Что служит доказательством исторического развития растений

Тема: Развитие растительного мира. Основные этапы. Доказательства исторического развития. растений Семенные растения

Тема: Развитие растительного мира. Основные этапы.

Доказательства исторического развития. растений Семенные растения.

В девоне появились семенные папоротники, которые вымерли в меловом периоде. Они дали начало семенным растениям, появившимся в результате дальнейшей эволюции разноспоровых растений. Более прогрессивными оказались группы растений, у которых за счет накопления питательных веществ женские споры увеличились в размерах – мегаспоры. Прорастая, мегаспоры давали женский гаметофит, образующий яйцеклетки, из которых развиваются зародыши спорофитов. Таким образом, важнейшей особенностью семенных растений является размножение при помощи семян. В отличие от споры, содержащей мало питательных веществ и требующей для дальнейшего развития сочетания многих благоприятных условий, внутри семени имеется значительно больше питательных веществ, находится зародыш, оно покрыто кожурой.

Следующим ароморфозом семенных растений следует считать появление пыльцевой трубки, по которой мужская гамета движется к женской. Семя образуется из мегаспорангия, который совместно с оболочкой называют семяпочкой или семязачатком. Оболочка мегаспорангия имеет узкий канал, через него приникают спермии. В мегаспорангии развивается женский гаметофит, образуются яйцеклетки, происходит оплодотворение. Оплодотворению предшествует опыление. Мужские гаметы, возникшие внутри микроспоры, как правило, лишены жгутиков и не обладают подвижностью; они называются спермиями.

Таким образом, процесс оплодотворения не зависит от наличия воды. Благодаря этому семенные растения смогли распространиться по всей Земле и занять господствующее положение практически во всех биоценозах. Формирование семени и пыльцевой трубки определило редукцию гаплоидного гаметофита и совершенствование диплоидного спорофита, более приспособленного к обитанию в наземных условиях.

Семенные растения представлены двумя отделами: Голосеменные и Покрытосеменные. К голосеменным относят растения, размножающиеся семенами, но не образующие плодов; у покрытосеменных растений семена расположены внутри завязи, из которой развивается плод, т. е. они защищены (покрыты).

Голосеменные представлены исключительно древесными формами: деревья, кустарники, лианы. Наиболее многочисленной группой современных голосеменных являются хвойные, имеющие игловидные (хвою) или чешуйчатые многолетние листья. У большинства листья вечнозеленые, жесткие, игольчатые по форме. Они покрыты слоем кутикулы, под эпидермой лежат 1-3 слоя толстостенных клеток, придающие листьям большинства хвойных характерную жесткость. Устьица глубоко погружены в ткань листа. У листопадных видов (лиственница) листья плоские, мягкие, расположены спирально или мутовчато.

У хвойных растений в коре, древесине и часто в листьях расположены смоляные каналы, содержащие эфирные масла, смолы, бальзамы, которые имеют большое практическое значение в производстве различных синтетических продуктов. Корневая система у большинства хвойных стержневая, с развитыми боковыми корнями. В стебле различают кору, древесину и слабо выраженную сердцевину. Древесина состоит в основном из трахеид, в ней хорошо заметны годичные кольца.

Размножение хвойных. Сосна представляет собой спорофит, размножается семенами, вегетативное размножение отсутствует. Это однодомное разноспоровое растение. Весной у основания молодых побегов образуются желто-зеленые мужские шишки; на верхушках других веточек – красноватые женские шишки. Шишка представляет собой побег с укороченными междоузлиями; его ось покрыта многочисленными чешуйками.

У основания каждой чешуйки мужских шишек развивается два микроспорангия (пыльцевых мешка), в которых в результате мейоза образуются гаплоидные микроспоры; каждая из них прорастает в мужской гаметофит – пыльцевое зерно. Оно состоит из оболочек (интины и экзины), между которыми находятся воздухоносные камеры, что облегчает перенос пыльцы ветром. Внутри микроспоры в результате последовательных делений образуются два спермия и клетки, образующие пыльцевую трубку.

