколений и много других характеристик.
Есть теория, что высшие растения появились от или пресноводных. Первыми возникли риниофиты. Когда растения перешли на сушу, они начали стремительно развиваться. Мхи оказались не такими жизнеспособными, так как им необходима вода в виде капель, чтобы они существовали. Из-за этого они появляются в местах, где повышенная влажность.
На сегодняшний день растения распространились по всей территории планеты. Их можно увидеть в пустыне, тропиках и в холодных местностях. Они образуют леса, болота, луга.
Несмотря на то что при размышлениях, какие растения называют высшими, можно назвать тысячи вариантов, но все-таки их можно объединить в некоторые гуппы.
Мхи
При выяснении, какие растения называют высшими, нельзя забывать о мхах. В природе выделяют около 10 000 их видов. Внешне это мелкое растение, его длина не превышает 5 см.
Мхи не цветут, у них нет корня, проводящей системы. Размножение происходит с помощью спор. Гаплоидный гаметофит преобладает в цикле жизни мхов. Это растение, которое живет на протяжении нескольких лет, у него могут быть выросты, похожие на корни. А вот спорофит мхов живет недолго, он усыхает, имеет только ножку, коробочку, где происходит созревание спор. Строение у этих представителей живой природы простое, они не умеют укореняться.
Мхи играют такую роль в природе:
- Создают особый биоценоз.
- Покров мха поглощает радиоактивные вещества, удерживает их.
- Регулируют водный баланс ландшафтов благодаря тому, что впитывают воду.
- Защищают почву от эрозии, что позволяет равномерно переводить сток вод.
- Некоторые виды мхов используют для медицинских препаратов.
- С помощью образовывается торф.
Плауновидные растения
Кроме мхов, существуют и другие высшие растения. Примеры могут быть разные, но все они чем-то схожи друг с другом. Например, напоминают мхи плауновидные растения, но их эволюция более продвинутая, так как это сосудистые виды. Они состоят из стеблей, которые покрыли небольшие листочки. У них есть корни и сосудистая ткань, с помощью которой происходит питание. Наличием этих составляющих плауны очень похожи на папоротники.
В тропиках выделяют эпифитные плауны. Они свисают с деревьев, создавая вид бахромы. Такие растения имеют одинаковые споры.
Некоторые плауновые растения занесены в Красную книгу.
Псилотовидные растения
Этот вид растений живет не один год. Сюда относят 2 рода представителей тропиков. Они имеют прямостоячие стебли, схожие с корневищем. Но настоящих корней у них нет. Проводящая система расположилась в стебле, состоит из флоэмы, ксилемы. Но вода не попадает в листовидные придатки растений.
Фотосинтез происходит в стеблях, на ветках образовываются споры, превращающие в цилиндрические ветви.
Папоротниковидные
Какие растения называют высшими еще? К ним относят папоротниковые, входящие в сосудистый отдел. Они бывают травянистыми и древесными.
В состав тела папоротника входят:
- Черешок.
- Листовые пластины.
- Корни и побеги.
Листья папоротника были названы вайями. Стебель обычно короткий, в нем развита Из почек корневища разрастаются вайи. Они доходят до больших размеров, выполняют спорообразование, фотосинтез.
В цикле жизни чередуются спорофит и гаметофит. Существуют некоторые теории, которые говорят о том, что папоротники эволюционировали от плаунов. Хотя есть ученые, считающие, что многие высшие растения появились от псилофитов.
Многие виды папоротника являются пищей животных, а некоторые ядовитые. Несмотря на это, подобные растения используются в медицине.
Хвощевые
К высшим растениям относятся и хвощевые. Они состоят из члеников и узлов, что отличает их от остальных растений высшего вида. Хвощевые представители напоминают некоторые хвойные, и водоросли.
Это своеобразный представитель живой природы. Они имеют вегетативные признаки, схожие со злаками. Длина стеблей может быть несколько сантиметров, а иногда вырастает до нескольких метров.
Голосеменные растения
Из высших растений также выделяют голосеменные. Сегодня существует немного их видов. Несмотря на это, разные ученые доказывали, что покрытосеменные произошли от голосеменных. Тому свидетельствуют различные найденные останки растений. Проводились исследования ДНК, после которых некоторые ученые вывели теории, что этот вид относится к монофилетической группе. Их еще разделяют на многие классы и отделы.
