 |
|
|
Возникновение и развитие растительного мира |
|
|
Выход растений на сушу |
|
|
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии учёных ботаников и биологов
|
И так, мы видим, что жизнь зародилась в условиях водной среды, и в течение многих миллионов лет водная стихия оставалась колыбелью жизни. В этой стихии жизнь прошла свои первые описанные нами ступени и достигла большого разнообразия своих форм.
Если судить по ископаемым остаткам живых существ, то исключительно водный период жизни на Земле продолжался до конца силурийской эпохи палеозойской эры. Лишь в отложениях суши самого конца этой эпохи и начала следующей эпохи-девонской - были обнаружены окаменелые остатки и отпечатки, несомненно, наземных растений. Таким образом, 350-400 миллионов лет назад на Земле уже были настоящие сухопутные растения. Выход растений из воды на сушу знаменовал собой начало нового, исключительно важного этапа в развитии не только растительного мира, но и в истории всего живого населения Земли.
Условия наземного существования не только резко отличны от условий жизни в воде, они гораздо изменчивей и разнообразней.
Всё дальнейшее развитие органического мира пошло по пути приспособления к этой новой и гораздо более сложной среде. Действительно, в воде растение поглощало пищу всей поверхностью своего тела, на суше же необходимо иметь специальные органы для поглощения воды и минеральных веществ из почвы, с одной стороны, и газообразных веществ - углекислоты и кислорода – из атмосферы, с другой. В соде растение не нуждалось в тканях: механических, придающих прочность и устойчивость телу растения, защищающих тело растения с поверхности, в так называемых покровных и в проводящих воду.
На суше же необходимость придать телу прочность, укрепить его в вертикальном положении и обеспечить проведение значительных количеств воды с растворёнными в ней минеральными солями могла быть разрешена лишь путём построения соответственных систем тканей в теле растения. В воде растению не угрожало высыхание, на суше же борьба с этой угрозой встала как первейшая жизненная необходимость; у растения должна была выработаться специальная покровная ткань, защищающая от высыхания все органы растения и особенно его нежные органы размножения. Одним словом, всё, что было приобретено растениями в течение длительной жизни в водной среде, должно было резко измениться в процессе приспособления к жизни на суше, в новых, резко изменённых условиях.
Только после выхода растений на сушу и известного развития зелёной наземной флоры на суше мог начать свое развитие и животный мир, который до этого развивался также в водной среде. С появлением наземной флоры могли поселиться на суше и другие гетеротрофные организмы, как бактерии и грибы, зависимые в своём питании от автотрофных растений.
Первенцы наземной растительности - псилофиты
Представляет несомненный интерес поближе познакомиться со сравнительно недавно открытыми наукой первенцами наземной флоры. Их назвали псилофитами. Ископаемые остатки их в отложениях позднего силура и особенно первой половины девона, охватывающих период времени примерно в 20-30 миллионов лет, довольно многочисленны и разнообразны.
Это были мелкие растения сравнительно простого облика. Тело их, подобно водорослям, не было расчленено на обычные для высших растений основные органы. Корней у них еще не было. Наиболее простые из псилофитов не имели также и стебля в обычном понимании как органа, несущего листья, так как у них не было и листьев.
Наиболее ранними среди псилофитов и наиболее простыми по расчленению тела являются риния и хорнея (19). Действительно, они так просто построены, что многие водоросли выглядят гораздо более сложными. У них имеется подземная часть, похожая на корневище, от которого отходят вертикально стоящие, вильчато ветвящиеся стеблеподобные органы. Вместо корней у этих растений образуются лишь одноклеточные выросты на "корневищах" - ризоиды, подобные корневым волоскам на корнях у цветковых растений. На концах ветвей располагаются спорангии. В них развивались споры, при помощи которых псилофиты размножались. Риния и хорнея были небольшими растениями высотой от 20 до 40 см. Они обитали на болотах.
Более крупным растением был псилофитон (), он достигал высоты до 1,5-2 м и имел обильно ветвящуюся надземную часть тела. На ней имелись выросты в виде шипов. На подземных "корневищах" развивались также многоклеточные выросты.
Ещё более сложного расчленения достиг астероксилон, изображённый на 20,б. Самое главное отличие этого растения состоит в том, что его надземные органы густо покрыты чешуевидными выростами, похожими на мелкие листья, но отличающимися от настоящих листьев отсутствием жилок. У подземных органов вместо ризоидов отходили в глубь почвы ветви, которые можно рассматривать как зачатки корней. В стенке спорангия астероксилона уже имелось столь характерное для многих ныне живущих папоротников кольцо из клеток с утолщёнными стенками. Благодаря этому кольцу при созревании спорангия стенка его разрывалась и споры освобождались.
