Sled výskytu rostlin na planetě. Hlavní etapy evoluce flóry a fauny

A zvířata a mnoho dalších studií prokázalo, že Země vznikla asi před 5 miliardami let.

První živé organismy se objevily ve vodě přibližně před 2,5-3 miliardami let. Voda primárního oceánu tehdy obsahovala obrovské množství různých organických a minerálních látek. Z nich se vytvořily první předbuněčné formy života – mikroskopicky malé hrudky hlenu. V průběhu mnoha milionů let se staly složitějšími a vylepšenými. Asi před 1,5-2 miliardami let daly vzniknout nejjednodušší jednobuněčný organismy.

Živé organismy využívaly k potravě organické a minerální látky rozpuštěné v primárním oceánu. Postupně rezervy živin v primárním oceánu se začaly vyčerpávat. Mezi buňkami začal boj o jídlo. Za těchto podmínek se u některých buněk vyvinul zelený pigment - chlorofyl a přizpůsobily se využití energie sluneční světlo k přeměně vody a oxidu uhličitého na potraviny. Takhle to vzniklo fotosyntéza, tedy proces vzniku organických látek z anorganických pomocí světelné energie. Tyto živé organismy byly podobné jednobuněčné řasy.

S příchodem fotosyntézy se v atmosféře začal hromadit kyslík. Složení vzduchu se začalo postupně přibližovat modernímu, to znamená, že se skládá především z dusíku, kyslíku a malého množství oxidu uhličitého. Tato atmosféra přispěla k rozvoji více dokonalé formyživot.

Dávní jednobuněční tvorové dali vzniknout mnohobuněčným organismům. Mnohobuněčné organismy, stejně jako první jednobuněčné organismy, vznikly ve vodě. Z jednobuněčných řas se vyvinuly různé druhy řas. mnohobuněčné řasy.

Povrch kontinentů a oceánské dno se v průběhu času měnily. Nové kontinenty povstaly a stávající se potopily. Díky vibracím zemské kůry se místo moří objevila pevnina. Studium fosilních pozůstatků ukazuje, že se postupně měnil i rostlinný svět Země.

Přechod rostlin k suchozemskému životnímu stylu zřejmě souvisel s existencí pevninských oblastí, které byly periodicky zaplavovány a zbavovány vody. Ustupující mořská voda se zadržovala v prohlubních. Buď vyschly, nebo se znovu naplnily vodou. K odvodnění těchto ploch docházelo postupně. Některé řasy se začaly přizpůsobovat životu mimo vodu. 181 .

Podnebí v té době bylo zeměkoule bylo vlhko a teplo. Začal přechod některých rostlin z vodního na suchozemský způsob života. Struktura prastarých mnohobuněčných řas se postupně stávala složitější a daly vzniknout prvním suchozemským rostlinám. Nejstarší nám známou skupinou suchozemských rostlin jsou psilofyty 182. Existovaly před 420-400 miliony let a později vyhynuly.

Psilofyty rostly podél břehů nádrží a byly to malé mnohobuněčné zelené rostliny. Ještě neměly stonky, listy, kořeny, ale byly rozvětvené sekery, na podzemní části které se vyvinuly rhizoidy. Psilofyty se od řas lišily nejen vzhledem, ale i složitější vnitřní stavbou měli vyvinutou krycí tkáň – kůži – a vodivou tkáň – dřevo a lýko. Psilofyty rozmnožované výtrusy.

Planeta Země vznikla před více než 4,5 miliardami let. První jednobuněčné formy života se objevily asi před 3 miliardami let. Nejprve to byly bakterie. Jsou klasifikovány jako prokaryota, protože nemají buněčné jádro. Eukaryotické (ty s jádry v buňkách) organismy se objevily později.

Rostliny jsou eukaryota schopná fotosyntézy. V procesu evoluce se fotosyntéza objevila dříve než eukaryota. V té době existoval v některých bakteriích. Jednalo se o modrozelené bakterie (sinice). Některé z nich přežily dodnes.

Podle nejběžnější evoluční hypotézy rostlinná buňka vznikla vstupem do heterotrofní eukaryotické buňky fotosyntetické bakterie, která nebyla natrávena. Dále proces evoluce vedl ke vzniku jednobuněčného eukaryotického fotosyntetického organismu s chloroplasty (jejich předchůdci). Tak se objevily jednobuněčné řasy.

Další fází evoluce rostlin byl vznik mnohobuněčných řas. Dosáhli velké rozmanitosti a žili výhradně ve vodě.

