Содержание
Жизнь в палеозойскую эру. Биология 9 класс Мамонтов
Вопрос 1. Когда появились первые наземные растения? Как они назывались и какие отличительные особенности имели?
В начале палеозойской эры (эры древней жизни) растения населяют в основном моря, но спустя 150–170 млн. лет появляются первые наземные растения – псилофиты, занимающие промежуточное положение между водорослями и наземными сосудистыми растениями. Псилофиты уже имели слабо дифференцированные ткани, способные к проведению воды и органических веществ, и могли укрепляться в почве, хотя настоящие корни (как и настоящие побеги) у них ещё отсутствовали. Такие растения могли существовать только во влажном климате, при установлении засушливых условий псилофиты исчезли. Однако они дали начало более приспособленным наземным растениям.
Вопрос 2. В каком направлении шла эволюция растений на суше?
Дальнейшая эволюция растений на суше шла в направлении расчленения тела на вегетативные органы и ткани, совершенствования сосудистой системы (обеспечивающей быстрое передвижение воды на большую высоту).
Широко распространяются споровые растения (хвощи, плауны, папоротниковидные).
Вопрос 3. Какие эволюционные преимущества даёт переход растений к семенному размножению?
Переход к семенному размножению дал растениям много преимуществ: зародыш в семени теперь защищён от неблагоприятных условий оболочками и обеспечен пищей. У части голосеменных (хвойных) процесс полового размножения уже не связан с водой. Опыление у голосеменных осуществляется ветром, а семена снабжены приспособлениями для распространения животными. Всё это способствовало расселению семенных растений.
Вопрос 4. Охарактеризуйте животный мир палеозоя.
Животный мир в палеозойскую эру развивался чрезвычайно бурно и был представлен большим количеством разнообразных форм. Пышного расцвета достигла жизнь в морях. В самом начале этой эры (570 млн. лет назад) уже существовали все основные типы животных, кроме хордовых. Губки, кораллы, иглокожие, моллюски, громадные хищные ракоскорпионы – вот неполный перечень обитателей морей того времени.
Вопрос 5. Назовите основные ароморфозы в эволюции позвоночных в палеозое.
У позвоночных животных палеозойской эры можно проследить ряд ароморфозов . Из них отмечается возникновение челюстей у панцирных рыб, легочного способа дыхания и строение плавников у кистеперых рыб. Позднее крупными ароморфозами в развитии позвоночных было появление внутреннего оплодотворения и формирование ряда оболочек яйца, защищающих зародыш от высыхания, усложнение в строении сердца и легких, ороговение кожных покровов. Эти глубокие изменения привели к возникновению класса пресмыкающихся.
Вопрос 6. Какие условия внешней среды и особенности строения позвоночных животных послужили предпосылками их выхода на сушу?
Большая часть суши была безжизненной пустыней. По берегам пресноводных водоёмов в густых зарослях растений обитали кольчатые черви, членистоногие. Климат сухой, с резкими колебаниями температуры в течение суток и по сезонам.
Уровень воды в реках и водоёмах часто менялся. Многие водоёмы полностью высыхали, зимой промерзали. Водная растительность при пересыхании водоёмов гибла, накапливались растительные остатки. На их разложение расходовался кислород, растворённый в воде. Всё это создавало очень неблагоприятную среду для рыб. В этих условиях их могло спасти только дыхание атмосферным воздухом.
Вопрос 7. Почему земноводные каменноугольного периода достигли биологического процветания?
Рептилии (пресмыкающиеся) приобрели некоторые свойства, позволившие им окончательно порвать связь с водной средой обитания. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение и развитие зародыша на суше. Ороговение кожи и более сложное строение почки способствовали резкому уменьшению потерь воды организмом и, как следствие, широкому расселению. Возникновение грудной клетки обеспечило более эффективный, чем у амфибий, тип дыхания – всасывающий.
Отсутствие конкуренции вызвало широкое распространение рептилий на суше и возвращение некоторых из них – ихтиозавров – в водную среду.
Вопрос 8. Сведите информацию, полученную из данного параграфа, в единую таблицу «Эволюция растительного и животного мира в палеозойскую эру».
Вопрос 9. Приведите примеры взаимосвязи эволюционных преобразований растений и животных в палеозое.
В палеозое шло совершенствование органов размножения и перекрестного оплодотворения у покрытосеменных параллельно с эволюцией насекомых;
Вопрос 10. Можно ли утверждать, что в основе ароморфозов лежат идиоадаптации — частные приспособления к конкретным условиям внешней среды? Приведите примеры.
В основе ароморфозов действительно лежат частные приспособления к конкретным условиям внешней среды. примером этого служат появление голосеменных растений из-за изменения климата – он стал более теплым и влажным.