Покрытосеменные
Эти растения еще называют цветковыми. Их относят к высшему виду. Отличаются они от других представителей наличием цветка, который служит для размножения. Они имеют особенность - двойное оплодотворение.
Цветок привлекает агентов опыления. Стенки завязи растут, изменяются, превращаются в плод. Это происходит в том случае, если произошло оплодотворение.
Итак, существуют разные высшие растения. Примеры их можно перечислять долго, но всех их расформировали по определенным группам.
В этой статье мы обсудим важную и интересную тему - возникновение и развитие растительного мира на планете. Сегодня мы, гуляя в парке во время цветения сирени, собирая грибы в осеннем лесу, поливая домашние цветы на подоконнике, настаивая во время болезни отвар ромашки, редко задумываемся о том, как выглядела Земля до появления растений. Каким был ландшафт в ту пору, когда только зарождались одноклеточные или появились первые слабые наземные растения? Как выглядели леса в палеозое и мезозое? Представьте, что предки тех полуметровых папоротников, которые нынче скромно прячутся в тени елей, 300 миллионов лет назад достигали высоты 30 метров и больше!
Давайте перечислим основные этапы возникновения живого мира.
Зарождение жизни
1. 3, 7 млрд лет назад возникли первые живые организмы . Время их появления (очень приблизительно, с «вилкой» в сотни миллионов лет) сегодня можно предположить по образованным ими отложениям. За миллион с хвостиком лет цианобактерии научились кислородному фотосинтезу и так расплодились, что стали виновниками перенасыщения атмосферы кислородом примерно 2,4 млрд лет назад, - это привело к вымиранию анаэробных организмов, для которых кислород был ядом. Живой мир Земли изменился радикально!
2. 2 млрд лет назад уже существовали разные одноклеточные : и автотрофы, и гетеротрофы. Эти п ервые одноклеточные не имели ядер и пластид - так называемые гетеротрофные прокариоты (бактерии). Именно они дали толчок к появлению первых одноклеточных растений.
3. 1, 8 млрд лет назад возникли ядерные одноклеточные, то бишь эукариоты, вскоре (по геологическим меркам) появились типичные животные и растительные клетки.
Появление многоклеточных растений
1. Около 1, 2 млрд лет назад на основе одноклеточных возникли многоклеточные водоросли.
2. В тот период жизнь существовала только в теплых морях и океанах, но зато живые организмы активно развивались и прогрессировали - готовились к освоению суши.
Выход растений на сушу
1. 4 2 0 млн лет назад появились первые наземные растения - мхи и псилофиты (риниофиты) . Возникли они во многих местах планеты независимо друг от друга, от разных многоклеточных водорослей. Разумеется, вначале они осваивали только прибрежную кромку.
2. Псилофиты (например, риния) обитали по берегам, на мелководье, подобно современны м осокам. Это были небольшие слабые растения, чья жизнь осложнялась отсутствием побегов и корней . Вместо корней, которыми можно как следует вцепиться в почву, псилофиты имели ризоиды. Верхняя часть псилофита содержала зеленый пигмент, была способна к фотосинтезу. Эти первопроходцы, смелые захватчики суши, вымерли, но смогли дать начало папоротникообразным.
4.
Мхи
-
при всей их необычности, красоте и повсеместному распространению в наши дни - стали тупиковой
ветвь
ю
эволюции.
Возникнув сотни миллионов лет назад, они так и не смогли дать начало никаким другим группам растений.
Имеют хорошо развитые ткани и органы. Покровные ткани (кожица, пробка, кора) защищают от высыхания и промерзания, обеспечивают газооб-мен с внешней средой. Механические ткани позво-ляют стеблю выносить листья как можно выше, что-бы они не затенялись другими растениями. По проводящим тканям (лубу и древесине) осуществля-ется транспорт воды, солей (восходящий ток) и ор-ганических веществ (нисходящий ток).
Наземные части высших растений (побеги) нахо-дятся в атмосфере , а подземные (корни) — в почве . Корни имеют приспособления для всасывания из почвы воды и минеральных веществ. Так, выросты клеток покровной ткани корня — корневые волоски — значительно увеличивают поверхность корней. Они всасывают воду благодаря возникающему корневому давлению и испарению воды листьями.
