Postupnosť výskytu rastlín na planéte. Hlavné etapy vývoja flóry a fauny

A zvieratá a mnohé ďalšie štúdie preukázali, že Zem vznikla asi pred 5 miliardami rokov.

Prvé živé organizmy sa objavili vo vode približne pred 2,5-3 miliardami rokov. Voda primárneho oceánu vtedy obsahovala obrovské množstvo rôznych organických a minerálnych látok. Z nich sa vytvorili prvé predbunkové formy života - mikroskopicky malé hrudky hlienu. V priebehu mnohých miliónov rokov sa stali zložitejšími a vylepšenými. Asi pred 1,5-2 miliardami rokov dali vzniknúť najjednoduchšie jednobunkové organizmov.

Živé organizmy využívali na potravu organické a minerálne látky rozpustené v primárnom oceáne. Postupne rezervy živiny v primárnom oceáne sa začali vyčerpávať. Medzi bunkami sa začal boj o jedlo. Za týchto podmienok sa v niektorých bunkách vyvinul zelený pigment - chlorofyl a prispôsobili sa využívaniu energie slnečné svetlo na premenu vody a oxidu uhličitého na potraviny. Takto to vzniklo fotosyntéza, teda proces tvorby organických látok z anorganických pomocou svetelnej energie. Tieto živé organizmy boli podobné jednobunkové riasy.

S príchodom fotosyntézy sa v atmosfére začal hromadiť kyslík. Zloženie ovzdušia sa začalo postupne približovať modernému, to znamená, že pozostáva najmä z dusíka, kyslíka a malého množstva oxidu uhličitého. Táto atmosféra prispela k rozvoju viac dokonalé formyživota.

Staroveké jednobunkové tvory dali vzniknúť mnohobunkovým organizmom. Mnohobunkové organizmy, podobne ako prvé jednobunkové organizmy, vznikli vo vode. Z jednobunkových rias sa vyvinuli rôzne druhy rias. mnohobunkové riasy.

Povrch kontinentov a oceánske dno sa časom menili. Nové kontinenty povstali a existujúce sa potopili. V dôsledku vibrácií zemskej kôry sa namiesto morí objavila pevnina. Štúdium fosílnych pozostatkov ukazuje, že postupne sa menil aj svet rastlín na Zemi.

Prechod rastlín na suchozemský životný štýl zrejme súvisel s existenciou pevninských oblastí, ktoré boli pravidelne zaplavované a čistené od vody. Ustupujúca morská voda sa zadržiavala v priehlbinách. Buď vyschli, alebo sa opäť naplnili vodou. K odvodneniu týchto oblastí dochádzalo postupne. Niektoré riasy si začali prispôsobovať život mimo vody. 181 .

Klíma v tom čase bola zemegule bolo vlhko a teplo. Začal sa prechod niektorých rastlín z vodného na suchozemský životný štýl. Štruktúra starých mnohobunkových rias sa postupne stávala zložitejšou a dali vznik prvým suchozemským rastlinám. Najstaršia nám známa skupina suchozemských rastlín sú psilofyty 182. Existovali pred 420-400 miliónmi rokov a neskôr vyhynuli.

Psilofyty rástli pozdĺž brehov nádrží a boli to malé mnohobunkové zelené rastliny. Nemali ešte stonky, listy, korene, ale boli rozvetvené sekery, na podzemné časti ktoré sa vyvinuli rhizoidy. Psilofyty sa od rias líšili nielen vzhľadom, ale aj zložitejšou vnútornou stavbou mali vyvinuté krycie tkanivo - kožu - a vodivé tkanivo - drevo a lyko. Psilofyty rozmnožované spórami.

Planéta Zem vznikla pred viac ako 4,5 miliardami rokov. Prvé jednobunkové formy života sa objavili asi pred 3 miliardami rokov. Najprv to boli baktérie. Sú klasifikované ako prokaryoty, pretože nemajú bunkové jadro. Eukaryotické (tie s jadrami v bunkách) organizmy sa objavili neskôr.

Rastliny sú eukaryoty schopné fotosyntézy. V procese evolúcie sa fotosyntéza objavila skôr ako eukaryoty. V tom čase existoval v niektorých baktériách. Išlo o modrozelené baktérie (sinice). Niektoré z nich prežili dodnes.

