Появата и развитието на живота на земята. Основните етапи на историческото развитие и сложността на растителния свят на земята История на еволюцията на растенията

Първите растителни организми са възникнали във волята в много далечни времена. Първите живи същества са били микроскопично малки бучки слуз. Много по-късно някои от тях придобиват зелен цвят и тези живи организми започват да приличат на едноклетъчни водорасли. Едноклетъчните създания са дали началото на многоклетъчни организми, които, подобно на едноклетъчните, са възникнали във вода. От едноклетъчните водорасли са се развили различни многоклетъчни водорасли.

Повърхността на континентите и океанското дъно са се променили с времето. Новите континенти се издигнаха и съществуващите преди това потънаха. Поради вибрациите на земната кора на мястото на моретата се появи суша. Изследването на фосилни останки показва, че растителният свят на Земята също постепенно се е променил.

Преходът на растенията към сухоземен начин на живот, според учените, е свързан със съществуването на земни площи, които периодично се наводняват и почистват от вода. Отдръпналата се вода се задържа във вдлъбнатините. Те или изсъхнаха, или се напълниха отново с вода. Отводняването на тези площи става постепенно. Някои водорасли са развили адаптации за живот извън водата.

Климатът по това време на земното кълбо е влажен и топъл. Започва преходът на някои растения от воден към сухоземен начин на живот. Структурата на тези растения постепенно се усложнява. Те са дали началото на първите сухоземни растения. Най-старата група известни сухоземни растения са псилофитите.

Развитието на растителния свят на Земята е дългосрочен процес, който се основава на прехода на растенията от воден към сухоземен начин на живот.

Псилофитите вече са съществували преди 420-400 милиона години, а по-късно са изчезнали. Псилофитите растяха по бреговете на резервоари и бяха малки многоклетъчни зелени растения. Те нямаха корени, стъбла или листа. Ролята на корените се играе от ризоиди. Псилофитите, за разлика от водораслите, имат по-сложна вътрешна структура - наличие на покривни и проводими тъкани. Те се възпроизвеждат чрез спори.

От псилофитите произлезли бриофитите и папратите, които вече имали стъбла, листа и корени. Разцветът на папратите е преди около 300 милиона години по време на карбонския период. Климатът по това време беше топъл и влажен. В края на карбоновия период климатът на Земята стана забележимо по-сух и по-студен. Дървесните папрати, хвощовете и клубните мъхове започнаха да измират, но по това време се появиха примитивни голосеменни растения - потомци на някои древни папрати. Според учените първите голосеменни са били семенни папрати, които по-късно са напълно изчезнали. Техните семена се развиха върху листата: тези растения нямаха шишарки. Семенните папрати са били дървовидни, лианоподобни и тревисти растения. От тях са произлезли голосеменните.

Условията на живот продължиха да се променят. Там, където климатът беше по-тежък, древните голосеменни растения постепенно измряха и бяха заменени от по-напреднали растения - древни иглолистни дървета, след което бяха заменени от съвременни иглолистни дървета: бор, смърч, лиственица и др.

Преходът на растенията към сушата е тясно свързан не само с появата на такива органи като стъбла, листа, корени, но главно с появата на семена, специален метод за възпроизвеждане на тези растения. Растенията, които се размножават чрез семена, са по-добре адаптирани към живота на сушата, отколкото растенията, които се размножават чрез спори. Това стана особено ясно, когато климатът стана по-малко влажен.

На израстъците, развиващи се от спори (в мъхове, мъхове, папрати), се образуват женски и мъжки гамети (полови клетки) - яйца и сперматозоиди. За да се осъществи оплождането (след сливането на гамети), са необходими атмосферни или подпочвени води, в които сперматозоидите се придвижват към яйцата.

