Что появилось у покрытосеменных растений в процессе эволюции

Что произошло с растениями в процессе эволюции

Содержание статьи

Древнейшими из известных растений являются простейшие сине-зеленые водоросли. Они представляли собой одноклеточные организмы, функционировавшие при помощи одной лишенной ядра клетки. Среди сине-зеленых водорослей встречались как одноклеточные, так и многоклеточные организмы, способные к осуществлению фотосинтеза. Процесс фотосинтеза способствовал поступлению в атмосферу Земли кислорода.

Около 2600 миллионов лет назад, в протерозойской эре, Землю заполнили красные и зеленые водоросли. В позднем палеозое (силурийский период) возникают древнейшие высшие растения, называемые риниофиты или псилофиты. У них были побеги, но не было листьев и корней. Риниофиты размножались спорами. Они произрастали на суше или частично в воде.

Появление высших споровых растений

Около 400-360 миллионов лет назад появляются первые папоротникообразные и моховидные растения, относящиеся к высшим споровым растениям. На суше начинается процесс разделения растений на корень, стебель и лист, возникают опорные ткани и сосудистая проводящая система.

Первые наземные растения имели небольшие размеры. Постепенно появились более крупные формы растений – папоротникообразные, имеющие корни с корневыми волосками. В палеозойскую эру папоротникообразные были огромными растениями, заполнившими сушу. Но в связи с тем, что для их размножения была необходима вода, они произрастали лишь в местностях, обладающих повышенной влажностью.

Голосеменные и покрытосеменные растения

360-280 миллионов лет назад (каменноугольный период) появились семенные папоротники, ставшие родоначальниками всех голосеменных растений. Господствовавшие в то время огромные древовидные папоротникообразные постепенно отмирают и образовывают залежи каменного угля.

В пермский период палеозоя появляются древнейшие голосеменные растения. На смену вымирающим древовидным папоротникообразным приходят семенные и травянистые папоротники.

Около 240 миллионов лет назад наступила мезозойская эра. В ее триасовом периоде возникли современные голосеменные, а в юрском – первые покрытосеменные растения. У них появляется цветок, внутри которого происходит опыление, оплодотворение и образование плода. К покрытосеменным следует отнести травянистые растения, деревья и кустарники.

Около 70 миллионов лет назад начинается кайнозойская эра, планету заполняют существующие по сей день покрытосеменные и голосеменные растения.

Эволюция растений – очень сложный и длительный процесс, в результате которого на Земле появилось все современное разнообразие растений, в том числе водоросли, папоротники, мохообразные и цветковые растения.

Источник

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ В ЭВОЛЮЦИИ

Благодаря исследованиям в Королевских Ботанических садах Кью, который был построен в Великобритании на берегах Темзы, можно изучить, как растения впервые обосновались на суше, заложив тем самым основу для всех растений. Годом основания можно считать 1759 год, но Сады Кью появились еще задолго, в 1670 году лордом Генри Кейпелом. Затем, в течение веков Сад расширялся, перестраивался. И теперь составляет около 130 Га. В Кью происходили огромные работы и исследования по изучению различных растений в разных климатических условиях. Всё это позволяет нам узнать и даже увидеть развитие и многообразие голосеменных и покрытосеменных растений в эволюции[1].

Растениям нужно было размножаться и распространять семена, пыльцу с одного растения на другое для оплодотворения. Представители хвойных деревьев, или голосеменные растения, используют ветер для распространения своей пыльцы. Но для его осуществления необходимо большое количество пыльцы, что оказывает расточительством, и потому эволюция придумала более совершенный способ размножения.

Различные находки окаменелостей, фитолеймы, и современный анализ ДНК, изменили взгляды и понимание ученых-ботаников. Используя эту информацию, ученым в Кью удалось завершить работу.

Затем различные виды растений последовали примеру и порождались разнообразные цветы, каждая из которых имела свой уникальный и яркий цвет, уникальную форму, самый ароматный запах и самый сладкий нектар.

Уникальность и оригинальность орхидей состоит в том, что нижняя губа обладает своим, отдельным от листьев, набором ген и может изменяться, когда как все остальные листья могут оставаться прежними. Эта губа похожа на пчелу, что является имитацией пчелой-самкой, и даже вырабатывает запах похожий на феромоны, тем самым привлекая самца. Пчела-самец пытается спариться и таким образом опыляет орхидею.

Таким образом, мы видим, что растения эволюционировали не сами по себе, а благодаря взаимодействию с насекомыми и животными. Конкуренция между насекомыми привела не только к размножению и разнообразию многочисленных видов цветов, но также и самих насекомых. Они тоже стали видоизменяться. Благодаря большим глазам, насекомые могли увидеть большие и яркие цветы, мощным крыльям долетать и перелетать с одного растения на другой, и благодаря усовершенствованным ротовым органам доставать труднодоступные репродуктивные органы растений. Таким образом, растения и насекомые совместно развивались, взаимно влияя друг на друга.

