La aparición de algas unicelulares y multicelulares, la aparición de la fotosíntesis: la aparición de plantas en la tierra (psilofitas, musgos, helechos, gimnospermas, angiospermas).
Desarrollo flora tuvo lugar en 2 etapas y se asocia con la aparición de plantas superiores. Según la nueva taxonomía, las algas se clasifican como inferiores (antes se clasificaban en bacterias, hongos y líquenes. Ahora se separan en reinos independientes), y los musgos, helechos, gimnospermas y angiospermas se clasifican como superiores.
En la evolución de los organismos inferiores, se distinguen 2 períodos, que difieren significativamente entre sí en la organización de la célula. Durante 1 período, dominaron organismos similares a bacterias y algas verdeazuladas. Las células de estas formas de vida no tenían los orgánulos típicos (mitocondrias, cloroplastos, aparato de Golgi, etc.) El núcleo celular no estaba limitado por la membrana nuclear (este es un tipo de organización celular procariota). El segundo período se asoció con la transición de las plantas inferiores (algas) a un tipo de nutrición autótrofa y con la formación de una célula con todos los orgánulos típicos (este es un tipo de organización celular eucariótica, que se conservó en las etapas posteriores del desarrollo). del mundo vegetal y animal). Este período se puede llamar el período de dominancia de las algas verdes, unicelulares, coloniales y multicelulares. Las más simples de las pluricelulares son las algas filamentosas (ulotrix), que no tienen ninguna ramificación en su cuerpo. Su cuerpo es una larga cadena de células individuales. Otras algas multicelulares están diseccionadas por una gran cantidad de excrecencias, por lo que su cuerpo se ramifica (en hara, en fucus).
Las algas multicelulares, debido a su actividad autótrofa (fotosintética), han evolucionado en el sentido de aumentar la superficie corporal para una mejor absorción nutrientes del medio acuático y energía solar. Las algas tienen una forma de reproducción más progresiva: la reproducción sexual, en la que el comienzo de una nueva generación está dado por un cigoto diploide (2n), que combina la herencia de 2 formas parentales.
La segunda etapa evolutiva del desarrollo de las plantas debe estar asociada con su transición gradual de un estilo de vida acuático a uno terrestre. Los organismos terrestres primarios fueron los psilófitos, que se conservaron como fósiles en los depósitos del Silúrico y el Devónico. La estructura de estas plantas es más compleja en comparación con las algas: a) tenían órganos especiales para adherirse al sustrato: rizoides; b) órganos en forma de tallo con madera rodeada de líber; c) rudimentos de tejidos conductores; d) epidermis con estomas.
Comenzando con las psilófitas, es necesario rastrear 2 líneas de evolución de las plantas superiores, una de las cuales está representada por las briófitas y la segunda por los helechos, las gimnospermas y las angiospermas.
Lo principal que caracteriza a los briófitos es el predominio del gametofito sobre el esporofito en el ciclo de su desarrollo individual. El gametofito lo es todo. planta verde capaz de autoalimentarse. El esporofito está representado por una caja (lino de cuco) y depende completamente del gametofito para su nutrición. El dominio del gametofito amante de la humedad en los musgos bajo las condiciones de un estilo de vida aire-tierra resultó ser inapropiado, por lo tanto, los musgos se han convertido en una rama especial de la evolución de las plantas superiores y aún no han producido grupos perfectos de plantas. Esto también fue facilitado por el hecho de que el gametofito, en comparación con el esporofito, tenía una herencia cena (conjunto haploide (1n) de cromosomas). Esta línea en la evolución de las plantas superiores se llama gametofito.
La segunda línea de evolución en el camino de las psilófitas a las angiospermas es la esporofítica, porque en los helechos, las gimnospermas y las angiospermas, la esporofita domina el ciclo de desarrollo de las plantas individuales. Es una planta con raíz, tallo, hojas, órganos de esporulación (en los helechos) o de fructificación (en las angiospermas). Las células esporofitas tienen un conjunto diploide de cromosomas, porque se desarrollan a partir de un cigoto diploide. El gametofito está muy reducido y adaptado solo para la formación de células germinales masculinas y femeninas. En las plantas con flores, el gametofito femenino está representado por el saco embrionario, que contiene el óvulo. El gametofito masculino se forma por la germinación del polen. Consta de una célula vegetativa y una generativa. Cuando el polen germina de una célula generativa, se producen 2 espermatozoides. Estas 2 células germinales masculinas están involucradas en la doble fertilización en las angiospermas. Un óvulo fertilizado da lugar a una nueva generación de plantas: el esporofito. El progreso de las angiospermas se debe a la mejora de la función de reproducción.
