Усложнение организации растений от водорослей покрытосеменных. Индивидуальное развитие растений. Защита от ионизирующих излучений с помощью экранов

Возникновение одноклеточных и многоклеточных водорослей, возникновение фотосинтеза: выход растений на сушу (псилофиты, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные).

Развитие растительного мира совершалось в 2 этапа и связано с появлением низших и высших растений. По новой систематике к низшим относят водоросли (а раньше относили бактерии, грибы и лишайники. Теперь они выделены в самостоятельные царства), а к высшим - мхи, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные.

В эволюции низших организмов выделяются 2 периода, существенно различающиеся между собой организацией клетки. В течении 1 периода господствовали организмы, сходные с бактериями и сине-зеленые водорослями. Клетки этих жизненных форм не имели типичных органоидов (митохондирий, хлоропластов, аппарата Гольджи и др.).Ядро клетки не было ограничено ядерной мембраной (это прокариотический тип клеточной организации). 2 период был связан с переходом низших растений (водорослей) к автотрофному типу питания и с образованием клетки со всеми типичными органоидами (это эукариотический тип клеточной организации, который сохранился и на последующих ступенях развития растительного и животного мира). Этот период можно назвать периодом господства зеленых водорослей, одноклеточных, колониальных и многоклеточных. Простейшими из многоклеточных являются нитчатые водоросли (улотрикс), которые не имеют никакого ветвления своего тела. Их тело представляет собой длинную цепочку, состоящую из отдельных клеток. Другие же многоклеточные водоросли расчленены большим количеством выростов, поэтому их тело ветвится (у хары, у фукуса).

Многоклеточные водоросли в связи с их автотрофной (фотосинтетичесой) деятельностью развивались в направлении увеличения поверхности тела для лучшего поглощения питательных веществ из водной среды и солнечной энергии. У водорослей появилась более прогрессивная форма размножения - половое размножение, при котором начало новому поколению дает диплоидная (2н) зигота, сочетающая в себе наследственность 2-х родительских форм.

2 эволюционный этап развития растений необходимо связывать с постепенным переходом их от водного образа жизни к наземному. Первичным наземным организмами оказались псилофиты, которые сохранились в виде ископаемых остатков в силурийских и девонских отложениях. Строение этих растений более сложное по сравнению с водорослями: а) они имели специальные органы прикрепления к субстрату - ризоиды; б) стеблевидные органы с древесиной, окруженной лубом; в) зачатки проводящих тканей; г) эпидермис с устьицами.

Начиная с псилофитов, нужно проследить 2 линии эволюции высших растений, одна из которых представлена мохообразными, а вторая - папоротникообразными, голосеменными и покрытосеменными.

Главное, что характеризует мохообразные, это преобладание в цикле их индивидуального развития гаметофита над спорофитом. Гаметофит - это все зеленое растение, способное к самостоятельному питанию. Спорофит представлен коробочкой (кукушкин лен) и полностью зависит в своем питании от гаметофита. Доминирование у мхов влаголюбивого гаметофита в условиях воздушно-наземного образа жизни оказалось нецелеособразным, поэтому мхи стали особой ветвью эволюции высших растений и пока не дали после себя совершенных групп растений. Этому способствовал и тот факт, что гаметофит по сравнению со спорофитом имел обеденную наследственность (гаплоидный (1н) набор хромосом). Эта линия в эволюции высших растений называется гаметофитной.

Вторая линия эволюции на пути от псилофитов к покрытосеменным является спорофитной, потому что у папоротникообразных, голосеменных и покрытосеменных в цикле индивидуального развития растений доминирует спорофит. Он представляет собой растение с корнем, стеблем, листьями, органами спороношения (у папоротников) или плодоношения (у покрытосеменных). Клетки спорофита имеют диплоидный набор хромосом, т.к. они развиваются из диплоидной зиготы. Гаметофит сильно редуцирован и приспособлен только для образования мужских и женских половых клеток. У цветковых растений женский гаметофит представлен зародышевым мешком, в котором находится яйцеклетка. Мужской гаметофит образуется при проростании пыльцы. Он состоит из одной вегетативной и одной генеративной клеток. При прорастании пыльцы из генеративной клетки возникает 2 спермия. Эти 2 мужские половые клетки участвуют в двойном оплодотворении у покрытосеменных. Оплодотворенная яйцеклетка дает начало новому поколению растения - спорофиту. Прогресс покрытосеменных обусловлен совершенствованием функции размножения.