Povrch Země nezůstal nezměněn. Tam, kde se zvedla zemská kůra, se postupně vynořila země. Živé organismy se musely přizpůsobit novým podmínkám. Některé starověké řasy se postupně dokázaly přizpůsobit suchozemskému životnímu stylu. V procesu evoluce se jejich struktura stala složitější, objevily se tkáně, především krycí a vodivé.

Za první suchozemské rostliny jsou považovány psilofyty, které se objevily asi před 400 miliony let. Do dnešních dnů se nedochovaly.

Další evoluce rostlin, spojená s komplikací jejich stavby, probíhala na souši.

V době psilofytů bylo podnebí teplé a vlhké. Psilofyty rostly v blízkosti vodních ploch. Měli rhizoidy (jako kořeny), kterými se ukotvili v půdě a nasávali vodu. Neměli však pravé vegetativní orgány (kořeny, stonky a listy). Pohyb vody a organických látek po rostlině zajišťovalo vznikající vodivé pletivo.

Později se z psilofytů vyvinuly kapradiny a mechy. Tyto rostliny mají složitější stavbu, mají stonky a listy a jsou lépe přizpůsobeny životu na souši. Stejně jako psilofyti však zůstali závislí na vodě. Během sexuálního rozmnožování potřebují spermie vodu, aby se dostaly k vajíčku. Nemohli se tedy „vzdálit“ od vlhkých stanovišť.

Během období karbonu (přibližně před 300 miliony let), kdy bylo podnebí vlhké, kapradiny dosáhly svého úsvitu a na planetě rostlo mnoho jejich stromových forem. Později, když vymřeli, to byli oni, kdo vytvořil uhelná ložiska.

Když klima na Zemi začalo být chladnější a sušší, kapradiny začaly hromadně vymírat. Ale některé z jejich druhů před tím daly vzniknout takzvaným semenným kapradinám, což byly ve skutečnosti již nahosemenné rostliny. V následné evoluci rostlin semenné kapradiny vyhynuly a daly vzniknout dalším nahosemenným rostlinám. Později se objevily pokročilejší gymnospermy - jehličnany.

Rozmnožování nahosemenných rostlin již nezáviselo na přítomnosti tekutá voda. K opylení došlo za pomoci větru. Místo spermií (mobilní formy) vytvořily spermie (stacionární formy), které byly do vajíčka dodávány speciálními formacemi pylových zrn. Gynospermy navíc nevytvářely spory, ale semena obsahující zásobu živin.

Další vývoj rostlin byl poznamenán výskytem krytosemenných rostlin (kvetoucích rostlin). Stalo se to asi před 130 miliony let. A asi před 60 miliony let začali na Zemi dominovat. Ve srovnání s nahosemennými rostlinami jsou kvetoucí rostliny lépe přizpůsobeny životu na souši. Dá se říci, že začali více využívat možností prostředí. K jejich opylení tedy začalo docházet nejen pomocí větru, ale také pomocí hmyzu. Tím se zvýšila účinnost opylení. Semena krytosemenných rostlin se nacházejí v ovoci, což jim umožňuje efektivnější šíření. Kvetoucí rostliny mají navíc složitější tkáňovou strukturu, například ve vodivém systému.

V současnosti jsou krytosemenné rostliny co do počtu druhů nejpočetnější skupinou rostlin.

První rostlinné organismy vznikly ve vůli ve velmi vzdálených dobách. První živé bytosti byly mikroskopicky malé hrudky hlenu. Mnohem později některé z nich získaly zelenou barvu a tyto živé organismy začaly vypadat jako jednobuněčné řasy. Jednobuněční tvorové dali vzniknout mnohobuněčným organismům, které stejně jako jednobuněčné organismy vznikly ve vodě. Z jednobuněčných řas se vyvinuly různé mnohobuněčné řasy.

Povrch kontinentů a oceánské dno se v průběhu času měnily. Nové kontinenty povstaly a dříve existující se potopily. Díky vibracím zemské kůry se místo moří objevila pevnina. Studium fosilních pozůstatků ukazuje, že se postupně měnil i rostlinný svět Země.

Přechod rostlin k pozemskému životnímu stylu podle vědců souvisel s existencí pevninských oblastí, které byly periodicky zaplavovány a zbavovány vody. Ustupující voda se zadržovala v prohlubních. Buď vyschly, nebo se znovu naplnily vodou. K odvodnění těchto ploch docházelo postupně. Některé řasy si vyvinuly adaptace pro život mimo vodu.

Podnebí v té době na zeměkouli bylo vlhké a teplé. Začal přechod některých rostlin z vodního na suchozemský způsob života. Struktura těchto rostlin se postupně stávala složitější. Daly vzniknout prvním suchozemským rostlinám. Nejstarší skupinou známých suchozemských rostlin jsou psilofyty.

