Конспект урока: Усложнение организации растений в процессе эволюции

Палеонтология

Характерными чертами биологической эволюции являются её непрерывность и преемственная связь между ныне живущими организмами и древними обитателями планеты.

Современные научные данные позволили точно установить, как и в какой последовательности шло развитие животного и растительного мира на нашей планете.

Большой вклад в восстановление хронологии основных эволюционных событий внесла палеонтология.

Чем глубже расположен слой осадочных пород с окаменелостями, следами или отпечатками, пыльцой или спорами, тем древнее эти ископаемые организмы.

Сравнение окаменелостей различных пластов горных пород позволило выделить в истории Земли несколько временных периодов, которые отличаются друг от друга особенностями геологических процессов, климатом, появлением и исчезновением определённых групп живых организмов.

Биологическую историю Земли подразделяют на эры, эры делят на периоды, а в периодах выделяют эпохи, или отделы.

Наша планета возникла около 4,5 млрд лет назад, а эпоха биологической эволюции, которая продолжается и сейчас, наступила на нашей планете около 3,9 млрд лет назад.

Архейская эра

Жизнь зародилась в водной среде, потому что только вода могла защитить организмы от солнечного и космического излучений. Первыми живыми организмами на нашей планете были гетеротрофы — организмы, которые усваивали органические вещества из «первичного бульона». Обходились они без кислорода, которого в первичной атмосфере Земли было очень мало. По строению эти первые одноклеточные организмы напоминали современных бактерий.

Запасы питательных веществ в первичном океане истощались, преимущество в конкурентной борьбе получили автотрофные организмы, которые научились получать органические вещества при помощи солнечного света. Это произошла более 3 млрд лет назад. Важнейшим событием архейской эры стало появление кислородного фотосинтеза — в атмосфере начал накапливаться кислород.

Протерозойская эра

Около 2,5 млрд лет назад началась протерозойская эра, продолжавшаяся почти 

2 млрд лет. В этот период, около 2 млрд лет назад, количество кислорода в воздухе достигло 1 % от его содержания в современной атмосфере. Учёные считают, что такой концентрации было достаточно для появления организмов, способных использовать кислород при дыхании.

Рис. 1. Водоросли в протерозойской эре

В результате сложного симбиоза разных групп прокариот сформировались и начали активно развиваться эукариоты. Образование ядра повлекло за собой возникновение митоза, а в дальнейшем и мейоза. Это дало возможность появиться половому размножению. Первые одноклеточные зелёные водоросли, имевшие настоящее ядро, стали родоначальниками всех современных групп растений.

Важнейший этап эволюции живой природы — появление многоклеточности — начался около 2,1 млрд лет назад. В результате резко увеличилось многообразие организмов.

Первыми многоклеточными растительными организмами в древнем океане стали  водоросли .

Постепенное увеличение количества кислорода в атмосфере привело к формированию озонового слоя, защитившего Землю от ультрафиолетового излучения, поэтому жизнь могла завоёвывать и сушу.

Согласно современным научным данным около 700 млн лет назад на сушу вышли грибы, возможно, образовав вместе с древними водорослями первые лишайники.

Палеозойская эра

Палеозойская эра началась 541 млн лет назад и длилась около 289 млн лет. В это время на планете продолжались интенсивные горообразовательные процессы, сопровождавшиеся высокой вулканической активностью, сменяли друг друга оледенения, периодически на сушу наступали и отступали от неё моря.

В палеозойской эре выделяют шесть периодов: кембрийский (кембрий), ордовикский (ордовик), силурийский (силур), девонский (девон), каменноугольный (карбон) и пермский (пермь).

Рис. 2. Папоротникообразные в каменноугольном периоде

Важнейшим периодом в эволюции растительного мира современные учёные считают силур. Именно тогда предки современных растений вышли на сушу, дав начало всем высшим растениям. Сформировались первые наземные споровые растения. От них произошли риниофиты в девоне.

 

От первых примитивных споровых растений произошли все папоротникообразные. Расцвета эти растения достигли 350 млн лет назад в каменноугольный период, когда климат на Земле был влажным и тёплым. Гигантские леса из древовидных хвощей, плаунов и папоротников покрывали Землю. Именно остатки этих древних растений человечество использует в качестве топлива (каменный уголь).

В конце каменноугольного периода климат сменился на холодный и сухой, и споровые растения оказались перед угрозой вымирания. В данных условиях преимущество получили растения, размножение которых не зависело от наличия воды, а зародыш был защищён от возможных неблагоприятных воздействий. В результате изменения климата по планете широко расселились семенные папоротники, возникшие ещё в начале карбона. Они потеснили споровые растения и в дальнейшем дали начало всем семенным растениям. Семенные растения лучше приспособлены к жизни на суше, чем споровые: процесс оплодотворения у них не зависит от наличия воды, а зародыш и запас питательных веществ для его развития находятся внутри семени.

Мезозойская эра

Около 252 млн лет назад началась мезозойская эра. Она длилась примерно 

186 млн лет и включала три периода: триасовый, юрский и меловой.

В течение почти всего мезозоя на суше господствовали голосеменные растения. В триасовый период семенные папоротники вымерли практически полностью. В юрском периоде на Земле господствовали папоротники и голосеменные растения.

Рис. 3. Лес триасового периода

Но уже в течение мелового периода появились и быстро распространились покрытосеменные (цветковые) растения, постепенно вытеснившие голосеменные и папоротникообразные. Цветковые растения имели значительные преимущества перед голосеменными: двойное оплодотворение, обеспечение зародыша большим количеством запасных питательных веществ, защита семени околоплодником 

и др.

Кайнозойская эра

Рис. 4. Субтропический лес

Начавшаяся около 66 млн лет назад кайнозойская эра продолжается и в настоящее время. Она подразделяется на три периода: палеогеновый и неогеновый, общей продолжительностью 63,5 млн лет, и антропогеновый, который начался 2,5 млн лет назад.

 

В палеогене на суше господствовали покрытосеменные растения (субтропические леса). В неогене климат стал более сухим, образовались степи, широко распространились однодольные травянистые растения. А четыре гигантских оледенения антропогена полностью изменили растительный облик планеты.

Между Азией и Северной Америкой, Европой и Британскими островами возникли сухопутные «мосты», что способствовало широкому расселению видов. В дальнейшем началось глобальное потепление, многие растения вымерли, сформировалась современная флора.

Крупнейшее событие антропогена — появление человека, чья деятельность стала ведущим фактором дальнейших изменений в животном и растительном мире Земли.