Группы растений	Признаки усложнения организации растений (ароморфозы)
1. Водоросли	Появление хлорофилла, возникновения фотосинтеза, многоклеточности.
2. Псилофиты как переходная форма	Специальные органы прикрепления к субстрату - ризоиды; стеблевые органы с зачатками проводящих тканей; эпидермис с устьицами.
3. Мхи	Появление листьев и стебля, тканей, обеспечивающих возможность жизни в наземной среде.
4. Папоротникообразные	Появление настоящих корней, а в стебле - тканей, обеспечивающих проведение воды, всасываемой корнями из почвы.
5. Голосеменные	Появление семени внутренние оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка.
6. Покрытосеменные	Возникновение цветка, развитие семян внутри плода. Разнообразие корней, стеблей, листьев по строению и выполняемым функциям. Развитие проводящей системы, обеспечивающей быстрое передвижение веществ в растении.

Выводы:

1. Изучение геологического прошлого Земли, строения и состава ядра и всех оболочек, полеты космических аппаратов на Луну, Венеру, изучение звезд приближает человека к познанию этапов развития нашей планеты и жизни на ней.
2. Процесс эволюции носил естественный характер.
3. Растительный мир многообразен, это многообразие есть результат его развития в течение длительного времени. Причина его развития - не божественная сила, - а изменение и усложнение строения растений под влиянием изменяющихся условий среды обитания.

Научные доказательства: клеточное строение растений, начало развития из одной оплодотворенной клетки, необходимость воды для жизненных процессов, нахождение отпечатков различных растений, наличие "живых" ископаемых, вымирание некоторых видов и образование новых.

Появление первых растительных организмов произошло в очень далекие от нас времена. Первые живые организмы были похожи на микроскопические комочки слизи. Значительно позднее у некоторых из них появилась зеленая окраска, и живые организмы стали похожи на одноклеточные водоросли.

Древние одноклеточные живые существа дали начало многоклеточным организмам. Многоклеточные организмы, как и первые одноклеточные, появились в воде. Это были разнообразные многоклеточные водоросли, развившиеся из одноклеточных.

Изучение ископаемых остатков показывает, что растительный мир Земли постоянно изменялся.

Около 400-350 миллионов лет назад большую поверхность Земли занимали водные бассейны и внешние условия благоприятствовали росту и развитию широко расселившихся разнообразных водорослей.

Поверхность материков и дно океана со временем изменялись. Поднимались новые материки, уходили под воду возникшие раньше. Колебание земной коры приводило к тому, что на месте морей возникала суша.

Переход растений к наземному образу жизни связан с пересыханием отдельных участков земной поверхности.

Отступавшая морская вода задерживалась во впадинах. Они то пересыхали, то вновь наполнялись водой. Иссушение происходило постепенно. Некоторые водоросли приспособились к обитанию в наземных условиях.

Климат в то время на земном шаре установился ровный - влажный и теплый. Начался переход растений от водного к наземному образу жизни. Условия жизни на суше вызвали усложнение строения растений. Некоторые древние многоклеточные водоросли, изменившись в своем строении, дали начало первым наземным растениям с - псилофитам, позднее полностью вымершим.

Псилофиты - это небольшие травянистые и деревянистые зеленые растения, которые росли по берегам водоемов. У них имелся разветвленный орган, похожий на стебель, покрытый щетинками. Подземная часть стебля напоминала корневище с ризоидами. Корней у псилофитов, как и у водорослей, не было. От водорослей псилофиты отличались наличием стебля, более сложным внутренним строением. Они размножались спорами.

От псилофитов, по-видимому, произошли мхи и папоротникообразные, достигшие расцвета около 300 миллионов лет назад.

В период господства на Земле папоротникообразных климат в течение круглого года был теплым и влажным. Условия благоприятствовали не только росту, но и размножению папоротников, плаунов и хвощей: вода, необходимая для оплодотворения яйцеклеток сперматозоидами, всегда была в изобилии.

В конце каменноугольного периода климат Земли почти повсеместно стал суше и холоднее. Гигантские древовидные папоротники, хвощи и плауны начали вымирать. Погибшие растения постепенно превращались в каменный уголь. От некоторых древних папоротникообразных произошли первые хвойные.

Доказательством происхождения голосеменных растений от древних папоротникообразных является сходство между этими растениями: у тех и других есть корень, стебель и листья. Древовидные папоротники имели большое внешнее сходство с деревьями голосеменных растений.

Первоначальными голосеменными растениями были семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Семена у семенных папоротников образовывались на листьях и лежали открыто; отсюда и название «голосеменные растения». Семенные папоротники были представлены крупными и мелкими деревьями, а также лианами. От семенных папоротников произошли голосеменные растения. А условия жизни продолжали меняться и дальше. Климат становился еще суше и холоднее. Только на небольшой части материков он продолжал оставаться теплым и влажным.

