§ 59. Освоение суши растениями и животными

Определения и обозначения

Освоение суши — переход организмов из водной среды к жизни на суше и формирование приспособлений к новым условиям. Иными словами, это не просто появление на берегу: организму нужно выживать без постоянного окружения водой. Поэтому у разных групп постепенно возникали подходящие способы защиты, питания и размножения.

Покровная ткань — ткань растений, защищающая их от повреждений и чрезмерной потери воды. Она покрывает поверхность растения и служит своеобразной защитной границей между организмом и воздухом. Без такой защиты вода быстрее испарялась бы с поверхности, и растение могло бы высохнуть.

Проводящая ткань — ткань растений, по которой вода и растворённые вещества перемещаются между органами. Она соединяет части растения в систему, по которой вещества могут поступать туда, где они нужны. Это особенно важно, когда растение становится крупнее и его органы удалены друг от друга.

Амниотическое яйцо — яйцо с оболочками, защищающими зародыш от высыхания и позволяющими ему развиваться вне водоёма. Оболочки помогают сохранить подходящие условия вокруг зародыша. Благодаря этому размножение некоторых позвоночных перестало быть привязанным к воде так тесно, как у земноводных.

Как это устроено

В воде организм постоянно окружён влагой, а её плотность помогает поддерживать тело. На суше вода испаряется с поверхности, а температура может быстро меняться. Поэтому организму нужны защита от высыхания и способы сохранять форму и положение тела без водной опоры. Приспособления к суше возникали не сразу: разные группы решали эти задачи по-разному.

Растениям требовалось одновременно удержаться на поверхности и получать воду. Простые выросты, например ризоиды, могли помогать закреплению и поглощению воды, но это ещё не настоящие корни. Защитные покровы уменьшали испарение, однако слишком плотная защита затруднила бы обмен с окружающей средой. Поэтому важным стало сочетание защиты с органами, которые помогают получать необходимые вещества.

Одних покровов и закрепления недостаточно, если вода должна попасть от одной части растения к другой. Проводящие ткани переносят воду и растворённые вещества между органами, поэтому растение может снабжать ими не только близкие к почве участки. Такое распределение позволяет надземным частям расти выше и увеличивает возможные размеры растения. Без переноса веществ рост был бы ограничен расстоянием, на которое они способны перемещаться самостоятельно.

Размножение растений тоже постепенно стало меньше зависеть от воды. Если для слияния половых клеток обязательно нужна водная среда, размножение ограничивает выбор места обитания. Семя защищает зародыш и содержит запас питательных веществ, поэтому молодой организм получает поддержку на ранней стадии развития. Это не означает, что все растения размножаются семенами: у разных групп способы размножения различаются.

Животным на суше понадобились изменения, связанные с дыханием, опорой и передвижением. В воде тело поддерживается самой средой, а на суше его нужно удерживать и перемещать при помощи собственных структур. Размножение также могло оставаться связано с водоёмом, как у земноводных. У некоторых позвоночных появилось амниотическое яйцо: его оболочки защищают зародыш от высыхания и позволяют ему развиваться вне воды.

Приспособления организмов к жизни на суше

Читайте строки таблицы слева направо: сначала определите затруднение, затем найдите приспособление и его пользу. Таблица показывает, что одному организму обычно нужны разные решения разных задач. Она также помогает сравнить приспособления растений и животных, не смешивая их функции.

Разбор задач

Почему жизнь на суше создала для растений риск потери воды?

Решение. Чтобы ответить, сравним, что окружает растение в воде и на суше, и проследим, что происходит с водой на его поверхности. Затем свяжем этот процесс с необходимостью защиты. Не нужно считать, что любое соприкосновение с воздухом мгновенно высушивает растение: речь идёт о постоянном риске потери воды.

1. В водной среде растение находится в контакте с водой, а на суше его поверхность окружает воздух.
2. Вода с поверхности может испаряться, поэтому растение постепенно теряет влагу.
3. Чтобы уменьшить эту потерю и защитить тело, наземным растениям нужны покровы.

