в какую эру и период появились первые цветковые растения
В какую эру и период появились первые цветковые растения
Цветковые растения заняли господствующее положение в большинстве экосистем в течение
Первые остатки покрытосеменных (цветковых) растений обнаружены в пластах юрского и раннего мелового периодов (135—65 миллионов лет назад) мезозойской эры. Следы широкого развития и распространения покрытосеменных обнаружены в период среднего мела (около 100 миллионов лет назад). В позднем мелу покрытосеменные оказались доминирующей формой растительной жизни. По мере того как в конце мелового периода (65 миллионов лет назад) температура повышалась, развивались растения с более сочной листвой.
Протерозойская эра — вторая эра от начала геологической истории Земли, огромный по продолжительности, самый длинный этап ранней жизни продолжительностью
2000 млн. лет. В течение этой эры достигли расцвета бактерии и водоросли.
Палеозойская эра (Палеозой) cостоит из кембрийского, ордовикского, силурийского, девонского, карбонского и пермского периодов. Древнейшими представителями флоры были псилофиты, в раннем девоне от псилофитов возникли другие группы наземных сосудистых растений: плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные.
Мезозойская эра (периоды Триас, Юра, Мел) — это время безраздельного господства пресмыкающихся животных и голосемянных растений. В меловом периоде началось бурное распространение по всему земному шару покрытосемянных цветковых растений. Появились предки современных тополя, березы, лавра, дуба, бука, ивы, платана, магнолии, винограда. Наземная флора начала принимать современный облик.
Кайнозойская эра — новейшая эра геологической истории Земли, охватывающая и современную эпоху. Наземная растительность испытала обновление ещё в середине мелового периода, когда в её составе господствующее место заняли покрытосеменные (цветковые) растения. К началу К. э. возникло не только большинство ныне существующих семейств покрытосеменных, но и многие их роды, которые в дальнейшем, по мере изменения климата, формируют типичные сообщества, свойственные разным климатическим поясам.
Источники информации с геохронологическими таблицами.
Много вопросов по ответу 2.
— Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л. Богданова —М.: 2012
Эволюционные пути развития жизни в мезозойской эре
Вопрос 1. Когда возникли цветковые растения?
В мезозойскую эру на Земле происходят горообразовательные процессы. Появляются Урал, Тянь-Шань, Алтай, идут интенсивные горообразовательные процессы (Альпы, Анды, Гималаи). Происходит дальнейшее иссушение климата и сокращение площади морей и океанов. В триасе вымирают гигантские папоротники, древовидные хвощи, плауны. Достигают расцвета голосеменные растения. В юрском периоде вымирают семенные папоротники и появляются первые покрытосеменные растения, которые в меловом периоде постепенно распространились на всех материках.
Вопрос 2. Укажите эволюционные преимущества цветковых растений.?
Эволюционные преимущества цветковых растений по сравнению с семенными папоротниками и голосеменными растениями заключаются в следующем:
1) наличие развитой проводящей системы;
2) цветок привлекает опылителей, что обеспечивает надежность перекрестного опыления;
3) наличие двойного оплодотворения, благодаря чему развивается триплоидный эндосперм, и зародыш получает полноценное питание во время развития;
4) зародыш защищен оболочками.
Вопрос 3. В каком периоде мезозойской эры и вследствие каких ароморфозов возникли млекопитающие?
Возникновение млекопитающих связано с рядом крупных ароморфозов, появившихся у представителей одного из подклассов пресмыкающихся. К ароморфозам, определившим формирование млекопитающих как класса, относятся:
1) увеличение передних (двигательных) отделов головного мозга и мозжечка; развитие коры и появление извилин;
2) укрепление связи пояса задних конечностей и позвоночного столба в крестцовом отделе — от 2 до 5 позвонков; конечности переносятся с боков тела под туловище и удлиняются;
3) формирование четырехкамерного сердца и полное разделение кругов кровообращения;
4) возникновение альвеолярных легких, характеризующихся увеличением поверхности газообмена и адресной доставкой кислорода к этой поверхности (бронхиальное древо);
5) теплокровность — способность поддерживать постоянную температуру тела;
6) удлинение и дифференцировка кишечной трубки, дифференцировка зубов;
7) появление петли Генле в нефроне вторичной (тазовой) почки;
8) шерстный покров, выполняющий функцию теплоизолятора;
9) внутриутробное развитие потомства и выкармливание детенышей молоком.