1. ¿Qué departamentos del reino vegetal conoces? 2. ¿Qué plantas son más bajas? ¿Cuál es su diferencia con los superiores? 3. ¿Qué grupo de plantas domina actualmente nuestro planeta?
Métodos para estudiar plantas antiguas.
La paleontología (de las palabras griegas "palaios" - antiguo, "he/ontos" - ser y "logos") - la ciencia de los organismos extinguidos, de su cambio en el tiempo y el espacio.
Una de las divisiones de la paleontología, la paleobotánica, estudia los restos fósiles de plantas antiguas conservadas en capas de depósitos geológicos. Está comprobado que a lo largo de los siglos la composición de especies de las comunidades vegetales ha cambiado. Muchas especies de plantas se extinguieron, otras vinieron a reemplazarlas. A veces, las plantas caían en tales condiciones (en un pantano, bajo una capa de roca derrumbada) que, sin acceso al oxígeno, no se pudrían, sino que se saturaban de minerales. Hubo una petrificación. Los árboles petrificados se encuentran a menudo en las minas de carbón. Están tan bien conservados que se puede estudiar su estructura interna. A veces quedan huellas en rocas sólidas, por lo que se puede juzgar la apariencia de organismos fósiles antiguos. Las esporas y el polen que se encuentran en las rocas sedimentarias pueden decirles mucho a los científicos. Usando métodos especiales, es posible determinar la edad de las plantas fósiles, su composición de especies.
Cambio y desarrollo del mundo vegetal.
Los restos fósiles de plantas atestiguan que en la antigüedad la flora de nuestro planeta era completamente diferente a la actual.
En las capas más antiguas de la corteza terrestre, no es posible encontrar rastros de organismos vivos. Restos de organismos primitivos se encuentran en depósitos posteriores. Cuanto más joven es la capa, más organismos complejos se encuentran, que se vuelven cada vez más similares a los modernos.
Hace muchos millones de años no había vida en la Tierra. Luego aparecieron los primeros organismos primitivos, que poco a poco cambiaron, se transformaron, dando paso a otros nuevos, más complejos.
En el proceso de largo desarrollo, muchas plantas en la Tierra han desaparecido sin dejar rastro, otras han cambiado más allá del reconocimiento. Por lo tanto, es muy difícil restaurar completamente la historia del desarrollo del mundo vegetal. Pero los científicos ya han demostrado que vistas modernas Las plantas evolucionaron a partir de formas más antiguas.
Las principales etapas en el desarrollo del mundo vegetal.
El estudio de las capas más antiguas de la corteza terrestre, huellas y fósiles de plantas y animales previamente vivos, y muchos otros estudios han permitido establecer que la Tierra se formó hace más de 5 mil millones de años.
Los primeros organismos vivos aparecieron en el agua hace unos 3.500-4.000 millones de años. Los organismos unicelulares más simples eran estructuralmente similares a las bacterias. Todavía no tenían un núcleo separado, pero tenían un sistema metabólico y la capacidad de reproducirse. Para su alimentación utilizaban sustancias orgánicas y minerales disueltas en el agua del océano primario. Gradualmente, las reservas de nutrientes en el océano primario comenzaron a agotarse. Entre las celdas comenzó la lucha por la comida. En estas condiciones, algunas células desarrollaron un pigmento verde, la clorofila, y se adaptaron para usar la energía de la luz solar para convertir el agua y el dióxido de carbono en alimento. Así surgió la fotosíntesis, es decir, el proceso de formación de sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas utilizando energía luminosa. Con el advenimiento de la fotosíntesis, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. La composición del aire comenzó a acercarse gradualmente a la moderna, es decir, incluía principalmente nitrógeno, oxígeno y una pequeña cantidad de dióxido de carbono. Tal atmósfera contribuyó al desarrollo de formas de vida más avanzadas.