Vývoj rostlinného světa na Zemi je dlouhodobý proces, který je založen na přechodu rostlin z vodního na suchozemský způsob života.

Psilofyty existovaly již před 420-400 miliony let a později vyhynuly. Psilofyty rostly podél břehů nádrží a byly to malé mnohobuněčné zelené rostliny. Neměli kořeny, stonky ani listy. Roli kořenů hrály rhizoidy. Psilofyty, na rozdíl od řas, mají složitější vnitřní strukturu - přítomnost krycích a vodivých tkání. Rozmnožovali se výtrusy.

Z psilofytů vznikly mechorosty a kapradiny, které již měly stonky, listy a kořeny. Doba rozkvětu kapradin byla asi před 300 miliony let v období karbonu. Podnebí v této době bylo teplé a vlhké. Na konci období karbonu se klima Země znatelně sušilo a ochladilo. Stromové kapradiny, přesličky a kyjovité mechy začaly odumírat, ale v té době se objevily primitivní nahosemenné rostliny - potomci některých prastarých kapradin. Podle vědců byly první nahosemenné kapradiny semenné, které později zcela vyhynuly. Jejich semena se vyvinula na listech: tyto rostliny neměly šišky. Semenné kapradiny byly stromovité, liánovité a bylinné rostliny. Z nich vznikly nahosemenné rostliny.

Životní podmínky se nadále měnily. Tam, kde bylo klima drsnější, staré nahosemenné rostliny postupně vymřely a byly nahrazeny vyspělejšími rostlinami - starověkými jehličnany, poté byly nahrazeny moderními jehličnany: borovice, smrk, modřín atd.

Přechod rostlin na souš úzce souvisí nejen se vznikem takových orgánů, jako je stonek, list, kořen, ale především se vznikem semen, zvláštním způsobem množení těchto rostlin. Rostliny, které se rozmnožovaly semeny, byly lépe přizpůsobeny životu na souši než rostliny, které se rozmnožovaly výtrusy. To se ukázalo zvláště, když se klima stalo méně vlhkým.

Na výrůstcích vyvíjejících se ze spór (v mechech, mechech, kapradinách) se tvoří samičí a samčí gamety (pohlavní buňky) - vajíčka a spermie. Aby došlo k oplození (po splynutí gamet), atmosférické popř podzemní vody, ve kterém se spermie pohybují směrem k vajíčkům.

Gymnosperms nepotřebují volnou vodu k oplodnění, protože se vyskytuje uvnitř vajíček. U nich se samčí gamety (spermie) přibližují k samičím gametám (vajíčkům) pylovými láčky rostoucími uvnitř vajíček. Hnojení u výtrusných rostlin je tedy zcela závislé na dostupnosti vody u rostlin, které se rozmnožují semeny, tato závislost není přítomna.

Krytosemenné rostliny - potomci starověkých nahosemenných rostlin - se na Zemi objevily před více než 130-120 miliony let. Ukázalo se, že jsou nejvíce přizpůsobené životu na souši, protože pouze oni mají speciální reprodukční orgány - květiny a jejich semena se vyvíjejí uvnitř ovoce a jsou dobře chráněna oplodím.

Díky tomu se krytosemenné rostliny rychle rozšířily po celé Zemi a obsadily širokou škálu biotopů. Již více než 60 milionů let dominují na Zemi krytosemenné rostliny. Na Obr. 67 ukazuje nejen posloupnost výskytu určitých rostlinných oddílů, ale i jejich kvantitativní složení, kde krytosemenné rostliny mají významné místo.

Evoluce rostlin

První živé organismy vznikly přibližně před 3,5 miliardami let. Zjevně jedli produkty abiogenního původu a byli heterotrofní. Vysoká rychlost reprodukce vedla ke vzniku konkurence o potravu a následně k divergenci. Organismy schopné autotrofní výživy získaly výhodu – nejprve chemosyntézu a poté fotosyntézu. Asi před 1 miliardou let se eukaryota rozdělila na několik větví, z nichž některé vzešly mnohobuněčné fotosyntetické organismy (zelené, hnědé a červené řasy) a také houby.

