§ 36. Происхождение наземных растений

Определения и обозначения

Наземные растения — организмы, которые живут и растут на суше, а не постоянно находятся в воде. На суше вода не окружает их со всех сторон, поэтому им приходится защищаться от высыхания и получать воду из субстрата или окружающей среды. Эти особенности помогают понять, почему для освоения суши растениям понадобились новые приспособления.

Риниофиты — древние вымершие растения, о которых учёные знают по ископаемым остаткам, то есть сохранившимся следам организмов прошлого. Их строение было простым: например, у них имелись ветвящиеся побеги, но ещё не было настоящих корней и листьев. Риниофиты важны потому, что дают сведения о ранних этапах жизни растений на суше.

Споры — клетки, с помощью которых растения размножаются и расселяются без образования семян. Споры могут переноситься в новые места, где при подходящих условиях из них развивается новое растение. Это понятие помогает отличать размножение древних растений от размножения семенных растений.

Ризоиды — тонкие нитевидные образования, которыми некоторые древние растения прикреплялись к субстрату и поглощали воду. Субстрат — поверхность или материал, на котором организм закрепляется и растёт. Ризоиды выполняли полезные функции, но настоящими корнями не были.

Как это устроено

Происхождение наземных растений учёные связывают с древними зелёными водорослями. Основание для такого предположения дают общие признаки этих организмов, в том числе сходство некоторых особенностей строения и размножения. Такие совпадения позволяют предполагать родство и общего древнего предка, но не означают, что современные водоросли постепенно превратились в растения суши.

В воде организм окружён влагой, а на суше его поверхность может высохнуть. Водорослям минеральные вещества доступны из окружающей воды, тогда как растению на суше нужно получать их из субстрата и удерживать воду внутри тела. Ещё одна трудность — опора: вода поддерживает многие водные организмы, а на суше растению приходится удерживаться самостоятельно. Поэтому выход на сушу требовал сразу нескольких приспособлений.

Чтобы жить вне воды, растениям нужно было закрепляться на поверхности, уменьшать потерю влаги и размножаться. Для прикрепления и поглощения воды у некоторых древних форм служили ризоиды. Защита от высыхания помогала сохранять влагу, а споры позволяли размножаться и расселяться без образования семян. Эти приспособления не сразу сделали растения похожими на современные: освоение суши происходило постепенно.

Первые наземные растения имели более простое строение, чем многие современные растения. У древних форм, таких как риниофиты, были простые побеги, но не было настоящих корней и листьев. Поэтому закрепление и поглощение воды обеспечивали ризоиды, а не корневая система. По строению таких организмов можно увидеть, что первые шаги на суше не требовали сразу появления всех органов современных растений.

Риниофиты изучают по ископаемым остаткам, сохранившимся в горных породах. По ним можно судить о форме побегов и других особенностях древних растений, хотя не каждый признак удаётся восстановить полностью. Сопоставляя эти находки с данными о водорослях и более поздних растениях, учёные выстраивают картину раннего освоения суши. Так ископаемые помогают понять не только, какими были риниофиты, но и какие изменения происходили со временем.

Переход растений от водной среды к жизни на суше

Таблица показывает, какие условия изменились при освоении суши и какие задачи возникли у растений. Сравнивай строки по одному признаку: так легче увидеть, что изменения среды требовали новых способов получать воду, закрепляться и размножаться. Не следует считать, что все приспособления появились одновременно у первых растений.

Разбор задач

Задача 1. Назовите предполагаемую группу предков наземных растений и укажите, какие свидетельства подтверждают их родство. Нужно не перепутать древних предков с современными организмами. Также важно привести не просто название группы, а объяснить, почему учёные считают её близкой к наземным растениям.

1. Определяем предполагаемую группу: происхождение наземных растений связывают с древними зелёными водорослями.
2. Вспоминаем, что родство устанавливают по сходству признаков. Сопоставляют особенности строения и размножения водорослей и растений.
3. Делаем вывод аккуратно: сходство указывает на общего древнего предка, но не доказывает прямое превращение современных водорослей в растения суши.