Размножаются высшие растения бесполым и половым путём. При этом спосо-бы размножения чередуются. При бес-полом размножении образуются споры. Из спор вырастает половое поколение, которое производит половые клетки — гаметы . С участием гамет про-исходит половое размножение. В результате слия-ния мужских и женских гамет (оплодотворения) образуется зигота. Она даёт начало бесполому поко-лению, которое вновь производит споры, и жизнен-ный цикл не прерывается. Для высших растений характерен также такой тип бесполого размноже-ния, как вегетативное, т. е. размножение вегетатив-ными частями тела.
Наземно-воздушная среда
В процессе эволюции от водорослей произошли первые наземные растения , среди которых естествен-ным отбором сохранялись особи, имевшие наслед-ственные изменения, соответствующие новой среде обитания. Постепенно у растений сформировались ткани и органы. Выход растений на сушу — один из величайших этапов эволюции. Он был подготовлен изменениями в живой и неживой природе: появлени-ем почвы и возникновением озонового экрана, встав-шего на пути губительных для всего живого ультра-фиолетовых лучей.
Усложнение строения
Дальнейшая эволюция высших растений в назем-ных условиях шла по пути дифференциации вегета-тивных органов (появление корней, листьев, более сложное ветвление стебля), развития покровных и механических тканей, проводящей системы, органов размножения.
Свободно плавающие растения
Некоторые высшие расте-ния вернулись на свою «историческую родину» — в во-ду. Корни у них выполняют роль якоря, а обмен веществ с окру-жающей средой осуществляется через всю поверхность тела. Ти-пичный пример — ряска, обита-тель мелких водоёмов. Её плас-тинчатый побег плавает на поверхности воды. Корень име-ет длину 2-3 мм, у некоторых видов рясок его вообще нет.
Современная классификация высших растений отражает их разнообразие и историю появления на Земле: Материал с сайта
- Семенные растения .
Мхи
Мхи — высшие растения, имеют вегетативные органы (стебли, листья), их размножение связано с во-дой. Бесполое поколение — коробочка со спорами, Половое поколение — побеги мха. Мхи играют сре-дообразующую роль в болотных экосистемах .
Папоротникообразные (Сосудистые споровые)
Папоротникообразные имеют стебли, листья и кор-ни, их размножение связано с водой. Половое поко-ление — заросток, бесполое — побеги растения.
Голосеменные
Размножение голосеменных не связано с водой. В женских шишках развиваются семязачатки, в муж-ских — пыльца. Голосеменные — доминирующие ви-ды в хвойных лесах.
Покрытосеменные (Цветковые)
Покрытосеменные имеют цветок и семена, скрытые внутри плода. В результате двойного оплодотворения формируются зародыш и эндосперм.
1. Введение
Рис. 1.1. Царство растений. Расте́ния (лат. Plantae или лат. Vegetabilia рис. 1.1) - одна из основных групп многоклеточных организмов, включающая в себя в том числе деревья, кустарники, травы, лианы, папоротники, мхи и водные растения. Вопрос, сколько в мире видов растений, в настоящее время не имеет точного или даже приблизительного ответа - учёные уже в течение 250 лет пытаются систематизировать все живые организмы, однако масса мелких и микроскопических форм живых существ до сих пор остаётся не открытой. Как выразился сотрудник Музея естественной истории в Нью-Йорке Джоэл Кракрафт (англ. Joel Cracraft), «мы выполнили великолепную работу по классификации организмов размером с муху и крупнее, однако более мелкие формы до сих пор остаются малоизученными». Известно, что на момент 2004 года учёными было зарегистрировано около 287 655 различных видов растений, среди них около 258 650 цветковых, 16 000 мхов, 11 000 папоротников и 8000 зелёных водорослей.
Вопрос о том, что же называть растением, выглядит не столь однозначным, как это кажется на первый взгляд. Первым на этот вопрос попытался ответить древнегреческий философ и учёный Аристотель, поместив растения в промежуточное состояние между неодушевлёнными предметами и животными. Он определил растения как живые организмы, неспособные самостоятельно передвигаться (в противоположность животным). Позднее были открыты бактерии и археи, которые никак не подпадали под общепринятое понятие растений. Уже во второй половине XX века грибы и некоторые типы водорослей были выделены в отдельные категории, поскольку не имеют сосудистой и корневой системы, которая присутствует у других растений.
По современным представлениям растение должно подходить под следующие требования:
- Наличие плотной, не пропускающей твёрдые частицы, клеточной оболочки (как правило, состоящей из целлюлозы)
- автотрофное (обычно фототрофное) питание - получение органических веществ с помощью углекислого газа и энергии солнца (так называемый фотосинтез). Ранее к растениям также относили бактерии, сине-зелёные водоросли и грибы, однако в последнее время их обычно относят к другим группам организмов.
