§ 45. Понятие об эволюции растительного мира на Земле

Определения и обозначения

Эволюция растительного мира — историческое развитие растений, сопровождавшееся появлением новых групп и усложнением их строения. Иными словами, растительный мир постепенно менялся в течение длительного времени. Это понятие помогает понять, почему растения разных эпох и условий устроены неодинаково.

Водоросли — древние растения, обитавшие преимущественно в воде и не имевшие настоящих корней, стеблей и листьев. Их тело могло быть устроено просто, поскольку вода окружала его и обеспечивала условия для жизни. Это объясняет, почему водоросли не нуждались в таких органах, как наземные растения.

Споровые растения — растения, размножающиеся спорами; к ним относятся мхи, плауны, хвощи и папоротники. Спора — особая клетка, из которой при подходящих условиях может развиться новое растение. Название группы напоминает, что в её размножении участвуют споры, а не семена.

Семенные растения — растения, размножающиеся семенами; к ним относятся голосеменные и покрытосеменные. Семя содержит зародыш будущего растения и запас питания для его развития. Это определение помогает отличать семенные растения от споровых по способу размножения.

Как это устроено

Учёные узнают о древних растениях по ископаемым остаткам — сохранившимся частям организмов или их отпечаткам в горных породах. Даже если мягкие части исчезли, на камне может остаться след листа или стебля. Сравнивая такие находки из разных слоёв, исследователи устанавливают, какие растения существовали раньше, а какие появились позднее. Так восстанавливают последовательность развития растительного мира, хотя сами древние растения давно исчезли.

Вода была удобной средой для первых водорослей: она окружала их тело, помогала получать необходимые вещества и не давала ему быстро высохнуть. На суше растение оказалось открыто солнцу и воздуху, поэтому теряло влагу. Кроме того, вода поддерживает тело, а на суше нужно было удерживать его в вертикальном положении и доставлять вещества к разным частям. Поэтому переход из водной среды требовал новых приспособлений.

Освоить сушу растениям помогли покровы, замедляющие потерю воды, и органы, выполняющие разные задачи. Корни закрепляют растение в почве и помогают поглощать воду, стебель поддерживает его и проводит вещества, а листья улавливают свет. Внутренние ткани обеспечивают перенос воды и опору. Благодаря разделению таких функций растение могло жить не только там, где его тело постоянно окружено водой.

Основные группы растений возникали не одновременно. Сначала в водной среде жили водоросли, затем на суше появились мхи, а позже — папоротникообразные: плауны, хвощи и папоротники. Следующим важным этапом стали голосеменные, размножающиеся семенами. Позднее широко распространились покрытосеменные, у которых появились цветки и плоды; эти группы различаются строением и способами размножения.

У споровых растений новое растение развивается из споры, но оплодотворению мхов и папоротникообразных нужна вода. Это ограничивало их размножение местами с достаточной влажностью. Семя защищает зародыш и содержит запас питания, поэтому у семенных растений он может переждать неблагоприятное время. У покрытосеменных цветок участвует в образовании семян, а плод защищает их и помогает распространению. Такие особенности облегчили размножение и расселение растений.

Основные этапы развития растительного мира

Читайте таблицу сверху вниз, чтобы увидеть общую последовательность появления групп. Сравнивайте не только среду обитания, но и способ размножения: так заметнее, какие особенности помогали растениям осваивать новые места. Отдельные растения могут иметь свои особенности, поэтому таблица показывает общую картину.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Расположите водоросли, папоротникообразные и голосеменные в порядке появления. Объясните, почему группы идут именно в такой последовательности. Здесь важно опираться на общую историю освоения среды, а не на размер современных растений.

1. Сначала поставим водоросли: древние представители растительного мира были связаны преимущественно с водой.
2. Следом укажем папоротникообразные, которые относятся к наземным споровым растениям и имеют корни, стебли и листья.
3. После них расположим голосеменные: это семенные растения, появившиеся позднее споровых групп.

