Біологія. 7 клас. Тагліна
§ 19. Загальний огляд еволюції рослин. Порівняння особливостей мохів, папоротей, голонасінних і покритонасінних рослин
Поміркуйте й обговоріть ситуацію
Вивчаючи історію нашої планети, учені з'ясували, що з моменту виникнення рослинного світу він постійно змінювався. Як ви вважаєте, що саме спонукало рослинні організми здійснювати ці зміни?
Еволюція рослин
Еволюція є природним явищем, яке пов’язане з такими властивостями живого, як адаптивність, спадковість і мінливість. Еволюція — це зміна будови та функцій організмів упродовж історії планети Земля. Ці зміни відбуваються в такий спосіб, щоб організми могли виживати в навколишньому природному середовищі й залишати нащадків, котрі теж можуть пристосовуватися, виживати й розмножуватися. Тобто еволюція є процесом адаптивних перетворень живої природи. Це дуже тривалий історичний процес, він здійснюється мільйони років і є незворотним.
Еволюція — це формування пристосувальних змін живих організмів від покоління до покоління внаслідок впливу умов середовища існування.
Існує наука, яка зветься еволюційна біологія. Вона створює теорії, що пояснюють, чому й під дією яких факторів (чинників) живі організми змінюються, еволюціонують.
Життя на нашій планеті зародилося у воді. Тож перші організми, які могли використовувати сонячну енергію, теж з’явилися у воді. Серед давніх прокаріотів виникли ціанобактерії, які в результаті фотосинтезу виділяли кисень. Згодом з’явилися еукаріотичні водорості, хлоропластами яких стали ціанобактерії. Будова водоростей досить проста: вони не мають ані органів, ані справжніх тканин (мал. 19.1). Водорості здатні поглинати всією поверхнею тіла мінеральні речовини та вуглекислий газ із навколишнього середовища (води). Життя та розмноження цих живих організмів повністю залежить від води.
Мал. 19.1. Водорості не мають тканин і органів
Оскільки умови існування водоростей у воді не змінюються сотнями мільйонів років, вони залишаються оптимально пристосованими до водного середовища й не потребують ускладнення будови.
На Землю постійно потрапляє згубне космічне випромінювання. Тому давні водорості могли жити лише у водоймах, де шар води захищав їх від ультрафіолету та радіації. Кисень, вироблений у процесі фотосинтезу, мільярдами років потрапляв із води в атмосферу Землі. У результаті цих процесів змінився склад атмосфери. Вона збагатилася киснем, із якого в атмосфері утворився озоновий шар. Саме він не пропускає на Землю смертоносне космічне випромінювання (мал. 19.2). Завдяки цьому з’явилася можливість опанування живими організмами суходолу.
Мал. 19.2. Озоновий шар захищає всіх живих істот, які мешкають на суходолі, від шкідливого ультрафіолетового випромінювання, небезпечного для живих організмів
Поділіться своїми думками
Зелені водорості існували у воді вже мільярди років, тоді як суходіл іще довго залишався недоступним для живих істот. Як ви вважаєте, що заважало їм опанувати суходіл?
Озоновий шар — шар високої концентрації газу озону в атмосфері на висоті 15-35 км від поверхні землі. Озон утворюється з атомів кисню й захищає Землю від шкідливого ультрафіолетового випромінювання.
Зелені водорості, які потрапляли зі звичного водного середовища існування на суходіл, зрештою, пристосувалися до нових умов існування в наземно-повітряному середовищі. Для цього в зелених водоростей (предків наземних рослин) виникли покривні тканини для захисту від висихання, провідні й механічні тканини для транспорту речовин та опори тіла, пристосування до поглинання мінеральних речовин і води з ґрунту, а кисню та вуглекислого газу — з повітря. Таким чином від зелених водоростей виникли вищі, або наземні, рослини.
Утворення органів у вищих рослин тісно пов’язане з перерозподілом функцій у нових умовах суходолу. Кожен орган — пагін, листок, корінь — забезпечує виконання окремих функцій.
Першими рослинами, що пристосувалися до суходолу, стали вищі спорові. Спорові — більш давні наземні рослини, ніж насінні. Вони мають усі ознаки вищих рослин, але їхні тканини й органи ще на отримали досконалого розвитку.
Еволюційні зміни рослинного світу відбувалися поступово (схема 14, с. 102). Спочатку на суходолі з’явилися риніофіти — найдавніша вимерла група спорових рослин, що пристосувалися до нових умов (мал. 19.3). У них була ще дуже примітивна будова, вони не мали ані коренів, ані листків, лише розгалужені зелені гілочки. Тож цю групу рослин можна назвати своєрідною проміжною ланкою між водоростями й наземними рослинами. Але в них виникли покривні та провідні тканини, що сприяли виживанню на суходолі.
Мал. 19.3. Риніофіти (реконструкція) — найдавніша група спорових рослин, які пристосувалися до умов суходолу
Із часом суходіл опанували древні мохи, хвощі, плауни, папороті (мал. 19.4). У життєвому циклі мохів переважає статеве покоління — гаметофіт. А в плаунів, хвощів і папоротей у життєвому циклі переважає нестатеве покоління — спорофіт, який має корені, стебло й листки.
