§ 24. Происхождение растений. Основные этапы развития растительного мира

Определения и обозначения

Водоросли — растения, большая часть которых живёт в воде. Их считают древними предками наземных растений, потому что освоение суши началось от древних водных форм. Вода окружала их и помогала не высыхать, поэтому строение и образ жизни водорослей были связаны с водной средой.

Споровые растения — растения, которые размножаются спорами; к ним относятся мхи и папоротникообразные. Спора может дать начало новому растению, если попадёт в подходящие условия. Для размножения многих споровых растений нужна вода, поэтому им трудно размножаться в сухих местах.

Семенные растения — растения, размножающиеся с помощью семян. Семя содержит зародыш будущего растения и запас питательных веществ, а оболочка защищает его. Благодаря этому зародыш может переждать неблагоприятные условия и начать развитие, когда условия станут подходящими.

Покрытосеменные растения — цветковые растения, у которых семена развиваются внутри плода. Плод образуется из цветка и окружает семена. Такая защита помогает им сохраняться и распространяться, например вместе с плодами, которые переносят животные.

Как это устроено

Растительный мир возник в воде, потому что именно там жили древние водоросли — предки наземных растений. В воде организмам не угрожало быстрое высыхание, а необходимые вещества были доступны в окружающей среде. Постепенно условия менялись, и некоторые растения смогли жить у берегов и на влажной суше. Их потомки со временем осваивали новые места.

На суше растениям пришлось решать сразу несколько задач. Воздух и солнце могли быстро высушить тело, поэтому требовалась защита от потери воды. Кроме того, в воде растение поддерживалось окружающей средой, а на суше побегам нужно было удерживаться вертикально. Такие условия способствовали появлению приспособлений, помогающих сохранять влагу и служащих опорой.

Первые наземные растения были небольшими и обычно росли там, где было влажно. Их малые размеры и зависимость от влаги ограничивали распространение: в сухих местах было трудно не высохнуть и размножиться. Поэтому первые растения не могли заселить всю сушу сразу. Они чаще встречались в местах, где вода была доступна.

Позднее распространились папоротникообразные — группа, к которой относятся папоротники и их древние родственники. У них появились более крупные побеги и корни, поэтому растения могли лучше поддерживать себя и получать воду из почвы. Однако размножались они спорами, а для оплодотворения нужна была вода. Значит, даже крупные папоротникообразные по-прежнему тяготели к влажным местам.

С появлением семян растения получили новый способ защищать и распространять зародыш. В отличие от споры, семя содержит запас питательных веществ и защищено оболочкой, поэтому оно лучше переносит неблагоприятные условия. Размножение стало успешнее происходить на суше, не требуя постоянной водной плёнки для переноса спор. Позднее широкое распространение получили цветковые растения, у которых семена находятся внутри плода.

Основные этапы развития растительного мира

Читайте таблицу сверху вниз: так видна общая последовательность крупных этапов. Сравнивайте не только группы, но и то, какие трудности помогали преодолеть их особенности. Помните, что появление новой группы не означает, что все более древние растения исчезли.

Разбор задач

Задача 1. Расположить водоросли, мхи, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные в порядке появления на Земле.

Чтобы выстроить последовательность, нужно связать каждую группу с крупным этапом развития растений. Сначала ищем водных предков, затем — растения, освоившие сушу. После этого учитываем появление более крупных споровых растений и семенных групп.

1. Водоросли жили в воде и относятся к древним предкам наземных растений, поэтому ставим их первыми.
2. Затем появились первые наземные растения, среди которых были мхи. Позже распространились папоротникообразные с более крупными побегами и корнями.
3. После споровых групп возникли семенные растения. Среди них сначала появились голосеменные, а позднее широко распространились покрытосеменные.

Проверим порядок по признакам: мхи и папоротникообразные размножаются спорами, а голосеменные и покрытосеменные — семенами. Значит, последовательность показывает переход от водных форм к споровым растениям суши, а затем к семенным. Ответ: водоросли → мхи → папоротникообразные → голосеменные → покрытосеменные.