Podľa najbežnejšej evolučnej hypotézy rastlinná bunka vznikla vstupom do heterotrofnej eukaryotickej bunky fotosyntetickej baktérie, ktorá nebola strávená. Ďalej, proces evolúcie viedol k objaveniu sa jednobunkového eukaryotického fotosyntetického organizmu s chloroplastmi (ich predchodcami). Takto sa objavili jednobunkové riasy.

Ďalšou etapou evolúcie rastlín bol vznik mnohobunkových rias. Dosahovali veľkú rozmanitosť a žili výlučne vo vode.

Povrch Zeme nezostal nezmenený. Tam, kde sa zdvihla zemská kôra, sa postupne vynorila pevnina. Živé organizmy sa museli prispôsobiť novým podmienkam. Niektoré staroveké riasy sa postupne dokázali prispôsobiť suchozemskému životnému štýlu. V procese evolúcie sa ich štruktúra stala zložitejšou, objavili sa tkanivá, predovšetkým krycie a vodivé.

Za prvé suchozemské rastliny sa považujú psilofyty, ktoré sa objavili asi pred 400 miliónmi rokov. Dodnes sa nezachovali.

Ďalší vývoj rastlín, spojený s komplikáciou ich stavby, prebiehal na súši.

V období psilofytov bola klíma teplá a vlhká. Psilofyty rástli v blízkosti vodných plôch. Mali rizoidy (ako korene), pomocou ktorých sa ukotvili v pôde a nasávali vodu. Nemali však pravé vegetatívne orgány (korene, stonky a listy). Pohyb vody a organických látok po rastline zabezpečovalo vznikajúce vodivé pletivo.

Neskôr sa z psilofytov vyvinuli paprade a machy. Tieto rastliny majú zložitejšiu stavbu, majú stonky a listy a sú lepšie prispôsobené životu na súši. Rovnako ako psilofyty však zostali závislé od vody. Počas sexuálneho rozmnožovania potrebujú spermie vodu, aby sa dostali k vajíčku. Preto nemohli „ísť“ ďaleko od vlhkých biotopov.

Počas obdobia karbónu (približne pred 300 miliónmi rokov), keď bola vlhká klíma, dosiahli paprade svoj úsvit a na planéte rástli mnohé z ich stromových foriem. Neskôr, keď vymreli, vytvorili ložiská uhlia.

Keď klíma na Zemi začala byť chladnejšia a suchšia, paprade začali hromadne vymierať. Ale niektoré z ich druhov pred tým viedli k vzniku takzvaných semenných papradí, ktoré boli v skutočnosti už nahosemennými rastlinami. V nasledujúcom vývoji rastlín, semenné paprade vyhynuli, čím vznikli ďalšie nahosemenné rastliny. Neskôr sa objavili vyspelejšie gymnospermy – ihličnany.

Rozmnožovanie gymnospermov už nezáviselo od prítomnosti tekutá voda. K opeleniu došlo za pomoci vetra. Namiesto spermií (mobilné formy) tvorili spermie (stacionárne formy), ktoré boli do vajíčka dodávané špeciálnymi formáciami peľových zŕn. Gymnospermy navyše neprodukovali spóry, ale semená obsahujúce zásobu živín.

Ďalší vývoj rastlín bol poznačený objavením sa krytosemenných rastlín (kvitnúce rastliny). Stalo sa to asi pred 130 miliónmi rokov. A asi pred 60 miliónmi rokov začali na Zemi dominovať. V porovnaní s nahosemennými rastlinami sú kvitnúce rastliny lepšie prispôsobené životu na súši. Dá sa povedať, že začali viac využívať možnosti prostredia. K ich opeľovaniu teda začalo dochádzať nielen pomocou vetra, ale aj pomocou hmyzu. Tým sa zvýšila účinnosť opeľovania. Semená Angiosperm sa nachádzajú v ovocí, čo im umožňuje efektívnejšie šírenie. Okrem toho majú kvitnúce rastliny zložitejšiu štruktúru tkaniva, napríklad vo vodivom systéme.

V súčasnosti sú krytosemenné rastliny čo do počtu druhov najpočetnejšou skupinou rastlín.