Там, где климат становился более суровым, древние голосеменные растения постепенно вымирали. На смену им появились хорошо знакомые вам современные голосеменные - сосны, ели, пихты и другие хвойные. растения.

В условиях постепенно усиливающейся сухости воздуха и похолодания климата в конце каменноугольного периода нежные заростки папоротников при прорастании их на почве оказались в неблагоприятных условиях, поэтому многие погибали. Сохранялись только те, которые успевали сформироваться еще на листе в местах, где они образовывались из спор. Это привело к возникновению семени - более крупного, чем спора, зачатка, снабженного питательной тканью для развивающегося зародыша.

Первыми семенными растениями оказались голосеменные, более приспособленные к жизни в условиях сухого, прохладного климата, сменившего влажный и теплый каменноугольный период.

Приспособленность голосеменных растений к жизни на суше выразилась прежде всего в том, что процесс размножения у них перестал зависеть от наличия воды во внешней среде. Семенные папоротники - первые голосеменные растения - оказались более приспособленными к новой среде обитания, хотя по внешнему виду они сначала были очень похожими на папоротники, жившие в теплом, влажном климате каменноугольного периода и размножавшиеся спорами.

Покрытосеменные растения появились на Земле около 130 миллионов лет назад от древних видов голосеменных. В числе первых цветковых растений можно было встретить и такие, потомки которых живут в наше время.

Покрытосеменные оказались самыми приспособленными растениями, потому что их семена были хорошо защищены плодами. Они широко расселились по всей Земле и стали произрастать в самых разнообразных условиях. Уже более 60 миллионов лет покрытосеменные растения господствуют на Земле.

Возникновение жизни и развитие растительного мира на Земле совсем по-другому объясняет религия.

Религиозные люди верят, что земную планету создал бог. По утверждению религий, все живое на Земле - растения и животные - тоже было создано богом 7,5 тысячи лет назад.

Первые живые организмы возникли в момент господства воды на Земле. Эти живые организмы, обитающие в водной среде, дали начало первым одноклеточным жгутиковым водорослям (низшим растениям). Предположительно, что многоклеточные водоросли возникли из колониальных форм одноклеточных водорослей. Произошел переход одноклеточного организма к многоклеточному. Многоклеточные водоросли имеют самое простое строение, тело образовано одним видом клеток, нет тканей и органов, к субстрату прикрепляются с помощью ризоидов.

С изменение. условий окружающей среды (произошли крупные горообразовательные процессы, появляется суша), происходит изменение растительных организмов. Из многоклеточных водорослей в условиях периодического заливания прибрежных зон водой, возникли первые обитатели суш - псилофиты (вымершие представители низших споровых растений0 и первые мхи (слепая нить в эволюции). Из одного вида многоклеточных водорослей развились псилофиты, слоевище которых состояло из нескольких тканей: покровной, механической, проводящей, а из другого вида многоклеточных водорослей развились мхи, это наземные растения, имеющие органы – побеги и листья, но не имеющие корней. Прослеживается переход от клеточного уровня к однотканевому уровню, а также к организменному уровню.

Псилофиты и первые мхи размножались, спорами. Современные мхи также размножаются спорами. Из споры вырастает предросток, похожий на водоросль. Оплодотворение происходит только при наличии воды. Сходство предростков мха с водорослями указывает на происхождение мхов от водорослей.

От псилофитов возникли папоротникообразные, хвощи и плауны.

Они имели более сложное строение, чем современные представители. В период расцвета папоротникообразных на Земле был влажный и теплый климат, частые дожди, большая туманность, все это способствовало интенсивному развитию папоротникообразных. Они были представлены гигантскими деревьями до 40 метров высотой.

Размножались с помощью спор, а более совершенные с помощью семян. Оплодотворение происходило при наличии воды.

Современные папоротникообразные, хвощи и плауны, гораздо меньших размеров, чем предки, это травянистые растения. Но у них сохранились черты сходства с предками, размножаются спорами, споры прорастают только при достаточном количестве влаги. Заростки, развивающиеся из спор, похожи.на слоевище многоклеточных водорослей и как водоросли к почве прикрепляются с помощью ризоидов. Оплодотворение происходит только при наличии воды. Почти все папоротникообразные и хвощи влаголюбивые растения.