Задача 2. Сравнить мхи и папоротникообразные по способу размножения и зависимости от влаги.

Сравнивать группы удобно по одному признаку за раз. Сначала выясним, чем размножаются обе группы, а затем — какую роль играет вода. Так легче увидеть и сходство, и различие в их строении.

1. Мхи размножаются спорами; папоротникообразные тоже относятся к споровым растениям.
2. Для размножения папоротникообразных нужна вода, в которой могут перемещаться клетки, участвующие в оплодотворении. Размножение мхов также связано с влажными условиями.
3. У папоротникообразных развиты более крупные побеги и корни. Это отличает их от мхов, но не устраняет зависимость размножения от влаги.

Обе группы — споровые, поэтому сухая среда затрудняет их размножение. Различия в размере и развитии частей растения не отменяют этого общего признака. Ответ: мхи и папоротникообразные размножаются спорами и нуждаются во влаге; папоротникообразные отличаются более крупными побегами и корнями.

Задача 3. Объяснить, почему появление семян помогло растениям успешнее расселяться по суше, чем размножение спорами.

Нужно сравнить, что получает новый организм в каждом случае. Спора сама по себе не имеет такого запаса питательных веществ и защиты, как семя. Поэтому важно посмотреть на состав семени и на то, как он помогает зародышу.

1. В семени есть зародыш — начало нового растения. В спорах зародыша с запасом питания нет.
2. Запас питательных веществ помогает зародышу в начале развития, а оболочка защищает его. Это повышает вероятность пережить неблагоприятные условия.
3. Семена могут распространяться на новые места и прорастать, когда условия подходят. Размножение спорами у многих растений сильнее зависит от наличия влаги.

Значит, семя не просто переносит зародыш, но и помогает ему сохраниться до начала роста. Это расширило возможности растений для жизни вне постоянно влажных мест. Ответ: семена защищают зародыш, содержат запас питания и благодаря этому помогают растениям успешнее расселяться по суше.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растения сразу появились на суше. Так думают, если начинают рассказ с мхов или деревьев, не вспоминая более древних водорослей. Проверь себя вопросом: где жили предки наземных растений? Правильный ответ — в воде.

Ошибка — путать споры и семена. Их объединяет то, что с их помощью появляются новые растения, но семя содержит зародыш и запас питательных веществ, а спора устроена иначе. Чтобы проверить себя, спроси: есть ли в семени зародыш и запас? Если да, это семя, а не спора.

Ошибка — считать, что мхи и папоротники размножаются семенами. Их называют споровыми растениями, потому что они размножаются спорами. Путаница возникает, когда все способы появления нового растения называют одним словом. Проверь себя: к какой группе относят растение — к споровым или семенным?

Ошибка — думать, что новые группы полностью вытеснили древние. Этапы развития показывают, когда возникали крупные группы, а не то, что прежние растения обязательно исчезали. Многие древние группы сохранились до наших дней. Проверить себя можно, вспомнив, что водоросли и мхи существуют и сейчас.

Связь с другими темами

Чтобы понять развитие растений, нужно знать общие признаки живых организмов и то, что растения размножаются разными способами. Эта тема связывает изучение водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и цветковых: их удобно сравнивать по строению и размножению. Знание этапов помогает объяснить, почему одни растения зависят от влажных мест, а другие успешнее расселяются по суше. Эти представления пригодятся при изучении разнообразия растений и их приспособлений к среде обитания.

Что запомнить

• Древние предки наземных растений жили в воде.
• Освоение суши потребовало приспособлений к жизни вне водной среды.
• Мхи и папоротникообразные размножаются спорами.
• Размножение спорами у многих растений связано с наличием влаги.
• Семена повысили возможности растений для расселения по суше.
• Цветковые растения образуют цветки и плоды с семенами.