2. Появление и эволюция растений
Рис. 2.1. Протерозойская эра.
Царство растений объединяет два подцарства: Низшие растения и Высшие растения (по другой систематике – три подцарства: Багрянки, Настоящие водоросли и Высшие растения). К низшим растениям относятся водоросли и лишайники, к высшим – высшие споровые (моховидные и папоротникообразные) и семенные (голосеменные и покрытосеменные).
Начало развития растительного царства на Земле можно отнести к архейской эре (примерно 3500 млн лет назад), в которой появились синезеленые водоросли (их относят также к цианобактериям, т.к. в клетках этих водорослей еще не было оформленного ядра, т.е. они были прокариотами – доядерными организмами).
Рис. 2.2. Реконструкция - риниофиты (Rhyniophyta)
Это были одноклеточные и многоклеточные прокариотические организмы, способные к фотосинтезу с выделением кислорода, что привело к обогащению атмосферы Земли кислородом, необходимым для всех аэробных организмов. В протерозойской эре
(примерно 2600 млн лет назад рис.2.1) господствовали зеленые и красные водоросли. Водоросли – это низшие растения, тело которых не расчленено на отделы и не имеет специальных тканей (такое тело называют талломом). Водоросли продолжали господствовать и в палеозое (около 570 млн лет назад), однако в силурийском периоде палеозоя появляются древнейшие высшие растения – риниофиты (или псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни.
Появление наземных, или высших, растений ознаменовало начало новой эры в жизни нашей планеты. Освоение растениями суши сопровождалось появлением новых, наземных, форм животных; сопряженная эволюция растений и животных привела к колоссальному разнообразию жизни на земле, изменила ее облик. Первые достоверные наземные растения, известные только по спорам, датируются началом силурийского периода (410-420 млн. лет назад) ими были так называемые риниофиты (рис. 2.2). Из верхнесилурийских и нижнедевонских отложений по сохранившимся макроостаткам или по отпечаткам органов описаны наземные растения. Эти первые известные нам высшие растения объединены в группу риниофитов. Несмотря на анатомическую и морфологическую простоту строения, это были уже типичные наземные растения. Об этом свидетельствует наличие кутинизированной эпидермы с устьицами, развитой водопроводящей системы, состоящей из трахеид , и наличие многоклеточных спорангиев с кутинизированными спорами. Следовательно, можно предположить, что процесс освоения суши растениями начался значительно раньше - в кембрии или в ордовике.
Предпосылок для появления наземных растений было, по-видимому, несколько. Во-первых, независимый ход эволюции растительного мира подготовил появление новых, более совершенных форм. Во-вторых, за счет фотосинтеза морских водорослей в атмосфере земли произошло увеличение количества кислорода; к началу силурийского периода оно достигло такой концентрации, при которой оказалась возможной жизнь на суше (рис. 2.3). В-третьих, в начале палеозойской эры на обширных территориях земли происходили крупнейшие горообразовательные процессы, в результате которых возникли Скандинавские горы, горы Тянь-Шань, Саяны. Это вызвало обмеление многих морей и постепенное появление суши на месте бывших мелких водоемов. Если раньше водоросли, населявшие литоральную зону, только в отдельные кратковременные периоды жизни оказывались вне воды, то по мере обмеления морей они переходили к более длительному пребыванию на суше. Это, очевидно, сопровождалось массовой гибелью водорослей; выживали лишь те немногие растения, которые смогли противостоять новым условиям жизни.
В ходе длительного эволюционного процесса возникали новые виды, постепенно формировавшие типичные наземные растения.
К сожалению, промежуточные формы палеонтологическая летопись не сохранила. Новая воздушно-наземная среда обитания оказалась чрезвычайно противоречивой, принципиально отличной от первоначальной водной. Прежде всего она характеризовалась повышенной солнечной радиацией, дефицитом влаги и сложными контрастами двухфазной воздушно-наземной среды. Вполне вероятно допустить, что у некоторых переходных форм в процессе обмена веществ мог вырабатываться кутин , который откладывался, на поверхности растений. Это было первым этапом формирования эпидермы . Чрезмерное выделение кутина неминуемо приводило к гибели растений, так как сплошная пленка кутина препятствовала газообмену. Только те растения, у которых выделялось умеренное количество кутина, смогли сформировать сложную специализированную ткань - эпидерму с устьицами, способную и защищать растение от высыхания, и осуществлять газообмен. Таким образом, важнейшей тканью наземных растений, без которой невозможно освоение суши, следует считать эпидерму. Однако возникновение эпидермы лишало наземные растения возможности поглощать воду всей поверхностью, как это происходит у водорослей.