Ответ: на суше нет окружающей водной среды, которая постоянно восполняла бы влагу на поверхности растения. Вода испаряется в воздух, поэтому защитные покровы помогают снизить её потерю.

Почему проводящие ткани помогли растениям освоить сушу лучше, чем одним только ризоидам?

Решение. Здесь важно не приписывать ризоидам и проводящим тканям одну и ту же функцию. Ризоиды помогают организму закрепляться и поглощать воду, но сами по себе не обеспечивают перенос веществ по всему растению. Сравним, какую задачу решает каждая особенность.

1. Ризоиды помогают удержаться на поверхности и получать воду рядом с местом закрепления.
2. По мере роста растения его органы оказываются дальше друг от друга, и веществам нужно перемещаться между ними.
3. Проводящие ткани обеспечивают такой перенос и снабжают удалённые части растения.
4. Поэтому с проводящими тканями растение может развивать более крупные надземные органы, а не только закрепляться у поверхности.

Ответ: ризоиды помогают закреплению и поглощению воды, но не заменяют систему переноса веществ. Проводящие ткани распределяют воду и растворённые вещества между органами и тем самым поддерживают рост растения.

Почему появление семени и амниотического яйца уменьшило зависимость размножения от водоёма?

Решение. Сопоставим не названия, а задачи, которые решают эти структуры. И семя, и амниотическое яйцо связаны с защитой развивающегося организма, хотя устроены по-разному. Уточним, что именно помогает зародышу развиваться вне водоёма.

1. Семя содержит зародыш растения и запас питательных веществ, а его оболочки защищают зародыш.
2. У амниотического яйца оболочки защищают зародыш позвоночного от высыхания и создают условия для развития на суше.
3. В обоих случаях развитие зародыша не требует постоянного нахождения в водоёме.

Ответ: семя защищает зародыш растения и снабжает его запасом питательных веществ, а оболочки амниотического яйца защищают зародыш животного от высыхания. Эти приспособления уменьшили зависимость размножения от водоёма, но семя и яйцо устроены по-разному.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что все растения и животные вышли на сушу одновременно. Так думают, когда представляют освоение суши как одно событие, но разные группы приобретали приспособления постепенно и независимо. Проверка: спросите себя, могли ли все группы одновременно выработать совершенно разные способы защиты и размножения; правильный ответ — нет.

Ошибка — называть ризоиды корнями. Ризоиды помогают закрепляться и поглощать воду, но настоящими корнями не являются; путаница возникает из-за сходства их пользы для растения. Проверяйте себя по функции: если речь о настоящем корне, не подменяйте этим названием более простые структуры.

Ошибка — считать семя и спору одним и тем же. Оба могут участвовать в размножении, поэтому их легко смешать, однако семя содержит зародыш и запас питательных веществ, а спора устроена иначе. Чтобы проверить себя, выясните, есть ли у описываемой структуры зародыш с запасом пищи.

Ошибка — думать, что любое наземное животное размножается независимо от воды. Не все позвоночные имеют амниотическое яйцо, а у земноводных размножение связано с водоёмами. Проверяйте утверждение, спрашивая, о какой именно группе животных идёт речь: нельзя переносить особенность одних на всех.

Связь с другими темами

Для понимания освоения суши нужно знать, чем водная среда отличается от наземно-воздушной и почему на суше организму грозит высыхание. Тема опирается на знания о клетках, тканях и органах растений, а также о размножении организмов. Эти понятия помогают объяснить, почему защита, перенос веществ и устройство зародыша имеют значение для выживания. Позже они пригодятся при изучении эволюции растений и животных, разнообразия позвоночных и приспособлений организмов к среде обитания.

Что запомнить

• Освоение суши потребовало приспособлений к высыханию и опоре тела.
• Защитные покровы уменьшают потерю воды у растений.
• Проводящие ткани обеспечивают перемещение веществ внутри растения.
• Семя защищает зародыш растения и содержит запас питательных веществ.
• Амниотическое яйцо позволяет зародышу развиваться вне водоёма.
• Освоение суши происходило постепенно и независимо у разных групп организмов.