Млекопитающие возникли в триасе, но не могли конкурировать с хищными динозаврами и на протяжении 100 млн лет занимали подчиненное положение.
ПОЯВЛЕНИЕ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ
ПОЯВЛЕНИЕ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ
Шишка, или цветок беннеттита (слева), ицветок магнолии (часть органов растенийудалена)
В мезозойскую эру произошли два великих события в истории жизни на Земле, которые изменили и обновили органический мир Земли: появились первые млекопитающие и цветковые, или покрытосеменные, растения.Уже в юрский период леса сильно изменились: поредели папоротниковые заросли, размножились голосеменные растения и саговники. Саговники — небольшие деревья с прямыми стволами и длинными пористыми листьями. По виду они похожи на папоротники и на пальмы. Они были потомками семенных папоротников и размножались семенами. Близкими родственниками саговников были беннеттиты, расцвет которых относится к меловому периоду. Они размножались семенами, которые были собраны в шишки и напоминали цветы с древних цветковых растений — магнолий. Замечательные растения мезозоя — гинкговые. Один вид этих растений — гинкго двулопастное — дожил в Японии и Китае до наших дней. Листья гинкговых похожи на веер и расположены на верхушке. В меловом периоде в связи с похолоданием и более сухим климатом растительный покров Земли изменяется еще больше. Среди хвойных лесов нередки древние сосны и ели. В лесах из саговых пальм и других древних растений появляются тополь, ивы и другие знакомые нам деревья. Появляются настоящие цветковые, или покрытосеменные, растения. Цветоносные растения стали возникать уже в конце палеозоя, около 200 миллионов лет назад. Это были известные нам саговые, гинкговые и хвойные. Но цветы их невзрачны и имеют простое строение. Образующиеся в них семена лежат в растении «голыми», ничем не прикрытыми. Поэтому их называют голосеменными. Но и такие семена имеют преимущество перед простыми спорами. В меловой период у предков цветковых растений цветы становились более разнообразными по форме, цвету, запаху. Их семена стали помещаться в особой полости — в разрастающейся завязи цветка. Поэтому такие растения ботаники называют покрытосеменными. С появлением их растительный покров Земли стал резко изменяться, и в сравнительно короткое время эти растения широко размножились и распространились повсюду.
Цветок магнолии, одного из древних цветковых, или покрытосеменных, растений
Появление на арене жизни цветковых растений резко изменило не только растительный покров Земли, но и всю органическую жизнь, особенно на суше. Однообразные леса из папоротников и голосеменных сменились разнообразными по форме и цвету лесами и лугами из цветковых растений. Приспособляясь к изменяющимся условиям среды, цветковые растения дали многообразные деревья, кустарники и травянистые однолетние и многолетние растения. Мы уже говорили о том, что без цветковых растений едва ли может быть большой прогресс в мире животных, особенно насекомых, птиц и млекопитающих.
Читайте также
ПОЯВЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА
ПОЯВЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА Человек — это звучит гордо! М.
8.1. Появление эукариот
8.1. Появление эукариот Ранее мы обсуждали вопросы развития биотического круговорота на основе прокариот. Оказалось, что главные достижения в совершенствовании обеих ветвей цикла как синтетической, так и деструктивной связаны с улучшением энергетики, повышением
КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТЕНИЙ ОСНОВНЫЕ СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ГРУППЫ. ГЛАВНЫЕ ПРИЗНАКИ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ. ДВУДОЛЬНЫЕ И ОДНОДОЛЬНЫЕ
КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТЕНИЙ ОСНОВНЫЕ СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ГРУППЫ. ГЛАВНЫЕ ПРИЗНАКИ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ. ДВУДОЛЬНЫЕ И ОДНОДОЛЬНЫЕ 1. Систематика – это наука, изучающаяA. Происхождение растительного мираБ. Строение живых организмовB. Приспособление особей к окружающей
РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА ПРОИСХОЖДЕНИЕ РАСТЕНИЙ. ОХРАНА РАСТЕНИЙ
РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА ПРОИСХОЖДЕНИЕ РАСТЕНИЙ. ОХРАНА РАСТЕНИЙ 1. Палеонтология – это наука, изучающая:A. Строение растительных организмовБ. Геологическое строение ЗемлиB. Условия средыГ. Вымершие организмы и смену их во времени2. Первые живые организмы появились:A.