С наступлением ледника происходило изменение климата, он становится СУХИМ и холодным. Под воздействием условий окружающей среды происходили изменения в растительном мире. Споровые папоротникообразные уменьшались в размере, а из папоротников, размножающихся семенами, возникли первые голосеменные растения. Эти растения имели органы (стебли, листья, корни) с более сложным внутренним строением, у них развиваются покровные ткани, клетки которых имеют толстые стенки, а также совершенствуется проводящая система (сосуды и ситовидные трубки, образующие проводящие пучки). Размножаются голосеменные семенами, состоящими из зародыша растения и запаса питательных веществ.

От древних голосеменных растений произошли покрытосеменные растения. Они имеют более сложное строение организма, у покрытосеменных развивается видоизмененный побег - цветок. В цветке развиваются половые органы: тычинки и пестик (пестик - женский половой орган, тычинка - мужской половой орган). Процесс оплодотворения произойдет лишь после процесса опыления (перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика). Оплодотворение у цветковых растений двойное, после которого из завязи пестика цветка развивается плод с семенами внутри. Таким образом, семена защищены от неблагоприятных условий. Покрытосеменные растения размножаются и распространяются с помощью семян. За счет более сложною строения и защищенности семян постепенно господствующее положение заняли на Земле покрытосеменные растения.

Следовательно, изменения уровня организации растений в процессе эволюции шли в направлении усложнений организации. Вначале организм представлен одной клеткой, далее возникают многочисленные организмы, затем идет дифференцировка на ткани и органы. Далее усложняется строение органов, что приводит к усложнению всего организма. Причинами этих изменений являются факторы окружающей среды, наследственная изменчивость и естественный отбор.

Отдел Покрытосеменные подразделяется на два класса:

Класс Однодольные; Класс Двудольные.

Классы, в свою очередь, делятся на семейства. Каждому семейству характерны определённые признаки, по которым растения объединяют в конкретную систематическую группу (род, вид- наименьшая единица классификации). Систематическое положение ландыша майского:

Отдел Покрытосеменные, класс – Однодольные, семейство – Лилейные, род – Ландыш, вид – ландыш майский.

Используя знания об иммунитете, объясните, с какой целью человеку делают прививки и вводят сыворотки. Как можно повысить защитные свойства организма? Как защитить себя от ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом?

1. Кожа, слизистые оболочки, выделяемые ими жидкости (слюна, слезы, желудочный сок и др.) - первый барьер в защите организма от микробов. Их функции: служат механической преградой, защитным барьером, предупреждающим попадание микробов в организм; вырабатывают вещества, обладающие противомикробными свойствами.

2. Роль фагоцитов в защите организма от микробов. Проникновение фагоцитов - особой группы лейкоцитов - через стенки капилляров к местам скопления микробов, ядов, чужеродных белков, попавших в организм, обволакивание и переваривание их.

3. Иммунитет. Выработка лейкоцитами антител, которые разносятся кровью по организму, соединяются с бактериями и делают их беззащитными против фагоцитов. Контакт некоторых видов лейкоцитов с болезнетворными бактериями, вирусами, выделение лейкоцитами веществ, которые вызывают их гибель. Наличие в крови этих защитных веществ обеспечивает иммунитет невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Действие разных антител на микробы.

4. Предупреждение инфекционных заболеваний. Введение в организм человека (как правило, в детском возрасте) вакцины - ослабленных или убитых возбудителей наиболее распространенных инфекционныx заболеваний - кори, коклюша, дифтерии, полиомиелита и др. - для предупреждения заболевания. Не восприимчивость человека к этим заболеваниям

или протекание болезни в легкой форме благодаря выработке в организме антител. При заражении человека инфекционной болезнью введение ему сыворотки крови, полученной от переболевших людей или животных. Содержание в сыворотке антител против той или иной болезни.

5. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом. ВИЧ - вирус иммунодефицита человека; вызывающий синдром приобретенного иммyнoдeфицитa (СПИД). ВИЧ инфицирует и уничтожает лейкоциты определенного типа, которые обеспечивают формирование иммунитета человека. Больные СПИДом подвержены различным инфекциям, которые и становятся причиной их смерти. Обычно ВИЧ передается с кровью или спермой. От ВИЧ-инфицированной матери вирус может заразить плод через плаценту или попасть в организм ребенка через грудное молоко. В связи с отсутствием эффективного лечения важно соблюдать меры предосторожности: избегать случайных половых связей, при половых контактах использовать презервативы, проверять донорскую кровь на антитела к ВИЧ, использовать одноразовые шприцы.

Наука, занимающаяся изучением растительного мира, носит наименование ботаники. За все время существования человечества на планете Земля, знания о растениях постепенно накапливались. Еще наши предки при сборе корений, семян, луковиц и зелени научились отличать ядовитые культуры от съедобных и лекарственных, а также стали определять участки их произрастания, особенности приготовления либо хранения. Эти и прочие знания в области ботаники крайне важны для человечества.