У животных таким примером может служить появление парных конечностей как следствие ухудшение условий среды обитания и последующим выходом на сушу.
Первыми наземными растениями были… Первые растения на Земле
Нам, современникам, совсем немного известно о первых представителях растительного мира. К сожалению, и их ископаемых остатков найдено мало. Однако ученые, используя окаменелые отпечатки, оставленные древними растениями, все же восстановили их внешний вид, а также рассмотрели особенности строения растений, ставших первыми обитателями суши.
Наука, которая изучает особенности строения и жизнедеятельности ископаемых растений, носит название «палеоботаника». Именно палеоботаники занимаются поисками ответов на вопросы происхождения растительного мира.
Классификация споровых растений
Первые растения на Земле размножались с помощью спор. Среди современных представителей флоры также есть споровые растения. Согласно классификации, все они объединены в одну группу — «высшие споровые растения».
Они представлены Риниофитами, Зостерофилофитами, Тримсрофитами, Псилотофитами, Бриофитами (Мохообразные), Ликоподиофитами (Плауновидные), Эквизетофитами (Хвощевидные) и Полиподиофитами (Папоротникообразные). Среди этих отделов первые три являются полностью вымершими, а в составе других есть как вымершие, так и ныне существующие группы.
Риниофиты — первые растения суши
Первыми наземными растениями были представители флоры, освоившие Землю примерно 450 млн. лет назад. Произрастали они вблизи различных водоемов или на местах мелководья, для которых было характерно периодическое подтапливание и подсыхание.
У всех растений, освоивших сушу, имеется общий признак. Это разделение тела на две части — надземную и подземную. Такое строение было характерно и для Риниофитов.
Остатки древних растений впервые были обнаружены во второй половине XIX века на территории современной Канады. Но по невыясненным причинам эта находка не заинтересовала специалистов-ботаников.
А в 1912 вблизи шотландского села Райни местный сельский доктор нашел еще несколько окаменелых растений. Он не знал, что держит в руках остатки первых наземных обитателей, но, будучи весьма любознательным, решил досконально изучить интересную находку. Сделав срез, он обнаружил хорошо сохранившиеся остатки растений. Стебель был очень тонкий, голый, а к нему прикреплялись продолговатой формы отростки (похожие на вытянутые шарики) с очень толстыми стенками. Информация о находке быстро дошла до палеоботаников, которые и выяснили, что найденные остатки являются первыми наземными растениями. Были сомнения относительно названия этих древних остатков. Но в результате решили пойти по самому простому пойти и нарекли вымершие растения Риниофитами по названию села, около которого их обнаружили.
Особенности строения
Внешнее строение Риниофитов очень примитивно. Тело разветвлялось по дихотомическому типу, то есть на две части. Листьев и настоящих корней они еще не имели. Прикрепление к почве осуществлялось с помощью ризоидов.
Что касается внутреннего строения, то оно, напротив, было достаточно сложным, особенно по сравнению с водорослями. Так, покровная ткань имела устьичный аппарат, с помощью которого осуществлялись процессы газообмена и испарения воды. Вследствие отсутствия у них механических тканей, первые растения на Земле были относительно небольшими по высоте (не более 50 см) и диаметру стебля (около 0,5 см).
Палеоботаники полагают, что все современные наземные растения произошли от Риниофитов.
Псилофиты – первые наземные растения. Верно ли это?
Скорее нет, чем да. Название «псилофиты» действительно фигурировало еще в 1859 году. Это американский палеоботаник Даусон назвал так одно из найденных растений. Он выбрал именно этот вариант, так как в переводе данное слово означает «голое растение». Вплоть до начала XX века Псилофитами назывался род древнейших растений. Но по результатам последующих ревизий этот род перестал существовать, и применение этого названия стало неправомочным. На данный момент наиболее полно описанный род Риния дает название всему отделу древнейших представителей наземной флоры.
Следовательно, первыми наземными растениями были Риниофиты.
Типичные представители первых наземных растений
Предположительно, первыми наземными растениями были куксония и риния.
Одним из самых древних представителей флоры была куксония, которая имела вид небольшого кустика высотой не более 7 см. Благоприятной средой произрастания для нее были болотные низменности. Окаменелые остатки куксонии и родственных ей видов найдены на территории Чехии, Соединенных Штатов Америки и в некоторых областях Западной Сибири.
Близкая по родству, риния гораздо лучше изучена, чем куксония. Ее тело было более массивным: в высоту растение могло достигать 50 см, а диаметр стебля – 5 мм. На конце стебля ринии находился купол, в котором были споры.
Древние представители рода Риния дали начало многим растениям тропиков и субтропиков. Согласно современной классификации, их объединяют в отдел Псилофиты. Он весьма немногочисленный, ведь включает в себя около 20 видов. По некоторым признакам они очень похожи на своих древних предков.
