Развитие зеленых растений

Каждый организм слагается не только под влиянием настоящего, но и всего прошлого, вплоть до скрывающегося во мраке времен начала жизни.
Развитие органического мира
Картину развития органического мира, в частности развитие зеленых растений, нередко наглядно изображают в виде ветвистого дерева:- Ствол дерева — это первичные зеленые организмы,
- крупные сучья — возникшие от них группы еще несложных растений,
- более мелкие ветви — изменившиеся потомки этих групп,
- концы веток — современные формы.

Перемены на Земле
Много перемен произошло на Земле за ее многовековую историю. Изменялись очертания и рельеф суши, площадь и глубина мирового океана. Возникали новые горные хребты, разрушались горы старые, горные местности превращались в равнины. Менялись направление и характер ветров и морских течений. Состав атмосферы и воды океанов и морей со временем также изменялся.
Палеонтологические документы
Обнаруживаемые в недрах земли палеонтологические документы издавна привлекали внимание ученых. Об этом писал, например, М. В. Ломоносов в своей работе «О слоях земных»:Земная поверхность ныне совсем другой имеет вид, нежели каков был издревле... В холодных климатах показываются в каменных горах следы трав индийских с явственными начертаниями, уверяющими об их природе...Таким образом, основываясь на том, что в холодных странах обнаруживаются следы южных растений, Ломоносов сделал совершенно правильное предположение: очевидно, в далеком прошлом условия жизни на севере были совершенно иные.


Деление истории жизни на отдельные этапы
Ученые, изучавшие развитие жизни на Земле, давно отметили неравномерность развития по качественно различным отложениям слоев и остаткам жизни, находимым в земле. Отсюда возникло деление истории жизни на отдельные этапы. Самые большие отрезки времени получили название эр. Продолжительность их обычно исчисляется сотнями миллионов лет.- Очень длительный отрезок времени, называют азойской, — безжизненной эрой.
- Этап истории Земли, когда возникла первичная жизнь, получил название протерозойской эры (ранней жизни). Она продолжалась около 600 миллионов лет.
- Ее сменила эра палеозойская (древней жизни), длительность которой определяют в 325 миллионов лет.
- За ней следовала мезозойская эра (средней жизни), продолжавшаяся 115 миллионов лет.
- Кайнозойская эра (новой жизни, или современная эра), начало которой отстоит от нашего времени примерно на 70 миллионов лет.
Геологические периоды
Каждая эра делится на более короткие, исчисляемые обычно десятками миллионов лет, отрезки времени — геологические периоды. Эры и периоды характеризуются какими-либо особенностями в природе:- усиленным горообразованием,
- бурными проявлениями вулканической деятельности,
- изменением размеров поверхности морей и суши вследствие повышения или понижения уровня мирового океана,
- изменением количества теплоты, поступающей от Солнца на Землю, и другими физико-географическими особенностями.

Первые зеленые растения
Долгое время прямых доказательств, свидетельствующих о заселении растениями суши, не было, так как ископаемых остатков первых наземных растений долгое время не находили. Лишь около пятидесяти лет назад в Англии обнаружили ископаемые остатки, по которым можно было судить о первых зеленых растениях.Псилофиты
Организация этих растений, по сравнению с водорослями, была довольно высокой: они имели подобие стебля и корней и у них были образования, из которых впоследствии развились листья. Эти наземные растения получили название псилофитов, то-есть голых растений. Найдены остатки нескольких видов псилофитов — от очень простых и невысоких (около 30—40 сантиметров) до более сложных, достигавших 3 метров высоты. Эти растения относятся к девонскому периоду — второму периоду древней эры, и, конечно, они не были первыми вышедшими из воды представителями наземного мира. Псилофиты были еще очень несовершенными наземными растениями. Однако у них уже имелись различные ткани, отсутствовавшие или неразвитые у водорослей:- лубяные клетки, по которым продвигались органические вещества;
- твердая кожица на стеблях, предохранявшая клетки от высыхания, с устьицами (подобными устьицам на листьях современных растений);
- особые выросты тела, игравшие роль органов питания водой и минеральными веществами из почвы.
Размножение папоротникообразных
Конечно, ископаемые растения не дают полного представления о том, как происходило у псилофитов размножение, но в этом отношении нам могут помочь близкие к ним современные папоротникообразные (папоротники, плауны, хвощи). Споры у папоротника развиваются в особых споровместилищах, или спорангиях, образующихся на листьях растения, и переносятся ветром. Попав на влажную землю, спора начинает свое развитие.
