§ 58. Происхождение растений. Основные этапы развития растительного мира

Определения и обозначения

Эволюция растений — постепенное историческое развитие растительного мира и изменение организмов. Это не превращение одного современного растения в другое, а длительная смена групп и появление новых особенностей. Понятие помогает понять, почему растения разных эпох отличаются и как возникло их разнообразие.

Споровые растения — растения, размножающиеся спорами; к ним относятся, например, мхи и папоротникообразные. Спора — мелкая клетка, из которой при подходящих условиях развивается новое растение. Этот термин нужен, чтобы отличать такие растения от семенных и сравнивать их способы размножения.

Семенные растения — растения, размножающиеся семенами; к ним относятся голосеменные и покрытосеменные. В семени есть зародыш будущего растения и запас питательных веществ, помогающий ему начать развитие. Понятие показывает, какое важное приспособление позволило растениям успешнее размножаться на суше.

Покрытосеменные растения — растения, у которых семена развиваются внутри плода, образующегося из цветка. Плод защищает семена и может помогать им распространяться. Это определение позволяет отличить покрытосеменные от голосеменных, у которых плод не образуется.

Как это устроено

Растительный мир возник в воде: древние водоросли стали исходной группой для дальнейшего развития растений. В воде организмы получали влагу непосредственно из окружающей среды, а условия для размножения были подходящими. Когда некоторые древние растения стали осваивать сушу, им пришлось справляться с новыми трудностями. Так начался долгий путь приспособления к жизни вне воды.

На суше растение может быстро терять влагу, поэтому ему нужны способы удерживать воду. Одновременно необходимо получать её из почвы и доставлять к разным частям тела, потому что надземные органы не соприкасаются с почвой. Внутри организма должны также перемещаться питательные вещества. Именно эти задачи стали причиной появления приспособлений, которые помогали растениям выживать и распространяться на суше.

Появление тканей и органов позволило растениям выполнять разные задачи более эффективно. Одни части могли участвовать в получении воды и закреплении в почве, другие — поддерживать растение или обеспечивать размножение. Среди ранних наземных групп были мхи; позднее распространились папоротникообразные. Усложнение строения расширило возможности растений и помогло им осваивать новые места обитания.

Папоротникообразные размножаются спорами, но для оплодотворения им нужна вода. Мужские половые клетки перемещаются к женским только во влажной среде, поэтому размножение ограничено условиями места обитания. Появление семени изменило эту ситуацию: в нём защищён зародыш и есть запас питательных веществ. Благодаря этому развитие нового растения стало меньше зависеть от непосредственного наличия воды.

У покрытосеменных появились цветок и плод, сделавшие размножение и распространение эффективнее. Цветок помогает опылению — переносу пыльцы к той части растения, где происходит оплодотворение. После этого из цветка развивается плод, внутри которого находятся семена; плод помогает им сохраняться и распространяться. Эти особенности способствовали тому, что покрытосеменные стали самой разнообразной группой растений.

Основные этапы развития растительного мира

Таблица показывает общую последовательность появления основных групп и их приспособлений. Расположите этапы сверху вниз: так легче увидеть переход от водной среды к жизни на суше. Сравнивайте не только названия групп, но и размножение: оно объясняет, почему семенные растения получили преимущества.

Разбор задач

Задача 1. Расположите водоросли, мхи, папоротникообразные и семенные растения в порядке появления основных групп. Нужно восстановить путь развития от жизни в воде к освоению суши. Не следует путать последовательность с размером или сложностью отдельных современных растений. Используйте сведения о том, какие группы относятся к ранним, а какие приобрели семена.

1. Начинаем с водорослей: древние представители растений жили в воде.
2. После водных предков появились наземные растения, среди ранних групп были мхи.
3. Позднее распространились папоротникообразные, которые, как и мхи, размножаются спорами.
4. Следующий крупный этап — семенные растения, к которым относятся голосеменные и покрытосеменные.

Ответ: водоросли → мхи → папоротникообразные → семенные растения. Это упрощённая последовательность основных групп: она показывает общий ход развития, а не точные даты появления каждого вида.

Задача 2. Объясните, почему размножение спорами ограничивало распространение ранних наземных растений. В условии важны два факта: споровые растения размножаются спорами, а для оплодотворения некоторых из них нужна вода. Нужно связать эту особенность с местом, где растение может успешно размножаться. Тогда станет понятна причина ограничения.

1. Уточняем, что спора может дать начало новому растению, но оплодотворение — отдельный необходимый этап.
2. У папоротникообразных мужские половые клетки передвигаются к женским только при наличии воды.
3. Значит, для успешного размножения подходят прежде всего влажные места, а сухие участки становятся препятствием.

Ответ: зависимость оплодотворения от воды ограничивала места, где споровые растения могли размножаться. Поэтому переход к семенному размножению стал важным преимуществом при освоении суши.

Задача 3. Сравните папоротникообразные и покрытосеменные по способу размножения и назовите преимущества семени, цветка и плода. Не достаточно сказать, что одна группа древнее другой: нужно объяснить, какую задачу решает каждое приспособление. Сравнение начнём со способа размножения, а затем рассмотрим роль новых органов и структур. Это поможет связать особенности растений с условиями их жизни.

1. Папоротникообразные размножаются спорами; для оплодотворения им нужна вода.
2. Покрытосеменные размножаются семенами. Семя защищает зародыш и содержит запас питательных веществ.
3. Цветок способствует опылению, а плод образуется вокруг семян и помогает им защищаться и распространяться.

Ответ: папоротникообразные зависят от воды при оплодотворении, а семя позволяет новому растению развиваться с меньшей зависимостью от неё. Цветок помогает опылению, плод защищает семена и способствует их распространению. В совокупности эти приспособления помогают покрытосеменным успешно осваивать разные места.

Типичные ошибки

• Считать, что растения сразу появились на суше. Так можно подумать, если ориентироваться только на современные наземные растения, но древние растения развивались в воде. Проверь себя: начало последовательности связано с водорослями, а не с мхами или деревьями.

• Путать споры и семена. Оба участвуют в размножении, поэтому их иногда считают одинаковыми, однако спора не содержит зародыша и запаса питательных веществ, характерных для семени. Проверь себя: спроси, что защищено и что помогает будущему растению начать рост.

• Считать, что папоротники размножаются семенами. Папоротники выглядят крупными и сложно устроенными, но это не означает, что у них есть семена. Они размножаются спорами, а для оплодотворения им нужна вода. Проверь себя: отнеси папоротники к споровым растениям.

• Считать голосеменные и покрытосеменные одинаковыми. Обе группы размножаются семенами, поэтому их легко смешать, но у покрытосеменных семя развивается внутри плода, а у голосеменных плод не образуется. Проверь себя: выясни, есть ли у растения цветок и плод, заключающий семена.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в происхождении растений, нужно знать, чем растения отличаются от других организмов и какие условия необходимы им для жизни. Тема опирается на изучение водорослей, мхов, папоротникообразных и семенных растений: их строения и способов размножения. Сравнивая эти группы, можно увидеть, какие особенности появились со временем и какую задачу они решали. Представление об эволюции помогает объяснить разнообразие растений не набором случайных признаков, а последовательным развитием приспособлений.

Что запомнить

• Растительный мир развивался постепенно.
• Древние растения были связаны с водной средой.
• Мхи и папоротникообразные размножаются спорами.
• Для оплодотворения у папоротникообразных необходима вода.
• Семя позволило растениям размножаться эффективнее.
• У покрытосеменных семена развиваются внутри плода.
• Цветок и плод — важные особенности покрытосеменных.