Развитие растительного мира

Определения и обозначения

Эволюция растений — постепенное историческое изменение растительного мира и появление новых групп растений. Это не быстрое превращение одного растения в другое, а длительный процесс, происходивший на протяжении многих поколений. Благодаря эволюции растения приобрели особенности, помогавшие им жить в разных условиях.

Споровые растения — растения, размножающиеся спорами, то есть особыми клетками, из которых при подходящих условиях может вырасти новое растение. Споры малы и часто легко переносятся ветром или водой, поэтому помогают расселяться. Однако для оплодотворения многим споровым растениям нужна вода: в ней половые клетки могут добраться друг до друга.

Семенные растения — растения, размножающиеся семенами. Внутри семени находится зародыш будущего растения и запас питательных веществ, а оболочка защищает их от повреждений и высыхания. Благодаря этому зародыш может переждать неблагоприятное время и начать развитие, когда условия станут подходящими.

Покрытосеменные растения — растения, у которых семена развиваются внутри плода. Цветок обеспечивает образование семян, а после него формируется плод, окружающий их. Такая защита и разнообразные способы распространения плодов помогли покрытосеменным широко расселиться.

Как это устроено

Растительный мир возник в водной среде, где древние водоросли получали воду и растворённые в ней вещества. Вода поддерживала их тело и не давала ему высохнуть, а свет позволял создавать питательные вещества. Водоросли считают предками наземных растений, потому что у них уже происходило фотосинтезирование и существовали процессы размножения, которые стали основой дальнейшего развития растений. Постепенно некоторые древние формы смогли жить в местах, где вода была доступна не постоянно.

На суше растения столкнулись с опасностью высыхания и необходимостью удерживаться вертикально. Покровные ткани уменьшали потерю воды, а проводящие ткани переносили воду и растворённые вещества между частями растения. Появление органов тоже было важным приспособлением: корень закреплял растение и поглощал воду, стебель поддерживал его, а листья улавливали свет. Эти особенности позволили растениям осваивать участки суши дальше от водоёмов.

От древних наземных растений произошли группы, размножающиеся спорами. У мхов строение сравнительно простое: у них нет настоящих корней, а воду они могут поглощать всей поверхностью. У папоротникообразных появились корни, стебли, листья и хорошо развитые проводящие ткани, поэтому они могли достигать больших размеров и лучше снабжать разные органы водой. Но для оплодотворения многим из них по-прежнему необходима вода, что ограничивало места их размножения.

Появление семени помогло растениям меньше зависеть от воды при размножении. В семени зародыш защищён оболочкой и обеспечен запасом питательных веществ, поэтому он может пережить неблагоприятный период и начать рост позднее. У голосеменных семена не закрыты плодом, но они уже способны развиваться без обязательного участия воды в переносе половых клеток. Это сделало возможным более широкое освоение сухих мест.

У покрытосеменных появились цветок и плод, связанные с размножением и распространением. Цветок помогает опылению: пыльца переносится на часть цветка, где происходит образование семян. Затем семена оказываются внутри плода, который защищает их; плод может распространяться ветром, водой или животными. Благодаря сочетанию этих приспособлений покрытосеменные успешно заселяют самые разные места.

Основные этапы развития растительного мира

Читайте таблицу слева направо, чтобы сравнить строение и размножение групп. Затем проследите строки сверху вниз: так видна общая последовательность крупных этапов. Это схема развития растительного мира, а не утверждение, что все представители каждой группы исчезли после появления следующей.

Разбор задач

1. Расположите группы растений в порядке их появления: мхи, водоросли, покрытосеменные, папоротникообразные, голосеменные.

Нужно восстановить последовательность от древних водных предков к группам с более поздними приспособлениями. Сравним, где жили растения и как они размножались. Семена появились позже спорового размножения, а цветок и плод — позже семян.

1. Сначала поставим водоросли: древние растительные организмы жили в воде.
2. За ними расположим мхи и папоротникообразные — наземные группы, размножающиеся спорами; папоротникообразные имеют более сложное строение.
3. После них укажем голосеменные, а затем покрытосеменные: у последних появились цветок и плод.