Выход из воды первых животных
Первые земные растения, утвердившись на суше, постепенно создали условия для выхода из воды первых животных, например кистеперых рыб, обладавших тройным дыханием: жаберным, легочным и кожным. Эти рыбы имели твердые плавники, опираясь на которые они могли выползать на сушу. Еще раньше их появились на земле предки современных насекомых — разные членистоногие: пауки, скорпионы, древние многоножки и другие.
Развитие растительного мира в каменноугольном периоде
Особенно быстрое наземное развитие растительного мира происходило в четвертом периоде палеозоя, названном каменноугольным (карбон), так как к этому времени относится возникновение самых крупных залежей каменного угля. В карбоне растительный мир был очень богат, но он еще тяготел к воде. Отмирая, растения падали в болото, где они росли, и подвергались здесь воздействию микроорганизмов, изменявших их состав. Основа этих процессов заключается в том, что микроорганизмы — бактерии и простые грибки, разрушая некоторые вещества растений, увеличивали процентное содержание углерода в растительной массе. Вся эта масса под давлением налегавших сверху слоев и под влиянием повышенной температуры спрессовалась, образуя постепенно твердый каменный уголь, содержащий в некоторых случаях до 96 процентов и более чистого углерода (например, донецкий антрацит). Каменный уголь — не только ценнейший источник энергии и химического сырья. Он является также замечательным архивом прошлого, в котором сохранилось много остатков и следов растительной жизни того времени. А жизнь эта была уже очень богата. Псилофиты давно отмерли, дав разнообразнейшее потомство, заселявшее все влажные, болотистые места прибрежья. Физические условия благоприятствовали жизни этих растений: на всей Земле климат был теплый и влажный, без резких колебаний температуры в течение года. Небо постоянно закрывали серые облака, яркие солнечные лучи не достигали земной поверхности. Каменноугольные растения были растениями рассеянного солнечного света. По мнению ученых, причиной такого «тепличного» климата на Земле являлось большее, чем в настоящее время, содержание в воздухе углекислого газа, который уменьшал отдачу Землей тепла в мировое пространство. Существуют и другие предположения о причинах климатических особенностей того времени.Леса каменноугольного периода
В каменноугольный период на прибрежьях мелководных водоемов и по их заливам росли роскошные леса. Эти леса состояли не из деревьев, а из гигантских древовидных растений до 30 метров высотой и до 1,5—2 метров толщиной, похожих по строению на современные плауны, хвощи и папоротники. Прямые колонны стволов чешуедревов (лепидодендронов), покрытых ромбовидными образованиями, напоминающими чешую рыб, вильчато разветвлялись, образуя пышные кроны из листьев до метра длиной. Лапчатораспростертые огромные корни удерживали этих великанов в болотистой почве. Примерно такими, же были и другие «деревья», относящиеся, как и чешуедревы, к группе плаунов. Меньшие размеры имели древовидные папоротники. Они были представлены весьма разнообразными формами — от сравнительно крупных деревьев, внешне похожих на пальмы, до небольших травянистых растений часто с красивыми, собранными пучком перистыми листьями, напоминающими некоторые папоротники наших лесов. Потомки этих древних растений — современные древовидные папоротники — сохранились до нашего времени и насчитывают 150 родов, около 6000 видов. Особенно много их в Новой Зеландии и Южной Америке.
Развитие зеленых растений в конце палеозоя
Конец палеозоя (пермский период) характеризуется постепенным вымиранием гигантских древовидных плаунов, хвощей, папоротников. Однако некоторые мелкие формы этой группы приспосабливаются к изменяющимся условиям существования и, пережив всю среднюю эру, переходят в новую. История развития каменноугольной растительности — интересный пример богатейшего расцвета и затем, с изменением условий, постепенного захирения и вымирания многих форм когда-то мощной ветви растительного мира. И когда в лесу ваше внимание привлекут стелющиеся плауны, изящные перистые пучки «мужского папоротника», треугольные расчлененные листья папоротника-орляка, различные членистые хвощи — вы сможете представить их далеких предков каменноугольного периода, но в десятки раз более крупных и в сотни раз более разнообразных.Развитие зеленых растений в мезозойской эре