Сегодня покрытосеменные растения насчитывают около 80% видов. Это говорит о том, что они продолжают эволюционировать, приспосабливаться к различным условиям среды. Если раньше растения давали и очищали воздух для нас, то сегодня они научились приносить плоды для людей, а люди научились использовать растения в медицинских целях. Также, мы научились ухаживать за растениями и поддерживать их жизнь. Сколько растений и цветов состоят на грани вымирания, а некоторые даже уже вымерли. А сколько растений осталось еще с древних времен, со времен эры динозавров.

Зная, как эволюционировал цветок, мы сможем вырастить новые виды растения и даже семейства. Без растений не было бы эволюции животных и людей, без растений не было бы жизни на Земле.

2. Пасечник В.В.»Учебник Биология 6 класс» (c.54-87)

5. Дарвин Чарлз. Сочинения. Том 6. «Опыление орхидей насекомыми. Перекрестное опыление и самоопыление» 1862г. (с.40-48., с.531-533)

Источник

Основные направления эволюции цветка у покрытосеменных растений.

Основные направления эволюции цветка у покрытосеменных растений.

Взгляды исследователей на объем понятия «цветок» были очень различны. Термин «цветковые растения» в свое время был предложен Александром Брауном, объединившим под этим названием и голосеменные и покрытосеменные растения, и соответственно оценивавшим цветок как репродуктивный орган тех и других. Эту трактовку также поддерживал Веттинтейн и некоторые другие ботаники. Применялось понятие цветка и в более широком смысле. Галлир, например, указывал на сгруппированность фертильных вай некоторых папоротников и усматривал в таком строении прообраз цветка. Энглер считал возможным говорить о цветке у папоротников в тех случаях, когда их фертильные вайи оказываются сгруппированными. Энглер находил, что цветками обладают хвощи, плауны и все голосеменные. Гебель полагал, что цветок, т.е., по его определению, укороченный побег со спорофиллами, был уже у папоротникообразных Но Арбер и Паркин предложили ограничить понятие «цветковые растения» только покрытосеменными, характеризуя их как «истинно цветковые растения», и цветком называть только присущий им репродуктивный орган. В настоящее время общепринято употребление понятия «цветковые» как синоним понятия «покрытосеменные».

В зависимости от наличия или отсутствия околоцветника, а также от его строения, различают следующие типы цветка :

2. Гетерохламидный. Околоцветник двойной, т.е. дифференци-рованный на чашечку и венчик (гвоздика, колокольчик, горох).

Вопрос о становлении цветка в процессе эволюции занимает центральное место в проблеме происхождения покрытосеменных. Повышенный интерес филогенетиков к цветку находит объяснение. Б.М. Козо-Полянский указывает, что для филогении признаки тем ценнее, чем они больше говорят о прошлой истории и о предках растения: признаки вегетативной сферы несравненно пластичней признаков цветка. В свое время Имс также подчеркивал, что в цветке, именно в особенностях проводящей системы, обнаруживается консервативность: 1) скелет цветка обладает консервативностью, и 2) консервативность генеративных органов. Вопросы о происхождении цветка, о его первичном типе, о природе его частей являются поэтому органической и существенной частью проблемы происхождения покрытосеменных

Красилов считает, что цветкоподобные структуры могли развиться на различной морфологической основе, и прототипы цветка можно отнести к трем категориям:

Теории происхождения цветка

Огромное разнообразие цветков покрытосеменных и их резкое отличие от соответствующих органов голосеменных порождают значительные трудности в объяснении происхождения цветка.

Веттштейн полагал, что среди всех покрытосеменных простейшими и наиболее примитивными цветками обладают так называемые однопокровные, куда относятся буковые, березовые, вязовые и другие семейства. Здесь сохраняется раздельнополость цветков, характерная для стробилов голосеменных. В качестве примера он приводит эфедру, которая имеет собрания стробилов. Каждое собрание состоит из короткой оси, несущей 2-8 супротивных пар чешуевидных кроющих листьев, в пазухах которых сидит по одному просто устроенному микростробилу.

Мужской цветок австралийских казуарин можно вывести из собраний микростробилов эфедры, если предположить некоторые модификации в покровах цветков.

