Когда появились цветковые растения

Жизнь в мезозойскую эру

Подробное решение Раздел стр. 203 по биологии для учащихся 9 класса, авторов С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, И.Б. Агафонова, Н.И. Сонин 2016

Вопрос 1. Когда появились цветковые растения? Укажите их эволюционные преимущества.

Около 240 млн. лет назад наступила следующая, мезозойская эра развития жизни на Земле. В это время появились первые покрытосеменные (цветковые) растения, постепенно распространившиеся на все материки. Это было обусловлено рядом их преимуществ в борьбе за существование: покрытосеменные имеют сильно развитую проводящую систему, цветок привлекает насекомых-опылителей, что обеспечивает надёжность перекрёстного опыления, зародыш снабжён запасами пищи (благодаря двойному оплодотворению развивается триплоидный эндосперм) и защищён оболочками и т. д.

Вопрос 2. Какие ароморфозы привели к возникновению пресмыкающихся?

Возникновение пресмыкающихся связано с изменениями климата, которые произошли в конце древней эры. Климат стал более сухим, в связи с этим пересыхали водоёмы, а болота — в большие территории суши.

Ароморфозы возникновения пресмыкающихся:

• Возникновение защитных оболочек вокруг яйца;

• Возникновение ячейстых легких с развитыми дыхательными путями;

• Возникновение частичной, а у крокодилов полной перегородки в желудочке сердца, что привело к частичному разделению потоков венозной и артериальной крови.

Вопрос 3. Когда и вследствие каких ароморфозов возникли млекопитающие? Кто был их предками?

Млекопитающие возникли ещё в начале мезозойской эры , но не могли конкурировать с хищными динозаврами, интенсивно истреблялись ими и на протяжении 100 млн. лет занимали подчинённое положение.

Возникновение млекопитающих как класса связано с рядом крупных ароморфозов, развившихся у представителей одного из подклассов рептилий. К ним относятся: образование волосяного покрова и четырёхкамерного сердца, полное разделение артериального и венозного кровотоков благодаря утрате одной из двух дуг аорты, внутриутробное развитие потомства и вскармливание детёнышей молоком. Вынашивание зародышей в теле матери и забота о потомстве резко повысили выживаемость млекопитающих. К ароморфозам следует отнести и развитие коры головного мозга, обусловившее преобладание условных рефлексов над безусловными и возможность приспособления к непостоянным условиям среды путём изменения поведения.

Вопрос 4. Приведите примеры взаимосвязи эволюционных преобразований растений и животных в мезозое.

Началась параллельная эволюция цветковых растений и насекомых-опылителей.

Вопрос 5. Сведите информацию, полученную из данного параграфа, в единую таблицу «Эволюция растительного и животного мира в мезозойскую эру».

Вопрос 6. В какой мере эволюция жизни на Земле зависит от геологических процессов и изменений климата? Приведите примеры из событий мезозойской эры.

Ярким примером изменений климата и геологических процессов на Земле может служить вымирание динозавров. Вымирание динозавров явилось лишь частью так называемого «великого вымирания» , имевшего место в то же время: вместе с динозаврами вымерли морские рептилии (мозазавры и плезиозавры) и летающие ящеры, многие моллюски, в том числе аммониты, белемниты и множество мелких водорослей. Всего погибло 16 % семейств морских животных, 47 % морской фауны и 18 % семейств сухопутных позвоночных.

Существует множество версий почему вымерли динозавры:

1. Астероид. Это одна из самых популярных научных теорий. Ее выдвинул американский физик Луис Альварес в 1980 году. Считется, что 66 миллионов лет назад на Землю упал огромный астероид. Местом падения считают кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан в Мексике. Небесное тело подняло в атмосферу тучи пыли, разбудило спящие вулканы, что вызвало астроидную зиму и привело к вымиранию динозавров и некоторых других животных.