Ответ: водоросли, мхи, папоротникообразные, голосеменные, покрытосеменные. Такая последовательность показывает общие этапы развития, а не то, что более древние группы обязательно исчезали. Многие из них существуют и сегодня.

2. У растения есть корень, стебель и листья, но нет семян; оно размножается спорами. Определите, к какой группе оно может относиться, и обоснуйте ответ.

В условии даны признаки строения и способ размножения. Сначала проверим, есть ли у растения семена: их нет, поэтому семенные группы не подходят. Затем учтём наличие настоящих корня, стебля и листьев и сравним его с особенностями споровых групп.

1. Размножение спорами указывает на споровое растение.
2. У мхов нет настоящих корней, поэтому сочетание всех трёх названных органов для них не подходит.
3. Корни, стебли и листья есть у папоротникообразных, которые размножаются спорами.

Ответ: растение может относиться к папоротникообразным. Мы сделали вывод не только по способу размножения, но и по строению. По одному признаку определить группу было бы сложнее.

3. Сравните размножение папоротников и голосеменных. Объясните, какое преимущество семена дали растениям при освоении суши.

Папоротники размножаются спорами, а голосеменные — семенами. Чтобы сравнить их, важно выяснить, что содержится в каждой структуре и нужна ли вода для оплодотворения. Так можно связать способ размножения с возможностью жить на суше.

1. У папоротников образуются споры, но для оплодотворения им нужна вода, по которой половые клетки могут перемещаться.
2. У голосеменных развивается семя с зародышем, запасом питательных веществ и защитной оболочкой; семена не заключены в плод.
3. Зародыш в семени защищён и может переждать неблагоприятные условия, а размножение не требует обязательного переноса половых клеток водой.

Ответ: семена дали растениям большую независимость от воды и помогли успешнее осваивать сушу. Они также защищают зародыш и обеспечивают его запасом питательных веществ. При этом семенные растения всё равно нуждаются в воде для роста, как и другие живые организмы.

Типичные ошибки

Неверно считать, что все растения сразу возникли на суше. Такое представление появляется, если судить только по современным лесам и полям, не учитывая древнюю историю жизни. Проверь себя: первыми растительными организмами были водные формы, а водоросли считают предками наземных растений.

Не смешивай споры и семена. Спора — отдельная клетка, а семя содержит зародыш, запас питательных веществ и защитную оболочку; сходство в том, что оба способа участвуют в размножении, может запутать. Проверь себя: если в описании есть зародыш и запас питания, речь идёт о семени.

Отсутствие настоящих корней не означает, что мхи не являются наземными растениями. Их часто считают водными, потому что им нужны влажные места и вода для размножения. Проверь себя: мхи живут на суше, хотя имеют простое строение и прикрепляются к поверхности особыми выростами.

Голосеменные и покрытосеменные отличаются не только наличием цветков. Можно заметить цветок и забыть о главном признаке, который связан с расположением семян. Проверь себя: у покрытосеменных семена развиваются внутри плода, а у голосеменных плод их не окружает.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в развитии растительного мира, нужно знать основные части растения: корень, стебель и листья. Также полезно различать способы размножения и понимать, что спора и семя устроены по-разному. Эти знания помогают объяснить, почему одни растения зависят от влажной среды, а другие могут размножаться на суше.

Тема помогает сравнивать современные растения и видеть, как особенности строения связаны с условиями жизни. Сходство и различия групп позволяют понять их родственные связи и общие этапы происхождения. Так разнообразие растений становится не перечнем названий, а результатом длительного приспособления к среде.

Что запомнить

• Растительный мир развивался постепенно.
• Древние предки растений жили в воде.
• Освоение суши требовало приспособлений к высыханию и опоре.
• Мхи и папоротникообразные размножаются спорами.
• Семя повысило независимость размножения растений от воды.
• У покрытосеменных семена развиваются внутри плода.