§ 29. Основные этапы развития растений на Земле

Определения и обозначения

Водоросли — древнейшие растения, преимущественно обитавшие в воде и не имевшие настоящих органов. Их тело могло быть устроено просто, потому что воду и растворённые вещества они получали прямо из окружающей среды. Это помогает понять, почему древним растениям не требовались корни и листья.

Споровые растения — растения, размножающиеся спорами; к ним относят мхи и папоротники. Спора — маленькая клетка, из которой при подходящих условиях может развиться новое растение. Такой способ размножения связывает эти группы, хотя строение мхов и папоротников различается.

Семенные растения — растения, размножающиеся семенами, что повысило их приспособленность к жизни на суше. В семени есть зародыш будущего растения и запас питательных веществ. Благодаря этому зародыш защищён и может начать развитие, когда условия станут подходящими.

Покрытосеменные растения — цветковые растения, у которых семена развиваются внутри плода. Плод окружает семена и помогает им распространяться. К этой группе относится множество привычных растений, от трав до деревьев.

Как это устроено

Первые растения возникли в воде, потому что там организм не высыхал, а необходимые вещества находились рядом. Древние водоросли могли поглощать воду всей поверхностью тела, поэтому им не требовались специальные органы для её поиска. В водоёмах растения получали свет для роста и могли размножаться в окружающей воде. Простое строение подходило этим условиям, но не обеспечивало жизни на суше.

Когда часть растений стала осваивать влажные участки суши, им пришлось справляться с новыми трудностями. На воздухе тело могло высохнуть, а воду и минеральные вещества нужно было получать из грунта. Для этого постепенно возникали покровы, уменьшающие потерю влаги, и органы, помогавшие удерживаться и получать воду. Переход не произошёл сразу: первые наземные растения были невысокими и зависели от влажной среды.

У папоротников и других высших споровых растений развились корни, стебли и листья, а также проводящие ткани — специальные пути для перемещения воды и веществ внутри растения. Корни закрепляли растение и поглощали воду из почвы, а листья улавливали свет. Проводящие ткани помогали снабжать разные части растения, поэтому оно могло вырастать крупнее. Это было важным шагом по сравнению с мхами, у которых настоящих корней нет.

Следующим преимуществом стало семя. У папоротников споры прорастают только при подходящих условиях, а для оплодотворения обычно нужна вода: мужские половые клетки должны добраться до женских. У семенных растений зародыш защищён оболочкой и имеет запас питания, а размножение не зависит от свободной воды. Семена также могут пережить неблагоприятный период и переноситься на новые места.

У покрытосеменных появились цветки и плоды, которые помогли им успешно размножаться и расселяться. Цветок участвует в образовании семян, а плод защищает их и может переноситься животными, ветром или водой. Благодаря этому семена оказываются вдали от материнского растения, где меньше конкурируют за свет и пространство. Разнообразие способов опыления и распространения семян помогло цветковым занять множество сред обитания.

Основные этапы развития растений на Земле

В таблице собраны примерные сроки появления групп и их главные особенности. Даты приблизительны: разные представители одной группы могли возникать в разное время. Сравнивайте не только сроки, но и среду обитания с особенностями размножения.

Разбор задач

Задача 1. Расположите группы растений в порядке их появления на Земле: мхи, водоросли, покрытосеменные, папоротники, голосеменные. Чтобы решить задачу, нужно восстановить путь от наиболее древней группы к более поздним. Сначала вспомним, что первые растения жили в воде, а цветковые возникли значительно позже семенных растений без плодов.

1. Водоросли появились раньше наземных растений и относятся к древнейшим группам.
2. После освоения суши распространились споровые растения: сначала мхи, затем папоротники с более развитыми органами.
3. Позднее появились голосеменные, размножающиеся семенами, а затем покрытосеменные с цветками и плодами.

Ответ: водоросли, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные. Мы расположили группы по главным этапам развития, а не по сложности одного отдельного современного представителя. Так проще не перепутать порядок появления с тем, где растения живут сейчас.

Задача 2. Объясните, почему папоротники считают более высокоорганизованными растениями по сравнению с мхами. Слово «высокоорганизованные» здесь означает, что строение растения более сложно и органы выполняют разные задачи. Для ответа нужно сравнить корни и проводящие ткани обеих групп, а не только их размеры.

1. У мхов нет настоящих корней, хотя их тонкие выросты помогают прикрепляться к поверхности.
2. У папоротников есть корни, стебли и листья, а проводящие ткани переносят воду и вещества между частями растения.
3. Поэтому папоротник может лучше снабжать свои органы и вырастать крупнее, чем мох.

Ответ: папоротники считают более сложно устроенными из-за настоящих органов и развитых проводящих тканей. При этом и мхи, и папоротники относятся к споровым растениям. Наличие спорового размножения не отменяет различий в строении.

Задача 3. Определите преимущество семян при освоении суши и сравните размножение папоротника и сосны. Сначала найдите, что защищает зародыш и чем он обеспечен внутри семени. Затем сопоставьте это с размножением спорами, для которого необходимы особые условия.

1. В семени есть зародыш и запас питательных веществ, а оболочка защищает его от повреждений и высыхания.
2. У папоротника споры рассеиваются, но для дальнейшего полового размножения обычно нужна вода.
3. Сосна размножается семенами, и для их образования ей не требуется вода, в которой перемещались бы клетки папоротника.

Ответ: семена лучше защищают новое растение и помогают ему переждать неподходящие условия. Папоротник размножается спорами и зависит от воды на одном из этапов размножения, а сосна образует семена. Поэтому семенное размножение оказалось удобным для жизни на суше.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что мхи появились раньше водорослей. Так можно подумать, потому что мхи растут на суше и выглядят привычными наземными растениями. Проверяйте последовательность по среде: древние растения сначала жили в воде, поэтому водоросли появились раньше.

Ошибка: называть мхи и папоротники семенными растениями. Путаница возникает, если любое мелкое образование на растении принять за семя. Проверьте способ размножения: мхи и папоротники образуют споры, а семена есть у голосеменных и покрытосеменных.

Ошибка: считать спору и семя одинаковыми. Оба образования могут дать начало новому растению, поэтому их легко смешать. Но семя содержит зародыш и запас питания, а спора устроена проще; сравните, что именно находится внутри каждого.

Ошибка: утверждать, что покрытосеменные произошли непосредственно от современных папоротников. Такое впечатление может возникнуть из-за того, что обе группы — растения и покрытосеменные появились позже. Между группами были длительные этапы развития; проверяйте общую последовательность и не превращайте её в прямое происхождение от ныне живущей группы.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в этапах развития растений, полезно знать, какие органы бывают у растений и как они размножаются. Различайте споры и семена: это поможет сравнивать мхи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные. Тема объединяет сведения об этих группах и показывает, как их строение связано со средой обитания. Эти знания пригодятся, чтобы объяснять разнообразие растений и то, как формируются современные экосистемы.

Что запомнить

• Первые растения возникли в водной среде.
• Выход растений на сушу потребовал появления специальных приспособлений.
• Мхи и папоротники размножаются спорами.
• Папоротники имеют развитые органы и проводящие ткани.
• Появление семян стало важным этапом освоения суши.
• У покрытосеменных семена защищены плодом.
• Развитие растений шло от водорослей к более сложно устроенным семенным растениям.