Prvé rastlinné organizmy vznikli vo vôli vo veľmi vzdialených časoch. Prvé živé bytosti boli mikroskopicky malé hrudky hlienu. Oveľa neskôr niektoré z nich získali zelenú farbu a tieto živé organizmy začali vyzerať ako jednobunkové riasy. Z jednobunkových tvorov vznikli mnohobunkové organizmy, ktoré podobne ako jednobunkové organizmy vznikli vo vode. Z jednobunkových rias sa vyvinuli rôzne mnohobunkové riasy.

Povrch kontinentov a oceánske dno sa časom menili. Nové kontinenty povstali a predtým existujúce sa potopili. V dôsledku vibrácií zemskej kôry sa namiesto morí objavila pevnina. Štúdium fosílnych pozostatkov ukazuje, že postupne sa menil aj svet rastlín na Zemi.

Prechod rastlín na pozemský životný štýl podľa vedcov súvisel s existenciou suchozemských oblastí, ktoré boli pravidelne zaplavované a čistené od vody. Ustupujúca voda sa zadržiavala v priehlbinách. Buď vyschli, alebo sa opäť naplnili vodou. K odvodneniu týchto oblastí dochádzalo postupne. Niektoré riasy si vyvinuli adaptáciu na život mimo vody.

Vtedajšia klíma na zemeguli bola vlhká a teplá. Začal sa prechod niektorých rastlín z vodného na suchozemský životný štýl. Štruktúra týchto rastlín sa postupne stávala zložitejšou. Dali vznik prvým suchozemským rastlinám. Najstaršou skupinou známych suchozemských rastlín sú psilofyty.

Vývoj sveta rastlín na Zemi je dlhodobý proces, ktorý je založený na prechode rastlín z vodného na suchozemský spôsob života.

Psilofyty existovali už pred 420-400 miliónmi rokov a neskôr vyhynuli. Psilofyty rástli pozdĺž brehov nádrží a boli to malé mnohobunkové zelené rastliny. Nemali korene, stonky ani listy. Úlohu koreňov hrali rizoidy. Psilofyty, na rozdiel od rias, majú zložitejšiu vnútornú štruktúru - prítomnosť krycích a vodivých tkanív. Rozmnožovali sa spórami.

Z psilofytov vznikli machorasty a paprade, ktoré už mali stonky, listy a korene. Rozkvet papradí nastal asi pred 300 miliónmi rokov v období karbónu. Podnebie v tomto období bolo teplé a vlhké. Na konci obdobia karbónu sa klíma Zeme výrazne vysušila a ochladila. Stromové paprade, prasličky a machy začali vymierať, ale v tom čase sa objavili primitívne nahosemenné rastliny - potomkovia niektorých starých papradí. Podľa vedcov boli prvými gymnospermi semenné paprade, ktoré neskôr úplne vyhynuli. Ich semená sa vyvinuli na listoch: tieto rastliny nemali šišky. Semenné paprade boli stromovité, lianovité a bylinné rastliny. Z nich vznikli nahosemenné rastliny.

Životné podmienky sa naďalej menili. Tam, kde bola klíma horšia, starodávne nahosemenné rastliny postupne vymierali a boli nahradené vyspelejšími rastlinami - starými ihličnanmi, potom ich nahradili moderné ihličnany: borovica, smrek, smrekovec atď.

Prechod rastlín na súš je úzko spojený nielen s výskytom takých orgánov, ako je stonka, list, koreň, ale hlavne s výskytom semien, zvláštnym spôsobom rozmnožovanie týchto rastlín. Rastliny, ktoré sa rozmnožovali semenami, boli lepšie prispôsobené životu na zemi ako rastliny, ktoré sa rozmnožovali spórami. To sa ukázalo najmä vtedy, keď sa klíma stala menej vlhkou.

Na výrastkoch vyvíjajúcich sa zo spór (v machoch, machoch, paprade) sa tvoria samičie a samčie gaméty (pohlavné bunky) - vajíčka a spermie. Aby došlo k oplodneniu (po splynutí gamét), atmosferické resp podzemnej vody, v ktorej sa spermie pohybujú smerom k vajíčkam.