Голосеменните не се нуждаят от безплатна вода за оплождане, тъй като това се случва вътре в яйцеклетките. При тях мъжките гамети (сперма) се приближават до женските гамети (яйцата) чрез поленови тръбички, растящи вътре в яйцеклетките. По този начин оплождането при споровите растения зависи изцяло от наличието на вода; при растенията, които се размножават чрез семена, тази зависимост не е налице.

Покритосеменните - потомци на древни голосеменни - се появяват на Земята преди повече от 130-120 милиона години. Те се оказаха най-адаптирани за живот на сушата, тъй като само те имат специални репродуктивни органи - цветя, а семената им се развиват вътре в плода и са добре защитени от перикарпа.

Благодарение на това покритосеменните растения бързо се разпространяват по цялата земя и заемат голямо разнообразие от местообитания. Повече от 60 милиона години покритосеменните са доминирали на Земята. На фиг. 67 показва не само последователността на появата на определени растителни отдели, но и техния количествен състав, където покритосеменните имат значително място.

Цианобактерии, тъй като техните клетки нямат формирани ядра. По този начин те могат да бъдат класифицирани като прокариоти (предядрени организми). Сред синьо-зелените водорасли имаше едно- и многоклетъчни организми, които имаха способността да извършват фотосинтеза. Благодарение на процеса на фотосинтеза, кислородът, необходим за живота на аеробите, започна да навлиза в атмосферата на нашата планета.

По-късно през протерозойската ера (преди около 2600 милиона години) червените и зелените водорасли превземат Земята. Тяхното господство се простира до палеозойската ера (преди приблизително 570 милиона години). Едва в късния палеозой (силурийски период) е отбелязана жизнената дейност на планетата на най-древните висши растения - ринофити или псилофити. Тези растения имаха издънки, но нямаха корени или листа. Ринофити, възпроизвеждани от спори. Те са живели на сушата или частично във водата.В съществуването на нашата планета започва нова ера с появата на висши или сухоземни растения. Преди около 400-360 милиона години, в девонския период на палеозойската ера, на фона на преобладаването на риниофитите и водораслите на Земята се появяват първите птеридофити (папрати, хвощове, мъхове) и мъхоподобни растения. Принадлежат към висшите спорови растения. Благодарение на разпространението на растенията на сушата се появиха нови видове сухоземни животни. Комбинираните промени в еволюцията на растителните и животинските форми са довели до огромното разнообразие на живота на Земята. Лицето на планетата се промени коренно. Прикрепеният начин на живот на растението на сушата доведе до появата на разделяне на растението на корени, стъбла и листа, както и до появата на поддържащи тъкани и съдова проводна система. Първите земни растения са били малки. Те абсорбираха вода чрез ризоиди, като мъхове, които са оцелели до днес на Земята. В техния цикъл на развитие преобладава хаплоидното поколение (гаметофит). Постепенно се появяват по-едри форми на растенията - папратовидни, при които се образуват сложни специализирани органи - корени с коренови власинки. В цикъла на развитие на тези растения на преден план излиза диплоидната фаза - спорофитът, който е самото растение, докато гаметофитът е издънка, която прилича на възелче при хвощовете и мъховете и като малка сърцевидна пластинка при папратите . Така се осъществява постепенен преход от хаплоидното поколение към по-съвършеното - диплоидното. В палеозойската ера папратите са били огромни растения, които са доминирали над земята. Въпреки това, за тяхното възпроизвеждане е необходима вода, която ограничава територията на тяхното съществуване до райони с висока влажност.

В карбоновия период, който е продължил от преди 360 до 280 милиона години, е доказано появата на семенни папрати на нашата планета, които по-късно стават предци на всички голосеменни растения. По това време ринофитите напълно изчезват поради невъзможността да се конкурират с по-развитите растения. И огромните дървовидни папрати, които бяха доминиращи по това време, след като измряха, образуваха залежи от въглища.