Мал. 19.4. Реконструкція екосистеми Кам'яновугільного періоду, у якій панували вищі спорові рослини
Близько 350 млн років тому виникли насіннєві папороті. Це рослини, які зовні схожі на папороті, але розмножувалися вони насінням, а не спорами. Потім з’явилися справжні насінні рослини — Голонасінні — та більш складні за будовою Покритонасінні (Квіткові) рослини. Ці рослини не потребували води для запліднення. Голонасінні та Покритонасінні рослини зайняли раніше недоступні для спорових ділянки земної суші, де відчувався дефіцит води або були більш жорсткі умови зростання. Таким чином, насінні рослини мали досконалу будову тканин і органів, їхнє запліднення не залежало від води, вони були добре пристосовані до життя на суходолі в наземно-повітряному середовищі (мал. 19.5).
Мал. 19.5. У сучасному тропічному лісі разом існують дуже різні рослини. Серед них є різноманітні мохи, папороті, хвощі, плауни, голонасінні й покритонасінні рослини. Це ті види, які вижили й пристосувалися до змін, що відбувалися. Значно більша кількість видів зникла в процесі еволюції назавжди
Водночас з ускладненням зовнішньої будови в рослин відбувалися пристосування до кращого розмноження в умовах суходолу. У Покритонасінних (Квіткових) рослин виникла квітка, яка стала пристосуванням до більш ефективного запилення й запліднення. Крім того, з’явився плід, який забезпечив захист насіння та їхнє поширення.
Із часом квітки покритонасінних рослин пристосувалися до різних способів запилення, а плоди та насіння — до різних способів поширення. Більшість покритонасінних, за винятком тих, що виростають у тропічних районах, стали листопадними рослинами. Це явище є пристосуванням до сезонних змін клімату.
Серед сучасних рослин наймолодшою є група Однодольних квіткових рослин, що виникла приблизно 110-120 млн років тому (мал. 19.6).
Мал. 19.6. Серед квіткових рослин є однодольні рослини, у яких немає камбію, тому всі однодольні — трави. Завдяки травам з'явилися такі екосистеми, як степи
Мал. 19.7. Завдяки таким злакам, як пшениця, рис, кукурудза, на планеті виникли людські цивілізації
Схема 14. Еволюція рослин
Знайдіть інформацію й дайте відповіді на запитання
Як учені відтворюють еволюцію різних груп організмів? Що таке палеонтологія?
Робота в групі
Проаналізуйте схему еволюції рослин і розкажіть за нею етапи розвитку рослинності на планеті. Дізнайтеся з інтернет-джерел, яким періодам історичного розвитку життя на Землі відповідають датування на схемі. Який період Палеозойської ери називають "green house"?
Порівняння особливостей мохів, папоротей, голонасінних і покритонасінних рослин
Завдання 1. Розгляньте малюнки. Порівняйте життєвий цикл мохів і папоротей. Опишіть і порівняйте їхні гаметофіти й спорофіти. Що в них схожого? Чим вони відрізняються? Запишіть назви елементів схеми, які позначені цифрами. Зробіть висновки.
Завдання 2. Розгляньте малюнки. Порівняйте життєвий цикл голонасінних і покритонасінних рослин. Що в них схожого? Чим вони відрізняються? Запишіть назви елементів схеми, які позначені цифрами. Зробіть висновки.
Завдання 3. Розгляньте малюнки. Порівняйте життєвий цикл папоротей і покритонасінних рослин. Що в них схожого? Чим вони відрізняються? Запишіть назви елементів схеми, які позначені цифрами. Зробіть висновки.
Розв'язання проблемних питань і завдань із теми
Як зміна умов існування з водного на наземно-повітряне спричинила появу вищих рослин?
Як предки насінних рослин розв'язали проблему залежності статевого розмноження від води?
Запитання і завдання
1. Доведіть, що еволюція є процесом адаптивних перетворень живої природи.
2. Що заважало живим організмам опанувати суходіл? Чому це стало можливим?
3. Як спорові рослини пристосувалися до життя на суходолі?
4. Чому один із найважливіших етапів в еволюції рослин — це поява насінних папоротей?
5. Доведіть, що еволюція рослин пов’язана з еволюцією людини. Яким чином такі злаки, як пшениця і рис, вплинули на виникнення людських цивілізацій (мал. 19.7, с. 102)? Підготуйте коротку презентацію на цю тему.
Опорні точки
Вихід рослин на суходіл є важливою подією в розвитку життя на Землі. Він став можливим завдяки поширенню в морях і океанах фотосинтезуючих водоростей. Це спричинило зміни складу атмосфери й утворення озонового шару, який захищає Землю від космічних променів. Нові умови суходолу змінили будову рослин: у них з'явилися органи й тканини. У спорових рослин статеве розмноження залишалося пов'язаним із водою, а в насінних воно вже не залежить від води.