§ 32. Появление конечностей
§ 32. Появление конечностей На первый взгляд происхождение конечностей наземных позвоночных не вызывает каких-либо логических проблем. Их появление вторично по отношению к миграции предков наземных позвоночных на мелководье и формированию эффективного воздушного
Появление человека
Появление человека В Европе и Азии, в том числе и в нашей стране, учёные обнаружили громадное скопление костей — целые «кладбища» животных, живших несколько миллионов лет назад. Они раскопали многочисленные кости антилоп, газелей, жирафов, гиен, тигров, обезьян и других
1. ПОЯВЛЕНИЕ ПСИХИЧЕСКОГО
1. ПОЯВЛЕНИЕ ПСИХИЧЕСКОГО Наиболее принятой в настоящее время точкой зрения является та, что психическое – атрибут живых систем, а неживая природа, включая созданные людьми сложные устройства, психикой не обладает. Это важное отличие живых систем от неживых отмечено П.
Индукция и появление структуры
Индукция и появление структуры При поверхностном наблюдении за все возрастающей сложностью развивающихся зародышей можно заметить появление хорошо знакомых черт данного животного: различных органов, зубов, конечностей, глаз. Однако эмбриологи нередко оказываются
Появление креодонтов
Появление креодонтов Когда приоткрываются двери прошлого, мы видим устремленные на нас бессмысленные взоры чудовищ. У этих фантастических порождений прошлой жизни размеры тела намного опережали развитие их нервной организации.На страницах нашей книги уже находили
Происхождение цветковых растений остается загадочным
Цветковые, или покрытосеменные – сравнительно молодая группа высших растений, появившаяся в меловом периоде, стремительно размножившаяся в середине – конце мела и с тех пор занимающая господствующее положение на суше. Проблеме происхождения цветковых посвящено огромное количество публикаций, однако в этом вопросе по-прежнему много неясного. Общепризнано, что цветковые произошли от голосеменных, но от кого именно и каким образом?
Д.Д.Соколов и А.К.Тимонин с кафедры высших растений биофака МГУ подробно рассмотрели основные теории происхождения покрытосеменных в обзорной статье, опубликованной во втором номере Журнала общей биологии за 2007 г.
Авторы обращают внимание на парадоксальный факт: цветы покрытосеменных до такой степени разнообразны, что не существует ни одного признака или структурной особенности, которая была бы присуща всем цветкам без исключения. Поэтому и сформулировать, что такое цветок, весьма трудно. Тем не менее ясно, что именно появление цветка было ключевым событием в происхождении покрытосеменных.
Эти различия представляются настолько радикальными, что большинство ботаников не видят возможности постепенного перехода из одного состояния в другое и предполагают сальтационное превращение (одним скачком). Это вполне возможно, если учесть, что развитие фруктификаций у растений управляется небольшим числом генов-регуляторов, мутации в которых действительно могут приводить к скачкообразным изменениям плана строения. Аналогичная ситуация наблюдается и у животных, план строения которых в основном определяется небольшим набором генов-регуляторов (HOX-гены; см.: «Новое в науке о знаменитых Hox-генах, регуляторах развития»).
В начале XX века была популярна теория происхождения цветковых от беннеттитов – вымершей группы голосеменных, у которых имелись обоеполые фруктификации (стробилы) – в отличие от других голосеменных, имеющих однополые фруктификации. Из стробилов беннеттитов, действительно напоминающих цветы, ботаники и пытались вывести типичный для покрытосеменных обоеполый цветок. Но тут возникла проблема: у беннеттитов не обнаружилось никаких структур, из которых можно было бы вывести плодолистики. У них вообще нет мегаспорофиллов, а семязачатки сидят прямо на оси стробила. Проблема казалась неразрешимой.
Ничего невероятного в таком сценарии нет, исходя из того, что известно об общих принципах генетической регуляции развития. Гипотеза Мейена исключительно изящно и просто объясняет противоречие, казавшееся неразрешимым. Ее нельзя проверить классическими методами палеоботаники и морфологии (поскольку никаких переходных форм гипотеза Мейена не предполагает). Однако ее можно проверить методами сравнительно-генетического анализа.
На этом основании Фролик и Паркер (Frolich, Parker, 2000) выдвинули «преимущественно мужскую теорию» происхождения цветка. Они предположили, что в результате утраты гена из семейства Needle у предков цветковых женские фруктификации перестали формироваться, а семязачатки стали развиваться на верхней стороне плоских микроспорофиллов. Казалось бы, это в общем то же самое, что предполагал С.В.Мейен. Авторы «преимущественно мужской теории», однако, подчеркивают, что Мейен предполагал перенос признаков мужских структур на женские, а они говорят о переносе органов с места на место (семязачатков на микроспорофиллы). Но это, конечно, больше похоже на игру в слова, а не на существенное различие двух теорий. Различие на самом деле в другом, а именно в вопросе о предковой группе цветковых. От кого они все-таки произошли – от беннеттитов с обоеполыми фруктификациями, или от других голосеменных с разнополыми?
Эволюционные реконструкции, основанные на морфологии, подтверждали родство покрытосеменных и беннеттитовых (а также родственных беннеттитам гнетовых, которые дожили до наших дней). Однако реконструкции, основанные на молекулярных данных, показали иное. Они показали, что все дожившие до современности голосеменные представляют собой монофилетичную группу (т.е. группу, происходящую от одного общего предка и включающую всех без исключения потомков этого предка). Это значит, что последний общий предок всех современных голосеменных, в том числе гнетовых (а стало быть и беннеттитов тоже) не был предком покрытосеменных. Таким образом, предка цветковых нужно искать среди других вымерших голосеменных, более древних, точнее, обособившихся раньше, чем беннеттитовые. Фролик и Паркер предложили свою кандидатуру – користоспермовые семенные папоротники (Corystospermataceae). У них, правда, микроспорангии (пыльники) располагались на нижней, а не на верхней стороне микроспорофиллов.
Д.Д.Соколов и А.К.Тимонин также приводят доводы в пользу того, что строение семязачатков користоспермовых не позволяет вывести из них семязачатки покрытосеменных. «Подходящие» семязачатки есть у другой группы голосеменных – у кейтониевых, но зато у них нет ничего похожего на плоские микроспорофиллы, из которых можно было бы вывести плодолистики.
Авторы предполагают, что причина всех этих противоречий, вероятно, кроется в недостаточной надежности эволюционных реконструкций, основанных на молекулярных данных. По их мнению, голосеменные растения плохо подходят для молекулярно-филогенетического анализа, поскольку большинство семейств голосеменных давно вымерло. Мы, таким образом, имеем недостаточно репрезентативную выборку таксонов, что, как хорошо известно, может приводить к ошибочным молекулярным филогениям. В конечном счете, по мнению авторов, на сегодняшний день нет оснований для безоговорочного отрицания идеи Мейена о происхождении цветковых от беннеттитовых. Эту идею вполне можно сохранить в качестве рабочей гипотезы.
1 Да простят меня ботаники за нестрогость терминологии, но упоминать про «синангии микроспорангиев» в популярной заметке было бы жестоко по отношению к читателю 🙂
Появление цветковых растений и победа их в борьбе за существование
Резкий переход от господства голосеменных к господству покрытосеменных заставляет предполагать наличие каких-то резких изменений в условиях существования растений, охвативших всю планету. Профессор М. И. Голенкин высказал предположение, что в меловую эпоху происходили какие-то изменения на Земле, которые привели к тому, что облака, окутывавшие до этого Землю, рассеялись и солнечные лучи стали непосредственно падать на листья растений.
Древние типы голосеменных и папоротникообразных растений, приспособленных к обитанию в условиях влажного климата и большой облачности, оказались в неблагоприятных условиях, не могли перестроиться и начали вымирать. Вместе с ними начали вымирать и гиганты- пресмыкающиеся, узко специализировавшиеся в своём питании голосеменными растениями. Молодой же тип цветковых растений мог приспособиться к новым условиям и быстро завоевал сушу.
* ( Цветки очень разнообразны: тычинки и пестики могут находиться в разных цветках (мужские и женские цветки) или же в одном цветке (обоеполый цветок). Покровы цветка могут быть представлены и венчиком и чашечкой или же одним из них. Есть цветки с одним и многими пестиками и т. д.)
Честь открытия «двойного оплодотворения» принадлежит русскому ученому академику С. Г. Навашину. Биологическое значение впервые появившегося в растительном мире «двойного оплодотворения» огромно. Двойственная наследственность, появляющаяся в результате оплодотворения яйцеклетки и связанная с повышением жизненности организма, обогащением наследственной основы, ещё более усиливается благодаря питанию зародыша «двойственной» пищей, возникшей также в результате полового процесса. Вполне возможно допустить, что одним из важнейших условий «победы» покрытосеменных растений и было появление у них двойного оплодотворения, благодаря которому повысилась их жизненная стойкость и приспособляемость к новым и разнообразным условиям среды.
Рис. 42. Двойное оплодотворение (а) и развитие в результате его зародыша и питающей ткани (эндосперма) у покрытосеменного растения (б, в)
После оплодотворения из семяпочки формируется семя, а из стенки завязи возникает околоплодник. В целом же из пестика формируется плод.
Описанные нами картины строения пестика, протекающих в нем процессов двойного оплодотворения и образования из пестика плода явились новыми и наиболее крупными изменениями на данном этапе развития растительного мира.
Скачок от голосеменности к покрытосеменности был одним из крупнейших скачков в истории растительной формы жизни. Он настолько отдалил покрытосеменные растения от своих предков среди голосеменных, что ботаники, несмотря на углублённые исследования в течение более полустолетия, не могут решить, кто же был предком цветковых растений. Ни изучение ископаемых, ни сравнительные исследования ныне живущих форм не дают прямых ответов на этот вопрос. Существует масса теорий и гипотез о происхождении цветка и цветковых растений, но ни одна из них не завоевала общего признания.
Рис. 43. Цветок и ветка магнолии
Они отнесены к порядку многоплодниковых (или лютикоцветных), и с них большинство современных систематиков (в СССР это общепринятая точка зрения) начинает родословную цветковых растений. Признание многоплодниковых за наиболее древний тип среди известных нам цветковых растений даёт некоторые основания увязывать его происхождение от саговниковых или близких к ним беннетитов (рис. 44), т. е. считать эти голосеменные предками цветковых растений.
Рис. 44. Шишка (‘цветок’) беннетита (а): цветок магнолии (б) (часть органов удалена)
Появление на арене жизни цветковых растений и победа их в борьбе за существование в корне изменили облик растительного покрова Земли и, можно сказать, революционизировали всю органическую природу. Мрачные, однотонные и однообразные леса из голосеменных и папоротникообразных сменились разнообразными по форме и по яркой окраске своих цветов и плодов покрытосеменными растениями.
Приспособляясь ко всё более и более изменяющимся условиям среды, цветковые растения прошли длительный путь развития от деревьев и кустарников до травянистых многолетних и однолетних растений. Среди них оказались формы, которые выработали приспособления к жизни в водной среде: не только в пресноводных реках и озёрах, но и в солёных морях. Такой приспособительной гибкостью совершенно не обладали голосеменные растения, среди которых нет и не было ни одной травянистой формы и ни одного водного растения.
Цветковые растения создали новую, несравненно лучшую и разнообразную кормовую базу для животных. Нет никаких сомнений в том, что в бурном развитии млекопитающих с начала третичной эпохи очень важную роль сыграли цветковые растения. В истории птиц и особенно насекомых роль цветковых растений также очевидна. Вместе с тем и роль животных в дальнейшем развитии цветковых растений была чрезвычайно важной. Известно, как многообразны приспособления у растений для перекрёстного опыления при помощи насекомых (а у тропических растений и при помощи птиц и даже летучих мышей), для расселения плодов и семян при помощи птиц и млекопитающих.
История многих животных была связана с приспособлением их к лучшему питанию растениями. Можно определённо утверждать, что целые группы животных, как, например, плодоядные и семеноядные обезьяны, могли возникнуть и развиваться дальше лишь в окружении цветковых растений. Следовательно, и в возникновении человека цветковые растения сыграли определённую роль.
Хвойные растения, как известно, сохранились до наших дней и играют важную роль в современном растительном покрове умеренных зон. Они образуют в этих зонах огромные массивы лесов. В СССР хвойные леса из сосны, ели, лиственницы и других пород занимают значительно большую площадь, чем лиственные леса.
Начался период великого оледенения («ледниковый период»). Оледенение не было постоянным явлением. Ледники то надвигались от полюсов в более низкие широты, то отступали, и тогда бывали периоды потепления климата. На территории Европейской части СССР языки фенноскандинавского ледника спускались довольно далеко на юг: по Днепру до Кременчуга и по Дону до г. Серафимовича (устье р. Медведицы).
Понятно, какие огромные изменения должно было внести похолодание в растительный покров Земли и какой резкий отпечаток наложить на дальнейшее развитие растительного мира.
Уже первые этапы похолодания ознаменовались массовым вымиранием наиболее теплолюбивых форм. Из состава третичных лесов Европы выбывают пальмы, магнолии, лавры, гинкго и многие др. упоминавшиеся нами представители лесной раннетретичной флоры. Леса умеренной зоны формируются из граба, бука, тополя, дуба, ольхи, берёзы, сосны и других родов, обычных и теперь
для лесов этой зоны. Теплолюбивые же формы сохраняются вплоть до наших дней как представители тропической и субтропической флор. В массе начинают появляться более приспособленные к перенесению холодных условий кустарниковые и полукустарниковые формы древесных растений.
Дальнейшее похолодание, особенно связанное с оледенением, вызвало направленное образование травянистых форм, у которых почки для развития новых побегов сосредоточивались в зоне корневой шейки под прикрытием почвы, а надземная травянистая часть на зиму отмирала. Следующим этапом в приспособительных изменениях цветковых растений явились однолетние травянистые формы. У них весь цикл развития укладывается в рамки одного теплого периода года (или, как говорят, одного вегетационного периода). Растение начинает развиваться из семени весной и до наступления холодного периода успевает принести семена. Растение само отмирает, но продление рода обеспечено семенами, хорошо приспособленными для перенесения низких температур и других неблагоприятных условий (например высыхания).
Кроме изменений температурного режима на Земле, вызвавших соответственные изменения в распределении растительности, шло изменение и режима влажности, что, в свою очередь, сопровождалось соответственными изменениями у растений. На Земле определились с большей резкостью, чем в прошлые эпохи, зоны повышенной влажности, повышенной сухости и многие промежуточные между ними.
Для зон повышенной сухости опять-таки наиболее приспособленной формой являлись многолетние травянистые растения. Так, например, в засушливых зонах сформировалась степная растительность, целиком состоящая из травянистых растений.
В конце третичной эпохи, т. е. еще до великого оледенения, на Земле появились непосредственные предки человека. За миллион лет до нашего времени уже жили наши предки, представленные ископаемыми остатками питекантропа, синантропа, неандертальца и др. От этих полуживотных предков в процессе овладения орудиями труда сформировался человек. В лице человека появился новый мощный фактор, преобразующий, изменяющий природу. «Лишь человеку удалось наложить свою печать
* ( Фридрих Энгельс, Диалектика природы, 1950, стр. 14.)
Человек появился во время широкого распространения на Земле цветковых растений. Эти растения дали ему пищу, одежду, жилище, лекарства и многое другое, что необходимо для жизни. Овладение тем или иным полезным свойством растительного организма знаменовало собой шаг вперёд в развитии культуры человека. Человек с первых дней своего существования широко использовал растительный мир. Известно, что теперь люди пользуются в том или ином отношении 23 тысячами видов растений, и из них 20 тысяч, т. е. подавляющее большинство, приходится на цветковые растения (всего же в настоящее время описано свыше 150 тысяч видов цветковых).