В следващия пермски период на палеозойската ера на Земята се появяват древни голосеменни растения. Дървесните папрати постепенно изчезват и се заменят със семенни и тревисти папрати, които превземат земята. Особеност на голосеменните е, че тяхното размножаване се извършва от семена, които нямат защита под формата на плодови стени, тъй като тези растения не образуват цветя и плодове. Сексуалното размножаване на тези растения се извършва независимо от капковата водна среда. И появата им по време на еволюционните метаморфози се дължи на промените във влажността и температурата и промените в топографията на Земята поради издигането на сушата, тоест появата на планински вериги.

Мезозойската ера започва преди около 240 милиона години. В триаския период на мезозоя се появяват съвременните голосеменни растения, а през юрския период възникват първите покритосеменни растения. Но доминиращата позиция на планетата остана с голосеменни. Това е ерата на изчезване на древни папрати, които не могат да издържат на естествения подбор. По време на появата на покритосеменните растения се наблюдават редица ароморфози. Първо се образува цвете - трансформирана издънка, пригодена за образуване на спори и гамети. Опрашването, оплождането и образуването на ембриона и плода стават директно в цветето. Второ, за по-добра защита и разпространение, семената на покритосеменните са заобиколени от перикарп. Тези растения се характеризират със сексуално размножаване. Покритосеменните включват тревисти растения, дървета и храсти. При различните видове растения се наблюдават различни модификации на вегетативни органи (корени, стъбла, листа). Еволюционните промени в покритосеменните са настъпили за относително кратък период от време, така че те се характеризират с висока еволюционна пластичност. Насекомите опрашители изиграха огромна роля в хода на еволюционните трансформации. Покритосеменните по-продуктивно развиват околната среда и завладяват нови територии, благодарение на структурните си особености и способността да образуват сложни многопластови общности.

В кайнозойската ера, започнала преди приблизително 70 милиона години, съществуващите покритосеменни и голосеменни започнаха да доминират на нашата планета, докато висшите спорови растения регресират.

Сега на Земята растат повече от 350 вида растения, сред които има цъфтящи растения, бриофити, папрати и водорасли.

В резултат на праисторически събития като перм и креда-палеоген, много семейства растения и някои предшественици на съществуващи видове са изчезнали преди началото на записаната история.

Общата тенденция на диверсификация включва четири основни групи растения, които доминират на планетата от средния силурски период до днес:

Zosterophyllum модел

• Първата основна група, представляваща сухоземната растителност, включваше безсеменни васкуларни растения, представени от класовете риний ( Rhynophyta), зостерофили ( Zosterophyllopsida).

папрати

• Втората основна група, която се появява в късния девонски период, се състои от папрати.
• Третата група, семенните растения, се е появила преди най-малко 380 милиона години. Включва голосеменни ( Голосеменни), който доминираше в земната флора през по-голямата част от мезозойската ера до преди 100 милиона години.
• Последната четвърта група, покритосеменните, се е появила преди около 130 милиона години. Вкаменелостите също показват, че тази група растения е била изобилна в повечето райони на света между 30 милиона и 40 милиона години. По този начин покритосеменните растения са доминирали в растителността на Земята почти 100 милиона години.

палеозойска

Мъх-мъх

Протерозойският и архейският еони предшестват появата на земната флора. Съдовите сухоземни растения без семена се появяват в средата на Силурийския период (437-407 милиона години) и са представени от ринофити и вероятно ликофити (включително Lycopodium). От примитивни риниофити и ликофити, земната растителност еволюира бързо през девонския период (преди 407-360 милиона години).

Предците на истинските папрати може да са еволюирали в средата на девон. През късния девонски период се появяват хвощовете и голосеменните. В края на периода вече съществуват всички основни отдели на съдовите растения, с изключение на покритосеменните.

Развитието на характеристиките на васкуларните растения по време на девон е позволило увеличаване на географското разнообразие на флората. Един от тях беше появата на сплескани листа, което увеличи ефективността. Друг е появата на вторична дървесина, позволяваща на растенията да увеличат значително формата и размера си, което води до дървета и вероятно гори. Постепенният процес беше репродуктивното развитие на семето; най-ранният е открит в отлагания от горния девон.