Окружающий мир

Ботаника для современного человечества – это наука, состоящая из множества отраслей. Она направлена на изучение каждой растительной особи в отдельности, а также на исследование их сообществ, формирующих леса, степи, луга и пр. Ботанические науки изучают подробный состав всех частей растений, классифицируют их по различным признакам, работают над возможностью применения особенно ценных культур в хозяйстве. Кроме того проводятся различные исследования по культивации растений, доселе не известных среднестатистическому человеку. Само собой, особенно актуальной проблемой для ботаники является вопрос охраны природных ресурсов, а в особенности – крайне редких видов растительности.

Исследовательская работа осуществляется с применением самых разных экспериментальных методов и технических приспособлений. Также ботаника тесно связана с прочими науками, среди которых почвоведение, лесоводство, зоология, агрономия, геология, химия, а также медицина.

Усложнение растений в процессе эволюции

Эволюция растительного мира началась еще много миллионов лет назад.
Самые первые организмы растительного типа появились на нашей планете еще в архейской аре. Они являлись одноклеточными и многоклеточными прокариотическими организмами, и относились к сине-зеленым водорослям. Такие растения проявили способность к фотосинтезу, который сопровождался выделением кислорода. Сине-зеленые водоросли обогащали атмосферу Земли кислородом, нужным для всевозможных аэробных организмов.

На этапе протозойской эры на нашей планете царили зеленые, а также красные водоросли. Такие культуры рассматривают как самые низшие растения, их тело не расчленяется на отделы и не обладает специализированными тканями.

В палеозое на Земле начали появляться высшие представители флоры, которые именуют псилофитами либо ринофитами. Такие культуры уже обладали побегами, однако у них не росли корни либо листья. Их размножение происходило при помощи спор. Такие растения располагались на поверхности земли, либо вели полуводный образ жизни.

Ближе к концу палеозоя на Земле появились моховидные и папоротникообразные растения. При этом у мхов возникли стебельки и первые листья, а у папоротников – корни.

На каменноугольном этапе на нашей планете возникли семенные папоротники, ставшие предшественниками для голосеменных растений. А в пермском периоде палеозоя как раз появились самые первые голосеменные культуры, способные размножаться семенами, не защищенными плодом.

В юрском периоде образуются первые покрытосеменные. Такие растения уже обзавелись цветками, в которых проводится опыление, оплодотворение, а затем формируется зародыш и плод. Семена у таких культур защищены околоплодниками.

Сейчас, в кайнозойской эре, на Земле царят современные покрытосеменные, а также голосеменные культуры, а большая часть высших споровых растений биологически регрессируют. Однако, процесс эволюции растений не закончен. Это бесконечный процесс.

Окружающий мир, классификация растений

За весь период существования ботаники ученые многократно пытались создать системы классификации растений, объединяя их в группы по различным общим признакам. Самые первые попытки такого рода относятся к концу восемнадцатого века, в то время человечество только начинало нащупывать естественные связи между различными живыми организмами.

Первопроходцем в этой области стал французский ботаник Адансон, который пытался распределить растения по группам, учитывая максимальное число признаков.

Один из современников Адансона Жюссьё создал свою систему классификации, в которой не подсчитывал признаки отдельных представителей флоры, а сравнивал их и взвешивал.

Более удачные попытки классифицировать растения по группам относятся к девятнадцатому веку, в это время были созданы система Брауна, а также системы Эйхлера и Декандоля. Все эти варианты имели свои недостатки, поэтому их можно рассматривать исключительно в исторической плоскости.

Современная система классификации растений объединяет растения со сходными признаками в группы, которые носят наименование видов. В том случае, если вид не имеет близких сородичей, он формирует монотипный род.

В целом, систематика растений является строгой иерархической системой, состоящей из групп разных рангов. Таким образом, семейства составляют порядки, а порядки – классы.

Сейчас ученые рассматривают четыре группы растений – зеленые водоросли, мохообразные, сосудистые споровые, а также семенные растения. Первая группа включает в себя зеленые и харовые водоросли. К мохообразным относят печеночные и антоцеротовые мхи, а также моховидные.

Сосудистые споровые представлены плауновидными, папоротникообразными и хвощевидными. Группа высших растений (семенных) включает в себя саговиковидные, гинкговидные, хвойные, а также гнетовидные культуры.

Различные растения во многом составляют окружающий нас мир, их эволюция длилась несколько миллионов лет и продолжается до сих пор, а классификация таких культур по группам позволяет ученым внимательно отслеживать постоянные эволюционные изменения.