Gymnospermy nepotrebujú na oplodnenie voľnú vodu, pretože sa vyskytuje vo vnútri vajíčok. V nich sa mužské gaméty (spermie) približujú k ženským gamétam (vajíčkam) cez peľové trubice rastúce vo vnútri vajíčok. Hnojenie u spórových rastlín je teda úplne závislé od dostupnosti vody u rastlín, ktoré sa rozmnožujú semenami, táto závislosť nie je prítomná.

Angiospermy - potomkovia starých gymnosperms - sa objavili na Zemi pred viac ako 130-120 miliónmi rokov. Ukázalo sa, že sú najviac prispôsobené životu na zemi, pretože iba oni majú špeciálne reprodukčné orgány - kvety a ich semená sa vyvíjajú vo vnútri ovocia a sú dobre chránené oplodím.

Vďaka tomu sa krytosemenné rastliny rýchlo rozšírili po celej Zemi a obsadili širokú škálu biotopov. Už viac ako 60 miliónov rokov dominujú na Zemi krytosemenné rastliny. Na obr. 67 je znázornená nielen postupnosť výskytu určitých oddelení rastlín, ale aj ich kvantitatívne zloženie, kde majú krytosemenné rastliny významné miesto.

Evolúcia rastlín

Prvé živé organizmy vznikli približne pred 3,5 miliardami rokov. Zjavne jedli produkty abiogénneho pôvodu a boli to heterotrofy. Vysoká rýchlosť reprodukcia viedla k vzniku konkurencie o potravu a následne k divergencii. Organizmy schopné autotrofnej výživy dostali výhodu - najprv chemosyntézu a potom fotosyntézu. Asi pred 1 miliardou rokov sa eukaryoty rozdelili na niekoľko vetiev, z niektorých z nich vznikli mnohobunkové fotosyntetické organizmy (zelené, hnedé a červené riasy), ako aj huby.

Základné podmienky a štádiá vývoja rastlín:

• v proterozoickej ére boli rozšírené jednobunkové aeróbne organizmy (sinice a zelené riasy);
• tvorba pôdneho substrátu na súši koncom obdobia silúru;
• vznik mnohobunkovosti, ktorá umožňuje špecializáciu buniek v rámci jedného organizmu;
• rozvoj pôdy psilofytmi;
• z psilofytov v období devónu vznikla celá skupina suchozemských rastlín - machy, machy, prasličky, paprade, ktoré sa rozmnožujú výtrusmi;
• Gymnospermy sa vyvinuli zo semenných papradí v devóne. Štruktúry, ktoré sa objavili potrebné na reprodukciu semien (napríklad peľová trubica), oslobodili sexuálny proces v rastlinách od závislosti od vodné prostredie. Evolúcia sledovala cestu redukcie haploidného gametofytu a prevahu diploidného sporofytu;
• Obdobie karbónu paleozoickej éry sa vyznačuje širokou škálou suchozemskej vegetácie. Rozširujú sa stromové paprade, vytvárajúce uhoľné lesy;
• Počas permského obdobia sa dominantnou skupinou rastlín stali staroveké nahosemenné rastliny. V dôsledku vzniku suchého podnebia miznú obrovské paprade a stromovité machy;
• V období kriedy sa začal rozkvet krytosemenných rastlín, ktorý trvá dodnes.

Hlavné črty evolúcie rastlinného sveta:

1. prechod k prevahe diploidnej generácie nad haploidnou;
2. vývoj samičieho výhonku na materskej rastline;
3. prechod od spermií k injekcii mužského jadra cez peľovú trubicu;
4. rozdelenie rastlinného tela na orgány, vývoj vodivého cievneho systému, podporných a ochranných pletív;
5. zlepšenie reprodukčných orgánov a krížového opelenia v kvitnúcich rastlinách v súvislosti s vývojom hmyzu;
6. vývoj semena na ochranu embrya pred nepriaznivými vplyvmi prostredia;
7. vznik rôznych spôsobov šírenia semien a plodov.

Evolúcia zvierat

Najstaršie stopy zvierat siahajú do prekambria (viac ako 800 miliónov rokov). Predpokladá sa, že pochádzajú buď zo spoločnej stonky eukaryotov, alebo z jednobunkových rias, čo potvrdzuje aj existencia Euglena green a Volvox, schopných autotrofnej aj heterotrofnej výživy.