В частности, и те, и другие имеют дихотомическое ветвление. Примерный рост Псилофитов составляет от 25 до 40 см.
Современные находки
До недавних пор палеонтологи находили в отложениях старше 425 миллионов лет лишь остатки примитивных трилетных спор с гладкой оболочкой. Такие находки обнаружены на территории Турции. Их относят к верхнему ордовику. Найденные экземпляры не могли пролить свет на информацию о времени возникновения сосудистых растений, так как были единичны и по ним было совершенно непонятно, каким же конкретно представителям растительного вида принадлежали гладкие споры.
Но не так давно в Саудовской Аравии были обнаружены достоверные остатки трилетных спор с орнаментированной оболочкой. Было определено, что возраст найденных образцов варьируется от 444 до 450 млн. лет.
Расцвет сосудистых растений после оледенения
Во второй половине ордовика нынешняя Саудовская Аравия и Турция составляли северную часть суперконтинента Гондвана. Это, видимо, и было первоначальной территорией обитания сосудистых растений.
Длительный исторический период они обитали только в своей «эволюционной колыбели», тогда как планету заселяли представители примитивных моховидных со своими криптоспорами. Скорее всего, массовое расселение сосудистых растений началось после великого оледенения, произошедшего на рубеже ордовика и силура.
Теломная теория
В ходе изучения Риниофитов появилась так называемая теломная теория, которую создал немецкий ботаник Циммерманн. В ней раскрывались особенности строения Риниофитов, которые к тому времени были признаны первыми наземными растениями. Были Циммерманом показаны и предполагаемые пути становления важных вегетативных и репродуктивных органов высших растений.
По мнению немецкого ученого, тело Риниофитов состояло из радиально-симметричных осей, конечные веточки которых Циммерман назвал теломами (от греч. telos — «конец»).
Эволюционным путем теломы, претерпев многочисленные изменения, стали основными органами высших растений: стеблями, листьями, корнями, спорофиллами.
Итак, теперь можно однозначно ответить на вопрос «Как назывались первые наземные растения?». Сегодня ответ очевиден. Это были Риниофиты. Они первыми выбрались на поверхность Земли и стали прародителями представителей современной флоры, несмотря на то что их внешнее и внутреннее строение было примитивно.
Исследование: первые наземные растения появились 500 миллионов лет назад
Согласно новому исследованию, которое будет опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , первые растения, которые колонизировали Землю, возникли около 500 миллионов лет назад (кембрийский период). ) — на 100 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.
Rhynia gwynne-vaughanii , ствол ископаемого растения возрастом 400 миллионов лет из Абердиншира, Шотландия. Изображение предоставлено: Музей естественной истории, Лондон.
Первые четыре миллиарда лет истории Земли на континентах не было никакой жизни, кроме микробов.
Все это изменилось с происхождением наземных растений от их родственников из прудовой тины, озеленением континентов и созданием мест обитания, в которые позже вторгнутся животные. Время этого эпизода ранее зависело от самых старых ископаемых растений, возраст которых составляет около 420 миллионов лет.
Новое исследование, проведенное под руководством профессора Бристольского университета Филипа Донохью и доктора Харальда Шнайдера из Музея естественной истории в Лондоне, показывает, что эти события на самом деле произошли сто миллионов лет назад, изменив представления об эволюции биосферы Земли.
Растения вносят основной вклад в химическое выветривание континентальных горных пород, ключевой процесс в углеродном цикле, который регулирует атмосферу и климат Земли на протяжении миллионов лет.
Авторы исследования использовали методологию «молекулярных часов», которая объединила данные о генетических различиях между живыми видами и ископаемыми ограничениями возраста их общих предков, чтобы установить шкалу времени эволюции, которая позволяет увидеть пробелы в летописи окаменелостей.
«Глобальное распространение растений и их адаптация к жизни на суше привели к увеличению скорости континентального выветривания, что в конечном итоге привело к резкому снижению уровня углекислого газа в атмосфере и глобальному похолоданию», — говорится в сообщении. соавтор д-р Дженнифер Моррис из Бристольского университета.
«Предыдущие попытки смоделировать эти изменения в атмосфере принимали летопись окаменелостей растений за чистую монету — наше исследование показывает, что эти возрасты окаменелостей недооценивают происхождение наземных растений, и поэтому эти модели необходимо пересмотреть».
«Летопись окаменелостей слишком скудна и неполна, чтобы быть надежным ориентиром для определения даты происхождения наземных растений», — сказал соавтор доктор Марк Паттик, также из Бристольского университета.
«Вместо того, чтобы полагаться только на летопись окаменелостей, мы использовали подход «молекулярных часов», чтобы сравнить различия в составе генов живых видов — эти относительные генетические различия затем были преобразованы в возраст, используя возраст окаменелостей в качестве рыхлый каркас».
