2. Эволюция растительного мира на Земле

Более 400 000 видов флоры известны сегодня, и все они произошли от нескольких древних морских растений. Виды, исчезнувшие с лица Земли, не входят в это число, поскольку к меняющимся условиям на Земле адаптироваться они не смогли, или не выдержали конкуренцию со стороны вновь появившихся растений, которые лучше были приспособлены к новой среде обитания.

Палеоботаники установили распределение растительного покрова по поверхности Земли в разные геологические периоды, а также закономерности его смены. В том, что у растений нет твердого скелета, который легко превращается в окаменелость, заключается сложность исследований.

К счастью, иногда можно обнаружить ранние формы флоры в древних илистых отложениях, а в горных породах были найдены некоторые останки растений, их возраст составляет около 3,1 млрд. лет.

О том, что жизнь на планете должна была начаться с появления растениеподобных организмов, ставших важным звеном в пищевой цепи животных в дальнейшем, свидетельствуют окаменелости.

Но намного значимее роль растений в эволюционной истории Земли, так как они фактически преобразовали атмосферу нашей планеты и сделали ее пригодной для существования животного мира.

Вероятно, в условиях изначального содержания огромного количества углекислоты в атмосфере, животные не смогли бы дышать. Углекислый газ в кислород растения преобразуют в процессе фотосинтеза, насыщая им атмосферу.

Основой пищевой цепи послужила способность растений использовать солнечный свет для производства сложных органических веществ. Эволюцию плотоядных и травоядных животных обеспечили растения.

Эволюция, однако, крайне медленный процесс, и естественный отбор благоприятствует особям, приспосабливающимся к изменениям среды обитания, а не просто к изменениям как таковым.

Без воды не могли обходиться древнейшие виды растительного мира, так как структуры необходимые для жизни на суше, у них отсутствовали.

Первые вышедшие растения из воды, вероятно, обосновались в болотах, где их нижняя часть могла постоянно находиться под водой. Скорее всего, первые истинно наземные растения оставались влаголюбивыми и росли возле воды.

Влажная среда для размножения по-прежнему, была необходима печеночникам, мхам и папоротникам, которые развивались как растения с давних времен.

Голосеменные

Предшественники цветковых растений – голосеменные, среди них хвойные деревья – нуждались в ветре для рассеивания семян и опыления, поскольку тогда еще не было способных это делать насекомых.

Одновременно с насекомыми и животными развивались преобладающие сегодня цветковые (покрытосеменные) растения, поэтому часто опыляются ими.

ПРОСТЕЙШИЕ ВОДОРОСЛИ БЫЛИ ДРЕВНЕЙШИМИ ИЗ ИЗВЕСТНЫХ РАСТЕНИЙ.

Это одноклеточные организмы, все функции которых выполняла единственная лишенная ядра клетка. Крайне примитивными были эти сине–зеленые водоросли, и только около 1,5 млрд. лет назад появились имеющие клеточное ядро водоросли.

Многоклеточные организмы возникли со временем. Возможно, они сходные с морскими водорослями и имеющие в разных частях растения органы размножения.

Около 590 млн. лет назад, в кембрийский период, прочно обосновались на Земле многие формы жизни. К этому периоду относятся более 900 видов – и это те растения, которые сохранились и были обнаружены сотни миллионов лет спустя.

ПЕРЕСЕЛЕНИЕ НА СУШУ.

Asteroxylon440 – 408 млн. лет назад, в силурийский период, из воды вышли растения и начали заселять сушу. Среда обитания растений и животных в давние времена ограничивалась океанами, но к жизни в пресной воде адаптировались водоросли. Наземные виды, вероятно, произошли от этих пресноводных водорослей.

Абсолютно другое строение должны иметь водные растения, чтобы выжить на суше. В них должен присутствовать более жесткий поддерживающий растение орган, а так же сеть сосудов.

Репродуктивную систему, которая способна нормально функционировать в воздушной среде, должны создать наземные растения, прежде чем переместится в более засушливые районы.

В скальных породах силурийского периода были обнаружены следы самых древних растений. Тело одного из них Zosterophyllum, представляло собой таллом, т. е. не было расчленено на стебель, корень и листья. Rhynia – растение без листьев и корней, но на концах побегов с крупными спорангиями.

Asteroxylon состоял из выполняющего функцию корня, корневища и усеянных мелкими чешуевидными листьями надземными побегами. Весьма вероятно, что они все были болотными растениями.

Корни накапливающие и впитывающие воду появились у растений для произрастания на суше. Менее зависимые от влаги способы размножения усовершенствовались у них в ходе очень длительного периода эволюции.

В отличие от появившихся позже цветковых растений, сохранившимся до наших дней реликтовым видам, таким как печеночники и мхи, по-прежнему нужна влажная среда и вода для размножения.

ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПРОГРЕСС.

Не обязательно прямолинейным или непрерывным с неизменным темпом развития должен быть процесс эволюции.

Нижеследующие группы растений, почти наверняка возникли в ходе эволюции, причем именно в приведенном порядке. О том, что эволюция продолжающийся и сейчас непрерывный процесс, забывать не следует. И только по истечении очень длительного периода времени можно обнаружить изменения.

БАКТЕРИИ.

