Эволюция растений

Эволюционное развитие растительного мира на Земле.

Сохранение в земной коре растительных остатков, их изучение. «Живые ископаемые» растительного царства .

Вопросы:

• Как возникла и развивалась жизнь на нашей Земле?
• Всегда ли растения и животные были такими, как сейчас?
• Кто был первый на Земле – растения или животные?

Эволюция растений

была изучена по ископаемым остаткам

древних растений и

с помощью тщательного сравнения строения разных

современных растений.

• Из толкового словаря Ожегова. –

Слово “эволюция” латинское и в переводе означает “развертывание” ,

а в широком смысле – всякое изменение, развитие, преобразование .

• В биологии слово “эволюция” было впервые использовано в 1762 г. швейцарским естествоиспытателем и философом Шарлем Бонне .

1. Эволюция.  

• Эволюция – (от лат. Evolution - развёртывание), необратимый процесс исторического развития живого.

Рис.5

2. Характерные признаки царства растений.

• 1. Фотоавтотрофный способ питания.
• 2.Относительная неподвижность и связь с субстратом.
• 3. Неограниченный рост.
• 4. Проявление раздражимости - тропизмы, настии.
• 5. Общий план клеточного строения (целлюлозная клеточная стенка, вакуоли с клеточным соком, хлоропласты).
• 6. Поглощение воды и минеральных солей путём всасывания.

Происхождение первых живых организмов

5,5 млрд. лет назад

встречаются первые живые организмы ( коацерваты )

3,5 – 4 млрд. лет назад

• Гипотезу возникновения жизни на Земле впервые высказал в 1922 г. советский биолог Александр Опарин .

• Строение коацерватов постепенно усложнялось – так появились первые простейшие одноклеточные организмы.
• По словам Опарина расстояние от этих “сгустков” до самых примитивных бактерий ничуть не меньше, чем от амебы до человека.

Предположим, кто они – эти первые живые организмы:

• Прокариоты или эукариоты?
• Каков способ питания им был присущ (автотрофы или гетеротрофы)?
• Кто они: животные или растения?

Вывод:  

• Первыми живыми организмами, появившимися на Земле, были безъядерные клетки , которые питались готовыми органическим веществами, и их нельзя отнести ни к царству растений, ни к царству животных.

Эволюция растительного мира

Ступени развития

Среда обитания

Возникновение жизни на Земле

Время возникновения

Водная

2-3 млрд. лет назад

Появление фотосинтетических пигментов

=

способность к фотосинтезу

=

появление автотрофных прокариот

(цианобактерий, или сине-зеленых водорослей)

Фотосинтез – процесс получения энергии и образования органических веществ с помощью солнечного света

Схематическое изображение процесса фотосинтеза, происходящего в растениях

Появление ядра

=

автотрофные эукариоты

На начальных этапах формирования мира растений – появление ядра означало появление одноклеточных водорослей.

Эволюция растений была изучена по ископаемым остаткам древних

растений и с помощью тщательного сравнения строения разных

современных растений.

От жгутиконосцев

произошли низшие

Одноклеточные –

водоросли.

В процессе эволюции

одноклеточные

водоросли,

пройдя через этап

колониальности,

перешли к

многоклеточным.

Благодаря

многоклеточности

появилась специализация.

Появление многоклеточных водорослей

Эволюция растительного мира

Ступени развития

Среда обитания

Возникновение жизни на Земле

Время возникновения

Водная

Возникновение и господство водорослей

2-3 млрд. лет назад

Водная

1,5-2 млрд. лет назад

• Из-за колебаний земной коры, на месте некоторых морей и океанов возникла суша. Первичные моря стали мелеть. Благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник озоновый слой, смягчивший ультрафиолетовое излучение.
• С течением времени климат на Земле изменился.
• Что стало происходить с некоторыми древними водорослями под влиянием новых условий жизни?

Выход растений на сушу

Риниофиты

(Псилофиты)

Развитие водорослей характерно для архея, протерозоя,

кембрика, ордовика. Зеленые водоросли возникли раньше других

растений на Земле.

580 млн. лет понадобилось растениям, чтобы перейти от

водного к наземному образу жизни!

Завоевание суши было длительным и трудным процессом,

стоившим многих жертв растениям.

Водоросли появились примерно 1 млрд. лет назад.

А первые наземные растения появились только 420 млн. лет

назад.

Для того, чтобы выйти на сушу, растениям надо было

решить ряд проблем.

• 1. Во-первых, в воде менее сильно действует гравитация на тело, поэтому ему нужно было иметь какую-то определенную форму тела, и в итоге, приобрести опору. Опора появилась в виде механических тканей. Растения в ходе эволюции постепенно потеряли подвижность и перешли к прикрепленному образу жизни. Они в течение всей жизни остаются на одном месте, а передвижение связано либо с размножением (гаметы, пыльца, споры), либо с постепенным нарастанием органов (например, корней в почве).
• 2. Необходимые для фотосинтеза диоксид углерода, свет и вода находятся в двух средах – воздушной и почвенной. Поэтому нужно, чтобы часть растения находилась в почве, а часть – в воздушной среде, то есть одновременно они должны присутствовать в двух средах. Кроме того, чтобы проводить воду из почвы вверх, должна была появиться транспортная система.

Для того, чтобы выйти на сушу, растениям надо было решить ряд проблем:

• 3. Следующая задача заключалась в защите от обезвоживания. Сухопутная среда способствует обезвоживанию, поэтому растения должны были прибрести приспособления для добывания и сохранения воды. Первые растения были покрыты толстым слоем воскоподобного вещества кутина, то есть они защищались от обезвоживания кутикулой. Затем в процессе эволюции появилась ткань эпидермис. Для фотосинтеза и дыхания нужно, чтобы газообмен происходил не с раствором (как в случае с водорослями), а с воздушной средой. Для этого у растений существуют такие образования – устьица.
• 4. Нежные половые клетки должны быть защищены, а мужские гаметы – подвижные сперматозоиды – могут двигаться только в воде. В процессе эволюции произошел переход к образованию неподвижных мужских гамет – спермиев и доставке их к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки.

Происхождение споровых растений

в каменноугольный период

300 млн. лет назад

Приспособления к обитанию вне воды

=

появление псилофитов (риниофитов)

Псилофиты – первые спорововые растения на суше.

Имели древовидную форму.

Рис. 1. Риния Рис. 2. Зостерофиллум

Происхождение наземных растений

• Считается, что все наземные растения, существующие сейчас, произошли от риниофитов (тип споровых растений, составленный самыми примитивными сосудистыми формами).

• Сейчас наземные растения представлены моховидными, псилотовидными, плауновидными, хвощевидными, папоротниковидными, голосеменными и цветковыми растениями.

• Предполагается, что предками всех существующих растений были водоросли, в частности, зеленые.

Эволюция растительного мира

Ступени развития

Среда обитания

Возникновение жизни на Земле

Время возникновения

Водная

Возникновение и господство водорослей

2-3 млрд. лет назад

Водная

Выход растений на сушу

1,5-2 млрд. лет назад

Наземно-водная

350- 400 млн. лет

Группы наземных растений и родственные связи между ними

Ризоиды - нитевидные образования из одной или нескольких однорядных клеток; служат для прикрепления к субстрату и поглощения из него воды и питательных веществ.

Псилофиты

мхи

папоротники

хвощи

плауны

В палеозое расцвета достигла группа споровых растений — лепидофитов, относящихся к древним плауновидным.

Палеозойская эра

Древовидные папоротники

Лепидофиты имели узкие длинные листья, прираставшие к стволу и ветвям без черешка, постепенно отмирая листья опадали, но оставляли на стволе характерный рисунок.

Лепидофиты, хотя и выглядели как настоящие деревья, таковыми не являются т.к.:

• их ствол содержал очень мало древесины, а основной частью ствола была кора, которая не отслаивалась;
• ствол был зеленым, так как места прикрепления опавших листьев оставались фотосинтезирующими органами;
• споры формировались в  стробилах  на концах ветвей;
• корни, отходящие от нижней части стебля ( ризофора ) по спирали, были покрыты чешуевидым спиральным рисунком, соответствующим прикреплению временных придаточных корней;
• корни находились в заболоченном грунте и не имели возможности получать кислород из грунта.

Эволюция растительного мира

Ступени развития

Среда обитания

Возникновение жизни на Земле

Время возникновения

Водная

Возникновение и господство водорослей

2-3 млрд. лет назад

Водная

Выход растений на сушу

1,5-2 млрд. лет назад

Наземно-водная

Возникновение и господство Папоротникообразных

350- 400 млн. лет

Наземная влажная

300 млн. лет назад

Появление семенных растений

Семенные папоротники

Голосеменные произошли не от настоящих папоротников, а от одной из боковых ветвей древнейших папоротниковидных растений.

Первыми голосеменными растениями были  семенные папоротники.

Семенные папоротники были древовидными, лиановидными и травянистыми растениями.

Рис. 6. Медуллоза     

Рис. 5. Глоссоптерис      

Появление семенных растений

Голосеменные

растения

Появление семенных растений

Эволюция растительного мира

Ступени развития

Среда обитания

Возникновение жизни на Земле

Время возникновения

Водная

Возникновение и господство водорослей

2-3 млрд. лет назад

Водная

Выход растений на сушу

Возникновение и господство Папоротникообразных

1,5-2 млрд. лет назад

Наземно-водная

350- 400 млн. лет

Наземная влажная

Возникновение и господство Голосеменных

300 млн. лет назад

Сухопутная

Свыше 200 млн. лет назад

• 120 млн. лет назад.
• Какое событие произошло в этот период времени?

Появление семенных растений

Покрытосеменные (Цветковые) растения

Первые отпечатки растений с признаками покрытосеменных обнаружены 130 млн. лет назад,

позднее покрытосеменные оказались доминирующей формой растительной жизни.

Появление цветка - ключевое событие в происхождении покрытосеменных. 

Наиболее древней группой цветковых растений считается семейство Нимфейные (Кувшинковые) со спиральным расположением частей цветка.

Рис. 7. Водяная лилия (Кувшинка белая)

Основные этапы эволюции растений 

Эволюция растительного мира

Ступени развития

Среда обитания

Возникновение жизни на Земле

Время возникновения

Водная

Возникновение и господство водорослей

2-3 млрд. лет назад

Водная

Выход растений на сушу

Возникновение и господство Папоротникообразных

Наземно-водная

1,5-2 млрд. лет назад

350- 400 млн. лет

Наземная влажная

Возникновение и господство Голосеменных

300 млн. лет назад

Сухопутная

Возникновение и господство Покрытосеменных

Свыше 200 млн. лет назад

Сухопутная

Около 120 млн. лет назад

период

3,5 млрд. лет 

архей 

таксон

сине-зеленые водоросли (цианобактерии)

протерозой

2,6 млрд. лет 

новые признаки/ароморфозы

одноклеточные водоросли

протерозой

(венд = эдиакарий)

600 млн. лет

последствия

одноклеточные прокариоты;

автотрофный тип питания — фотосинтез

палеозой

(кембрий, ордовик)

541 млн. лет

многоклеточные водоросли

появление ядра — одноклеточные эукариоты с автотрофным типом питания

кислородная атмосфера

разделение живых организмов на царство растений и царство животных

многоклеточные водоросли

появление крупных форм организмов

распространение многоклеточных водорослей

усложнение строения слоевища — увеличение площади поверхности

увеличение продуктивности фотосинтеза — накопление органических отложений

палеозой (силур)

440 млн. лет 

(активное изменение очертаний суши)

палеозой (девон)

400 млн. лет

(теплый и влажный климат)

псилофиты 

появление тканей: покровные ткани с устьицами (защита);

механические ткани (опора);

примитивные проводящие ткани

мхи

папоротники, хвощи, плауны   

палеозой (карбон)

360 млн. лет

(похолодание и засуха)

Появление побега (лист — орган фотосинтеза).

Появление проводящей ткани; развитие корневой системы;

мужские гаметы со жгутиками — половой процесс зависит от воды

выход растений на сушу;

переход от низших растений к высшим

семенные папоротники - первые голосеменные растения

преимущества для жизни на суше — господство папоротников;

появление лесных биоценозов;

развитие почвенного покрова;

увеличение количества кислорода в атмосфере

появление семени :

половой процесс не зависит от воды;

защита и питание зародыша 

предки современных голосеменных растений;

палеозой (пермь)

370 млн. лет

(засушливый климат)

голосеменные растения

мезозой (мел)

130 млн. лет

цветковые растения

развитие половых клеток во внутренних тканях;

защита тканями при оплодотворении;

приспособление семян к распространению  ветром и водой

гибель гигантских папоротников, хвощей и плаунов в связи с засухой;

быстрое завоевание суши голосеменными

появление цветка — привлечение для опыления насекомых;

усложнение строения генеративных органов:

защита семяпочек завязью, а зародыша — оболочками семени и плодом;

двойное оплодотворение:

развитие эндосперма — питательной ткани зародыша

завоевание цветковыми растениями суши;

освоение водной среды обитания

5. Ароморфозы растений

Признаки ароморфоза

Водоросли

Корень

-

Мохо-образные

Стебель

-

Листья

-

Папоротни-кообразные

Голосе-

менные

+

-

Споры

+

+

+

Семена

+

+

Покрыто-семенные

-

+

Цветки

+

+

+

-

+

-

Плоды

+

+

-

-

-

-

+

-

+

-

-

-

-

+

-

+

+

Методы изучения древних растений

Палеоботаника – изучает ископаемые остатки древних растений

Ископаемые находки

Окаменелости и отпечатки

Методы изучения древних растений

• Палеонтология – наука о вымерших организмах, о смене их во времени и пространстве.

• Палеоботаника – изучает ископаемые остатки древних растений.

В результате изучения ископаемых остатков

можно установить следующие

основные моменты в развитии растений: 

1. Выход на сушу морских водорослей; примитивные наземные растения. 2. Бессеменные растения. Мхи, плауны, хвощи и папоротники.

3. Появление семян. Голосеменные. 4. Появление покрытосеменных, характеризующихся наличием цветов и плодов. 5. Развитие злаковых трав и позднее хлебных злаков.

Вариант эволюции

растений

Многообразие современных растений

Выберите верный ответ (ответы запишите в тетрадь)

1) Где возникли первые растительные организмы?

А) на земле; Б) в воздухе; В) в воде

2) С появлением каких организмов началось более энергичное накопление кислорода в атмосфере Земли?

А) бактерий; Б) цианобактерий

3) Какие особенности строения риниофитов позволили им дать начало первым наземным растениям?

А) корнеподобные выросты (ризоиды); Б) наличие проводящей ткани; В) размножение спорами; Г) наличие корней, стеблей, листьев;

Д) наличие развитой покровной ткани.

4) Какие растения дали начало риниофитам?

А) водоросли; Б) мхи; В) папоротникообразные

5) Крупное событие в истории развития жизни на Земле:

А) появление фотосинтеза; Б) появление доядерных организмов;

В) верно а и б

Скачано с www.znanio.ru