Základní podmínky a fáze evoluce rostlin:

• v proterozoické éře byly rozšířeny jednobuněčné aerobní organismy (sinice a zelené řasy);
• tvorba půdního substrátu na souši na konci siluru;
• vznik mnohobuněčnosti, která umožňuje specializaci buněk v rámci jednoho organismu;
• rozvoj půdy psilofyty;
• z psilofytů v období devonu vznikla celá skupina suchozemských rostlin - mechy, mechy, přesličky, kapradiny, které se rozmnožují výtrusy;
• Gymnospermy se vyvinuly ze semenných kapradin v devonu. Struktury, které se objevily nezbytné pro reprodukci semen (například pylová láčka), osvobodily pohlavní proces v rostlinách od závislosti na vodní prostředí. Evoluce šla cestou redukce haploidního gametofytu a převahy diploidního sporofytu;
• Období karbonu paleozoické éry se vyznačuje širokou škálou suchozemské vegetace. Stromové kapradiny se rozšířily a vytvořily uhelné lesy;
• V období permu se dominantní skupinou rostlin staly starověké nahosemenné rostliny. Kvůli vzniku suchého klimatu mizí obří kapradiny a stromovité mechy;
• V období křídy začal rozkvět krytosemenných rostlin, který trvá dodnes.

Hlavní rysy evoluce rostlinného světa:

1. přechod k převaze diploidní generace nad haploidní;
2. vývoj samičího výhonku na mateřské rostlině;
3. přechod od spermatu k injekci mužského jádra přes pylové láčky;
4. rozdělení rostlinného těla na orgány, vývoj vodivého cévního systému, podpůrných a ochranných pletiv;
5. zlepšení reprodukčních orgánů a křížového opylení u kvetoucích rostlin v souvislosti s evolucí hmyzu;
6. vývoj semene k ochraně embrya před nepříznivými vlivy prostředí;
7. vznik různých metod šíření semen a plodů.

Evoluce zvířat

Nejstarší stopy zvířat pocházejí z prekambria (přes 800 milionů let). Předpokládá se, že pocházejí buď z běžného kmene eukaryot, nebo z jednobuněčných řas, což potvrzuje i existence Euglena green a Volvox, schopných autotrofní i heterotrofní výživy.

V období kambria a ordoviku převládaly houby, koelenteráty, červi, ostnokožci, trilobiti a objevili se měkkýši.

V ordoviku se objevily bezčelisťovité organismy podobné rybám a v siluru ryby s čelistmi. První gnathostomové dali vzniknout paprskoploutvým a lalokoploutvým rybám. Laločnaté ryby měly v ploutvích nosné prvky, ze kterého se později vyvinuly končetiny suchozemských obratlovců. Z této skupiny rybích obojživelníků vznikly další třídy obratlovců.

Nejstaršími obojživelníky jsou Ichthyostegas, kteří žili v devonu. Obojživelníkům se v karbonu dařilo.

Plazi, kteří dobyli pevninu v permském období, pocházejí z obojživelníků díky objevení se mechanismu pro nasávání vzduchu do plic, odmítání kožního dýchání, vzhledu zrohovatělých šupin a vaječných skořápek pokrývajících tělo, které chrání embrya před vysycháním a další vlivy prostředí. Mezi plazy pravděpodobně vynikala skupina dinosaurů, která dala vzniknout ptákům.

První savci se objevili v období triasu v druhohorách. Základní progresivní biologické rysy savci - krmení mláďat mlékem, teplokrevnost, vyvinutá mozková kůra.

Vlastnosti evoluce světa zvířat:

1. progresivní rozvoj mnohobuněčnosti a v důsledku toho specializace tkání a všech orgánových systémů;
2. volně pohyblivý životní styl, který určoval vývoj různých mechanismů chování a také relativní nezávislost ontogeneze na výkyvech faktorů prostředí. Rozvíjely se a zdokonalovaly mechanismy vnitřní autoregulace těla;
3. vzhled tvrdé kostry: vnější u řady bezobratlých - ostnokožců, členovců; vnitřní u obratlovců. Výhody vnitřní kostry jsou v tom, že neomezuje nárůst velikosti těla.

Progresivní vývoj nervový systém se stal základem pro vznik systému podmíněné reflexy a zlepšení chování.

Sinice, protože jejich buňky postrádají vytvořená jádra. Lze je tedy klasifikovat jako prokaryota (předjaderné organismy). Mezi modrozelenými řasami byly jedno- a mnohobuněčné organismy, které měly schopnost provádět fotosyntézu. Díky procesu fotosyntézy se do atmosféry naší planety začal dostávat kyslík, nezbytný pro život aerobů.