2. Активный вулканизм. Еще одна гипотеза вымирания динозавров – значительное усиление вулканической активности Земли. Чаще всего ученые ссылаются на плато Деканские траппы, которое находится в Индии и покрыто изверженным базальтом толщиной в два километра. Его возраст определяют в 60 – 68 млн. лет. Сторонники теории вулканизма считают, что вулканическая деятельность шла так долго, что климат на Земле стал холоднее, и динозавры замерзли. Противники теории уверяют оппонентов, что при длительном извержении динозавры могли приспособиться к похолоданию, как это сделали крокодилы, и выжить.

3. Изменение атмосферы. Эта теория связана с тем, что в результате катаклизмов атмосфера Земли настолько изменила свой состав, что огромным ящерам стало нечем дышать, и они погибли. Ученые называют разные причины такого поворота событий. Одни по-прежнему уверяют, что виной этому астероиды, другие указывают на вулканы. Дело в том, что во времена расцвета динозавров содержание кислорода в атмосфере составляло 10-15%, а содержание углекислоты – всего нескольких процентов. Изменение состава воздуха привело к изменению растений, и дало возможность развития новой фауны.

4. Появление цветковых растений. Эта теория связана с изменением кормовой базы травоядных ящеров. Считается, что именно в этот период растительность Земли стала стремительно изменяться. Появились новые для динозавров цветковые растения. Ящеры не смогли приспособиться к алкалоидам, которые в них содержались, поедали новый вид растительности, травились и погибали. В результате массовой гибели травоядных вымерли и хищники.

ЦВЕТКО́ВЫЕ РАСТЕ́НИЯ

ЦВЕТКО́ВЫЕ РАСТЕ́НИЯ, по­кры­то­се­мен­ные (Magnoliophyta, или Angiosper­mae), от­дел выс­ших рас­те­ний, имею­щих цве­ток и плод. Се­мя­за­чат­ки Ц. р. за­клю­чены в бо­лее или ме­нее замк­ну­тую по­лость (за­вязь с рыль­цем) (от­сю­да вто­рое назв.). Га­ме­то­фи­ты (жен­ский – за­ро­ды­ше­вый ме­шок, муж­ской – пыль­це­вое зер­но) край­не уп­ро­ще­ны и, ут­ра­тив га­ме­тан­гии (ан­те­ри­дии и ар­хе­го­нии), раз­ви­ва­ют­ся бы­ст­рее, чем у го­ло­се­мен­ных. Ц. р. свой­ст­вен­но двой­ное оп­ло­до­тво­ре­ние, в хо­де ко­то­ро­го один из спер­ми­ев сли­ва­ет­ся с яй­це­клет­кой с об­ра­зо­ва­ни­ем зи­го­ты, а вто­рой – с яд­ра­ми жен­ско­го га­ме­то­фи­та, в ре­зуль­та­те че­го об­ра­зу­ет­ся эн­дос­перм, слу­жа­щий для пи­та­ния за­ро­ды­ша. Для боль­шин­ст­ва Ц. р. ха­рак­тер­но на­ли­чие в кси­ле­ме , на­ря­ду с тра­хеи­да­ми, со­су­дов (от­сут­ст­ву­ют лишь у не­ко­то­рых при­ми­тив­ных групп). У всех Ц. р. во фло­эме си­то­вид­ные эле­мен­ты снаб­же­ны т. н. клет­ка­ми-спут­ни­ца­ми, от­сут­ст­вую­щи­ми у го­ло­се­мен­ных. По­кры­то­се­мен­ным при­су­ще очень вы­со­кое раз­но­об­ра­зие жиз­нен­ных форм: от кро­шеч­ных од­но­лет­ни­ков ( ряс­ка ) до ги­гант­ских де­ревь­ев ( се­к­войя , эв­ка­липт ). У мно­гих ви­дов раз­ви­то ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние. Для Ц. р. ха­рак­тер­но боль­шое раз­но­об­ра­зие форм ли­сть­ев, цвет­ков (оди­ноч­ные или со­б­ран­ные в раз­но­об­раз­ные со­цве­тия) и пло­дов. Не­ред­ко сре­ди них встре­ча­ют­ся ви­до­из­ме­не­ния под­зем­ных и над­зем­ных ор­га­нов или их час­тей (кор­не­ви­ща, клуб­ни, лу­ко­ви­цы, ши­пы, ко­люч­ки, уси­ки, при­спо­соб­ле­ния для лов­ли на­се­ко­мых и др.). Сре­ди по­кры­то­се­мен­ных из­вест­ны па­ра­зи­ты и са­про­фи­ты, поч­ти или пол­но­стью ли­шён­ные хло­ро­фил­ла. В про­цес­се эво­лю­ции Ц. р. ос­вои­ли разл. ме­сто­оби­та­ния: от пре­сных и мор. во­до­ёмов до пус­тынь и вы­со­ко­го­рий. При этом адап­та­ция к ус­ло­ви­ям сре­ды при­ве­ла к об­ра­зо­ва­нию эко­ло­гич. групп, сход­ных по сво­ему об­ли­ку и строе­нию (напр., гид­ро­фи­ты, ме­зо­фи­ты, ксе­ро­фи­ты). Цвет­ко­вые – един­ст­вен­ный от­дел рас­те­ний, ко­то­рый об­ра­зу­ет слож­ные мно­го­ярус­ные и мно­го­ком­по­нент­ные со­об­ще­ст­ва, по­зво­ляю­щие бо­лее эф­фек­тив­но ис­поль­зо­вать про­стран­ст­во и ос­ваи­вать но­вые тер­ри­то­рии. По­дав­ляю­щее боль­шин­ст­во рас­те­ний, куль­ти­ви­руе­мых че­ло­ве­ком, при­над­ле­жит к цвет­ко­вым.