Следует подчеркнуть, что у казуарин тычиночные нити раздвоены, и чешуевидный покров цветков, что как будто бы говорит о близости ее к эфедре. Далее предполагается, что в результате полной редукции покровов и срастания тычинок возник типичный для однопокровных мужской цветок. Т.е. он происходит из соцветия и представляет собой псевданций, что в переводе с греческого означает «ложный цветок». Околоцветник цветка однопокровных по своему происхождению не что иное, как кроющие листья микростробилов. Описанное преобразование мужского «соцветия» эфедры в мужской цветок казуарины представляет первую ступень в развитии цветка покрытосеменных.

Вторая ступень характеризуется увеличением числа тычинок. На третьей ступени возникает венчик из андроцея, а существовавший до того околоцветник становится чашечкой.

Пестичные цветки покрытосеменных возникли из женских «соцветий» (мегастробилов) голосеменных, причем имело место срастание двух открытых плодолистиков в один замкнутый пестик и редукция покровов.

Весьма существенным положением теории Веттштейна является то, что на третьей ступени мужской цветок превращается в обоеполый. Поскольку посещение насекомых только тогда полезно растению, когда они соприкасаются не только с тычинками, но и с рыльцем. Отбор фиксировал случаи, когда в одном цветке появлялись и тычинки и плодолистики. Обоеполый цветок является, таким образом, сложным синтетическим образованием.

Из всего сказанного вытекает, что наиболее примитивные покрытосеменные, с точки зрения Веттштейна, имеют просто устроенные цветки с простым околоцветником или без него, часто раздельнополые

Знакомство с псилофитовыми сделало очевидным, что лист не является исходным органом высшего растения, а выработался в процессе длительной эволюции. Спорангий же филогенетически старше.

Взгляды других «теломистов», однако, часто существенно отличались от взглядов Циммермана. Общим для многих ученых является отрицание спорофильной природы тычинок и плодолистиков. По их мнению, они возникли в результате редукции и срастания дихотомически ветвящихся осей с конечными спорангиями. Свой вывод эти авторы основывают на специализированных, нередко вторично ветвящихся тычинках мальвовых, некоторых молочайных и других растений, игнорируя ярко выраженный листовой характер тычинок различных многоплодниковых

Согласно стробилярной теории, исходным и для цветка покрытосеменных, и для стробила беннеттитовых был архаический обоеполый стробил, которым обладали не дошедшие до нас голосеменные, обитавшие в глубине мезозоя. Подобный стробил Арбер и Паркин назвали проантостробилом. Он состоял из оси, покроволистиков, микроспорофиллов и мегаспорофиллов. В микроспорофиллах обращает внимание большое количество микросинангиев. «Гинецей» проантостробила резко отличается от гинецея беннеттитов и покрытосеменных. Он обладал открытыми зубчатыми плодолистиками с несколькими семязачатками по краям.

Предполагается, что в процессе эволюции редуцируются микроспорофиллы и число микроспорангиев сокращается до четырех. Открытые мегаспорофиллы, смыкаясь краями и срастаясь, превращаются в замкнутые плодолистики с расположенными внутри семязачатками. Пыльца начинает улавливаться плодолистиками, возникает антостробил, т.е. образование, которое уже является цветком, но в то же время ясно обнаруживает стробилярную природу.

Среди современных покрытосеменных встречаются растения, обладающие теми примитивными чертами, что и гипотетическая модель Арбера и Паркина, а в некоторых случаях и еще более примитивными.

Вряд ли может быть обнаружен как среди ныне живущих, так и среди ископаемых растений цветок, полностью соответствующий арберовскому прототипу, т.к. стадии развития отдельных органов не совпадают во времени. Даже во многих современных цветках можно обнаружить черты как примитивной, так и развитой организации. Это явление носит название гетеробатмия.

Гипотетическому антостробилу наиболее близки цветки магнолиевых, кувшинковых и некоторых однодольных.

В настоящее время положение этой теории было поколеблено, т.к. трудно объяснить некоторые особенности стробилов беннеттитовых. Так, непонятно, почему микроспорофиллы находят исключительно во вдоль сложенном состоянии, почему эти органы располагаются всегда кольцом (а не спирально), почему микроспорофиллы никогда не встречаются вместе с мегаспорофиллами.

Мужская теория. Наиболее современной является «мужская» теория Фролича и Паркера, предложенная ими в апреле 2000 года и основанная на генетическом анализе. Авторами были проведены исследования гена Floricaula/Leafy (LFY), отвечающего за развитие цветка у растений. Первоначально в родословной растений было две копии этого гена, но потом одна копия у цветковых растений пропала, это и подсказало новую теорию. Эволюционный контроль над организацией цветка происходит, скорее всего, в активной системе мужской репродуктивной структуры голосеменного предка, содержащего эктопический семязачаток. Этой теории соответствует ископаемая группа голосеменных Corystospermales, которая, вероятно, и содержала предка цветковых растений.