La aparición de algas.
A partir de los antiguos organismos unicelulares más simples capaces de realizar la fotosíntesis, se originaron las algas unicelulares. Las algas unicelulares son los antepasados del reino de las plantas verdes. Junto a las formas flotantes entre las algas, aparecieron también las adheridas al fondo. Este estilo de vida llevó al desmembramiento del cuerpo en partes: algunas de ellas sirven para adherirse al sustrato, otras realizan la fotosíntesis. En algunas algas verdes, esto se logró gracias a una célula multinucleada gigante, dividida en partes en forma de hoja y en forma de raíz. Sin embargo, resultó ser más prometedor dividir el cuerpo multicelular en partes que realizan diversas funciones.
La aparición de la reproducción sexual en las algas fue de gran importancia para el desarrollo posterior de las plantas. La reproducción sexual contribuyó a la variabilidad de los organismos y la adquisición de nuevas propiedades por parte de ellos, lo que les ayudó a adaptarse a nuevas condiciones de vida.
Salida de plantas a tierra
La superficie de los continentes y el fondo del océano han cambiado con el tiempo. Surgieron nuevos continentes, los antiguos se hundieron. Debido a las fluctuaciones de la corteza terrestre, apareció la tierra seca en lugar de los mares. El estudio de restos fósiles muestra que la flora de la Tierra también cambió.
La transición de las plantas a una forma de vida terrestre, aparentemente, estuvo asociada con la existencia de áreas de tierra periódicamente inundadas y liberadas de agua. El secado de estas áreas ocurrió gradualmente. Algunas algas comenzaron a desarrollar adaptaciones para vivir fuera del agua.
En ese momento, el mundo tenía un clima húmedo y cálido. Ha comenzado la transición de algunas plantas del estilo de vida acuático al terrestre. En las antiguas algas multicelulares, la estructura se fue complicando gradualmente y dieron origen a las primeras plantas terrestres.
Una de las primeras plantas terrestres fueron las rinofitas que crecían a lo largo de las orillas de los embalses, por ejemplo, la rhinia. Existieron hace 420-400 millones de años y luego se extinguieron.
La estructura de las rinofitas todavía se parecía a la estructura de las algas multicelulares: no había tallos, hojas, raíces reales, alcanzaban una altura de unos 25 cm. Las rinofitas tenían forma de árbol. Los rizoides, con la ayuda de los cuales se unieron al suelo, absorbieron agua y sales minerales. Junto con la similitud de las raíces, el tallo y el sistema de conducción primitivo, los rinofitos tenían un tejido tegumentario que los protegía de la desecación. Se reproducían por esporas.
Origen de las plantas de esporas superiores
Antiguos musgos, colas de caballo y helechos y, aparentemente, musgos, que ya tenían tallos, hojas, raíces, se originaron a partir de plantas parecidas a las rinofitas. Estas eran plantas típicas de esporas, alcanzaron su apogeo hace unos 300 millones de años, cuando el clima era cálido y húmedo, lo que favorecía el crecimiento y reproducción de helechos, colas de caballo y licopodios. Sin embargo, su salida a tierra y separación del medio acuático aún no era definitiva. Durante la reproducción sexual, las plantas de esporas requieren un ambiente acuático para la fertilización.
Desarrollo de plantas de semillas.
Al final del Carbonífero, el clima de la Tierra se volvió más seco y frío en casi todas partes. Los helechos arborescentes, las colas de caballo y los musgos de club se extinguieron gradualmente. Aparecieron gimnospermas primitivas, descendientes de algunos helechos antiguos.
Las condiciones de vida continuaron cambiando. Donde el clima se volvió más severo, las antiguas gimnospermas se extinguieron gradualmente. Fueron reemplazados por plantas más avanzadas: pino, abeto, abeto.