При внешней простоте расчленения тела псилофитов внутреннее (анатомическое) строение их было довольно сложным*. В центре их корневищеподобных и стеблеподобных органов уже появилась настоящая древесина, состоящая из водопроводящих клеток (трахеид). Древесина окружена лубом из вытянутых клеток, по которым передвигались вырабатывавшиеся растением органические вещества. С поверхности тело одето типичной кожицей (эпидермисом). Среди клеток кожицы встречаются типичные для высших растений устьица (21), через которые осуществлялся газообмен. Всё заставляет предполагать, что у псилофитов газообмен протекал так же, как и у современных растений: через устьица из атмосферы поступал внутрь растения углекислый газ, потреблявшийся в процессе фотосинтеза, и уже накопившийся в атмосфере кислород, необходимый для дыхания, а из тела растения выделялись в атмосферу водяные пары, углекислый газ, образовавшийся в процессе дыхания, и кислород, освобождённый из воды в процессе фотосинтеза. У спорангия имеется толстая стенка, хорошо защищавшая нежные в молодом состоянии споры.
По данным геологии, суша на Земле в описываемое время (в девонскую эпоху) была представлена двумя крупными материками: экваториальным, располагавшимся от современной Южной Америки через Африку до Австралии, и северным, простирающимся от северо-атлантической окраины через Гренландию до Центральной Европы. Были еще крупные острова к востоку и западу от северного материка. В прибрежных отложениях этой суши и были погребены описываемые нами растений. Многие из них были еще тесно связаны с водной средой и являлись болотными растениями, у которых лишь верхняя часть тела возвышалась над поверхностью воды. Но среди псилофитов были и настоящие сухопутные представители более крупных размеров - до 3 м в высоту.
На основе знаний об изменениях, происходящих на нашей планете на тех или иных этапах её истории, и на основе восстановления облика населявших Землю организмов по их ископаемым остаткам можно с той или иной степенью достоверности нарисовать картину ландшафтов Земли в соответственный период. Примерный ландшафт Земли в древнюю, девонскую, эпоху с появившимися на суше псилофитами изображён на 22.
Предками псилофитов, по общему признанию, являются водоросли.
Какие именно из знакомых нам типов водорослей породили псилофитов, определённо сказать затруднительно. Вернее всего, это были зелёные водоросли, так как для всей наземной растительности характерна именно зелёная окраска надземных органов. Но разница даже между самыми простыми из псилофитов и любым представителем водорослей весьма большая.
На пути от водоросли до псилофита жизнь сделала огромный шаг вперёд. Взять хотя бы наличие у псилофитов устьиц со сложным способом расширения или сужения щели между замыкающими устьице клетками. Или наличие у псилофитов древесины, связанное с появлением в природе нового химического вещества лигнина, вызывающего одревеснение клеточной стенки. Наконец, нужно учитывать, что едва ли псилофиты могли поселиться прямо на материнских породах, а не на почве.
Почва же, как известно, создаётся благодаря деятельности организмов. Поэтому естественно предположить, что псилофиты составили не первый авангард поселенцев на суше, а формы, завершающие собой цепь организмов еще более простых и более близких к низшим растениям - водорослям. Нужно допустить, что задолго до псилофитов на сушу перебрались обитатели водоёмов и не только водоросли, но вместе с ними и другие организмы - грибы, бактерии, возможно, и простейшие животные. Они обитали в увлажненных местах, образуя своеобразные группировки, в которых роль кормильца принадлежала, естественно, водорослям и автотрофным бактериям. Могло устанавливаться тесное сожительство между автотрофными и гетеротрофными организмами, например между водорослями и грибами, при котором и тот и другой сожитель получал выгоду: гриб добывал воду из почвы, водоросль доставляла органические вещества.
Жизнедеятельность низших организмов и могла привести к созданию первичных почв на месте материнских пород. Почвообразовательные процессы, по учению академика В. Р. Вильямса, играли и играют огромную роль в смене растительных формаций. Обитая хотя и во влажной, но всё же наземной среде, водоросли подвергались воздействиям этой гораздо более изменчивой среды. Эти изменения, главным образом подсыхание почвы, естественно, должны были вызывать соответственные реакции организмов и определять собою изменения у самих организмов. Происходили изменения как биохимических процессов, так и морфологических структур. Цепь таких направленных изменений и привела к тому, что на арене жизни появились организмы, уже в какой-то мере приспособленные к существованию на суше,- псилофиты. Но и среди них нет единообразия форм: одни из них ещё стоят "ногами в воде", другие целиком вышли на сушу.