На внутренней (семенной) поверхности чешуек женских шишек находятся два семязачатка. Семязачаток включает мегаспорангий, окруженный оболочкой, и имеет канал – пыльцевой ход. Мегаспора прорастает в женский гаметофит, образованный гаплоидным эндоспермом и чаще всего двумя архегониями с яйцеклетками. При опылении пыльца попадает в щели между сменными чешуйками и оседает на семязачатках. Чешуйки склеиваются смолистым веществом, а пыльца остается до следующего года. Оплодотворение у сосны происходит через 12-14 месяцев после опыления. При прорастании пыльцы пыльцевая трубка проникает через пыльцевой ход к яйцеклетке и высвобождает два спермия. Один спермий сливается с яйцеклеткой, другой – погибает. Из диплоидной зиготы развивается зародыш, из покровов семяпочки образуется кожура семени. После созревания семян чешуйки шишки расходятся и семена выпадают. В России хвойные в основном представлены лиственницей, сосной, елью, пихтой. Хвойные используют как строительный материал, топливо; они являются сырьем для производства смол, эфирных масел, лекарственных средств, целлюлозно-бумажной промышленности.

Отдел покрытосеменные или цветковые растения

Покрытосеменные – крупнейший отдел растительного мира, к которому относится около 250 тыс. видов. Произрастают во всех климатических зонах и входят в состав самых разнообразных экологических систем. Доминирующая роль цветковых растений связана с рядом прогрессивных морфологических изменений, возникших в процессе эволюции:

— прогрессивные изменения структуры тканей, вегетативных и генеративных органов обеспечили возникновение разнообразных древесных травянистых жизненных форм, образующих многоярусные биоценозы;

— появление цветка – органа размножения, в котором происходит бесполое размножение (образование спор) и половое размножение (формирование семени);

— наличие в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки и предохраняющей их от неблагоприятных воздействий среды. Из завязи развивается плод, и семена находятся внутри плода, т. е. защищены (покрыты)

— двойное оплодотворение, в результате которого в семени образуются диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм

— женский гаметофит представлен зародышевым мешком, состоящим из восьми клеток;

— основными проводящими элементами ксилемы взамен трахеидам становятся сосуды, во флоэме ситовидные трубки имеют членистое строение, появляются клетки-спутники.

Первые цветковые были древесными растениями. Из них возникли кустарники, полукустарники и наконец травянистые формы, вначале многолетние, а процессе расселения – двулетние и однолетние. Травы представляют более прогрессивную жизненную форму растений.

Цветок – орган семенного размножения, в нем совмещены процессы бесполого и полового размножения. Он представляет видоизмененный укороченный побег с ограниченным ростом. Развитие цветка завершается образованием плода с семенами.

Видоизмененный стебель цветка образует цветоножку (часть стебля, несущая цветок) и цветоложе (расширенная часть цветоножки), а видоизмененные листья – чашелистики, лепестки, тычинки и плодолистики, формирующие пестик.

На цветоложе располагаются околоцветник, тычинки и пестик. Околоцветник включает чашечку и венчик. По краю цветоложа расположена чашечка, которая состоит из свободных или сросшихся чашелистиков, обычно зеленого цвета. Ближе к центру цветка расположен венчик, образованный из свободных или сросшихся лепестков. Венчик, как правило, окрашен. Околоцветник играет защитную роль для репродуктивных частей цветка и, кроме того, важен при опылении. К центру от венчика находятся тычинки.

Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Пыльник образован из двух половин, каждая из которых представлена двумя микроспорангиями (пыльцевыми мешками). Внутри пыльцевых мешков образуются микроспоры. В центре цветка находится один или несколько пестиков. Пестик состоит из рыльца, столбика и завязи. Нижняя, расширенная, часть пестика – завязь – имеет полость, в которой находится семяпочка – мегаспорангий. Закрытое положение семяпочки является характерной особенностью покрытосеменных.