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.

Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) – важнейшими производителями органических веществ на суше, как водоросли – в морях и океанах.

В настоящее время цветковые господствуют на Земле. Такое доминирующее положение им позволили занять прогрессивные особенности:

Возникновение цветка

Цветок – генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.

В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на сменных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище – завязи, сформированной из плодолистика (-ов).

Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества – эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.

У цветковых появляется плод – генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.

Хорошо развита проводящая ткань

Ксилема – проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.

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.

Двудольные – семейства: крестоцветные, сложноцветные, бобовые, розоцветные, пасленовые
В составе зародыша обычно имеется две семядоли

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

Эндосперм (от греч. endon – внутри + греч. sperma – семя) – запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).

Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах бобовых, тыквенных, сложноцветных (гороха, подсолнечника, фасоли, тыквы). У части двудольных эндосперм отсутствует (крестоцветных, сложноцветных, бобовых, также у – березы, липы, дуба, клена), так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.



Жизненный цикл

Из генеративных почек спорофита развиваются цветки. У взрослого растения спорофита (2n) в цветке в гнездах пыльников тычинок в ходе микроспорогенеза образуется пыльцевое зерно (n) – мужской гаметофит. В завязи пестика в семязачатке формируется женский гаметофит – зародышевый мешок, внутри которого находятся центральная клетка (2n) и яйцеклетка (n).

В результате опыления (насекомым, ветром, человеком) пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика. Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток. Вегетативная клетка начинает растворять ткани пестика, образует пыльцевую трубку и прорастает до зародышевого мешка. Генеративная клетка делится, образуя два спермия (n), из которых один сливается с центральной клеткой (2n) с образование эндосперма (3n) – запасного питательного вещества. Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n), образуя зиготу (2n).

В дальнейшем из семязачатка формируется семя, а завязь превращается в околоплодник – образуется плод. Своим внешним видом плоды привлекают животных, и те их охотно поедают) Благодаря семенной кожуре семена не подвергаются расщеплению в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Они выходят из ЖКТ в неизменном виде и остаются способны к прорастанию: так происходит расселение растений. Попав в благоприятные условия, они прорастают в спорофит (2n). Цикл замыкается.



Значение покрытосеменных

Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте – почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.



©Беллевич Юрий Сергеевич

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.

Источники:

http://resheba.me/gdz/biologija/9-klass/mamontov/44

http://bigenc.ru/biology/text/4673552

http://studarium.ru/article/24