Покрытосеменные произошли от древних голосеменных
Обновлено: 04.07.2024
Покрытосеменные произошли от старых голосеменных растений. Поскольку время расхождения, по последней мере, неких из таксонов голосеменных, можно проследить до ранешнего карбона, можно сделать вывод, что генеалогическое расщепление линий голосеменных и покрытосеменных вышло до этого действия, по последней мере, 360 миллионов лет назад, то есть намного ранее, чем были обнаружены первые окаменелости покрытосеменных. Предковые формы покрытосеменных следует разыскивать среди Прогимноспермов. Генеалогические дела меж таксонами голосеменных не могут быть совершенно точно выведены на базе данных рРНК.
Учёные полагают, что покрытосеменные растения произошли от голосеменных. Это произошло давно, и тем не менее они появились позже, чем другие группы Царства растения.
Знакомство с покрытосеменными растениями
Все покрытосеменные растения хотя бы раз за свою жизнь цветут, потому их также называют цветковыми.
Покрытосеменные — высшие растения, отличительной особенностью которых является наличие полового органа размножения — цветка. Также такие семенные растения называют цветковыми.
Когда растение отцветает, на месте цветка образуется плод. В плодах развиваются семена.
Плод — генеративный орган, служащий для формирования, защиты и распространения семян.
В отличие от семян голосеменных растений, семена цветковых растений покрыты оболочкой плода. Они лучше защищены, а после вызревания и опадения плодов у семян зачастую есть дополнительная питательная среда. Поэтому покрытосеменные растения лучше приспособлены к размножению, распространению и выживанию.
Цветковые растения состоят из корня и побега. Побег — та часть растения, которая находится над землей: стебель, листья, цветки и плоды.
У каждой части растения своя функция. Корень добывает для растения воду и минеральные вещества из почвы, кроме того, с его помощью растение закрепляется в почве. Стебель держит на себе листья и цветы, располагая их на свету. Через стебель проходят питательные вещества и вода. В листьях происходит процесс фотосинтеза и образуются органические вещества, также на листьях находятся специальные отверстия, при помощи которых растение дышит. Цветы — это органы размножения растений. Из них образуются плоды, внутри которых вызревают семена.
Мысленно обозначьте части растения на рисунке 2 стрелками и подпишите эти части.
Как думаете, где растут цветковые растения? Их можно найти во повсюду на Земле: и в пустынях, и в тундре, и в степях, и в горах, и в тайге, и в водоемах.
Они могут расти в самых различных условиях. Например, в Арктике встречается морошка, полярный мак и другие уникальные растения. В пустыне, где температура поднимается до +50 градусов Цельсия, можно встретить верблюжью колючку и саксаул, а после дождей среди песков тут и там распускаются цветы.
Цветы в пустыне
На каких примерах можно показать разнообразие покрытосеменных?
Цветковые растения очень разнообразны. Большинство растений, которые растут в садах, лесах и в полях — покрытосеменные.
Важно помнить, что к цветковым растениям относятся не только цветы, но и цветущие кустарники (например, шиповник), и многие деревья. Легко запомнить, что яблоня — покрытосеменное растение. Но цветут также и берёза, и осина, и многие другие деревья — это также цветковые растения.
Пример травянистых растений: клевер, крапива, рожь; кустарников: шиповник, сирень, роза; деревьев: клён, тополь, каштан… На Земле существует более трехсот тысяч видов покрытосеменных растений.
Рисунок 4. Жизненные формы покрытосеменных растений
Среди цветковых растений есть однолетние, двулетние и многолетние.
Однолетними называют растения, весь жизненный цикл которых от семени и до формирования цветов и плодов проходит за один вегетационный период (то есть за период, когда возможен рост растения).
Это происходит со многими огородными растениями, например, с томатом — весной семена высаживают в почву, они прорастают и в середине лета покрываются цветами, в конце лета на месте цветов созревают плоды, а затем растение гибнет. Примеры однолетних растений: укроп, горох, звездчатка.
Двулетние растения — травянистые растения, жизненный цикл которых от 12 до 24 месяцев. В первый сезон у них формируются стебли, листья и корни. Растение накапливает питательные вещества. Зиму оно проводит в состоянии покоя, а на второй год из почек появляются новые побеги, на которых вырастают цветы и плоды.
Например, знакомые всем морковь, петрушка, свекла относятся к двулетним растениям. В огородах их, как правило, не оставляют зимовать, предпочитая собрать урожай и высадить новые семена весной.
Многолетние растения живут от двух до нескольких сотен лет. Ярким примером многолетних растений являются деревья. Среди них встречаются настоящие долгожители, например, дубы могут жить 400—500 лет, известны деревья, возраст которых более тысячи лет.
Рисунок 5. Примеры однолетних, двулетних и многолетних растений: звездчатка, морковь и дуб
Какие цветковые растения вы знаете?