Рис. 2.4. Представитель хетофордовых.
У самых первых наземных растений, имевших еще небольшие размеры, поглощение воды осуществлялось с помощью ризоидов - одноклеточных или многоклеточных однорядных нитей. Однако по мере увеличения размеров тела происходил процесс формирования сложных специализированных органов - корней с корневыми волосками. По-видимому, образование корней, начавшееся с верхнедевонского периода, в разных систематических группах растений происходило разными путями. Активное поглощение воды ризоидами и корнями стимулировало возникновение и совершенствование водопроводящей ткани - ксилемы. У нижнедевонских растений ксилема состояла только из кольчатых и спиральных трахеид. Начиная с верхнего девона прослеживается тенденция к "оживлению" ксилемы за счет развития древесной паренхимы , которая способствовала более активному проведению воды.
Выход растений на сушу сопровождался улучшением их освещения, что активизировало процесс фотосинтеза. Это приводило к увеличению количества ассимилятов, а следовательно, к увеличению объема растений, что вызвало необходимость их морфологического расчленения.
Существует несколько взглядов на исходную форму первых наземных растений. Одни авторы считают первичной формой пластинчатую - талломную , другие - напротив, радиальную. Есть третья точка зрения, согласно которой первые наземные растения выводятся из гетеротрихальных зеленых водорослей типа хетофоровых (рис. 2.4). Их стелющиеся части тела дали начало талломным формам, а восходящие - радиальным, т.е. талломные и радиальные структуры возникали одновременно и развивались параллельными путями. Пластинчатые талломы оказались малоперспективными в биологическом отношении, так как они очень быстро опутали бы всю поверхность земли тонким слоем, вызвав обостренную конкуренцию за свет. Восходящие структуры, напротив, получили дальнейшее развитие и сформировали радиальные ветвящиеся осевые органы. Вертикальное положение тела растения оказалось возможным только при условии возникновения механических тканей. (Лигнификация клеток явилась, по- видимому, следствием избытка углеводов в ходе усиленного фотосинтеза).
Рис. 2.5. Нижнедевонский пейзаж.
Независимо от формы тела во всех группах наземных растений очень рано (с середины девона) начала проявляться тенденция к образованию плоских боковых фотосинтезирующих органов - листьев
. Подобно корням листья возникали разными путями, т.е. в разных систематических группах они имеют разное происхождение. (Своеобразие происхождения листьев нашло отражение в терминологии; так, все листья мохообразных иногда называют филлидами
, листья плауновидных - микрофиллами
, или филлоидами
, листья папоротникообразных - макрофиллами
, или вайями
. Однако эти термины не всегда раскрывают специфику листьев разных групп растений).
Большая поверхность листьев в сочетании с наиболее совершенной, зернистой формой хлоропластов способствовала увеличению эффективности процессов фотосинтеза, т.е. накоплению органического вещества. Быстрое и равномерное распределение пластических веществ по всему телу растения оказалось возможным только при наличии совершенной проводящей ткани - флоэмы, которая обнаруживается уже у нижнедевонских риниофитов (рис. 2.5).
Рис. 2.6. Мезозойская эра.
Таким образом, у высших растений произошло формирование важнейших тканей - эпидермы, ксилемы, флоэмы, механической ткани и важнейших органов - листостебельного побега и корня. По-латыни побег - кормос (cormos) , поэтому многие авторы называют высшие растения кормофитами
. Однако А.Л.Тахтаджян справедливо отрицает универсальность этого названия, так как среди высших растений есть талломные мохообразные, а первые наземные растения - риниофиты еще не имели сформированных побегов.
Появившись в нижнем палеозое, высшие споровые растения стали быстро распространяться по поверхности земли, осваивая новые территории. Этому в значительной степени способствовало отсутствие в тот период конкуренции. Палеозойская эра характеризовалась интенсивными видообразовательными процессами, что привело к расцвету папоротникообразных, членистых, плауновидных. В мезозойскую эру господство в растительном мире переходит к голосеменным растениям, а в сменившую ее кайнозойскую эру расцвета достигают покрытосеменные растения.