Предшествениците на иглолистните дървета и цикадите са се появили през карбоновия период (преди 360-287 милиона години). През ранния карбон във високи и средни ширини растителността показва доминиране на Lycopodium и Progymnospermophyta.

Progymnospermophyta

В по-ниските географски ширини на Северна Америка и Европа, голямо разнообразие от Lycopodiums и Progymnospermophyta, както и друга растителност. Има семенни папрати (вкл calamopityales), заедно с истински папрати и хвощ ( Археокаламити).

Растителността от късния карбон на високи географски ширини е била сериозно увредена от началото на пермско-карбоновата ледникова епоха. В северните средни ширини фосилните записи показват доминирането на хвощовете и примитивните семенни папрати (птеридосперми) над няколко други растения.

В северните ниски географски ширини земните маси на Северна Америка, Европа и Китай бяха покрити от плитки морета или блата и тъй като бяха близо до екватора, имаха тропически и субтропични климатични условия.

По това време се появяват първите, известни като въглищни гори. Огромни количества торф бяха положени в резултат на благоприятните условия за растеж през цялата година и адаптирането на гигантския Lycopodium към тропическите влажни среди.

В по-сухите райони около низините са съществували в голямо изобилие гори от хвощ, семенна папрат, кордаит и други папрати.

Пермският период (преди 287-250 милиона години) показва значителен преход на иглолистни дървета, цикадови растения, глосоптериди, гигантоптериди и пелтасперми от бедни фосилни записи в карбона към значителна изобилна растителност. Други растения, като дървесни папрати и гигантски ликоподиуми, са присъствали през Перм, но не в изобилие.

В резултат на пермското масово измиране тропическите блатни гори изчезнаха, а с тях и Lycopodium; Cordaites и Glossopteris са изчезнали на по-високи географски ширини. Около 96% от всички растителни и животински видове са изчезнали от лицето на нашата планета по това време.

Мезозойска ера

В началото на триаския период (преди 248-208 милиона години) оскъдните вкаменелости показват намаляване на флората на Земята. От средата до късния триас съвременните семейства от папрати, иглолистни дървета и една вече изчезнала група растения, бенетите, са обитавали повечето земни среди. След масовото изчезване бенетите се преместиха в свободни екологични ниши.

Късната триаска флора в екваториалните ширини включва широка гама от папрати, хвощ, цикас, бенетит, гинко и иглолистни дървета. Растителните комбинации в ниските географски ширини са подобни, но не са богати на видове. Тази липса на растителна вариация в ниски и средни географски ширини отразява глобален климат без замръзване.

В юрския период (преди 208-144 милиона години) се появява земна растителност, подобна на съвременната флора, и съвременните семейства могат да се считат за потомци на папрати от този геоложки период от време , като Dipteridaceae, Matoniaceae, Gleicheniaceae и Cyatheaceae.

Иглолистните от тази възраст могат да включват и съвременни семейства: podocarpaceae, araucariaceae, бор и тис. Тези иглолистни дървета по време на мезозоя са създали значителни находища като въглища.

По време на ранния и средния юрски период разнообразна растителност расте в екваториалните ширини на западна Северна Америка, Европа, Централна Азия и Далечния изток. Включва: хвощ, цикас, бенетит, гинго, папрати и иглолистни дървета.

Топли, влажни условия съществуват и в северните средни ширини (Сибир и северозападна Канада), поддържащи гори от гинко. Пустините са открити в централните и източните части на Северна Америка и Северна Африка, а наличието на бенетити, цикади, хейролепидиеви и иглолистни дървета показва адаптацията на растенията към сухите условия.

Южните ширини имат подобна растителност като екваториалните ширини, но поради по-сухите условия иглолистните дървета са в изобилие, а гинките са оскъдни. Южната флора се е разпространила в много високи географски ширини, включително Антарктика, поради липсата на полярен лед.

