Какие были первые наземные растения: Как назывались первые наземные растения

Развитие жизни в палеозойской эре. Первые наземные растения


Стр. 109


Вопросы и задания для повторения.


1. Опишите климатические условия периодов палеозойской эры.


Климат изменялся от Кембрия к Пермскому периоду – вначале господствовали в основном высокие температуры без значительных колебаний между экватором и полюсами. С наступлением ордовика и силура в климат вносится определенное разнообразие. Так, появляются пояса экваториального, тропического, субтропического и умеренного типа климатов (чем напоминает их настоящее расположение). В ордовике же значительно снизились температуры в тропическом и субтропическом поясе.


2. Когда появились первые наземные растения?


В начале палеозойской эры растения населяют в основном моря, но в ордовике – силуре появляются первые наземные растения – псилофиты.


Это были небольшие растения, занимающие промежуточное положение между водорослями и наземными сосудистыми растениями. Псилофиты имели уже проводящую (сосудистую) систему, первые слабодифференцированные ткани, могли укрепляться в почве, хотя корни еще (как и другие вегетативные органы) отсутствовали. Дальнейшая эволюция растений на суше была направлена на дифференцировку тела на вегетативные органы и ткани, совершенствование – сосудистой системы (обеспечивающей быстрое поднятие воды на большую высоту).


3. В каком направлении шла эволюция растений на суше?


Дальнейшая эволюция растений на суше шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствование сосудистой системы (обеспечивающей быстрое передвижение воды на большую высоту). Уже в засушливом девоне совсем исчезают риниофиты и широко распространяются хвощи, плауны, папоротникообразные. Ещё большего развития достигает наземная растительность в каменноугольном периоде – карбоне, характеризующемся влажным и тёплым климатом на протяжении всего года.


4. Охарактеризуйте эволюцию животных в палеозойскую эру.


Животный мир в палеозойской эре развивался чрезвычайно бурно и был представлен большим количеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигает жизнь в морях. В кембрийском периоде уже существуют все основные типы животных, кроме хордовых. Губки, кораллы, иглокожие, разнообразные моллюски, громадные хищные ракоскорпионы – вот неполный перечень обитателей кембрийских морей.


В ордовике продолжается совершенствование и специализация основных типов. Впервые обнаруживаются остатки животных, имевших внутренний осевой скелет, – бесчелюстных позвоночных, отдаленными потомками которых являются современные миноги и миксины. Рот этих своеобразных организмов представлял собой простое отверстие, ведущее в пищеварительный тракт. Передний отдел пищеварительной трубки был пронизан жаберными щелями, между которыми располагались опорные хрящевые жаберные дуги. Бесчелюстные питались организмами, обитающими в илистом дне рек и озер, и детритом (органическими остатками), засасывая пищу ртом. У части бесчелюстных возникло расчленение жаберных дуг, что позволило изменять просвет глотки с помощью жаберной мускулатуры и, следовательно, удерживать попавшую в пищеварительную трубку подвижную добычу.


Появление хватательного ротового аппарата – крупный ароморфоз – вызвало перестройку всей организации позвоночных.


Возникновение парных плавников – конечностей – следующий крупный ароморфоз в эволюции позвоночных.


В силурийском периоде на сушу вместе с псилофитами вышли первые дышащие воздухом животные – членистоногие. В водоемах продолжалось интенсивное развитие низших позвоночных. Предполагается, что позвоночные возникли в мелких пресноводных водоемах и лишь затем переселились в моря. Девонский период ознаменован освоением суши другими членистоногими – пауками; в конце периода появляются первые наземные позвоночные – амфибии (стегоцефалы). В каменноугольном периоде возникают рептилии (котилозавры), летающие насекомые и легочные моллюски. В последнем, пермском периоде палеозойской эры наблюдается быстрое развитие и увеличение систематических групп рептилий; появляются зверозубые пресмыкающиеся – предки млекопитающих.


5. Какие особенности строения позвоночных животных послужили предпосылками выхода их на сушу?


В силурийском периоде на сушу вместе с псилофитами вышли первые дышащие воздухом животные – членистоногие. В водоемах продолжалось интенсивное развитие низших позвоночных. Предполагается, что позвоночные возникли в мелких пресноводных водоемах и лишь затем переселились в моря. В девоне позвоночные представлены тремя группами: двоякодышащими, лучеперыми и кистеперыми рыбами. Именно кистепёрые рыбы дали развитие наземным позвоночным животным. Кистеперые рыбы были типично водными животными, но могли дышать атмосферным воздухом с помощью примитивных легких, представлявших собой выпячивания стенки кишки. Приспособиться к жизни на суше смогли только кистеперые рыбы. Их плавники представляли собой лопасти, состоящие из отдельных костей с прикрепленными к ним мышцами. С помощью плавников кистеперые рыбы – крупные животные длиной от 1,5 до нескольких метров – могли ползать по дну. Таким образом, они имели две основные предпосылки для перехода в наземную среду обитания: мускулистые конечности и легкие. В конце девона кистеперые рыбы дали начало первым земноводным – стегоцефалам.

Зал II Докембрий и ранний палеозой: беспозвоночные животные и растения

Рис. 84. Диатомовые водоросли  (СЭМ). Плиоцен, Черное море. 

Рис. 87. Отпечаток коры лепидодендрона Lepidodendron sp.  Карбон, Западная Европа.

Витрина «Водоросли»

(рис. 34, II-26)

Автор витрины: К.Б. Кордэ

 

Водоросли – сборная группа наиболее древних низших растений, которая объединяет не менее 10 самостоятельных отделов организмов, как одноклеточных, так и многоклеточных. Они имеют единое недифференцированное тело (таллом, слоевище). Размеры водорослей варьируют от микроскопических до десятков метров. Большинство водорослей является обитателями морских или пресноводных бассейнов. Реже они живут во влажной почве, на камнях и коре деревьев или образуют в сухих местах своеобразные единые комплексы с грибами (лишайники). Многие группы водорослей отличаются набором пигментов, осуществляющих фотосинтез, что и отражается в их окраске и названии (красные, золотистые, бурые, зеленые). Водоросли были первенцами растительного мира Земли (рис. 83) и имели первостепенное значение в пополнении атмосферы кислородом, что оказалось крайне важным фактором эволюции биосферы. Некоторые представители этой многочисленной и широко распространенной группы имеют особенно большое значение для биостратиграфии и изучения палеобиогеографии и палеоэкологии морских и пресноводных бассейнов, например, диатомовые (рис. 84), динофитовые и золотистые водоросли – крошечные кокколитофориды. Последние являются еще и породообразующими организмами писчего мела. Харовые водоросли – тоже породообразователи, они слагают харовый туф. И в современных морских биоценозах водоросли продолжают играть весьма существенную роль. Из материалов витрины можно узнать о формах сохранности водорослей в ископаемом состоянии, их систематике и геологической истории. В витрине представлены разнообразные строматолиты, являющиеся продуктами жизнедеятельности цианобактерий, зеленых водорослей и разнообразных

микроорганизмов (цианобактерии ранее рассматривались как синезеленые водоросли).

Витрина

«Высшие споровые растения»

(рис. 34, II-27)

Авторы витрины: С.В. Мейен, А.В. Гоманьков

 

Споровые растения – самые примитивные представители подцарства высших растений. Предполагают, что они произошли от зеленых водорослей. Древние споровые – первые наземные растения, еще не оторвавшиеся окончательно от водной среды, имели стебель и просто устроенные органы размножения. Их эволюция связана с выходом на сушу и формированием ствола, листьев и корня. У споровых наблюдается чередование полового (гаметофит) и бесполого поколения (спорофит). Размножение осуществляется с помощью спор, гаметофит свободноживущий. Проводящая ткань (ксилема) состоит  из трахеид – удлиненных клеток с толстой оболочкой, несущей разнообразную скульптуру и поры. К споровым  растениям относятся моховидные, риниофиты, плауновидные, хвощевидные (или членистостебельные) и папоротниковидные. Лишь у моховидных спорофит не существует как самостоятельное растение, у всех прочих спорофит преобладает над гаметофитом. Споровые растения представлены и в современной флоре, однако резко уступают по численности и разнообразию семенным растениям. Риниофиты (называемые также псилофитами или проптеридофитами) (рис. 85) по древности могут конкурировать лишь с моховидными. В витрине показаны некоторые представители этой группы растений. На одном из рисунков изображена куксония – небольшое сосудистое растение без корней и листьев со спорангиями на концах веточек. Риниофиты вымерли в конце девона. Довольно примитивно устроены и потомки риниофитов – плауновидные – наземные растения, уже имевшие стебель, филлоидные листья, ризофоры и корни. Первые позднесилурийские плауновидные были травянистыми растениями. В позднем палеозое появились крупные древовидные формы, достигавшие сорокаметровой высоты. Таким огромным был, например, лепидодендрон, реконструкция которого помещена в витрине (рис. 86). Здесь представлены также часть его ствола и окаменевшие побеги (рис. 87).