Одиночные цветки в природе встречаются сравнительно редко. Чаще наблюдается сочетание некоторого количества цветков – соцветие. Это специализированный побег, несущий цветки и видоизмененные листья. Соцветия делятся на простые и сложные. У простых соцветий на главной оси расположены цветки, у сложных – простые соцветия. Простые соцветия включают:

колос – на оси находятся сидячие цветки без цветоножек (подорожник);

початок – колос с разросшейся мясистой осью (кукуруза;

зонтик – главная ось укорочена, цветоножки всех цветков кажутся выходящими из ее вершины и имеют одинаковую длину (лук, примула, вишня);

головка – главная ось укорочена, на вершине тесно расположены цветки, не имеющие или почти не имеющие цветоножек (клевер);

корзинка отличается от головки утолщенной блюдцевидной осью, которая образует общее цветоложе для сидячих цветков (подсолнечник, ромашка);

щиток – кисть, у которой нижние цветоножки длиннее верхних, цветки располагаются в одной плоскости (яблоня, груша).

Сложные соцветия – это метелка, или сложная кисть, на главной оси на разной высоте расположены простые кисти (сирень) или простые колоски (мятлик);

Сложный колос – удлиненная ось, на которой сидят простые колоски (рожь, пшеница);

Сложный зонтик – укороченная ось, от которой отходят оси, несущие простые зонтики (большинство зонтичных).

Биологическое значение соцветий у растений, опыляемых насекомыми, заключается в том, что мелкие цветки, собранные в соцветия, хорошо заметны для насекомых, что ускоряет их опыление. У ветроопыляемых растений в соцветиях, находящихся обычно на концах стеблей и не прикрытых листьями, лучше происходит отдача и улавливание пыльцы, переносимой воздушными потоками.

Опыление. Оплодотворение цветковых растений.

Опылением называют перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Различают самоопыление в пределах одного обоеполого цветка и перекрестное опыление – попадание пыльцы на рыльце пестика другого цветка. Перекрестное опыление встречается в природе гораздо чаще и обеспечивает генетически более разнообразное потомство. Пыльца может переноситься в основном ветром и насекомыми, а также водой, птицами и др. Приспособление цветков к опылению насекомыми привело к формированию ярко окрашенных лепестков, выработке сахаристой жидкости, привлечению запахом и др. Ветроопыляемые растения имеют невзрачные цветки с плохо развитым околоцветником; сухая мелкая пыльца образуется у них в большом количестве. Такие растения (береза, орешник, осина) образуют большие массивы и цветут до появления листьев, что облегчает перенос пыльцы.

Оплодотворению предшествует процесс формирования мужского и женского гаметофитов.

Женский гаметофит формируется внутри завязи пестика. В одной из диплоидных клеток семязачатка (мегаспорангия) в результате мейоза образуются четыре гаплоидные мегаспоры. Три из них отмирают, а одна проходит три митотических деления, в результате чего эта клетка содержит восемь гаплоидных ядер. Так возникает женский гаметофит, часто называемый зародышевым мешком. В зрелом женском гаметофите возникают яйцеклетка, диплоидная центральная клетка и ряд дополнительных клеток.

Мужской гаметофит образуется в пыльниках тычинок. В микроспорангиях материнские клетки спор делятся мейозом, в результате чего из каждой образуются четыре гаплоидные микроспоры. Сформировавшаяся микроспора имеет оболочку и ядро. Ядро затем делится митозом с образованием генеративной и вегетативной клеток. Генеративная клетка вскоре еще раз делится митозом и формирует два спермия. Таким образом, сформировавшееся пыльцевое зерно содержит вегетативную клетку и два спермия и способно к оплодотворению.

Семя – орган полового размножения и расселения растений. Оно развивается из семяпочки и заключает в себе зародыш и запасные питательные вещества для него. В зрелом семени различают семенную кожуру, питательную ткань и зародыш. Зародыш в значительной мере образован меристематическими клетками. В нем различают зародышевые корешок и стебелек. К верхней части стебелька прикрепляются гомологичные листьям семядоли. Верхушка стебелька завершается почечкой. Из корешка образуется главный корень нового растения, почечка является зачатком главного побега растения. Число семядолей различно. У двудольных их две, у однодольных – одна. При наземном прорастании семядоли способны с фотосинтезу, а при подземном – служат хранилищем питательных веществ.