Později v proterozoické éře (asi před 2600 miliony let) ovládly Zemi červené a zelené řasy. Jejich dominance se rozšířila do paleozoické éry (přibližně před 570 miliony let). Teprve v pozdním paleozoiku (období siluru) byla na planetě zaznamenána životně důležitá aktivita nejstarších vyšších rostlin - nosorožců nebo psilofytů. Tyto rostliny měly výhonky, ale žádné kořeny ani listy. Nosorožci se rozmnožují výtrusy. V době existence naší planety žili na souši nebo částečně ve vodě nová éra začalo objevením se vyšších, neboli suchozemských rostlin. Asi před 400-360 miliony let, v devonském období paleozoické éry, na pozadí převahy nosorožců a řas na Zemi, se objevily první pteridofyty (kapraďovité, přesličky, mechy) a mechovité rostliny. Patří k vyšším výtrusným rostlinám. Díky šíření rostlin na souši se objevily nové druhy suchozemských živočichů. Kombinovaná změna během evoluce forem rostlin a zvířat způsobila obrovská rozmanitostživot na Zemi. Tvář planety se radikálně změnila. Připoutaný způsob života rostliny na souši vedl ke vzniku rozdělení rostliny na kořeny, stonky a listy, jakož i ke vzniku podpůrných tkání a cévního převodního systému. Úplně první suchozemské rostliny byly malých rozměrů. Nasávali vodu rhizoidy, jako mechy, které na Zemi přežily dodnes. V jejich vývojovém cyklu převažovala haploidní generace (gametofyt). Postupně se objevovaly větší formy rostlin – kapradinovité, ve kterých se vytvářely složité specializované orgány – kořeny s kořenovými vlásky. Ve vývojovém cyklu těchto rostlin se dostává do popředí diploidní fáze - sporofyt, což je samotná rostlina, zatímco gametofyt je výhonek, který vypadá jako uzlík v přesličkách a mechách a jako malá srdčitá destička v kapradinách . Takto probíhal postupný přechod od haploidní generace k dokonalejší – diploidní. V paleozoické éře byly kapradiny obrovské rostliny, které ovládaly zemi. K jejich rozmnožování však byla nezbytná voda, která omezovala území jejich existence na oblasti s vysokou vlhkostí.

V období karbonu, které trvalo před 360 až 280 miliony let, se na naší planetě prokázal výskyt semenných kapradin, které se později staly předky všech nahosemenných rostlin. V této době nosorožci zcela mizí kvůli neschopnosti konkurovat vyvinutějším rostlinám. A mohutné stromovité kapradiny, které byly v té době dominantní, vytvořily po odumření ložiska uhlí.

V dalším permském období paleozoické éry se na Zemi objevily starověké gymnospermy. Stromové kapradiny postupně vymírají a jsou nahrazovány semennými a bylinnými kapradinami, které zabírají půdu. Zvláštností nahosemenných rostlin je to, že jejich reprodukci provádějí semena, která nemají ochranu ve formě ovocných stěn, protože tyto rostliny netvoří květiny a plody. Pohlavní rozmnožování těchto rostlin bylo prováděno nezávisle na prostředí kapající vody. A jejich vzhled během evolučních metamorfóz byl způsoben změnami vlhkosti a teploty a změnami v topografii Země v důsledku vzestupu země, tedy vzhledu horských pásem.

Mezozoická éra začala asi před 240 miliony let. V období triasu druhohor se objevily moderní nahosemenné rostliny a v období jury vznikly první krytosemenné rostliny. Dominantní postavení na planetě ale zůstalo nahosemenným. Toto je éra vyhynutí starověkých kapradin, které nemohou odolat přírodní výběr. Při vzniku krytosemenných rostlin došlo k řadě aromorfóz. Nejprve se vytvořil květ – přeměněný výhon uzpůsobený pro tvorbu spor a gamet. K opylení, oplození a tvorbě zárodku a plodu došlo přímo v květu. Za druhé, pro lepší ochranu a množení, semena krytosemenných rostlin byla obklopena perikarpem. Tyto rostliny se vyznačují pohlavním rozmnožováním. Krytosemenné rostliny zahrnují bylinné rostliny, stromy a keře. Jsou pozorovány různé modifikace vegetativních orgánů (kořen, stonek, list). odlišné typy rostliny. Evoluční změny v krytosemenných rostlinách nastaly v průběhu relativně krátkodobý Proto se vyznačují vysokou evoluční plasticitou. Hmyzí opylovači hráli obrovskou roli v průběhu evolučních přeměn. Angiospermy jsou ve vývoji produktivnější životní prostředí a dobýt nová území díky jejich strukturálním rysům a schopnosti vytvářet komplexní vícevrstvá společenství.

V kenozoické éře, která začala přibližně před 70 miliony let, začaly na naší planetě dominovat existující krytosemenné a nahosemenné rostliny, zatímco rostliny s vyššími výtrusy ustoupily.

Nyní na Zemi roste více než 350 druhů rostlin, mezi nimi kvetoucí rostliny, mechorosty, kapradiny a řasy.