Рис. 85. Фрагменты побегов проптеридофита савдонии Sawdonia ornata (Dawson) Hueber, 1971  Нижний девон, Россия, Красноярский край.

Рис. 86. Плауновидное  лепидодендрон.  Ю.М.Гирин. Ок. 1984.  Бумага, гуашь.

6.1: Знакомство с ранними наземными растениями

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    47634

    • Цели обучения

    • Перечислите общие производные характеристики наземных растений.
    • Свяжите эти адаптации с перемещением из водной среды обитания в наземную.
    • Перечислите признаки предков, общие для наземных растений и зеленых водорослей.
    • Опишите основной жизненный цикл растений.

    Наземные растения

    Наземные растения иногда называют «эмбриофитами» из-за эволюции эмбриона , зиготы, которая сохраняется и питается женским гаметофитом по мере своего роста. Эмбриофиты имеют много общих черт, наиболее соответствующих селективному давлению при первоначальном перемещении на сушу. Эмбрион является одним из них, обеспечивающим более высокую вероятность успеха потомства в новой, суровой среде. Помимо зародыша, все растения имеют один и тот же основной жизненный цикл: чередование поколений (Рисунок \(\PageIndex{1}\)). Подобно морским водорослям, первые растения жили в среде, где им нужно было увеличить свои шансы на размножение. Многоклеточные стадии с обеих сторон жизненного цикла увеличивают количество репродуктивных пропагул. Все растения также многоклеточные, с тканями и многоклеточными гаметангиями .

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Обобщенный жизненный цикл растений. В чередовании поколений участвуют две многоклеточные особи. Верхняя половина гаплоидна и содержит споры, гаметофит и гаметы. Нижняя половина диплоидна и содержит зиготу и спорофит. Многоклеточная гаплоидная (n) особь называется гаметофит . Гаметофит производит структуры, называемые гаметангиями , где гаплоидные гаметы образуются в результате митоза. Гаметы не растут, а должны слиться вместе, чтобы сформировать диплоидную (2n) зиготу . У растений зигота сохраняется на мегагаметофите в виде зародыша , где путем митоза вырастает в многоклеточную диплоидную особь, спорофит . Спорофит образует спорангиев , в которых происходит мейоз с образованием гаплоидных споры . Эти споры высвобождаются и могут развиваться путем митоза в гаплоидные гаметофиты. Схема Питера Коксхеда / производная работа: Питер Коксхед, общественное достояние, через Викисклад.

    Другие приспособления к жизни на суше включают устойчивое к высыханию соединение спорополленин . Он обнаружен в клеточных стенках спор ранних наземных растений и в пыльце семенных растений, отсюда и название споро — пыльца — в. Он также обнаружен в клеточных стенках некоторых зеленых водорослей. Снаружи растения окружены восковым кутикулы , которая помогает защитить их от внешней среды.

    Как и их предшественники из зеленых водорослей, растения хранят свои углеводы в виде крахмала внутри пластид, пластид с двумя мембранами (результат первичного эндосимбиоза), клеточных стенок, содержащих целлюлозу, и имеют пигменты хлорофилл а, хлорофилл b и каротиноиды. По этой причине, наряду с генетическим секвенированием, наземные растения и зеленые водоросли объединены в группу Viridiplantae (рис. \(\PageIndex{2}\)).