Cheirolipidae

По време на периода Креда (преди 144-66,4 милиона години), сухи, полупустинни среди са съществували в Южна Америка, Централна и Северна Африка и Централна Азия. Така сухоземната растителност е доминирана от иглолистни Cheirolipidium и папрати Matoniaceae.

Северните средни ширини на Европа и Северна Америка имаха по-разнообразна растителност, състояща се от бенетити, цикади, папрати и иглолистни дървета, докато южните средни ширини бяха доминирани от бенетити.

Късната креда видя значителни промени в растителността на Земята, с появата и разпространението на цъфтящи семенни растения, покритосеменните. Наличието на покритосеменни растения означава край на типичната мезозойска флора, доминирана от голосеменни, и определено намаляване на Bennettites, Ginkgoaceae и Cycads.

Нотофагус или южен бук

По време на късната креда сухите условия преобладават в Южна Америка, Централна Африка и Индия, в резултат на което палмовите дървета доминират в тропическата растителност. Средните южни ширини също бяха повлияни от пустините и растенията, които граничеха с тези области, включваха: хвощ, папрати, иглолистни и покритосеменни растения, особено nothofagus (южен бук).

Секвоя Хиперион

Областите с висока географска ширина бяха лишени от полярен лед; Благодарение на по-топлите климатични условия, покритосеменните растения успяха да процъфтяват. Най-разнообразната флора е открита в Северна Америка, където присъстват вечнозелени, покритосеменни и иглолистни дървета, особено секвоя и секвоя.

Кредно-палеогенското масово измиране (C-T изчезване) е настъпило преди около 66,4 милиона години. Това е събитие, което внезапно предизвика глобално изменение на климата и изчезване на много животински видове, особено динозаври.

Най-големият „шок“ за сухоземната растителност се случи в средните ширини на Северна Америка. Броят на полените и спорите точно над K-T границата във вкаменелостите показва преобладаване на папрати и вечнозелени растения. Последвалата растителна колонизация в Северна Америка показва преобладаване на широколистни растения.

кайнозойска ера

Увеличените валежи в началото на палеоген-неоген (преди 66,4-1,8 милиона години) допринесоха за широкото развитие на дъждовните гори в южните райони.

Забележителна през този период е полярната горска флора Arcto, открита в северозападна Канада. Меко, влажно лято се редуваше с непрекъсната зимна тъмнина с температури от 0 до 25°C.

Бреза горичка

Тези климатични условия поддържаха широколистна растителност, която включваше явор, бреза, лунен сперм, бряст, бук, магнолия; и голосеменни като Taxodiaceae, Cypressaceae, Pinaceae и Ginkgoaceae. Тази флора се разпространява в цяла Северна Америка и Европа.

Преди приблизително единадесет милиона години, по време на миоценската епоха, са настъпили значителни промени в растителността с появата на треви и тяхното последващо разширяване в тревисти равнини и прерии. Появата на тази широко разпространена флора допринесе за развитието и еволюцията на тревопасните бозайници.

Кватернерният период (преди 1,8 милиона години до днес) започва с континентално заледяване в Северозападна Европа, Сибир и Северна Америка. Това заледяване засяга земната растителност, като флората мигрира на север и юг в отговор на ледникови и междуледникови колебания. През междуледниковите периоди кленът, брезата и маслиновите дървета са често срещани.

Последните миграции на растителни видове в края на последната ледникова епоха (преди около единадесет хиляди години) оформят съвременното географско разпределение на земната флора. Някои райони, като планински склонове или острови, имат необичайно разпространение на видовете в резултат на тяхната изолация от глобалната миграция на растенията.

Планетата Земя е формирана преди повече от 4,5 милиарда години. Първите едноклетъчни форми на живот са се появили преди около 3 милиарда години. Отначало бяха бактерии. Те се класифицират като прокариоти, защото нямат клетъчно ядро. Еукариотните (тези с ядра в клетките) организми се появяват по-късно.