Важно понять, каким образом появился гермафродитизм, т.е. цветок стал обоеполым. В современной группе голосеменных Gnetales, некоторые виды имеют стерильные семязачатки в функциональных мужских репродуктивных частях (их называют эктопические семязачатки). Они выделяют нектар, чтобы привлечь насекомых к мужским органам, в то время как фертильные семязачатки привлекают насекомых к женским структурам, допуская опыление насекомыми. Если стерильные семязачатки можно обнаружить у далеко родственных Gnetales, значит, возможно, они имелись и в мужских структурах проангиосперм.

В соответствии с этой теорией можно предположить, какими особенностями должен был обладать предок покрытосеменных:

2.Микроспорофиллы должны рождаться вместе, один за другим вдоль специализированного побега, таким образом, чтобы верхние микроспорофиллы могли развиться в плодолистики, а базальные остались мужскими органами и стали тычинками обоеполого цветка.

3.Микроспорофиллы должны были иметь многочисленные жилы, давшие начало нескольким проводящим пучкам в плодолистиках покрытосеменных.

4.Кроме того, предок должен был иметь семязачаток, расположенный эктопически среди микроспорофиллов.

Большой интерес среди ископаемых голосеменных представляют «семенные папоротники», или Птеридоспермы. Входящая в них группа Caytoniales еще до середины 80-х годов широко принималась, как предок цветковых растений. Но по ряду свойств она не удовлетворяет «мужской» теории Фролича и Паркера.

Другая же группа ископаемых Птеридосперм, Corystospermales имеет вещественное доказательство мужской структуры и соответствует данной теории. У представителей этой группы Pteruchus и Pteroma мужские органы от рождения плоские и бездольчатые. У Pteruchus ясно видно, что индивидуальные микроспорофиллы находятся на стволе. Также он имеет многочисленные жилы на стволе, а Pteroma заметного жилкования не имеет. Кроме того группа Corystospermales имела и другие свойства, сходные с тычинками цветковых растений. Например, у большинства цветковых микроспорангии сливаются вдоль по парам, а после созревания открываются, образуя длинную щель. У Pteruchus тоже каждый микроспорангий открывается длинной щелью. И если они будут сливаться в пары, то станут похожи на слившиеся микроспорангии покрытосеменных.

Другой мало известный ископаемый Кретацеоус имел парные микроспорангии с открытой щелью, или единственную пару микроспорангиев на микроспорофилле. Но неясно, относилось ли это растение к Corystospermales.

Еще один ископаемый Ktalenia предположительно користосперм. Купулы Ktalenia сходны с Caytonia, но имели один или два семязачатка внутри. Поэтому она являются наиболее вероятным предком завязи у покрытосеменных. Мужская же структура Ktalenia неизвестна Согласно «мужской» теории, купулы, как у Ktalenia, развились эктопически на микроспорофилле, как у Pteroma. Впервые они появились для привлечения насекомых опылителей, а позднее образовалось полное репродуктивное объединение. Оно состояло из ровного, овального микроспорофилла и плодолистиков с семязачатками, образованных при заворачивании купул.

Отклонения в близком родстве между Гнетовыми и покрытосеменными отрицают Антофитовую и Нео-псевдантовую теории возникновения цветковых растений. «Мужская» же теория Фролича и Паркера, представленная здесь, базируется на филогении генов. Она объясняет некоторые наблюдения на цветках и на генах, регулирующих развитие цветка, и может служить специфическим тестом для предсказаний генетики развития растений. Кроме того, хотя теория основывается на живущих растениях, она пригодна и для ископаемой группы Corystospermales. Поэтому, исходя из теории, можно сделать вывод, что группа Corystospermales могла содержать в себе предка цветковых растений

Источник

Что появилось у покрытосеменных растений в процессе эволюции

Какие изменения произошли в размножении цветковых растений, по сравнению с папоротникообразными, в процессе эволюции?

1) У покрытосеменных растений появился цветок — специализированный орган, приспособленный к половому размножению.

2) Двойное оплодотворение, в результате которого образуется семя.

3) Семена находятся в плодах, которые имеют разные приспособления к размножению.

В пункте 3) вернее указывать в плодах, которые имеют разные приспособления к расселению (распространению). Например, крылатки клена; яркий околоплодник вишни и т. д.

А про то, что от воды не зависит не пишите потому, что это еще у голосеменных появилось?

Оплодотворение не зависит от воды — в принципе тоже можно называть, но это не систематический признак.

Источник

Покрытосеменные

Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.

У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.

В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.

Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.

Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых 🙂

Классы покрытосеменных

Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.

В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.

Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.

За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).

Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка.

Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.

Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.

Эндосперм семени

Жизненный цикл

Значение покрытосеменных

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник