Появление тканевого строения

Основные пути эволюции низших растений.

План лекции

ТКАНИ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ, ОСНОВНЫЕ И ПОКРОВНЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ

ПОЯВЛЕНИЕ ТКАНЕВОГО СТРОЕНИЯ У РАСТЕНИЙ.

Появление первых растений на Земле

Возраст Земли, как и всей Солнечной системы, составляет примерно

4,6 млрд лет. Около 3,8 млрд лет назад на Земле появились живые организ-

мы. Первыми обитателями нашей планеты были прокариотические организ-

мы, похожие на современных бактерий. Они являлись гетеротрофами (пита-

лись готовыми органическими и неорганическими веществами) и анаэроба-

ми (развивались в бескислородной среде), т. к. свободного кислорода в атмо-

сфере еще не было. В связи с увеличением числа гетеротрофов в окружаю-

щей среде постепенно снижались запасы органики, поэтому преимущество

получили организмы, способные сами синтезировать органические вещества

из неорганических. В качестве источника энергии они использовали энергию Солнца. Первыми фотосинтетиками были организмы, использующие в качестве источника Н+ не воду, а сероводород (Н2S). Жизнь тогда была представ-

лена тонкой бактериальной пленкой на дне водоемов или во влажных местах

суши (архейская эра).

Около 3,2 млрд лет назад появились синезеленые водоросли, вырабо-

тавшие современный механизм фотосинтеза с расщеплением воды под дей-

ствием света. Кислород при этом начал выделяться в атмосферу, которая по-

степенно приобрела азотно-кислородный характер. Часть кислорода в верх-

них слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей превращалась

в озон. Озоновый слой стал поглощать ультрафиолет, губительный для всего

живого, и организмы получили возможность поселяться на поверхности во-

доемов и на суше. Кроме того, примерно в то же время у некоторых орга-

низмов появляется кислородное дыхание, в процессе которого происходит

расщепление и окисление богатых энергией углеродсодержащих молекул,

полученных в процессе фотосинтеза.

Около 1,5 млрд лет назад на Земле появились первые эукариотические

организмы.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите отличительные особенности растений.

2. Каково положение растений в различных системах органического

мира?

3. Какое значение имеют растения в природе и для человека?

4. Назовите основные разделы ботаники.

5. Каковы основные исторические вехи развития ботаники?

1. Основные пути эволюции низших растений. Появление тканевого

строения.

2. Ткани и принципы их классификации.

3. Меристемы.

4. Основные ткани.

5. Покровные ткани.

6. Всасывающие ткани.

В царстве растений выделяют две большие группы: низшие и высшие

растения. К низшим относят первично водные организмы – водоросли. У

данной группы тело представлено либо одной клеткой (хлорелла, эвглена),

либо цепочкой клеток (нитчатые водоросли), либо слоевищем или талломом.

Самыми древними водорослями, давшими начало всем остальным группам,

явились одноклеточные прокариотические организмы – цианобактерии (си-

незеленые водоросли).

Поскольку элементы питания растений (CО2, О2, Н2О) равномерно рас-

пределены в окружающей среде, то в ходе эволюции растения потеряли под-

вижность и перешли к прикрепленному образу жизни. Как известно, растения поглощают и выделяют вещества через клеточную стенку. Следовательно, для увеличения скорости обмена требуется увеличение площади поверх-

ности соприкосновения со средой. Поэтому в процессе эволюции наблюдается тенденция к увеличению площади поверхности тела растений. Это может быть достигнуто следующими путями:

1) увеличением размеров одноклеточного организма;

2) увеличением размеров организма за счет образования большого ко-

личества ядер и других органелл. Такие организмы могут иметь достаточно

большие размеры. Например, водоросль каулерпа имеет длину 10–50 см, являясь одноклеточным многоядерным организмом. Такой тип организации

является эволюционным тупиком, т. к. неклеточное строение не способствует дифференциации отдельных участков тела; кроме того, при поранении

будет страдать все содержимое клетки;

3) многоклеточность – наиболее удачный путь, получивший дальнейшее эволюционное развитие. Только благодаря ей стала возможной дифференциация отдельных участков тела, а также приспособление их к выполнению определенных функций.

Многоклеточные водоросли могут иметь нитчатую, разнонитчатую,

пластинчатую форму. Однако их вегетативное тело еще не дифференцировано на ткани. Водоросли живут в относительно стабильных и благоприятных условиях: элементы, необходимые для их питания и развития, находятся

непосредственно в воде и окружают их со всех сторон. Самый сложный уровень организации характерен для бурых водорослей, имеющих клетки, сходные с ситовидными элементами высших растений. Тип организации вегетативного тела, характерный для водорослей, называется талломом.

Важным событием в морфологической эволюции растительного мира

был выход растений на сушу, т. е. приспособление крупных многоклеточных форм к жизни в воздушно-почвенной среде, что означало возникновение высших растений. Предполагается, что толчком к выходу растений на сушу

послужило достаточное накопление в атмосфере свободного кислорода, а также усиление конкуренции в морях между организмами за источники питания и свободное место. Кроме того, немаловажное значение имело появление озонового слоя, предохраняющего наземные растения от губительных

ультрафиолетовых лучей.

С какими же трудностями сталкивается растение при переходе к наземному образу жизни? Главное – это проблема обезвоживания. Представьте, что произойдет с водорослью, если ее вынести из воды. Поэтому у высших растений появляются покровные ткани и кутикула, препятствующие излишнему испарению воды и защищающие от механических воздействий. Если в водной среде растение всасывало воду всей поверхностью, то на суше

появилась необходимость образования корнеподобных структур для извлечения воды из почвы и прикрепления к субстрату. Полученную из влажной

почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества нужно поднять на

высоту растения, поэтому появляются проводящие ткани.

Так как в воздушной среде резко возрастают механические нагрузки,

то возникает потребность образования механических тканей для поддержания тела растения. Необходимость газообмена, которая в наземных условиях

происходит с воздушной средой, а не с раствором, привела к образованию

устьиц, расположенных в эпидермисе. Для обеспечения процесса фотосинтеза потребовалось образование ассимиляционной ткани. Таким образом, наземные растения выработали различные ткани, а клетки, слагающие их, подверглись сильной дифференциации, в результате чего стали выполнять более

узкие функции лучше, чем недифференцированные клетки водорослей.