Рис. 2.7. Море и суша девонского периода.
Итак, давайте тепрь подведем итоги. Рассмотрим в какой же из периодов какие возникали на нашей земле растения.
В протерозойской эре (примерно 2600 млн лет назад) господствовали зеленые и красные водоросли (рис. 2.1).
В силурийском периоде палеозоя (443 - 417 миллионов лет назад рис. 2.3) появляются древнейшие высшие растения – риниофиты рис. 2.2 (или псилофиты ). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни.
Рис. 2.8. Флора и фауна карбона (каменноугольного периода).
В девонском периоде
палеозоя
(416 - 360 млн. лет назад , ) появляются моховидные и папоротникообразные (плауны, хвощи, папоротники), а господствуют на Земле риниофиты и водоросли. Моховидные и папоротникообразные – это Высшие споровые растения. У мхов появляются стебли и листья (выросты стебля), однако корней еще нет; функцию корней выполняют ризоиды – корнеобразные отростки от стебля. В цикле развития мхов преобладает гаплоидное поколение (гаметофит) – это само растение мха. Диплоидное поколение (спорофит) не способно к самостоятельному существованию и питается за счет гаметофита. У папоротникообразных появляются корни; в цикле их развития преобладает спорофит (само растение), а гаметофит представлен заростком – это маленькая сердцевидная пластинка у папоротников или клубенек у плаунов и хвощей. В древности это были огромные древовидные растения. Размножение у высших споровых невозможно без воды, т.к. оплодотворение яйцеклетки у них происходит в капельках воды, в которых подвижные мужские гаметы – сперматозоиды – движутся к яйцеклеткам. Именно поэтому вода для Высших споровых – ограничивающий фактор: если не будет капельной воды, размножение этих растений станет невозможным.
Рис. 2.9. Пермский период палеозоя.
В карбоне
(каменноугольном периоде
360 - 285 млн. лет назад)
появляются семенные папоротники
, от которых в дальнейшем, как полагают ученые, произошли голосеменные растения
(). Господствуют на планете гигантские древовидные папоротникообразные (именно они и дали залежи каменного угля ), а риниофиты в этом периоде полностью вымирают.
Рис. 2.10. Одним из доминирующих деревьев карбона был лепидодендрон.
В пермском периоде
палеозоя
(299 - 251 млн. лет назад ) появляются древние голосеменные растения
. Господствуют в этом периоде семенные и травянистые папоротники, а древовидные папоротникообразные вымирают. Голосеменные растения относятся к семенным растениям. Размножаются они семенами, которые не защищены стенками плода (цветков и плодов у голосеменных растений нет). Появление этих растений было связано с поднятием суши и колебаниями температуры и влажности. Размножение этих растений уже не зависит от воды.
В мезозое (примерно 240 млн лет , , ) различают три периода – триасовый , юрский и меловой . В этот период появляются современные голосеменные (в триасе) и первые покрытосеменные (в юрском периоде). Господствующие растения – голосеменные . Древние голосеменные растения и папоротники в эту эру вымирают.
Появление покрытосеменных растений было связано с целым рядом ароморфозов. У этих растений появляется цветок – видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования спор и гамет. В цветке осуществляется опыление, оплодотворение, формируется зародыш и плод. Семена покрытосеменных растений защищены околоплодником – это способствует их сохранению и распространению. При половом размножении у этих растений происходит двойное оплодотворение: один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а второй спермий – центральную клетку зародышевого мешка, в результате чего образуются зародыш и триплоидный эндосперм – питательная ткань зародыша. Оплодотворение происходит в зародышевом мешке, который развивается в семяпочке, защищенной стенками завязи.
Рис. 2.12. Мезозойский уроган.
Среди покрытосеменных растений есть травы, кустарники, и деревья. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) имеют множество видоизменений. Для покрытосеменных характерна высокая эволюционная пластичность. Их эволюция шла очень быстро. Большую роль в этом сыграли насекомые-опылители. Покрытосеменные – единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества. Это способствует более интенсивному использованию среды и успешному завоеванию новых территорий.
Рис. 2.13. Флора и фауна кайнозойской эры.
В кайнозойской эре
(ее возраст примерно 62–70 млн лет ) на Земле господствуют современные покрытосеменные и голосеменные растения, а Высшие споровые растения подвергаются биологическому регрессу.