Цветковые растения очень многообразны, среди них встречаются и травянистые растения, и кустарники, и деревья. Эти растения можно встретить как в лесу, так и в поле, и в городе, например, к ним относятся одуванчик, сирень, берёза и т.д.
Размеры и внешний вид цветковых растений также разнообразны. У гигантов-эвкалиптов могучий ствол, достигающий в высоту до 100 метров. Крона баобаба в диаметре 30—40 метров. А малая ряска (которую многие принимают за водоросль) редко достигает размера в 1 сантиметр.
Стебель покрытосеменных растений, как правило, прямостоячий, но встречаются и лежачие, ползучие, вьющиеся и лазающие стебли.
Корневая система, листья и цветы покрытосеменных растений также могут иметь различные формы и размеры.
Охарактеризуйте несколько знакомых вам растений по продолжительности жизни и особенностям плодоношения. Заполните таблицу.
| Название растения | Дерево, кустарник или травянистое растение | Однолетнее, двулетнее или многолетнее | Сколько раз в жизни плодоносит | Где растет |
Показать пример заполненной таблицы
При заполнении таблицы помните, что двулетние растения плодоносят один раз, как и однолетние.
| Название растения | Дерево, кустарник или травянистое растение | Однолетнее, двулетнее или многолетнее | Сколько раз в жизни плодоносит | Где растет |
| Одуванчик | травянистое растение | многолетнее | много раз | дикорастущее, повсеместно |
| Яблоня | дерево | многолетнее | много раз | Разводят в садах и городах, есть и дикорастущие виды |
| Смородина | кустарник | многолетнее | много раз | Разводят в огородах |
| Петрушка | травянистое растение | двулетнее | один раз | Разводят в огородах |
| Береза | дерево | многолетнее | много раз | В лесах, также разводят в городах |
| Кабачок | травянистое растение | однолетнее | один раз | Разводят в огородах |
| Сирень | кустарник | многолетнее | много раз | Разводят в городах, есть и дикорастущие виды |
Значение покрытосеменных растений
Люди выращивают покрытосеменные растения в садах и огородах, на полях и в теплицах. Такие растения называют культурными.
Культурными растениями (агрокультурами) называют растения, которые люди выращивают для получения пищевых продуктов, лекарств, кормов, промышленного и другого сырья.
Так, например, существуют хлебные зерновые культуры, овощные, плодово-ягодные, масличные, декоративные и т.д.
Большинство выращиваемых человеком растений – покрытосеменные. Летом на огороде можно увидеть множество цветов: жёлтыми цветами цветут помидоры и огурцы, мелкие цветочки заметны на кустах смородины и крыжовника, на низкорослых кустиках клубники, на прямых стеблях фасоли. Даже капуста – и та цветет. Картофель тоже цветет, но плоды, которые развиваются на месте картофельных цветов, ядовиты.
Цветущий картофель
Существуют и дикорастущие съедобные растения, например, земляника, дикие яблони и т.п.
Некоторые растения используют как сырье, например, из сахарной свеклы делают сахар, из льна и хлопка — ткань. Клён, ольха и другие породы дерева используются для изготовления мебели.
Растения используются для изготовления лекарств, для корма скота, для строительства и так далее.
В природе покрытосеменные растения также играют огромное значение. Они участвуют в образовании экосистем, являются главным питанием травоядных животных, предотвращают эрозию почв и, конечно, участвуют в выработке кислорода.
Охрана растений
Несмотря на многочисленность и способность приспосабливаться к условиям окружающей среды, растения требуют бережного отношения. Бесконтрольная вырубка лесов, выпас скота, загрязнение окружающей среды — все это приводит к тому, что некоторые виды оказываются под угрозой.
Каждую весну, например, можно встретить людей, продающих подснежники. Подснежники — очень маленькие цветы, и чтобы букет смотрелся хорошо, в пучок собирают по несколько десятков цветов. Естественно, сорванные в момент цветения эти растения не успевают оставить семена, а значит, количество подснежников уменьшается с каждым годом.
Подробнее о редких растениях России можно узнать из видео.
На территории России произрастает много растений, нуждающихся в охране. Некоторые из них растут только в определенных районах, например, на юге России это цикламен кавказский, сабельник болотный, кубышка желтая. На севере — остролодочник путоранский, солнцецвет арктический, полынь сенявинская. Также в Красной книге России можно найти венерин башмачок, ландыш, подснежник, колокольчик, пион тонколистный и многие другие растения.
Для их охраны запрещается сбор этих растений, их продажа, пересылка, уничтожение. За нарушение полагаются штрафы. Важной частью защиты этих растений является распространение информации о редкости и необходимости сохранения данных растений.