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): На этом рисунке представлены линии, содержащиеся в Viridiplantae. Он был получен из статьи с открытым доступом, в которой анализируется более 1000 транскриптомов, чтобы оценить отношения между этими линиями. Первоначальная подпись следует: « A — E , зеленые водоросли. A , AceTabularia Sp. (Ulvophyceae). B , Spehanosphaera pluvialis (Chlorophyceae). . C . . . , (Trebouxiophyceae) d , Чара зр. (Харофитовые). e , ‘ Spirotaenia ’ sp. (таксономия на рассмотрении) (Zygnematophyceae). ф – р , Наземные растения. f , Notothylas orbicularis (Anthocerotophyta (роголистник)). г , Conocephalum conicum (Marchantiophyta (таллоидная печеночница)). h , Sphagnum sp. (Мохообразные (мох)). i , Dendrolycopodium obscurum (Lycopodiophyta (плаун)). j , Equisetum telmateia (Polypodiopsida, Equisetidae (хвощ)). k , Parablechnum schiedeanum (Polypodiopsida, Polypodiidae (лептоспорангиатный папоротник)). l , Ginkgo biloba (Ginkgophyta). м , Pseudotsuga menziesii (Pinophyta (хвойное)). n , Welwitschia mirabilis (Gnetophyta). или , Bulnesia arborea (покрытосеменные, эвдикот, розид). р , Paphiopedilum lowii (покрытосеменные, однодольные, орхидеи). a , Фотография воспроизведена с разрешения Thieme Verlag, Stuttgart 66 . b – e , Фотографии предоставлены М. Мелконяном. f – j , l – n , p , Фотографии предоставлены D.W.S. k , Фотография предоставлена ​​Р. Мораном. o , фотография предоставлена ​​У. Джаддом. Инициатива «Тысяча транскриптомов растений». Либенс-Мак, Дж. Х., Баркер, М. С. и др. Тысяча транскриптомов растений и филогеномика зеленых растений. Природа 574, 679–685 (2019).

    Первые наземные растения

    Мохообразные и бессемянные сосудистые растения были первыми группами, появившимися на суше. Хотя порядок событий в этот период эволюции растений остается несколько неясным, данные указывают на то, что первыми эволюционировали мохообразные, а затем SVP.

    Мохообразные являются единственной группой наземных растений, у которых отсутствует одревесневшая сосудистая ткань, хотя некоторые мхи содержат форму проводящей ткани. Они, как правило, небольшого роста и не имеют настоящих стеблей, корней или листьев. Мохообразные также являются единственной группой наземных растений, в жизненном цикле которых преобладает гаметофит.

    Бессемянные сосудистые растения переход к спорофитному доминирующему жизненному циклу с ветвящимся спорофитом. У них развивается одревесневшая сосудистая ткань, развиваются настоящие корни, стебли и листья. Эта жесткая одревесневшая ткань позволяет некоторым видам этой группы образовывать деревья высотой до 100 футов.

    Атрибуция

    Содержание Марии Морроу, CC-BY-NC

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Версия лицензии
        4,0
        Программа OER или Publisher
        Программа ASCCC OERI
      2. Теги
          На этой странице нет тегов.

      3.1.1: Происхождение наземных растений

      1. Последнее обновление
      2. Сохранить как PDF
    3. Идентификатор страницы
      74935

      4. Что первым переселилось на сушу, растения или животные?

      Этому окаменевшему папоротнику может быть миллионы лет. Более 200 миллионов лет назад появились первые свидетельства существования папоротников, относящихся к нескольким современным семействам. «Великая радиация папоротников» произошла в позднем меловом периоде, который закончился 65 миллионов лет назад, когда впервые появились многие современные семейства папоротников. А если бы животные были первыми на суше, многие бы умерли от голода?

      Эволюция растений

      Как показано на рис. ниже, считается, что растения произошли от простейших водных зеленых водорослей. Позже у них развились важные приспособления для жизни на суше, включая сосудистые ткани, семена и цветы. Каждая из этих основных адаптаций сделала растения более приспособленными к жизни на суше и гораздо более успешными.

      От простых предков зеленых водорослей, которые жили в воде, растения в конечном итоге развили несколько важных приспособлений для жизни на суше.

      Самые ранние растения

      Самые ранние растения, вероятно, были похожи на камышницу , водную водоросль, изображенную на рис. ниже. В отличие от большинства современных растений, у каменных сорняков стебли, а не жесткие стебли, и вместо корней у них есть волосовидные структуры, называемые ризоидами . С другой стороны, у каменянок разные мужские и женские репродуктивные структуры, что является характерной чертой растений. Чтобы произошло оплодотворение, сперматозоидам нужна хотя бы тонкая пленка влаги, чтобы доплыть до яйцеклеток. Во всех этих отношениях первые растения могли напоминать каменные сорняки.

      Современные камышницы могут быть похожи на самые ранние растения. Показано поле современных камышовых (справа) и пример из Charophyta, отдела зеленых водорослей, включающего ближайших родственников самых ранних растений (слева).

      Жизнь на суше

      К тому времени, когда появились первые растения, животные уже были доминирующими организмами в океане. Растения также были привязаны к верхнему слою воды, который получал достаточно солнечного света для фотосинтеза. Поэтому растения никогда не становились доминирующими морскими организмами. Но когда растения перебрались на сушу, все было широко открыто. Почему земля была лишена другой жизни? Без растений, растущих на суше, другим организмам было нечем питаться. Земля не могла быть заселена другими организмами, пока не прижились наземные растения.

      Растения могли колонизировать землю еще 700 миллионов лет назад. Древнейшие окаменелости наземных растений датируются возрастом около 470 миллионов лет. Первые наземные растения, вероятно, напоминали современные растения, называемые печеночниками , как показано на рис. ниже.

      Первые наземные растения могли быть похожи на печеночники, подобные этому.

      Колонизация суши была огромным шагом в эволюции растений. До этого практически вся жизнь развивалась в океане. Сухая земля была совсем другим местом. Самой большой проблемой была сухость. Просто поглощать достаточное количество воды, чтобы остаться в живых, было огромной проблемой. Благодаря этому ранние растения оставались маленькими и низкими к земле. Вода также была необходима для полового размножения, чтобы сперматозоиды могли плавать к яйцеклеткам. Кроме того, температуры на суше были экстремальными и постоянно менялись. Солнечный свет также был сильным и опасным. Это подвергло наземные организмы высокому риску мутаций.

      Эволюция сосудистых растений

      Растения развили ряд приспособлений, которые помогли им справиться с этими проблемами на суше. Одной из самых ранних и важных была эволюция сосудистых тканей. Сосудистые ткани образуют «водопроводную систему» ​​растения. Они переносят воду и минеральные вещества из почвы в листья для фотосинтеза. Они также переносят пищу (сахар, растворенный в воде) от фотосинтезирующих клеток к другим клеткам растения для роста или хранения. Эволюция сосудистых тканей произвела революцию в царстве растений. Ткани позволяли растениям расти большими и выдерживать периоды засухи в суровых климатических условиях. Ранние сосудистые растения, вероятно, напоминали папоротник, изображенный на рис.0040 Рисунок ниже.

      Ранние сосудистые растения могли выглядеть как этот современный папоротник.

      В дополнение к сосудистым тканям эти ранние растения развили другие приспособления к жизни на суше, включая лигнин, листья, корни и изменение их жизненного цикла.

      • Лигнин представляет собой жесткую углеводную молекулу, которая является гидрофобной («водобоязненной»). Он добавляет поддержку сосудистым тканям в стеблях. Он также делает ткани водонепроницаемыми, чтобы они не протекали, что делает их более эффективными при транспортировке жидкостей. Поскольку большинство других организмов не могут расщеплять лигнин, он помогает защитить растения от травоядных и паразитов.
      • Листья богаты хлоропластами, которые функционируют как солнечные коллекторы и пищевые фабрики. Первые листья были очень маленькими, но со временем листья стали крупнее.
      • Корни — это сосудистые органы, которые могут проникать в почву и даже скалы. Они поглощают воду и минералы из почвы и переносят их в листья. Они также закрепляют растение в почве. Корни произошли от ризоидов, которые несосудистые растения использовали для поглощения.
      • Наземные растения развили доминирующее поколение диплоидных спорофитов. Это было адаптивным, потому что диплоидные люди с меньшей вероятностью пострадают от вредных последствий мутаций. У них есть две копии каждого гена, поэтому, если в одном гене происходит мутация, у них есть резервная копия. Это чрезвычайно важно на суше, где много солнечной радиации.

      Со всеми этими преимуществами легко понять, почему сосудистые растения быстро и широко распространяются по суше. Многие несосудистые растения вымерли, поскольку сосудистых растений стало больше. Сосудистые растения в настоящее время являются доминирующими наземными растениями на Земле.