Геологическая летопись ещё далеко не прочитана. Всего лишь около 30 лет назад были обнаружены и изучены псилофиты, и это в корне изменило прежние представления об истоках наземной флоры. Возможно, в более древних слоях будут открыты наземные предшественники псилофитов, и это ещё более расширит наш кругозор. Но не нужно закрывать глаза и на то, что большинство когда-то живших организмов, особенно таких нежных, как водоросли и грибы, не могли сохраниться в ископаемом состоянии, и следы их утрачены навсегда. Поэтому нам остаётся путь косвенных доказательств той или иной стороны в развитии органического мира, о чём мы уже говорили на первых страницах.
Среди ископаемых остатков псилофитов совершенно отсутствуют какие-либо следы половых органов, и тем не менее мы с уверенностью говорим, что у псилофитов был половой процесс, что из спор у них развивались заростки, на которых возникали половые органы, а после оплодотворения развивалось знакомое нам тело псилофита. Заросток, нужно думать, был небольшим и построенным из тонкостенных клеток, поэтому он и не сохранился. Почему мы так уверенно говорим о том, чего никто не видел? Потому, что сохранившиеся в окаменелом состоянии споры псилофитов по своим особенностям подобны спорам папоротникообразных, для которых хорошо известно, что у них из споры сначала вырастает заросток с половыми органами на нём.
Так, у ныне живущих папоротников из споры вырастает небольшое (2 - 4 мм в диаметре) зелёное, пластинчатое тельце сердцевидной формы (23,а). Это и будет заросток. На нижней стороне его, обращённой к почве, развиваются ризоиды. Здесь образуются и половые органы: женские, называемые архегониями (23,6), и мужские - антеридии (23,в). Сперматозоиды, выходящие из антеридия, проникают через шейки архегониев к яйцеклеткам и оплодотворяют их. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается сначала зародыш, из него - проросток (23,г), а из проростка формируется само растение - папоротник (23,д). На листьях (ваях) папоротника возникают спорангии, собранные кучками (23, е, ж). В спорангиях же, как мы знаем, развиваются споры. Такой развития характерен для всех вообще папоротникообразных, и псилофиты, начинающие собой линию папоротникообразных в истории растительного мира, не являются исключением из этого правила.
|
|
|
|
К содержанию книги: Происхождение и эволюция растений
|
Геологические периоды в развитие растительного и животного мира
|
Эры |
Периоды |
Господствующая группа растений и животных |
Продолжительность периодов в миллионах лет |
|
Кайнозойская |
Четвертичный |
Господство современных видов и создание культурных растений и животных |
1 |
|
Третичный |
Господство и разнообразие покрытосеменных (цветковых) растений. Постепенное развитие современной флоры, установление современных видов растений. Разнообразие млекопитающих, птиц, насекомых |
69 |
|
|
Мезозойская |
Меловой |
Появление и развитие покрытосеменных (цветковых) растений, установление современных родов растений. Вымирание цикадовых и гинкговых. Появление красных известковых водорослей. Дальнейшее развитие рептилий, птиц и насекомых и млекопитающих |
40 |
|
Юрский |
Развитие и широкое распространение голосеменных-цикадовых, гинкговых и хвойных. Появление диатомовых водорослей. Исчезновение птеридоспермов. Пресмыкающиеся. Первичные птицы. Млекопитающие |
40 |
|
|
Триасовый |
Развитие саговников, гинкговых и хвойных. Развитие папоротников. Вымирание кордаитов. Развитие пресмыкающихся. Первые млекопитающие - сумчатые |
35 |
|
|
Палеозойская |
Пермский |
Вымирание древовидных плауновых и хвощей; появление современных семейств папоротникообразных. Появление хвойных (Вауеrа и Wailchia). Распространение глоссоптериевой флоры. Рептилин |
40 |
|
Каменно-угольный |
Развитие папоротникообразных (древовидные плауны, хвощи, напоротники). Птеридоспермы и кордаиты. Расцвет амфибий. К концу периода - появление насекомых |
50 |
|
|
Девонский |
Псилофиты и первичные папоротникообразные растения. Первые голосеменные растения - птеридоспермы (папоротникообразные голосеменные). Возникновение грибов. К концу периода - вымирание псилофитовой флоры. Разнообразные рыбы. Двоякодышащие рыбы |
35 |
|
|
Силурийский (В настоящее время перед силурийским периодом выделяют ордовикский продолжительностью около 85 млн. лет) |
Первые наземные растения - псилофиты. Разнообразные морские беспозвоночные. Рыбы |
35 |
|
|
Кембрийский |
Первые признаки стеблевых растений. Преобладание трилобитов. Водоросли и бактерии |
80 |
|
|
Пторотерозойская |
|
Бактерии и водоросли. Простейшие животные |
Около 700 |
|
Архейская |
|
Известняки, м. б. бактериального происхождения |
|
Последние добавления:
Биографии ботаников, биологов, медиков Книги по русской истории Император Пётр Первый