Подробное решение параграф § 24 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 96–99. Чем отличаются растения, изображённые на рисунках? Представителями каких систематических групп они являются?
Ответ. Изображенные растения являются представителями разных отделов: зеленые водоросли, красные водоросли, бурые водоросли, мхи, папоротникообразные, голосеменные, покрытосеменные.
Вопрос 1. Объясните, почему ведущую роль в эволюции органического мира играли растения, а не животные. Ответ проиллюстрируйте примерами.
Ответ. Ведущая роль в эволюции принадлежала растениям, так как именно они образовали основную массу первичного органического вещества и кислорода, без которых была бы невозможна эволюция животных.
Ароморфозы у растений всегда предшествовали ароморфозам у животных. Растения выступали в роли системообразующего фактора. На изменениях подготовленными растениями происходили изменения у животных.
Вопрос 2. Какие ароморфозы и идиоадаптации обеспечили распространение водорослей на Земле? Приведите примеры ароморфозов и идиоадаптаций у водорослей.
Ответ. В своём развитии водоросли прошли следующие ароморфозы:
усложнение от одноклеточности через колониальность к многоклеточности;
разделение жизненного цикла на два поколения: бесполое (спорофит) и половое (гаметофит);
появление разнообразных пигментов, осуществляющих фотосинтез.
Некоторые одноклеточные водоросли в процессе эволюции пошли по пути идиоадаптации и освоили новые среды жизни – наземно-воздушную и внутри – организменную. Так, хлорококковые водоросли стали обитать на влажной почве, на поверхности камней и на коре деревьев. Отдельные зелёные и красные водоросли приспособились к жизни даже на снегу и вызывают его зелёное и красное «цветение». Ряд одноклеточных водорослей, например хлорелла, образовали с грибами совместную форму существования – лишайник – или стали постоянными симбионтами коралловых полипов и моллюсков.
Вопрос 3. Какие предпосылки в эволюционном развитии Земли обеспечили выход растений на сушу? Как назывались первые наземные растения? Какое строение они имели?
Ответ. Выход растений на сушу стал крупным ароморфозом в развитии жизни на Земле. Он был подготовлен всем предыдущим ходом органической и неорганической эволюции: почвообразованием, накоплением в атмосфере молекулярного кислорода и формированием озонового экрана, дифференцировкой клеток и появлением тканей.
Сухопутные растения произошли от зелёных водорослей, о чём свидетельствует присутствие в их клетках пигмента хлорофилла. Неизвестная предковая форма дала две эволюционные ветви: одна из них привела к возникновению риниофитов, а другая – к появлению мхов.
Первые наземные растения – риниофиты – не имели отчётливого деления на корни, стебли и листья и занимали промежуточное положение между водорослями и наземными растениями. Однако у них развились покровная и проводящая ткани, обеспечившие им защиту от высыхания в наземно-воздушной среде и транспорт растворов питательных веществ. В жизненном цикле первых наземных растений стал преобладать спорофит, т. е. поколение, дающее споры. С образованием тканей у них развились органы со специализированными функциями. В их стеблях появились проводящие пучки, на нижней части побегов сформировались тонкие выросты, напоминающие корневые волоски. Дальнейшее усложнение строения органов и эволюция размножения привели к появлению настоящих наземных растений, приспособленных к жизни на суше и её освоению.
Вопрос 4. Какие ароморфозы обеспечили папоротникообразным освоение суши?
Ответ. Таких ароморфозов несколько:
1. Выход первых сосудистых растений на сушу и усложнение строения их органов, которые стали специализироваться по выполняемым функциям, что привело к образованию высших споровых растений – папоротникообразных: плаунов, хвощей и папоротников
2. В жизненном цикле папоротникообразных стал преобладать спорофит, на котором развивались споры. Гаметофит редуцировался до небольшой пластинки – заростка. Спорофит у папоротникообразных становится самостоятельным растением, не связанным с гаметофитом, поэтому он заметно увеличился в размерах и эволюционировал не только в травянистые, но и в древесные формы.
3. Появление семенных папоротников. У них произошла дифференциация спорангиев и спор, что привело к развитию мужского и женского гаметофитов.
Вопрос 5. Почему учёные считают мхи тупиковой ветвью эволюции?
Ответ. Мхи – оказались менее приспособленными к жизни на суше. Мхи стали развиваться в направлении преобладания в жизненном цикле полового поколения (гаметофита), где спорофит развит слабее и целиком существует за счёт гаметофита. Для полового процесса гаметофиту мхов требуется свободная вода, а так как у мхов нет проводящих тканей, они приобрели в процессе эволюции особое свойство – гигроскопичность, т. е. способность пассивно всасывать воду. Гигроскопичность привела к развитию у мхов особых листьев – филлоидов, имеющих водоносные клетки, в которых может накапливаться влага.
Спорофит мхов, в отличие от гаметофита, засухоустойчив и способен выдерживать дефицит влаги в условиях наземно-воздушной среды. Это позволило мхам в процессе эволюции приспособиться к жизни на суше, но произрастают они только во влажных местах.
Вопрос 6. В чём состоит преимущество семенного размножения растений по сравнению со споровым? Приведите примеры споровых и семенных растений.
Ответ. Преимущества семенного размножения: семена хорошо защищены покровами и содержат питательные вещества, необходимые для развития зародыша и прорастания. Семена в течение длительного времени могут сохраняться в окружающей среде. Даже в благоприятных условиях прорастают не все семена, часть семян остается в резерве. Семена способны к передвижению. Они способны заглубляться или наоборот передвигаться в почве вверх.
Вопрос 7. Какие ароморфозы и идиоадаптации обеспечили семенным растениям господствующее положение в растительном покрове Земли?
Ответ. Ароморфозы. Первый состоял в появлении и развитии цветка – специализированного генеративного побега, образующего мега- и микроспоры. В ходе эволюции цветок становится приспособлением к опылению и оплодотворению, увеличивающим возможности для перекрёстного опыления и, соответственно, комбинативной изменчивости. Второй ароморфоз состоял в формировании вокруг семян оболочек и развитии плода – органа, обеспечившего защиту семян и их распространение.
Идиоадаптации: цветки оказались приспособлены к разным способам опыления, а плоды и семена – к разным способам распространения. Кроме того, большинство покрытосеменных, за исключением произрастающих в тропических областях, стали листопадными растениями. Учёные связывают это явление с приспособлением к сезонным изменениям климата.