Вероятно, что первые клеточные организмы обитали в «первичном» бульоне и напоминали бактерии. Принято считать, что бактерии ближе к растениям, чем к животным, хотя у них мало общего как с одними, так и с другими. С поразительной скоростью способны размножаться эти микроскопические одноклеточные в идеальных условиях.

Многие бактерии – это сапрофиты или паразиты, которые питаются органическим материалом отмерших организмов, а не вырабатывающие его в процессе фотосинтеза.

Однако, в органических веществах могут жить некоторые из них, в таких как азот и аммиак, что возможно связанно с их появлением в давние времена, когда большое количество аммиака содержала атмосфера Земли.

СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ.

На настоящие водоросли, несмотря на свое название, эти примитивные растения мало похожи. Возрастом 3,1 млрд. лет, обнаруженные в горных породах отдельные окаменелости, очень напоминают современные сине-зеленые водоросли.

Это доказывает их принадлежность к способным к фотосинтезу, древнейшим видам. Микроскопические одноклеточные безъядерные организмы – это большинство сине-зеленых водорослей.

Но благодаря тому, что в слизи некоторых водорослей находятся целые колонии этих растений, некоторые из них можно увидеть невооруженным глазом.

ВОДОРОСЛИ.

Это еще один вид примитивных растений, которые лишены цветковых структур и листьев. Получать пищу за счет фотосинтеза под воздействием естественного солнечного света способны почти все виды водорослей.

В океанах преобладают такие примитивные растения, включая планктон, в основном состоящий из одноклеточных водорослей и многоклеточные морские водоросли.

Пресноводные и наземные водоросли широко распространились. К «цветению» воды в водоемах и налету, образующемуся на стенках аквариумов, влажных глиняных горшков и других сосудов приводят именно они.

Многоклеточными и одноклеточными бывают водоросли и могут образовать колонии или нити. Связующим звеном между животными и растениями считают некоторые их виды.

Euglenophytes способны передвигаться с помощью жгутиков, имеют светочувствительный красный глазок и могут заглатывать частицы твердой пищи.

ЛИШАЙНИКИ.

Результатом мутуализма грибов и водорослей являются такие сложные растения. Только после того, как сформировались эти два самостоятельных вида растений, смогли появиться лишайники.

С точки зрения эволюции они заняли свободную нишу и способны существовать в неблагоприятных условиях, в которых лишь немногие другие растения могут выжить.

МХИ И ПЕЧЕНОЧНИКИ.

Хотя эволюция мхов и печеночников все еще продолжается, они схожи с примитивными растениями. Они имеют четко выраженные стебли и листовидные структуры, а также признаки начала развития сосудистой проводящей ткани. Размножаются мхи и печеночники спорами, при этом существует две стадии размножения.

Сперва появляется спорофит доминирующая форма, несущая споры), а затем – гаметофит (половое поколение).

Чередование поколение – название этого сложного процесса. Для него требуется очень влажная среда или вода. Это еще одно свойство, которое подтверждает 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 им для успешного размножения необходима вода или большое содержание влаги.

Меньше от влаги зависят спорофиты. И хотя споровое поколение для развития гаметофитов должно расти поблизости от влажных участков, это означает, что среда обитания папоротников разнообразнее, чем мхов и печеночников.

О более поздней эволюции говорит более сложная структура папоротников. Однако известно, что в девоне (480 – 360 млн. лет назад) они было широко распространены. Такая структура позволяет папоротникам адаптироваться к жизни на суше и придает им необходимую для дальнейшего роста жесткость.

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

ПТЕРИДОСПЕРМЫ.

Прародителями современных цветковых растений были птеридоспермы или семенные папоротники. Ныне это исчезнувший вид. Внешне птеридоспермы походили на папоротники, но на концах особых побегов у них формировались семена. Обитали они в период с девонского по триасовый (248 млн. лет назад).

ГОЛОСЕМЕННЫЕ.

Практически одни деревья включают голосеменные растения. Их эволюционный процесс начался позже, чем у перечисленных выше групп. Они появились в мезозойскую эру. У них есть семязачатки и шишки, у которых, в отличие от покрытосеменных растений, отсутствуют плодолистики.

Такие хвойные деревья как лиственница и сосна являются наиболее известными голосеменными. А также тропические виды – гинкго и саговники. В мезозойскую эру саговники получили наибольшее распространение.

Также к хвойным деревьям относится гигантская секвойя, которая может достигать очень больших размеров. Огромное экономическое значение имеют хвойные деревья. Для производства лесоматериалов и целлюлозы их выращивают в больших количествах.

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ.

В современном мире это преобладающая группа растений. В нее входят как цветы (маргаритка и одуванчик) так и деревья (например, конский каштан, дуб). К покрытосеменным относятся большинство потребляемых нами овощей, орхидеи, декоративные травы, которыми засевают газоны, а также различные злаки (включая зерновые овес и пшеницу).

Покрытосеменные – это цветковые растения. Их семена заключены в плодолистики. Разными путями протекала эволюция этих растений. Как насекомые, так и ветер играют важную роль в опылении этих растений. Отдельными видами насекомых или птиц опыляются некоторые из них. Способы разброса семян также весьма разнообразны.

Таблица охватывающая эволюцию растений по геологическим периодам