Las plantas propagadas por semillas se adaptan mejor a la vida en la tierra que las plantas propagadas por esporas. Esto se debe al hecho de que la posibilidad de fertilización en ellos no depende de la presencia de agua en el ambiente externo. La superioridad de las plantas con semillas sobre las plantas con esporas se hizo especialmente evidente cuando el clima se volvió menos húmedo.
Las angiospermas aparecieron en la Tierra hace unos 130 millones de años.
Las angiospermas demostraron ser las más adaptadas a la vida en las plantas terrestres. Sólo las angiospermas tienen flores, sus semillas se desarrollan dentro del fruto y están protegidas por el pericarpio. Las angiospermas se extendieron rápidamente por toda la Tierra y ocuparon todos los hábitats posibles. Durante más de 60 millones de años angiospermas dominar la tierra.
Habiéndose adaptado a diversas condiciones de existencia, las angiospermas crearon una cubierta vegetal diversa de la Tierra a partir de árboles, arbustos y pastos.
Nuevos conceptos
PALEONTOLOGÍA. PALEOBOTÁNICA. riniófitos
Responde a las preguntas
1. ¿Con base en qué datos se puede argumentar que el mundo de las plantas se desarrolló y se volvió más complejo gradualmente? 2. ¿Dónde aparecieron los primeros organismos vivos? 3. ¿Cuál fue el significado de la aparición de la fotosíntesis? 4. ¿Bajo la influencia de qué condiciones cambiaron las plantas antiguas de un estilo de vida acuático a uno terrestre? 5. ¿Qué plantas antiguas dieron origen a los helechos y cuáles? gimnospermas? 6. ¿Cuál es la ventaja de las plantas con semillas sobre las de esporas? 7. Compara gimnospermas y angiospermas. ¿Qué características estructurales proporcionaron una ventaja a las angiospermas?
Tareas para el trabajo independiente.
En verano, explore riberas escarpadas, laderas de profundos barrancos, canteras, piezas de carbón, piedra caliza. Encuentra organismos antiguos fosilizados o sus huellas. Esbozalos. Intenta determinar a qué organismos antiguos pertenecen.
Material adicional
La huella más antigua de las flores de la planta se encontró en el estado de Colorado (EE. UU.) en 1953. La planta parecía una palmera. La edad de la huella es de 65 millones de años.
Algunas formas de angiospermas antiguas: álamos, robles, sauces, eucaliptos, palmeras, han sobrevivido hasta nuestros días.
La paleontología es la ciencia de los restos fósiles de plantas y animales.
La paleobotánica es una rama de la paleontología que estudia los restos fósiles de plantas que se encuentran en los estratos geológicos.
Las plantas muertas a veces caían en un ambiente anóxico (pantanos, capas de tierra colapsadas), donde no se pudrían, sino que se saturaban de minerales y formaban fósiles (ver Fig. 1).
Arroz. 1. Plantas fosilizadas
Las rocas endurecidas pueden dejar huellas que transmiten bien apariencia organismos extintos (ver Fig. 2).
Arroz. 2 huellas de plantas
Uso de métodos especiales para determinar la edad de las plantas fósiles.
En la antigüedad, la flora de la Tierra era diferente a la actual. En los yacimientos más antiguos no hay signos de vida, en los posteriores se encuentran restos de organismos primitivos (ver Fig. 3).
La era del origen de la vida se considera la era Arcaica, en la que surgieron las condiciones para el origen de la vida (temperatura normal, agua).
Arroz. 3. Estromatolito (comunidad bacteriana petrificada)
Cuanto más joven es la capa, más organismos complejos se encuentran allí. En el proceso de desarrollo histórico, muchas plantas se han extinguido, otras han cambiado mucho.
Las rocas geológicas más antiguas de la tierra se formaron hace unos 4 mil millones de años. Pero no está claro cuántos años tomó su formación.
Los primeros organismos vivos aparecieron en el agua hace unos 3.500 - 4.000 millones de años. Los organismos más simples eran las bacterias (ver Fig. 4), no tenían núcleo propio, pero tenían la capacidad de metabolizar y reproducirse.
Arroz. 4. Célula bacteriana
Para la alimentación utilizaban sustancias orgánicas y minerales disueltas en el océano. Gradualmente, la cantidad de materia orgánica en el océano disminuyó y apareció la fotosíntesis.