В клетках эндосперма откладываются зерна крахмала, белков и капли жира в виде эмульсии. У многих двудольных растений развивающийся зародыш поглощает весь эндосперм. Запасные питательные вещества размещаются в семядолях, которые становятся мясистыми и заполняют все семя. У злаков, наоборот, семядоли небольшие и запасные питательные вещества откладываются в эндосперме, который занимает основной объем семени. Семенная кожура в основном образуется из покровов семяпочки, плотно окружает семя и является основным защитным покровом от высыхания, преждевременного насыщения влагой тканей семени. В неблагоприятных условиях семена могут долго пребывать в состоянии покоя. При определенной температуре и влажности семена всасывают воду и начинают прорастать.

Плод – представляет собой видоизмененный после оплодотворения цветок, приспособленный к защите и распространению семян. В состав плода входят пестик и другие части цветка: разросшееся цветоложе, сросшиеся основания чашелистиков, лепестков и тычинок. При образовании плода из завязи ее стенки разрастаются и образуют околоплодник.

В зависимости от количества воды в околоплоднике плоды подразделяют на сухие и сочные, а по количеству семян – на односеменные и многосеменные. По происхождению выделяют простые, сложные плоды и соплодия. Простой плод (костянка, зерновка, боб) развивается из цветка с одним пестиком, сложный (ежевика, малина) – из цветка, имеющего несколько пестиков, соплодие (ананас, шелковица) – из соцветия со сросшимися цветками.

К сухим односеменным плодам относятся

орех (лещина, дуб, липа, конопля),

семянка (подсолнечник, василек, одуванчик),

зерновка (рожь, ячмень, пшеница, кукуруза, овес),

крылатка (береза, клен, вяз).

Сухие многосеменные плоды включают

боб (горох, люцерна, клевер),

стручок (капуста, брюква, пастушья сумка),

коробочка (мак, львиный зев, подорожник).

К сочным односеменным или многосеменным плодам относятся

костянка (слива, вишня, абрикос, крушина, боярышник), ягода (виноград, черника, смородина, клюква, томаты, баклажаны),

тыквина (тыква, арбуз, дыня, огурец),

померанец (апельсин, мандарин, лимон),

яблоко (яблоня, груша, рябина).

Распространение плодов и семян.

В процессе эволюции у растений сформировались различные приспособления, обеспечивающие распространение семян. Факторами распространения семян и плодов являются воздушные потоки, вода, животные, человек, а также некоторые особенности плодов, обеспечивающие разбрасывание семян. У многих растений плоды при созревании вскрываются, резким толчком выбрасывая семена. Некоторые растения имеют столь малые и легкие семена, что они удерживаются в воздухе и переносятся ветром на значительные расстояния. Однако им присуще и отрицательное качество – слабое развитие зародыша и малое количество питательных веществ. Поэтому на более крупных семенах и плодах находятся волоски или крылатые выросты, облегчающие их парение в воздухе. Семена и плоды водных растений имеют различные выросты, наполненные воздухом. Они без вреда для себя могут выносить долгое пребывание в воде.

При помощи животных и человека распространяются цепкие и клейкие плоды и семена, а также имеющие мясистый, сочный околоплодник. Плоды, содержащие колючки, крючки, щетинки, цепляются ими за шерсть животных, перья птиц, одежду человека, легко отрываются от растения и переносятся на большие расстояния. Мясистый, сочный околоплодник является приспособлением для распространения семян животными и птицами, которые поедают плоды. Непереваренные семена выбрасываются с испражнениями. Семена многих растений распространяются муравьями, которые поедают выросты покровов семян, богатые маслыми.

Классификация цветковых растений.