Ответ. Последовательность такая: водоросли, папоротникообразные, голосеменные. Она показывает переход от жизни преимущественно в воде к освоению суши, а затем к размножению семенами. Учитывайте, что речь идёт о появлении групп в истории, а не о том, что прежние растения исчезли сразу.

Задача 2

Условие. Сравните размножение мхов и голосеменных и определите, какая группа меньше зависит от воды. Мхи размножаются спорами, а голосеменные — семенами. Чтобы ответить, нужно учесть, какие условия требуются для продолжения развития растения.

1. У мхов для оплодотворения нужна вода, поэтому влажная среда важна для их размножения.
2. У голосеменных образуются семена с зародышем и запасом питательных веществ, а оплодотворение не требует водной плёнки.
3. Сравним именно зависимость размножения от воды, а не потребность взрослого растения в воде для жизни.

Ответ. Меньше от воды при размножении зависят голосеменные. Мхам нужна вода для оплодотворения, тогда как семенное размножение голосеменных не требует такой водной плёнки. Это не значит, что голосеменным вода для жизни совсем не нужна.

Задача 3

Условие. У растения есть корни, стебель, листья и семена. Определите его наиболее вероятную группу и назовите признаки, которые помогают сделать вывод. Цветки или плоды в условии не упомянуты. Поэтому выбирайте ответ только по указанным признакам, не добавляя неизвестных сведений.

1. Корни, стебель и листья показывают, что у растения есть основные органы наземного растения.
2. Семена позволяют отнести его к семенным растениям, а не к споровым.
3. Среди семенных растений возможны голосеменные и покрытосеменные; для точного различения нужны сведения о цветках и плодах.

Ответ. Наиболее вероятно, это семенное растение. По данному условию нельзя уверенно выбрать между голосеменными и покрытосеменными: наличие цветков и плодов не указано. Если у растения есть цветки и плоды, его относят к покрытосеменным; у голосеменных цветков и плодов нет.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все древние растения были одинаковыми. Так думают, если представляют прошлое как одну неизменную картину, но группы возникали последовательно и обладали разными приспособлениями. Проверьте себя: можете ли вы назвать водоросли, споровые и семенные растения и указать различия между ними? Если да, вы не смешиваете этапы развития.

Ошибка: называть мхи полноценными корневыми растениями. Их ризоиды помогают закрепляться, но настоящих корней у мхов нет; путаница возникает из-за сходства задач, которые выполняют ризоиды и корни. Проверьте себя: если речь идёт именно о настоящем корне, не относите его к органам мха. Уточните, что мхи закрепляются ризоидами.

Ошибка: считать споры и семена одним и тем же. Оба участвуют в размножении, поэтому их легко спутать, но семя содержит зародыш и запас питательных веществ, а спора устроена иначе. Проверьте себя: спросите, есть ли внутри запас питания и зародыш. Если речь идёт о семени, не называйте его спорой.

Ошибка: понимать эволюцию как обязательное улучшение каждого отдельного растения. Такое впечатление возникает, когда изменения групп представляют как путь к единственной «лучшей» форме. Проверьте себя: говорите ли вы об исторических изменениях и приспособлении групп к условиям среды? Эволюция описывает развитие растительного мира, а не превращение каждого отдельного растения в более совершенное.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в развитии растений, нужно знать их основные части и отличать корень, стебель, лист и органы размножения. Эта тема связана с геологической историей Земли: условия среды менялись в разные периоды, и растения приспосабливались к ним. Знания о группах растений пригодятся при изучении систематики, которая помогает распределять организмы по группам, и при объяснении приспособлений современных растений.

Что запомнить

• Растительный мир Земли изменялся на протяжении длительного времени.
• Древние водоросли были связаны преимущественно с водной средой.
• Освоение суши потребовало приспособлений, защищающих растение от высыхания и обеспечивающих его опору и питание.
• Мхи и папоротникообразные размножаются спорами.
• Семя повысило возможности растений размножаться и расселяться.
• Покрытосеменные образуют цветки и плоды.