V kambriu a ordoviku prevládali huby, coelenteráty, červy, ostnatokožce, trilobity a objavili sa mäkkýše.

V ordoviku sa objavili bezčeľustnaté organizmy podobné rybám a v silure zase ryby s čeľusťami. Z prvých gnathostómov vznikli lúčoplutvé a laločnaté ryby. Laločnaté ryby mali v plutvách nosné prvky, z ktorého sa neskôr vyvinuli končatiny suchozemských stavovcov. Z tejto skupiny rýb vznikli obojživelníky a potom ďalšie triedy stavovcov.

Najstaršími obojživelníkmi sú Ichthyostegas, ktorí žili v devóne. V karbóne prekvitali obojživelníky.

Plazy, ktoré dobyli zem v permskom období, pochádzajú z obojživelníkov vďaka objaveniu sa mechanizmu na nasávanie vzduchu do pľúc, odmietnutiu dýchania kožou, objaveniu sa zrohovatených šupín a vaječných škrupín pokrývajúcich telo, ktoré chránia embryá pred vysychaním a iné vplyvy prostredia. Medzi plazmi pravdepodobne vynikala skupina dinosaurov, z ktorých vznikli vtáky.

Prvé cicavce sa objavili v období triasu v období druhohôr. Základné progresívne biologické vlastnosti cicavce - kŕmenie mláďat mliekom, teplokrvnosť, vyvinutá mozgová kôra.

Vlastnosti vývoja živočíšneho sveta:

1. progresívny rozvoj mnohobunkovosti a v dôsledku toho špecializácia tkanív a všetkých orgánových systémov;
2. voľne mobilný životný štýl, ktorý určoval vývoj rôznych mechanizmov správania, ako aj relatívnu nezávislosť ontogenézy od výkyvov faktorov prostredia. Mechanizmy vnútornej samoregulácie tela sa rozvíjali a zlepšovali;
3. vzhľad tvrdej kostry: vonkajší u mnohých bezstavovcov - ostnatokožcov, článkonožcov; vnútorné u stavovcov. Výhody vnútorného skeletu spočívajú v tom, že neobmedzuje nárast veľkosti tela.

Progresívny vývoj nervový systém sa stal základom pre vznik systému podmienené reflexy a zlepšenie správania.

Cyanobaktérie, keďže ich bunkám chýbajú vytvorené jadrá. Možno ich teda klasifikovať ako prokaryoty (prednukleárne organizmy). Medzi modrozelenými riasami boli jedno- a mnohobunkové organizmy, ktoré mali schopnosť vykonávať fotosyntézu. Vďaka procesu fotosyntézy sa do atmosféry našej planéty začal dostávať kyslík, nevyhnutný pre život aeróbov.

Neskôr v proterozoickej ére (asi pred 2600 miliónmi rokov) prevzali Zem červené a zelené riasy. Ich dominancia siahala až do paleozoickej éry (približne pred 570 miliónmi rokov). Až v neskorom paleozoiku (silúrske obdobie) bola na planéte zaznamenaná životne dôležitá aktivita najstarších vyšších rastlín - nosorožcov alebo psilofytov. Tieto rastliny mali výhonky, ale nemali korene ani listy. Nosorožce rozmnožované spórami. Počas existencie našej planéty žili na súši alebo čiastočne vo vode Nová éra začalo objavením sa vyšších, čiže suchozemských rastlín. Asi pred 400 - 360 miliónmi rokov, v devónskom období paleozoickej éry, na pozadí prevahy nosorožcov a rias na Zemi, sa objavili prvé pteridofyty (paprade, prasličky, machy) a rastliny podobné machu. Patria k vyšším výtrusným rastlinám. Vďaka šíreniu rastlín na súši sa objavili nové druhy suchozemských živočíchov. Kombinovaná zmena počas evolúcie foriem rastlín a živočíchov spôsobená obrovská rozmanitosťživot na Zemi. Tvár planéty sa radikálne zmenila. Pripútaný spôsob života rastliny na súši viedol k rozdeleniu rastliny na korene, stonky a listy, ako aj k vzniku podporných tkanív a cievneho prevodového systému. Úplne prvý suchozemské rastliny boli malých rozmerov. Nasávali vodu cez rhizoidy, ako machy, ktoré na Zemi prežili dodnes. V ich vývojovom cykle prevládala haploidná generácia (gametofyt). Postupne sa objavovali väčšie formy rastlín – papraďovité, v ktorých sa vytvárali zložité špecializované orgány – korene s koreňovými vláskami. Vo vývojovom cykle týchto rastlín sa dostáva do popredia diploidná fáza - sporofyt, čo je samotná rastlina, zatiaľ čo gametofyt je výhonok, ktorý vyzerá ako uzlík v prasličkách a machoch a ako malá doštička v tvare srdca v paprade. . Takto prebiehal postupný prechod od haploidnej generácie k dokonalejšej – diploidnej. V paleozoickej ére boli paprade obrovské rastliny, ktoré dominovali krajine. Na ich rozmnožovanie však bola potrebná voda, ktorá obmedzovala územie ich existencie na oblasti s vysokou vlhkosťou.