Выделяют два класса покрытосеменных, или цветковых, растений: Двудольные и Однодольные. Однодольные растения произошли от двудольных и между ними много общих черт.

Класс Двудольные характеризуется прежде всего строением зародыша. Как правило, он состоит из двух семядолей, между которыми расположена почка. Листовые пластинки двудольных чаще всего имеют сетчатое, перистое или пальчатое жилкование. Растения, выросшие из семени, обладают длительно сохраняющимся главным корнем, который развивается из зародышевого корешка. В строении стебля у двудольных наблюдается сплошное или пучковое расположение проводящей системы, причем пучки размещаются на поперечном срезе стебля по кругу. Наличие камбия обеспечивает нарастание стебля в толщину. В большинстве случаев двудольные растения имеют пятичленные или четырехчленные цветки. Цветок содержит пять (четыре) чашелистиков, тычинки, пестик состоит из пяти или четырех плодолистиков. К двудольным относятся древесные формы, кустарники и травы.

Для однодольных кроме наличия одной семядоли в семени характерен еще ряд признаков: трехчленный тип строения цветка, раннее отмирание главного корня и развитие придаточной корневой системы, расположение проводящих пучков на поперечном срезе стебля не по кругу, а беспорядочно, отсутствие в проводящих пучках камбия (вследствие чего нет утолщения стебля), параллельное или дуговое жилкование листьев. Подавляющее большинство однодольных – травянистые растения.

Источник

Биология

Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов

Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы

План урока:

Происхождение растений

Изначально на Земле было полно питательных веществ. Первые организмы были гетеротрофными одноклеточными и безъядерными, то есть не могли самостоятельно синтезировать органические соединения. Они питались тем, что находили в Мировом океане. Постепенно запасы истощались, а организмов становилось всё больше. Для выживания в такой конкуренции требовалась кардинально новая стратегия.

Так появились первые фотосинтезирующие организмы. Они могли питаться энергией солнечного света и сами производили органические вещества. 2,7млрд лет назад возникли цианобактерии — предки современных растений, которые живы и по сей день.

Раньше их называли синезелёными водорослями, но это не совсем верно. Хоть цианобактерии и умеют фотосинтезировать, они относятся не к растениям, а к бактериям.

У древних бактерий одиночная клетка, в которой нет оформленного ядра, митохондрий, эндоплазматической сети и вакуолей, заполненных клеточным соком. Клетка окружена прочной клеточной стенкой, которая состоит из четырёх слоёв. Часто снаружи стенки расположен ещё и слизистый слой.

Клетки могутфотосинтезировать благодаря наличию в них пигментов: хлорофилла, каротиноидов, фикоцианина и фикоэритрина. Пигменты придают цианобактериям определённую окраску:

Цианобактерии размножались, заселяли планету и выделяли кислород как побочный продукт фотосинтеза. Это навсегда изменило атмосферу планеты. За почти весь кислород, которым мы дышим, можно сказать спасибо цианобактериям. Появление огромного количество кислорода в атмосфере привело к вымиранию почти всей анаэробной фауны Земли, то есть тех живых организмов, которым для развития не нужен был кислород. Это событие именуется кислородной катастрофой Земли.

Цианобактерии — одноклеточные организмы. Далее эволюция растений разработала многоклеточные организмы. Затем — водоросли. У водорослей нет тканей и органов. Их тело представлено неорганизованным многоклеточным образованием — талломом. По-другому таллом называют слоевищем. К прикреплённым ко дну водорослей развиваются аналоги корней — ризоиды.

У водорослей тоже есть в составе различные пигменты, поэтому они могут по-разному окрашиваться. Окраску зелёных водорослей (хламидомонада, хлорелла) определяет хлорофилл, окраску бурых водорослей (ламинария, фукус) — фукоксантин, окраску красных водорослей (порфира, филлофора) — сочетание хлорофилла, каротиноидов и фикобилина.

После жизни перестало хватать Мирового океана: так растения вышли на сушу.