«Тепличный» климат каменноугольного периода постепенно становится более сухим. Это изменение климата продолжается в течение всего пятого (пермского) периода палеозоя, и к началу мезозойской эры оно уже сильно отразилось на развитии растений и животных суши. У тех и других появились отчетливо выраженные приспособления к жизни в более сухом климате. Лишь во влажных местах прибрежья и низин сохранились формы, господствовавшие в каменноугольном периоде. Эти растения доживают свой век. На смену им приходит растительность нового типа. Большие площади суши покрывают леса, но они совсем иные по сравнению с каменноугольными. Эти леса состоят преимущественно из голосеменных растений, размножающихся уже не спорами, а семенами. Это была новая растительная форма, имевшая, несомненно, более богатые возможности развития, чем споровые. Оплодотворение у них не зависело от воды: мужские клетки (пыльца) переносились ветром. Кроме того, семя содержало некоторый запас готовых питательных веществ, необходимых на первое время жизни и развития молодого организма. Мезозойские леса были светлыми лесами. Как правило, деревья были ниже и толще, чем древовидные растения каменноугольного времени, расстояние между ними было больше. Из растений, составлявших эти леса, выделялись три главные группы.Первая группа растений — саговые пальмы
В первой группе растений мезозойских лесов много было похожих на пальмы саговников с толстыми, хорошо защищенными от высыхания стволами, с раскидистыми перистыми жесткими листьями на вершине. Эти растения, как полагают, потомки семенных папоротников, дожили до наших дней и встречаются в теплых странах.Вторая группа растений — семейство гинкговых
Вторая группа была представлена семейством гинкговых — красивые крупные деревья с очень интересными, похожими на маленькие веера, треугольными листьями. Впоследствии они медленно вымирали, и к нашему времени сохранился всего один вид. Это — тщательно охраняемое гинкго, «священное» дерево в Китае и Японии. Гинкго — растение, размножающееся семенами. Однако способ оплодотворения у него еще старый, присущий папоротникообразным. У папоротников оплодотворение осуществлялось с помощью воды. Естественно, что эта группа в дальнейшем, при увеличении сухости климата, оказалась менее жизнеспособной, и в пластах Земли позднейшего времени остатки гинкго встречаются все реже. Линия жизни семейства гинкговых становится все тоньше, она почти прервалась. Вот почему сохранившийся еще один-единственный вид можно назвать «обломком прошлого», «живым ископаемым», дошедшим до наших дней. И только человеку, быть может, удастся задержать полное вымирание этого интересного живого памятника далекого прошлого. У нас гинкго можно видеть в некоторых ботанических садах.Третья группа растений — хвойные деревья
Третья группа растений мезозойских лесов — хвойные деревья. Сначала в лесах преобладали хвойные, принадлежащие к семейству араукариевых, — красивые растения, в немногих формах дожившие до нашего времени и растущие кое-где в Южной Америке и Австралии. Как переселенцев их можно видеть в некоторых парках Черноморского побережья, на Кавказе и в Крыму, а также изредка в виде комнатного растения. Другие хвойные — секвойи, высочайшие и долговечные деревья, — теперь также представляют вымирающую группу. Они в ничтожном количестве сохранились в Северной Америке (Калифорния). В последние десятилетия секвойи не без успеха выращивают у нас в Крыму и на Кавказе.
Мир животных мезозойской эры
Растительность мезозоя — голосеменные — тесно связана с расцветом очень многообразного мира животных того времени. В основном — это мезозойские пресмыкающиеся, ящеры, потомки пресмыкающихся пермского периода, в свою очередь происшедших от земноводных каменноугольного периода. Как разнообразны были эти ящеры! Это был какой-то сказочный мир чудовищ, иногда невероятно крупных, которые буквально заполняли и сушу, и воду, и воздух. Здесь были и растительноядные громадины, пожиравшие огромное количество зеленой массы, и хищные — бегающие, прыгающие, лазающие, летающие — животные. Некоторые наземные пресмыкающиеся в процессе приспособления переселились снова в воду, где жили когда-то их далекие предки, и дали разнообразные формы водных ящеров. В отложениях мезозоя найдено очень много остатков этого интересного мира чудовищ. Совершенно очевидно, что производительная сила наземного зеленого мира была в то время очень велика, так как все эти разнообразные животные жили, главным образом, за счет голосеменных мезозоя. Об этом свидетельствует и то обстоятельство, что мезозой добавил к имевшимся в Земле запасам каменного угля довольно значительные новые.Смена видов растений и животных
С обеднением видов голосеменных беднеет также мир ящеров и их спутников. На смену им приходят новые жители нашей планеты: из растений — покрытосеменные, из животных — млекопитающие и птицы. Это еще раз подтверждает наличие тесной связи между растительным и животным мирами. Интересно, что млекопитающие — самая высокоорганизованная в настоящее время форма животных — возникли очень давно, в начале мезозоя, но в то время их было очень немного. Очевидно, во времена господства голосеменных и ящеров не было условий для широкого развития млекопитающих, и лишь с гибелью этих форм они начали свое бурное развитие. То же можно сказать и о птицах, которые появились еще в середине мезозоя.Загадка покрытосеменных