Подснежник — растение, занесённое в Красную книгу
Цветковые, или покрытосеменные – сравнительно молодая группа высших растений, появившаяся в меловом периоде, стремительно размножившаяся в середине – конце мела и с тех пор занимающая господствующее положение на суше. Проблеме происхождения цветковых посвящено огромное количество публикаций, однако в этом вопросе по-прежнему много неясного. Общепризнано, что цветковые произошли от голосеменных, но от кого именно и каким образом?
Д.Д.Соколов и А.К.Тимонин с кафедры высших растений биофака МГУ подробно рассмотрели основные теории происхождения покрытосеменных в обзорной статье, опубликованной во втором номере Журнала общей биологии за 2007 г.
Авторы обращают внимание на парадоксальный факт: цветы покрытосеменных до такой степени разнообразны, что не существует ни одного признака или структурной особенности, которая была бы присуща всем цветкам без исключения. Поэтому и сформулировать, что такое цветок, весьма трудно. Тем не менее ясно, что именно появление цветка было ключевым событием в происхождении покрытосеменных.
Впрочем, если не рассматривать мужские цветки, у остальных все-таки есть общая черта, отличающая цветок покрытосеменных от фруктификаций голосеменных. У цветковых плодолистики свернуты и образуют, во-первых, рыльце, улавливающее пыльцу, во вторых – замкнутую полость (завязь), в которой развиваются семязачатки. У некоторых голосеменных есть нечто похожее – замкнутые капсулы с семязачатками, однако у них нет завязи (пыльцу улавливают сами семязачатки при помощи длинных отростков, высовывающихся из узкого отверстия капсулы). К тому же исходный листочек, несущий семязачатки ( мегаспорофилл , у цветковых ему соответствует плодолистик) свернут у голосеменных нижней (абаксиальной) стороной внутрь, а у цветковых – наоборот, верхней (адаксиальной) стороной внутрь. Соответственно и семязачатки сидят на разных сторонах листочка.
В начале XX века была популярна теория происхождения цветковых от беннеттитов – вымершей группы голосеменных, у которых имелись обоеполые фруктификации (стробилы) – в отличие от других голосеменных, имеющих однополые фруктификации. Из стробилов беннеттитов, действительно напоминающих цветы, ботаники и пытались вывести типичный для покрытосеменных обоеполый цветок. Но тут возникла проблема: у беннеттитов не обнаружилось никаких структур, из которых можно было бы вывести плодолистики. У них вообще нет мегаспорофиллов, а семязачатки сидят прямо на оси стробила. Проблема казалась неразрешимой.
Ничего невероятного в таком сценарии нет, исходя из того, что известно об общих принципах генетической регуляции развития. Гипотеза Мейена исключительно изящно и просто объясняет противоречие, казавшееся неразрешимым. Ее нельзя проверить классическими методами палеоботаники и морфологии (поскольку никаких переходных форм гипотеза Мейена не предполагает). Однако ее можно проверить методами сравнительно-генетического анализа.
Эволюционные реконструкции, основанные на морфологии, подтверждали родство покрытосеменных и беннеттитовых (а также родственных беннеттитам гнетовых, которые дожили до наших дней). Однако реконструкции, основанные на молекулярных данных, показали иное. Они показали, что все дожившие до современности голосеменные представляют собой монофилетичную группу (т.е. группу, происходящую от одного общего предка и включающую всех без исключения потомков этого предка). Это значит, что последний общий предок всех современных голосеменных, в том числе гнетовых (а стало быть и беннеттитов тоже) не был предком покрытосеменных. Таким образом, предка цветковых нужно искать среди других вымерших голосеменных, более древних, точнее, обособившихся раньше, чем беннеттитовые. Фролик и Паркер предложили свою кандидатуру – користоспермовые семенные папоротники (Corystospermataceae). У них, правда, микроспорангии (пыльники) располагались на нижней, а не на верхней стороне микроспорофиллов.
Авторы предполагают, что причина всех этих противоречий, вероятно, кроется в недостаточной надежности эволюционных реконструкций, основанных на молекулярных данных. По их мнению, голосеменные растения плохо подходят для молекулярно-филогенетического анализа, поскольку большинство семейств голосеменных давно вымерло. Мы, таким образом, имеем недостаточно репрезентативную выборку таксонов, что, как хорошо известно, может приводить к ошибочным молекулярным филогениям. В конечном счете, по мнению авторов, на сегодняшний день нет оснований для безоговорочного отрицания идеи Мейена о происхождении цветковых от беннеттитовых. Эту идею вполне можно сохранить в качестве рабочей гипотезы.
На сегодняшний день, на Земле существует более 400000 видов флоры. Все они произошли всего лишь от нескольких древних растений. Некоторые виды исчезли с лица Земли, так как не смогли адаптироваться к меняющимся условиям или не выдержали конкуренции со стороны других, вновь появившихся видов растений.
Содержание статьи
- Что произошло с растениями в процессе эволюции
- Как шла эволюция растений
- Движение растений и их органов
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.
Читайте также: