в какую эру появились покрытосеменные растения
В какую эру появились покрытосеменные 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
Геологическая эволюция
На настоящий момент установлено, что жизнь на Земле возникла около 3-3,5 млрд. лет назад. За это время на планете произошли существенные изменения: менялся климат, двигались материки, активно шли горообразовательные процессы. Вода то затапливала гигантские пространства на миллионы лет, то отступала под натиском испепеляющего солнца и жары.
Об этих процессах мы можем только догадываться, изучая осадочные породы, которые за это время пластами накладывались друг на друга. Химический анализ позволяет определить их возраст, а также сделать вывод о климате того периода. В определение возраста окаменелостей помогает радиоуглеродный анализ.
Наиболее ранняя эра Земли, начавшаяся около 3-3,5 млрд. лет назад и продлившаяся 900 млн. лет. Самые древние живые организмы были найдены в этот промежуток времени: они были гетеротрофами, заселявшими дно теплых морей. Кислород отсутствовал, был возможен только анаэробный тип дыхания.
В архейский период отмечалась активная вулканическая деятельность, происходили значительные колебание температуры. На поверхности Земли жизнь была невозможна из-за губительных УФ (ультрафиолетовых) лучей. Именно поэтому жизнь «спряталась» на дне океана, где не так выражены перепады температур и рассеивается УФ излучение.
К концу архея животные разделились на про- и эукариотические организмы.
Протерозойская эра (от греч. proteros — первый из двух + zoe — жизнь)
Протерозойская эра продолжалась около 2000 млн. лет. Поверхность планеты напоминала ледяную пустыню, климат соответственно был холодный.
Холодный климат меняется на умеренно влажный, а затем на теплый сухой. Тают оледенения суши, в результате чего огромные пространства заполняются водой.
Большая часть суши подверглась сильнейшему затоплению, наземные животные почти не встречались. В толще океана обитали фораминиферы и радиолярии.
Это период господства рыб в морях. Возникают активно плавающие хрящевые рыбы, у которых имеются челюсти для захвата пищи. Появляются все известные на настоящее время систематические группы рыб.
Некоторые рыбы, обитающие в бедных кислородом (пересыхающих) водоемах, используя плавники, приобрели способность переползать из одного водоема в другой и дышать атмосферным воздухом. Так появляются двоякодышащие и кистеперые рыбы.
К концу девона на сушу выходят первые земноводные: ихтиостеги и стегоцефалы, произошедшие от кистеперых рыб. Возникают древовидные леса, состоящие из хвощей, плаунов и папоротников.
В карбоне материки еще более опускаются, часть суши оказывается заболоченной. Поначалу теплый и влажный климат сменяется к концу периода холодным и сухим.
Бурно развиваются древовидные леса из папоротников, которые достигали в высоту 40 метров. Массовое отмирание папоротникообразных в этом периоде привело к образованию обширных залежей каменного угля, в честь которого период и получил свое название.
Размножение семенных растений, появившихся в карбоне, более не связано с наличием воды, благодаря чему они расселяются вглубь материков.
В морях все также распространены фораминиферы, радиолярии, кораллы и моллюски. Возникают первые насекомые: тараканы, стрекозы, жесткокрылые. Под конец периода появляются пресмыкающиеся, размножение которых не связано с наличием воды, что позволяет им заселить сухие, ранее незаселенные территории.
В перми активируется вулканическая деятельность, происходит крупнейшее отступление моря, вследствие которого образуются большие пространства суши. Климат также меняется: он становится резко континентальным.
К таким серьезным изменениям не приспособлены многие виды животных и растений: полностью вымирают трилобиты, многие моллюски, крупные рыбы и насекомые, значительная часть амфибий, исчезают древовидные папоротники, хвощи и плауны.
В природе не бывает пустого места: приспособленные особи выживают, размножаются и занимают освобожденные другими видами ниши. Бурно развиваются пресмыкающиеся, появляются звероподобные ящеры, примерно в это же время возникают первые млекопитающие.
Чтобы легко запомнить периоды палеозойской эры, рекомендую взять на вооружение мнемоническое правило: «Каждый Отличный Студент Должен Курить Папиросы». Если вы обратите внимание на первые буквы этих слов, то поймете, что они совпадают с первыми буквами периодов палеозоя и расположены в нужном порядке.
Мезозойская эра (греч. mesos — средний + zoe — жизнь)
Мезозойская эра продлилась 186 млн. лет. Если бы мы сейчас перенеслись в то далекое время, то внешне заметили бы сходство мезозойского мира с нынешним, однако более детальное изучение показало бы нам, что его составляют совершенно иные растения и животные.
Климат становится более сухим, что приводит к пересыханию внутренних морей. Активно идут горообразовательные процессы, начавшиеся в перми. Начинается движение материков, образуются пустынные пространства.
В царстве растений господствуют голосеменные, размножение которых не зависит от воды. Среди голосеменных активно заселяют территории саговниковые, хвойные, гинкговые растения.
Большинство амфибий окончательно вымирает. В животном мире господствуют пресмыкающиеся, среди которых встречаются черепахи, ихтиозавры, птицетазовые и ящеротазовые динозавры, клювоголовые, крокодилы и чешуйчатые. Часть рептилий дает начало млекопитающим, близким к однопроходным животным.
Климат становится более теплым и влажным, несколько увеличивается площадь морей. В глубине материков образовались многочисленные озера и болота.
В царстве растений господство остается за голосеменными растениями, наибольший расцвет среди которых переживают беннеттитовые, гнетовые, саговниковые.
Крупные моллюски и рептилии вымирают, эра динозавров заканчивается. На первый план выходят млекопитающие, ароморфозы которых, теплокровность и живорождение, позволяют занять господствующее положение. Появляются сумчатые и плацентарные млекопитающие.
Отправной точкой кайнозойской эры служит образование Альп, в это же время возникли и другие высочайшие горные системы. Я искренне рад быть вашим современником, и сообщаю, что мы с вами живем в кайнозойскую эру, которая длится уже 67 млн. лет. За это время произошло несколько материковых оледенений, возникновение человека.
В начале палеогена устанавливается теплый тропический и субтропический климат. Широко распространяются леса и редколесья. Большая часть животных представлена лесными обитателями.
Сумчатые и плацентарные млекопитающие эволюционируют параллельно. Возникают приматы, хищные и копытные животные, широкого разнообразия достигает мир птиц.
К концу палеогена климат становится континентальным, в Арктике и Антарктике появляются первые ледяные шапки. Леса преобразуются в саванны и заросли кустарников.
Климат в неогене был влажным и теплым. Расселившиеся в палеоген кустарники сменяются саванной и степной растительностью, образуются полупустыни и пустыни.
По берегам рек и озер растут березы, можжевельник, сосны, ивы, тополя. Среди животных расцвет происходит у обитателей открытых пространств: гиппарионов (примитивных лошадей), быков, слонов, жирафов, антилоп. Среди разнообразного и многочисленного класса птиц нередко встречаются хищные гигантские бегающие птицы.
Пангея и удивительная Австралия
Особого внимания требует Австралия. Этот материк отделился раньше всех, вследствие чего флора и фауна на нем формировались изолированно от остальных континентов.
Именно по этой причине в Австралии можно обнаружить виды растений и животных, которые более нигде не встречаются: сумчатые животные (кенгуру, куница, коала), подземные орхидеи, банксии и многие другие удивительные виды.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
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 🙂
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Sasapost (Египет): брешь в теории эволюции. Тайна происхождения покрытосеменных растений, поставившая Дарвина в тупик!
В древнегреческих мифах говорится, что Ахиллес, несмотря на все свое мужество и силу, имел роковую слабость — пятку. Сегодня мы узнаем об «ахиллесовой пяте» теории эволюции Чарльза Дарвина.
В конце XIX века британский натуралист Чарльз Роберт Дарвин сформулировал теорию эволюции человека и предоставил научному сообществу информацию, которая до сих пор изучается и исследуется учеными.
Но этот ученый, посвятивший свою жизнь происхождению видов, испытывал целую гамму отрицательных эмоций, когда смотрел на букет цветов. Тайна цветковых растений угнетала его до последних дней.
Он смотрел на нее, как будто она была слишком незначительной, чтобы стать проблемой для человека, который смог проследить эволюцию человека через окаменелости. Тем не менее он так и не смог проследить эволюцию цветковых растений, как эволюцию человека, что стало брешью в его теории. До сих пор эта проблема называется «отвратительной тайной Дарвина». Какие растения озадачили Дарвина и ученых после него?
Они обеспечили нас едой и одеждой, но как они появились на Земле?
Впервые термин «отвратительная тайна» Чарльз Дарвин употребил в 1879 году в письме своему другу, исследователю и ботанику Джозефу Хукеру. В нем он писал, что стремительное по геологическим меркам развитие высших видов растений составляет ужасную тайну.
Не секрет, что речь идет о появлении покрытосеменных или цветковых растений (Magnoliophyta) — отдела высших растений, отличительной особенностью которых является наличие цветка в качестве органа полового размножения. Этот отдел считается самым многочисленным из всех отделов в царстве Растений. Более того, многие цветковые растения являются источником пищи, лекарств и одежды.
Хлопок, лен, томаты и люцерна — представители отдела Покрытосемянных. Важно также отметить, что в этот отдел входит подавляющее большинство всех известных растений: от дуба до полевых цветов и водяных лилий.
По геологическим меркам покрытосемянные появились не так давно. Тем не менее они быстро распространились по всей планете и заняли господствующее положение. В то время ученые еще не находили окаменелости растений, из которых могли развиться покрытосеменные, поэтому их внезапное появление стало загадкой, которую Дарвин пытался разгадать.
Дарвина беспокоило то, как цветковые растения «в мгновение ока» завоевали мир. Благодаря теории эволюции он смог обосновать, как из простейших видов постепенно развилось то многообразие, которое мы наблюдаем сегодня. Но вопрос, который ставил Дарвина в тупик и до сих пор озадачивает многих ботаников: почему эволюционные изменения покрытосеменных растений происходили не постепенно?
Летом 1881 года Дарвин написал своему другу ученому: «Для меня нет ничего более экстраординарного в истории растительного царства, чем неожиданное и стремительное развитие высших растений».
Покрытосеменные — ахиллесова пята эволюционной теории Дарвина
В 1859 году Дарвин опубликовал труд «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В нем он представил свою теорию об эволюции живого мира, согласно которой все живые организмы, включая человека, произошли от одного общего предка.
Контекст
Videnskab: надежна ли теория эволюции?
Homo naledi — загадочное звено человеческой эволюции
Knowable: эволюционные стратегии сексуального поведения
В 1876 году шотландский ботаник Уильям Каррутерс, широко известный в то время в научном сообществе, на лекции для Ассоциации геологов, обратил внимание на пробел в теории эволюции, упомянутый в книге «Происхождение видов», о которой тогда говорило все научное сообщество.
Каррутерс выделил проблемы Дарвина с летописью окаменелостей, сосредоточив внимание на внезапном появлении цветковых или покрытосеменных растений. Его комментарии были опубликованы в газете The Times и в научной прессе, что вызвало общественные дебаты.
Для Дарвина и сторонников его эволюционной теории это было «проклятием» в основном потому, что Каррутерс пытался объяснить летопись окаменелостей с религиозной точки зрения в отличие от Дарвина, который отделял свою теорию от религии.
«Это действительно была «отвратительная тайна», которая занимала его ум в последние дни его жизни», — заявил биолог Ричард Баггс в интервью BBC в начале 2021 года. Он подтвердил, что даже сейчас, спустя почти 150 лет, эта «тайна» все еще ставит в тупик ученых.
Объяснение или новая загадка?
Многие исследователи пытались разгадать «отвратительную тайну» Дарвина. В 2019 году ученые пришли к выводу, что основной причиной распространения и доминирования покрытосеменных является их способность изменять размер своего генома. У покрытосеменных размер генома меньше размера клетки, но он сохраняет все характеристики растения, необходимые для жизни.
Уменьшив размер генома, содержащегося в ядре клетки, растения смогли наладить фотосинтез — процесс преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и кислород с использованием энергии солнечного света. Появление в листьях разветвленной сети жилок позволило им быстрее отводить продукты фотосинтеза, что способствовало распространению и доминированию покрытосеменных в мире. Ученые привели «убедительные» доказательства и сочли их окончательным ответом на вопрос: «Почему покрытосеменные растения так быстро распространились на планете?»
Но здесь возникает новый вопрос: как покрытосеменные уменьшили размер своего генома?
Другие попытки
В исследовании, опубликованном в начале 2021 года в научном журнале Nature Ecology & Evolution, говорится об анализе окаменелостей растений с помощью новейших методов. По словам авторов исследования, покрытосеменные появились в меловой и юрский периоды, но их окаменелости не сохранились до наших дней или в те времена этих растений было довольно мало.
Даниэле Сильвестро, ведущий автор исследования, говорит, что сначала доминировали голосеменные, а покрытосеменные росли в небольшом количестве, но в более поздние периоды они заняли свое господствующее положение.
Но исследование не ответило на вопрос, каким образом изменился размер генома, позволивший покрытосеменным стать доминирующей формой растительной жизни на планете. На сегодняшний день покрытосеменные составляют около 90% от всех видов растений, включая большинство культурных растений!
«Мы не ожидаем, что это исследование положит конец спорам вокруг покрытосеменных растений, но это, по крайней мере, шаг на пути к разгадке этой тайны», — сказал соавтор исследования профессор Филип Донохью из Бристольского университета в Великобритании.
Авторы исследования, опубликованного в мае 2021 года, утверждают, что проанализировали хорошо сохранившиеся окаменелости растений мелового периода, найденные в Китае. Эти окаменелости, возрастом 125 миллионов лет, представляют собой чашеобразные структуры, окруженные семенами. Ученые предположили, что эти чашевидные растения являются возможными предками покрытосеменных, но позднее появилось другое исследование, которое опровергло это предположение.
Во втором исследовании говорится, что описанные растения и их окаменелости существовали в то же время, что и покрытосеменные, поэтому они не могли произойти от них, и могли быть в лучшем случае «кузенами».
До сих пор эта «отвратительная тайна» ставит в тупик многих ученых. И каждый раз, когда они находят ответ на один вопрос, на его месте появляются множество других. Противники теории эволюции настаивают на том, что нельзя игнорировать «отвратительную тайну», которую Дарвин упомянул в своем труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Никто не знает, что наука обнаружит в будущем, но люди хотят знать, откуда взялись те растения, которые обеспечивают нас едой, одеждой и лекарствами?
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.