Этапы эволюции растений

Водоросли решили развиваться в двух направлениях: одни выбрали дорогу мохообразных, другие — риниофитов.

Мохообразные. У мхов, как и у водорослей, нет настоящих корней: они прикрепляются к земле ризоидами. В отличие от корней, ризоиды — одноклеточные нитевидные образования. У них нет специальных зон со своей специализацией. Мхи относятся к элементарным растениям, не способным к запасанию.

Риниофиты. Другое название — псилофиты. Растения, которые выбрали это направление, выиграли в эволюционной гонке. Сами риниофиты вымерли, но большинство растительных организмов, которые мы наблюдаем сейчас, являются их потомками. У риниофитов не было листьев. Это были первые высшие растения с развитыми проводящими (древесина, луб) и покровными тканями (эпидерма). Благодаря сосудам, их останки хорошо сохранились в окаменевших породах. Остатки служат доказательством эволюции растений.

Также учёные находят остатки папоротникообразных в залежах каменного угля и цианобактериальные маты — отложения древних сообществ. Всё это служит напоминанием об эволюции растительных организмов.

Псилофиты существовали совсем недолго. От риниофитов произошли папоротникообразные: папоротники, хвощи и плауны. У них развиты ткани, но имеется один существенный недостаток. Половое размножение папоротникообразных зависит от воды: сперматозоид и яйцеклетка сливаются с друг другом и образуют зиготу только во время дождя.

Далее появились голосеменные растения. У них вместо сперматозоида образуется спермий — неподвижная мужская половая клетка. Пыльца становится пыльцевой трубкой, формируя неподвижные безжгутиковые спермии. Они соединяются с яйцеклеткой. Из сформировавшейся зиготы вырастает семя. Шишка одревесневает, открывается, освобождая семена для дальнейшего распространения. Однако, всё это время семена беззащитны перед неблагоприятными условиями среды.

Покрытосеменные довели процесс полового размножения практически до совершенства. Вегетативная клетка удлиняется и становится пыльцевой трубкой. Она вырастает и пробирается к зародышевому мешку. Генеративная клетка делится на 2 неподвижных спермия. Один из них соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу. Второй объединяется с центральной клеткой, формируя в дальнейшем эндосперм. Этот процесс именуется двойным оплодотворением. В отличие от голосеменных растений, далее семя защищается от неблагоприятных воздействий мощным околоплодником.

Именно в таком порядке появились привычные растения. Порядок их образования изображают в виде дерева, которое называется филогенетическим.

Филогенетическое древо растительного мира

Антропогенное воздействие на растения

Как вы помните из прошлого урока, антропогенные экологические факторы — это воздействие человека на окружающую среду. К сожалению, на развитие растений влияет не только конкуренция, которая ведёт к совершенствованию, но и негативное воздействие человека, которое ведёт к уничтожению видов и искажению окружающей среды.

Процесс воздействия идёт в четырёх направлениях:

Негативное влияние антропогенного загрязнения очевидно. При этом выделяют три класса взаимодействия загрязнения и растительных сообществ:

Существуют виды, по которым можно судить об уровне загрязнения окружающей среды. Метод называется биоиндикацией. В основном используются лишайники. Тогда биоиндикация становится лихеноиндикацией. Они особо чувствительны к вредным воздействиям, поэтому даже при низком уровне загрязнения массово погибают.

Устойчивые виды используют для очищения атмосферного воздуха. К таким видам относятся тополь и лиственница.

Чтобы предотвратить гибель растений, люди организуют особо охраняемые природные территории:

Также люди ведут красную книгу — это сборник находящихся под угрозой исчезновения живых организмов. Её создали, чтобы привлечь внимание к проблеме исчезновения видов из-за антропогенного воздействия на окружающую среду. Первая красная книга издана в 1966 году.

Кроме красной книги, есть ещё чёрная и зелёная книги. В чёрной книге хранится список уже вымерших организмов, которых человечество не успело спасти.

Зелёная книга — документ, в котором описаны имеющие значение растительные сообщества.

Источник