Ответ. Предками наземных растений считают древние зелёные водоросли или их близких родственников. О родстве говорят общие признаки, включая сходство особенностей строения и размножения.

Задача 2. Объясните, почему выход на сушу создал для растений проблему высыхания и зачем древним растениям понадобилось закрепляться на субстрате. В условии нужно рассмотреть две трудности отдельно. Затем свяжите каждую из них с тем, какое приспособление было полезно растению.

1. На суше растение не окружено водой постоянно, поэтому влага может теряться, а организм — высыхать.
2. Без водной среды, которая поддерживает тело, важно было удерживаться на поверхности. Кроме того, растение должно было получать воду и минеральные вещества из субстрата.
3. Соотносим трудности с ответом: понадобились защита от потери влаги и закрепление. Ризоиды у некоторых древних растений помогали прикрепляться и поглощать воду.

Ответ. На суше вода не окружала растения, поэтому возникал риск высыхания и требовались способы удерживать влагу. Закрепление на субстрате помогало не смещаться и получать воду; у некоторых древних форм в этом участвовали ризоиды.

Задача 3. Растение описано так: у него есть ветвящийся побег, но нет настоящих корней и листьев; к субстрату оно прикреплено ризоидами. Нужно определить, к каким древним растениям оно близко, и объяснить, что говорит его строение об освоении суши. Для ответа используй все признаки описания, а не только один из них.

1. Сравниваем описание с известными древними растениями: простые ветвящиеся побеги и отсутствие настоящих корней и листьев характерны для риниофитов.
2. Проверяем роль ризоидов: они прикрепляют растение к субстрату и помогают поглощать воду, но не становятся от этого настоящими корнями.
3. Связываем строение с условиями жизни: растение уже могло существовать на суше, хотя его органы ещё были простыми и отличались от органов многих современных растений.

Ответ. По описанию растение близко к риниофитам. Его простое строение показывает, что ранние растения осваивали сушу без настоящих корней и листьев, используя ризоиды для прикрепления и поглощения воды.

Типичные ошибки

Ошибка 1 — считать, что наземные растения произошли от современных водорослей. Так можно подумать, потому что связь с водорослями действительно существует. Но учёные говорят об общих древних предках, а не о превращении нынешних видов. Проверь себя: если речь идёт о происхождении, упоминай древние формы и родство.

Ошибка 2 — называть ризоиды корнями. Их функции частично напоминают функции корней, поэтому их легко перепутать. Однако ризоиды — нитевидные образования для прикрепления и поглощения воды, а не настоящие корни. Проверь себя: называй отдельно функцию образования и его строение.

Ошибка 3 — представлять первые наземные растения похожими на современные цветковые. Современные сложные растения знакомы лучше, поэтому их признаки легко перенести на древние формы. У ранних растений, например риниофитов, были простые побеги, без настоящих корней и листьев. Проверь себя: сравнивай древнюю форму с описанием её строения, а не с привычным растением.

Ошибка 4 — считать споры семенами. И споры, и семена участвуют в размножении, поэтому их назначение может казаться одинаковым. Но спора не является семенем и не образует его; это клетка для размножения и расселения. Проверь себя: называй споры способом размножения без образования семян.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в происхождении наземных растений, полезно знать основные части растения, способы размножения и особенности жизни зелёных водорослей. Эти знания помогают сравнивать водные и наземные организмы и понимать, какие задачи возникли при выходе на сушу. Тема также подготавливает к изучению усложнения растений и появления мхов, папоротникообразных, семенных и цветковых растений. Так можно проследить, как со временем менялись строение и способы размножения.

Что запомнить

• Наземные растения произошли от древних зелёных водорослей.
• Освоение суши потребовало приспособлений к высыханию и закреплению.
• Риниофиты относятся к древним известным наземным растениям.
• У первых наземных растений строение было простым.
• Ризоиды помогали прикрепляться к субстрату и поглощать воду.
• Споры обеспечивали размножение и распространение растений.