Растенията са еукариоти, способни на фотосинтеза. В процеса на еволюцията фотосинтезата се появява по-рано от еукариотите. По това време съществуваше в някои бактерии. Това бяха синьо-зелени бактерии (цианобактерии). Някои от тях са оцелели и до днес.

Според най-разпространената хипотеза на еволюцията, растителната клетка се е образувала от навлизането в хетеротрофна еукариотна клетка на фотосинтетична бактерия, която не е усвоена. Освен това процесът на еволюция доведе до появата на едноклетъчен еукариотен фотосинтетичен организъм с хлоропласти (техни предшественици). Така се появиха едноклетъчните водорасли.

Следващият етап в еволюцията на растенията е появата на многоклетъчни водорасли. Те достигнаха голямо разнообразие и живееха изключително във вода.

Повърхността на Земята не остана непроменена. Там, където земната кора се издигаше, постепенно се появяваше земя. Живите организми трябваше да се адаптират към новите условия. Някои древни водорасли постепенно успяха да се адаптират към сухоземния начин на живот. В процеса на еволюцията тяхната структура става по-сложна, появяват се тъкани, предимно покривни и проводими.

За първите сухоземни растения се считат псилофитите, появили се преди около 400 милиона години. Те не са оцелели до днес.

По-нататъшната еволюция на растенията, свързана с усложняването на тяхната структура, се проведе на сушата.

По времето на псилофитите климатът е бил топъл и влажен. Псилофитите растат близо до водни тела. Те имали ризоиди (като корени), с които се закотвяли в почвата и попивали вода. Те обаче не са имали истински вегетативни органи (корени, стъбла и листа). Движението на вода и органични вещества в растението се осигурява от възникващата проводяща тъкан.

По-късно папратите и мъховете са еволюирали от псилофитите. Тези растения имат по-сложна структура, имат стъбла и листа и са по-добре приспособени за живот на сушата. Въпреки това, точно като псилофитите, те остават зависими от водата. По време на половото размножаване, за да достигнат сперматозоидите до яйцеклетката, те се нуждаят от вода. Следователно те не могат да „отидат“ далеч от влажните местообитания.

По време на карбоновия период (преди приблизително 300 милиона години), когато климатът е бил влажен, папратите достигат зората си и много от техните дървесни форми растат на планетата. По-късно, умирайки, те образуваха находища на въглища.

Когато климатът на Земята започна да става по-студен и по-сух, папратите започнаха масово да измират. Но някои от техните видове преди това дадоха началото на така наречените семенни папрати, които всъщност вече бяха голосеменни. В последвалата еволюция на растенията семенните папрати изчезват, давайки началото на други голосеменни. По-късно се появяват по-напреднали голосеменни - иглолистни.

Размножаването на голосеменните вече не зависи от наличието на течна вода. Опрашването става с помощта на вятъра. Вместо сперматозоиди (подвижни форми), те образуват сперматозоиди (неподвижни форми), които се доставят в яйцето чрез специални образувания от поленови зърна. В допълнение, голосеменните произвеждат не спори, а семена, съдържащи запас от хранителни вещества.

По-нататъшната еволюция на растенията беше белязана от появата на покритосеменни (цъфтящи растения). Това се е случило преди около 130 милиона години. И преди около 60 милиона години те започнаха да доминират на Земята. В сравнение с голосеменните, цъфтящите растения са по-добре приспособени към живота на сушата. Можем да кажем, че те започнаха да използват повече възможностите на средата. Така че тяхното опрашване започна да се извършва не само с помощта на вятъра, но и с помощта на насекоми. Това повишава ефективността на опрашване. Семената на покритосеменните се намират в плодовете, което им позволява да се разпространяват по-ефективно. В допълнение, цъфтящите растения имат по-сложна тъканна структура, например в проводящата система.

Понастоящем покритосеменните са най-многобройната група растения по отношение на броя на видовете.