V období karbónu, ktoré trvalo pred 360 až 280 miliónmi rokov, sa na našej planéte preukázal výskyt semenných papradí, ktoré sa neskôr stali predkami všetkých nahosemenných rastlín. V tomto čase nosorožce úplne vymiznú kvôli neschopnosti konkurovať vyvinutejším rastlinám. A obrovské stromovité paprade, ktoré boli v tom čase dominantné, po odumretí vytvorili ložiská uhlia.

V ďalšom permskom období paleozoickej éry sa na Zemi objavili staroveké gymnospermy. Stromové paprade postupne vymierajú a nahrádzajú ich semenné a bylinné paprade, ktoré zaberajú pôdu. Zvláštnosťou gymnospermov je, že ich rozmnožovanie sa uskutočňuje semenami, ktoré nemajú ochranu vo forme ovocných stien, pretože tieto rastliny netvoria kvety a ovocie. Sexuálna reprodukcia týchto rastlín sa uskutočňovala nezávisle od prostredia kvapkajúcej vody. A ich vzhľad počas evolučných metamorfóz bol spôsobený zmenami vlhkosti a teploty a zmenami v topografii Zeme v dôsledku vzostupu pevniny, teda vzhľadu pohorí.

Obdobie druhohôr začalo asi pred 240 miliónmi rokov. V období triasu druhohôr sa objavili moderné nahosemenné rastliny a v období jury vznikli prvé krytosemenné rastliny. Dominantné postavenie na planéte však zostalo nahosemenným. Toto je éra vyhynutia starých papradí, ktoré nemôžu odolať prirodzený výber. Počas vzniku krytosemenných rastlín došlo k sérii aromorfóz. Najprv sa vytvoril kvet - premenený výhonok prispôsobený na tvorbu spór a gamét. Opelenie, oplodnenie a tvorba embrya a plodov prebiehali priamo v kvete. Po druhé, pre lepšia ochrana a množenie, semená krytosemenných rastlín boli obklopené oplodím. Tieto rastliny sa vyznačujú sexuálnym rozmnožovaním. Angiospermy zahŕňajú bylinné rastliny, stromy a kríky. Pozorujeme rôzne modifikácie vegetatívnych orgánov (koreň, stonka, list). odlišné typy rastliny. Evolučné zmeny v krytosemenných rastlinách nastali v priebehu relatívne krátkodobý Preto sa vyznačujú vysokou evolučnou plasticitou. Opeľovače hmyzu zohrali obrovskú úlohu v priebehu evolučných premien. Angiospermy sú pri vývoji produktívnejšie životné prostredie a dobyť nové územia vďaka svojim štrukturálnym črtám a schopnosti vytvárať komplexné viacvrstvové komunity.

V kenozoickej ére, ktorá sa začala približne pred 70 miliónmi rokov, začali na našej planéte dominovať existujúce krytosemenné a nahosemenné rastliny, zatiaľ čo rastliny s vyššími výtrusmi ustúpili.

Teraz na Zemi rastie viac ako 350 druhov rastlín, medzi nimi kvitnúce rastliny, machorasty, paprade a riasy.