«Наши результаты показывают, что предок наземных растений жил в среднем кембрийском периоде, что примерно соответствует возрасту первых известных наземных животных».
Одной из трудностей исследования является то, что отношения между самыми ранними наземными растениями неизвестны. Поэтому ученые исследовали, повлияли ли различные отношения на предполагаемое время происхождения наземных растений.
«Мы использовали разные предположения о взаимоотношениях между наземными растениями и обнаружили, что это не повлияло на возраст самых ранних наземных растений», — говорят авторы.
«Любые будущие попытки моделирования атмосферных изменений в глубоком времени должны учитывать весь диапазон неопределенностей, которые мы здесь использовали».
_____
Дж. Л. Моррис и др. . Временная шкала ранней эволюции наземных растений: учет конкурирующих топологий и стратегий датирования оценок времени расхождения. PNAS , опубликовано в сети 19 февраля 2018 г.
;
Первые наземные растения Земли могли появиться на 80 миллионов лет раньше, чем считалось ранее
By
George Dvorsky
Комментарии (5)
Мы можем получать комиссию за ссылки на этой странице.
На протяжении сотен миллионов лет жизнь на Земле была чисто водным явлением. Прыжок из океанов на континенты был монументальным событием, которое безвозвратно изменило лицо нашего завода. Новое исследование предполагает, что первые растения, совершившие этот эволюционный скачок, появились намного раньше, чем мы думали.
Первые наземные растения на нашей планете появились 500 миллионов лет назад, согласно новому исследованию, опубликованному в Proceedings of the National Academy of Sciences . Это удивительная цифра, учитывая, что самые старые известные окаменелости растений датируются примерно 420 миллионами лет.
Ученые из Бристольского университета, проводившие исследование, проанализировали гены живых организмов, а затем объединили это с тем, что мы знаем о летописи окаменелостей, чтобы получить пересмотренную дату.
Это называется методом «молекулярных часов» и обычно используется в тех случаях, когда летопись окаменелостей немногочисленна (как в данном случае). Биолог Саймон Хо из Австралийского национального университета описывает это так:
Гипотеза молекулярных часов утверждает, что последовательности ДНК и белков развиваются с относительно постоянной скоростью во времени и среди разных организмов. Прямым следствием этого постоянства является то, что генетическая разница между любыми двумя видами пропорциональна времени, прошедшему с тех пор, как эти виды в последний раз имели общего предка. Поэтому, если гипотеза молекулярных часов верна, эта гипотеза служит чрезвычайно полезным методом для оценки эволюционных временных масштабов. Это имеет особое значение при изучении организмов, которые оставили мало следов своей биологической истории в летописи окаменелостей, таких как плоские черви и вирусы.
Или, в данном случае, первые наземные растения планеты, похожие на мох или водоросли. Оказавшись на суше, эти растения в конечном итоге превратились в более сложные формы, такие как цветущие растения, деревья и трава. Наземные растения навсегда изменили нашу планету, способствуя химическому выветриванию горных пород — важному элементу углеродного цикла, участвующему в регулировании атмосферы Земли в течение длительного времени.
«Глобальное распространение растений и их адаптация к жизни на суше привели к увеличению скорости выветривания континентов, что в конечном итоге привело к резкому снижению уровня углекислого газа в атмосфере и глобальному похолоданию», Об этом говорится в заявлении Дженнифер Моррис, соавтора нового исследования. «Предыдущие попытки смоделировать эти изменения в атмосфере принимали летопись окаменелостей растений за чистую монету — наше исследование показывает, что эти возрасты окаменелостей недооценивают происхождение наземных растений, и поэтому эти модели необходимо пересмотреть».
Используя метод молекулярных часов, исследователи смогли обнаружить пробелы в летописи окаменелостей, что указывает на более раннюю дату возникновения наземных растений.
«Летопись окаменелостей слишком скудна и неполна, чтобы быть надежным ориентиром для определения даты происхождения наземных растений. Вместо того, чтобы полагаться только на летопись окаменелостей, мы использовали подход «молекулярных часов», чтобы сравнить различия в составе генов живых видов — эти относительные генетические различия затем были преобразованы в возраст, используя возраст окаменелостей в качестве свободной основы. — сказал соавтор исследования Марк Паттик. «Наши результаты показывают, что предок наземных растений жил в среднем кембрийском периоде, что было похоже на возраст первых известных наземных животных».
Поскольку генеалогическое древо самых ранних растений неизвестно, исследователи поиграли с данными, чтобы посмотреть, изменит ли это результат. Но даже когда они использовали разные предположения о взаимоотношениях между этими ранними земными организмами, результат не изменил возраст самых ранних наземных растений.