Исследователи растительного мира были крайне озадачены той быстрой переменой в составе растительного и животного мира, которая произошла в конце мезозойской эры. Встречающиеся в изобилии в древних слоях мезозоя остатки голосеменных растений, в более поздних слоях начинают попадаться все реже и реже. Зато все чаще находят следы покрытосеменных цветковых растений: широколиственных деревьев (платаны, магнолии, пальмы, дубы, клены, буки, лавры) и многочисленных трав. Количество видов этих растений беспрерывно увеличивается и достигает максимума к концу третичного периода кайнозойской эры (начался около 70 миллионов лет назад). Одновременно идет вымирание мезозойских пресмыкающихся и развитие млекопитающих и птиц. Такая быстрая смена одной группы растений другой не случайна. Она вызвана резкими изменениями в неживой природе. Известно, что геологические революции, то-есть значительные, изменения физических условий жизни, влекут за собой большие перемены в развитии организмов. Однако не всегда легко установить возникновение новых форм, отвечающих изменившимся условиям жизни. Выяснение происхождения покрытосеменных представляет большую трудность из-за отсутствия достаточного палеонтологического материала. До сих пор наука об ископаемых не выяснила, кто были прямые предки покрытосеменных, почему они так быстро завоевали первенство в зеленом мире, какие условия способствовали гибели большинства видов голосеменных и другие вопросы. Ученым ясно, что общая причина появления покрытосеменных — перемена условий существования. Эта перемена была значительной и довольно быстрой. В то время, когда растительные и животные организмы теряли свою приспособленность, какая-то группа растений, наоборот, проявила наибольшую приспособленность к новым условиям, и какое-то новое качество жизни дало им исключительное разнообразие в приспособлениях. Разнообразие покрытосеменных растений современного, послетретичного и, особенно, третичного времени действительно велико. Только на небольшой площади луга можно обнаружить сотни разнообразных видов растений, все они относятся к покрытосеменным. Наши лиственные леса также полностью состоят из покрытосеменных деревьев и трав. А каким разнообразием покрытосеменных отличаются леса субтропиков и тропиков! Даже пресные водоемы оказались заполненными множеством покрытосеменных, переселившихся сюда с суши. Все это, несомненно, указывает на превосходство покрытосеменных перед голосеменными.Преимущество покрытосеменных над голосеменными
Полагают, что преимущество покрытосеменных над голосеменными заключается в основном в способах размножения покрытосеменных. Эти растения обладают самыми совершенными цветками, плодами и семенами. У голосеменных семяпочка, из которой образуется семя, лежит в чешуйке шишки открыто, без всякой защиты, голо. Покрытосеменные же образуют семяпочки в завязи (пестике) — органе, отсутствующем у голосеменных. Благодаря этому у покрытосеменных семяпочка лучше защищена от разных неблагоприятных воздействий на нее среды, чем у голосеменных. Да и сам цветок у покрытосеменных достиг высокой степени совершенства и при разнообразии строения приобрел большую приспособленность к опылению. Учеными сделано много различных научных предположений, объясняющих перемену в растительном мире, но наиболее вероятное высказал русский ботаник профессор М. И. Голенкин. Он считал, что в последний, меловой, период мезозойской эры на Земле происходили значительные климатические изменения, в результате которых облачность постепенно уменьшалась, облака, скрывавшие Солнце, рассеивались, и лучи Солнца стали непосредственно падать на растения.
Цветок покрытосеменных
В результате такого изучения ученым удалось выяснить, как возникло сложнейшее и прекраснейшее образование в природе — цветок покрытосеменных. Оказывается, он образовался из цветка-шишки древних голосеменных. От древних голосеменных пошло развитие ветви, давшей разнообразнейшие формы цветка современных покрытосеменных. Но самое интересное, что этот путь развития оказался в тесной связи с развитием совершенно другой группы живых организмов — с насекомыми. Некоторые из этих животных (предполагают, что это были жуки) приспособились к питанию пыльцой голосеменных и стали опылителями цветков древних голосеменных растений. Возникшая связь между растениями и насекомыми стала взаимно полезной. Естественный отбор принял особое направление, которое можно назвать «взаимным отбором»: в процессе жизни шло приспособление цветков растений к насекомым, а насекомых — к строению цветков. Так как эти отношения проявлялись между разнообразными растениями и разными семействами насекомых, возникли очень различные формы соответствия строения цветка определенному насекомому, соответствие строения насекомого цветку. Как и в других случаях эволюции, получились различные ступени совершенства этой связи. Если жуки-опылители мало изменились в процессе опыления, если есть растения, опыляемые разнообразными «мало специализированными» насекомыми, то есть и примеры очень большой и тесной связи между строением цветка и строением насекомого (бабочки, пчелы, шмели и другие).
Рейтинг:
/5 -
голосов
Комментарии ()