Este período se llama la primera crisis de la vida, que surgió debido a la falta de sustancias orgánicas. La segunda crisis de la vida está asociada con la saturación de la atmósfera con oxígeno, como resultado de lo cual la mayoría de las bacterias anóxicas murieron y las células sobrevivientes comenzaron a usar oxígeno para sus procesos metabólicos.
La fotosíntesis es el proceso de formación de sustancias orgánicas a partir de dióxido de carbono y agua utilizando energía luminosa. Con su aparición, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. Poco a poco, la composición del aire comenzó a acercarse a la moderna. Tal atmósfera contribuyó al desarrollo de formas de vida más avanzadas.
Aparecieron los primeros eucariotas (ver Fig. 5). Sus células tenían un núcleo real y mitocondrias, plástidos.
Arroz. 5. Célula eucariota
Aparecieron algas unicelulares. Uno de los organismos procarióticos más antiguos, las cianobacterias (algas verdeazuladas).
Hay muchos grupos de algas eucariotas. Las algas unicelulares son los antepasados del reino de las plantas verdes. Entre las algas multicelulares, además de las flotantes, también aparecieron formas de fondo (fucus, algas marinas). Esta forma de vida condujo a la división de la planta en partes: algunas sirven para adherirse al sustrato, otras, para la fotosíntesis.
En las algas surgió la reproducción sexual, lo que provocó un aumento de la variabilidad y la aparición de nuevas propiedades que en ocasiones ayudaron a adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes.
Con el tiempo, la superficie de los continentes y el fondo del océano han cambiado. Debido a las fluctuaciones de la corteza terrestre, podría aparecer tierra seca en lugar del mar.
La transición de las plantas a una forma de vida terrestre estuvo asociada con la existencia de áreas de tierra periódicamente inundadas con agua y liberadas de ella. El drenaje de los sitios ocurrió gradualmente y algunas algas comenzaron a desarrollar adaptaciones a un estilo de vida terrestre. Y las antiguas algas multicelulares dieron lugar a plantas superiores.
Adaptaciones de las plantas para la vida en la tierra:
- La aparición del tejido mecánico.
- La aparición de tejido conductor.
- La aparición de estomas en las hojas.
- Capacidad para almacenar agua.
- La reproducción deja gradualmente de estar asociada con el agua (en gimnospermas y angiospermas)
Bibliografía
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- ¿Cómo afectó la fotosíntesis al desarrollo de las plantas?
- Describe el proceso por el cual las plantas emergen a la tierra.
- * ¿Qué piensas, podría la vida no venir a la tierra, sino quedarse en ambiente acuático? ¿Cómo sería ella entonces? Justifica la respuesta.
La tierra se formó - hace más de 5 mil millones de años. Hay cinco etapas en la evolución del mundo vegetal. Los primeros organismos vivos aparecieron - hace 3.5 - 4 mil millones de años en el agua. En estructura, eran similares a las bacterias. Las sustancias orgánicas y minerales disueltas en agua se utilizaron como alimento, cuyas reservas se agotaron gradualmente y apareció clorofila en algunas células, lo que condujo al surgimiento del proceso de fotosíntesis. Las algas unicelulares evolucionaron a partir de antiguos protozoos. Entre las algas aparecen adheridas al fondo, lo que provocó el desmembramiento del cuerpo en partes: unas sirven para la unión, otras llevan a cabo el proceso de fotosíntesis.
Sistema Devónico: Las plantas lograron alejarse de la orilla del agua y pronto vastas áreas de tierra fueron cubiertas por densos bosques primitivos. El número de diversas plantas vasculares ha aumentado. Aparecieron esporas de glicofitos (musgos de musgo) y colas de caballo, algunas de las cuales se convirtieron en verdaderos árboles de 38 m de altura.
Sistema Pérmico: Los bosques de grandes semillas de helechos, glossopteris, se han extendido por las masas terrestres del sur. Aparecieron las primeras coníferas, que poblaron rápidamente las regiones del interior y las tierras altas. La articulación prevaleció entre las plantas terrestres: helechos esféricos, gimnospermas.
