Основные пути и характерные черты эволюции растений

Ранние этапы развития жизни на Земле

 

Более 3,5 млрд. лет назад (архейская эра) на дне небольших водоёмов, тёплых и богатых питательными веществами возникла жизнь в виде мельчайших примитивных существ – протобионтов. По типу питания они гетеротрофы, жизненные процессы протекали анаэробно. Со временем возникла диспропорция – протобионты размножались в геометрической прогрессии, а скорость абиогенного синтеза питательных веществ была значительно ниже. В результате начал действовать естественный отбор, направленный на дифференцировку питания, т.е. на создание автотрофных организмов.

Значительный шаг вперёд в эволюции (ароморфоз) произошёл у тех организмов, которые начали синтезировать пигмент хлорофилл. Это дало возможность улавливать энергию солнечных лучей и использовать её для синтетических процессов. Такими организмами были первые автотрофы – цианеи (бактерии).

Выделение кислорода в результате фотосинтеза привело к изменению воздушной среды, установлению новых взаимоотношений между организмами выделяющими О₂ и организмами потребляющими его для дыхания. В результате ряд гетеротрофов переключился на аэробный тип дыхания.

Дальнейшее развитие жизни связано с зарождением настоящих растений и животных. Один из вероятных путей – симбиотический.

Настоящие животные возникли в результате следующих событий: тело крупного анаэроба + мелкая аэробная форма (прообраз митохондрий современных животных) + спирохетообразная форма.

Настоящие растения: симбиоз первых гетеротрофных жгутиконосцев + первичный автотроф (типа цианеи).

В пользу этого пути возникновения настоящих животных и растений свидетельствует значительная автономность митохондрий и хлоропластов в клетках современных организмов.

Новым качественным этапом в развитии жизни явилось появление эукариот, которые (в отличие от прокариот или дробянок) имели двойную оболочку ядра. Ядро компактное, практически вся ДНК находится в нём (кроме митохондрий и хлоропластов). Ядерная мембрана исчезает только во время деления клетки.

Следующий важный шаг в эволюции (ароморфоз) – возникновение полового процесса. Сначала у древних одноклеточных (типа инфузории) – конъюгация. Затем при помощи специальных половых клеток (кишечнополостные). Сначала появляются гермафродиты в природе (плоские черви), затем раздельнополые организмы (круглые черви).

В дальнейшем крупным событием в развитии жизни на ранних этапах явилось возникновение многоклеточности. Наиболее успешной для объяснения этого является теория И.И.Мечникова – «фагоцителлы». Суть её в следующем. Развитие любого многоклеточного организма начинается с одной клетки – зиготы. Далее она дробится, и последовательно образуются однослойный зародыш – бластула, двухслойный зародыш – гаструла (примитивная стадия – паренхимула). Этим стадиям развития соответствуют по своему строению живые организмы.

На стадии двухслойного организма произошло сильное морфофизиологическое усложнение – возник новый тип пищеварительного процесса – внеклеточное пищеварение, характерное для всех многоклеточных животных, кроме губок.

Таким образом, в развитии органических форм на ранних этапах жизни произошли три крупнейших ароморфоза – возникновение фотосинтеза, полового процесса и многоклеточности.

Поэтому в протерозойскую эру животный мир представлен уже высокоорганизованными формами – саркодовые (радиолярии, фораминиферы), губки, кишечнополостные, черви, моллюски, членистоногие. А растительный мир представлен сине-зелёными водорослями.

 

Основные пути и характерные черты эволюции растений

 

Основные пути эволюции царства растений.

· Переход от гаплоидности к диплоидности;

· Утрата связи процесса полового размножения с капельножидкой водой; потеря подвижности мужских гамет, заметная редукция гаметофита и сильное развитие спорофита; переход от наружного оплодотворения к внутреннему; возникновение двойного оплодотворения;

· Дифференциация тела с переходом к наземным условиям – деление на корень, стебель, лист; развитие сети проводящей системы, совершенствование тканей (механических, покровных и др.);

· Специализация опыления (насекомыми) и распространение семян и плодов животными;

· Усиление защиты зародыша от неблагоприятных условий – образование покровов семян, обеспечение пищей (эндосперм).

Все особенности эволюции растений связаны с автотрофным способом питания и прикреплённым образом жизни.

Выход растений на сушу и автотрофное питание вызвали развитие приспособлений, обеспечивающих максимально полный контакт со средой, служащей источником питания (воздух – СО₂, почва – Н₂О и минеральные соли). Отсюда сильная расчленённость тела растений – многочисленные ветви, листовые пластинки, разветвлённая корневая система.

В свою очередь, развитие корневой системы ведёт к потере подвижности и переходу к прикреплённому образу жизни. В условиях автотрофного питания это не ограничивает возможности питания. Напротив, растение фактически погружено в питательную среду (воздух и почва).

Однако прикреплённый образ жизни не позволяет растению уйти от действия неблагоприятных факторов. Они всё переживают на месте произрастания. В связи с этим, высшие растения сохраняют ряд черт строения низших форм животных. Это, прежде всего – регенерация.

Разрушение органов высших растений не всегда ведёт к гибели (пень может дать начало молодым побегам за счёт боковых почек). Это объясняется тем, что между органами растений нет таких прочных зависимых связей, как в организме высших животных. Органы растений отличаются большей автономностью. Они ориентированы в окружающую среду.

В связи с сидячим образом жизни у растений шёл отбор на очень широкую модификационную изменчивость. Например, изменение условий среды может глубоко изменить форму и функцию листа, стебля, корня.

Вероятно, поэтому число видов растений в природе значительно меньше, чем видов животных.