Эволюция предков покрытосеменных растений сопровождалась следующим ароморфозом

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 18.09.2024

Прикрепленные файлы: 1 файл

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.docx

Недостаток абиогенного органического вещества вынудил часть организмов перейти на автотрофное питание. Древнейшим способом автотрофного питания является хемосинтез. Крупнейшим ароморфозом, оказавшим огромное по своим последствиям воздействие, стало возникновение фотосинтеза. [1, c. 185]].

Фотосинтез возникал у прокариотических организмов, вероятно, неоднократно. В настоящее время фотосинтетики – это не только сине-зеленые, но и другие представители эубактерий и архебактерий. Возникновение фотосинтезирующих прокариотических организмов удалено от нас на 3–3,2 млрд. лет. Все организмы в то время были анаэробными, т.е. были способны существовать в бескислородной атмосфере. В атмосфере началось накопление кислорода и углекислого газа. Примерно 2 млрд. лет назад сформировалась атмосфера, подобная современной, в ней уменьшилось количество метана, аммиака, появилась возможность для возникновения и интенсивной эволюции аэробных организмов. Переход к аэробному метаболизму был предпосылкой к возникновению окислительного фосфорилирования – чрезвычайно важного ароморфоза. Эффективность извлечения энергии из углеводов при этом возрастает сравнительно с анаэробным процессом в 18 раз. В результате аэробные прокариоты, обладающие окислительным фосфорилированием, за сравнительно короткое время получили большие возможности для широкого освоения разнообразных условий среды. Они и составили группу организмов, из которых примерно 1,5–2 млрд. лет назад выделились эукариоты [5, c. 56].

Разнообразие комбинаций морфологических и фотосинтезирующих свойств привело к возникновению различных отделов водорослей. Однако настоящие ткани у водорослей отсутствуют, поэтому они остаются первично-водными организмами. Таким образом, собственные ароморфозы у водорослей отсутствуют [5, c. 57].

В конце силура возникают Высшие (наземные) растения. В силуре происходило обмеление океана и опреснение воды. Это создало предпосылки для заселения литорали и супралиторали.

Продвижение растений на сушу связано с появлением ряда ароморфозов [1], [2], [4], [5]:

появление дифференцированных тканей: покровных, проводящих, механических, фотосинтезирующих. Появление дифференцированных тканей неразрывно связано с появлением меристем и основной паренхимы;
появление дифференцированных органов: побега (органа углеродного питания) и корня (органа минерального питания);
появляются многоклеточные гаметангии: антеридии и архегонии;
происходят существенные изменения в обмене веществ.

Содержание кислорода в атмосфере до появления наземных растений было значительно ниже современного: протерозой – 0,001 от современного уровня, кембрий – 0,01, силур – 0,1. При дефиците кислорода лимитирующим фактором в атмосфере является ультрафиолет. Выход растений на сушу сопровождался развитием метаболизма фенольных соединений (дубильных веществ, флавоноидов, антоцианов), которые участвуют в осуществлении защитных реакций, в том числе от мутагенных факторов (ультрафиолет, ионизирующие излучения, некоторые химические вещества) [2, c. 24].

Древнейшее известное наземное растений – куксония. Куксония обнаружена в 1937 г. (У. Ланг) в силурийских песчаниках Шотландии (возраст порядка 415 млн. лет). Это растение представляло собой похожий на водоросль кустик веточек, несущих спорангии. Прикреплялось к субстрату с помощью ризоидов.

Дальнейшая эволюция Высших растений разделилась на две линии: гаметофитную и спорофитную [1], [2], [4], [5].

Представители гаметофитной линии – современные Моховидные. Это бессосудистые растения, у которых отсутствуют специализированные проводящие и механические ткани.

Другая линия эволюции привела к появлению сосудистых растений, у которых в жизненном цикле доминирует спорофит, и имеются все ткани высших растений (образовательные, покровные, проводящие, основная паренхима и ее производные). Благодаря появлению всех типов тканей происходит дифференцировка тела растений на корень и побег. Древнейшими из сосудистых растений являются ныне вымершие Риниевые (псилофиты). В течение девона формируются современные группы споровых растений (плауны, хвощи, папоротники). Однако у споровых растений отсутствует семя, и спорофит развивается из недифференцированного зародыша [1], [2], [4], [5].

В начале мезозоя появляются первые Голосеменные растения, которые характеризуются рядом ароморфозов [1, c. 193-196]:

1. Появление семязачатков (семяпочек); в семязачатке развивается женский гаметофит (эндосперм).

2. Появление пыльцевых зерен; пыльцевое зерно прорастает в пыльцевую трубку, образуя мужской гаметофит. В результате для оплодотворения капельножидкая вода не нужна.

3. Появление семени, в состав которого входит дифференцированный зародыш и эндосперм, который содержит питательные вещества для развития зародыша и проростка.

Первые Покрытосеменные (Цветковые) растения появляются в юрском периоде, а в меловом периоде начинается их адаптивная радиация.

Покрытосеменные характеризуются следующими ароморфозами [1, c. 196-197]:

1. Всегда имеется пестик – замкнутый плодолистик с семязачатками.

3. Имеется зародышевый мешок, структура которого обеспечивает двойное оплодотворение.

В настоящее время Покрытосеменные находятся в состоянии биологического прогресса. Они представлены множеством жизненных форм: деревья, кустарники, лианы, однолетние и многолетние травы, водные растения. Особого разнообразия достигает строение цветка, что способствует точности опыления и обеспечивает интенсивное видообразование – к Покрытосеменным относится около 250 тысяч видов растений.

На наш взгляд, можно выделить следующие основные этапы ароморфоза у растений:

Ароморфозы - это новые изменения в строении организмов, которые повышают уровень организации этих организмов. Они появляются в ходе эволюционного процесса. Покрытосеменные растения получили многие ароморфозы. Это появление цветка, пыльцы и других репродуктивных органов, образование плода, который окружает семена растения, появление пигментов, которые окрашивают цветки для привлечения насекомых опылителей. Также, цветки могут собираться в соцветия. Это нужно для опыления ветром или же для того, чтобы быть более заметными для насекомых.

Главным отличием покрытосеменных от голосеменных является наличие у первых плода – семя не лежит открыто, а защищено плодовой оболочкой. Кроме этого, есть много менее очевидных отличий, представленных в следующей таблице:

Отдел покрытосеменные

Сравнение голосеменных и покрытосеменных

Отдел Покрытосеменные делится на два класса: однодольные и двудольные, отличающиеся друг от друга рядом признаков.

Цветки однодольных чаще трехчленного типа, то есть количество частей цветка кратно трем: 3-6 лепестков, 6 тычинок. Цветки двудольных пятичленного типа.

Околоцветник однодольных простой, состоящий чаще только из венчика, двудольные имеют двойной околоцветник, образованный чашечкой и венчиком.

У представителей этих классов отличается и семя. Зародыш однодольных огражден от эндосперма щитком, через который происходит его питание при прорастании семени, семя имеет только одну семядолю, что и определило название класса. Зародыш двудольных питается за счет самих семядолей, эндосперма нет у большинства представителей. Семя содержит две семядоли.

Однодольные – в основном травянистые растения, их проводящие пучки не имеют камбия и не способны вторично утолщаться (даже бамбук и пальмы утолщаются не за счет камбия).

Стебли двудольных имеют открытые проводящие пучки (между ксилемой и флоэмой лежит камбий, откладывающих в сторону ксилемы новые сосуды и другие элементы древесины, а в сторону флоэмы – ситовидные трубки и другие элементы луба), поэтому способны к вторичному утолщению и часто являются древесными.

Край листа однодольных ровный, а у двудольных растений может быть как ровным, так и пильчатым, зубчатым и т. д.

Лист однодольных простой, то есть листовая пластинка едина, у двудольных лист может быть как простым, так и сложным (листовая пластинка может быть разделена).

Отличается и тип жилкования (расположения жилок в листе): у однодольных параллельное и дуговое жилкование, у двудольных – перистое, сетчатое, пальчатое жилкование.

Корневая система однодольных часто состоит из придаточных корней, а главный корень отсутствует. Такая корневая система называется мочковатой.

Двудольные имеют стержневую корневую системы с чётко выраженным главным корнем.

Семейства двудольных растений

Цветок: имеет двойной околоцветник (четыре чашелистика и четыре лепестка), тычинок шесть (два во внешнем круге, четыре во внутреннем), пестик один.

Диаграмма цветка:

Соцветие: кисть, метелка

Рис. Соцветие кисть

Рис. Соцветие метёлка

Плод: стручок, стручочек.

Семена: не имеют эндосперма

Представители:

Горчица и рапс (используют для получения растительных масел, оставшийся после отжима жмых сушат, перемалывают и делают горчичный порошок, который используется в горчичниках и в кулинарии; растения относятся к медоносным).

Репа, турнепс, редька, редис (используются видоизмененные корни - корнеплоды).

Пастушья сумка (сорное растение).

Левкой и ночная красавица (декоративные).

Другие особенности: растения этого семейства содержат большое количество витамина С, путем искусственного отбора получены: листовая капуста, цветная (в пищу используют видоизмененные сочные цветки), белокочанная и краснокочанная (используется видоизменённый побег или почка), брюссельская (видоизмененные почки), кольраби (видоизмененный побег). Капуста – двулетнее растение, в первый год происходит активное накопление питательных веществ, а на второй год происходит цветение и плодоношение.

Цветок: пятичленного типа, обоеполый правильный (с радиальной симметрией). Количество тычинок чаще всего четно количеству лепестков, количество пестиков может быть разным. Околоцветник у многих представителей двойной.

Формула цветка: *Ca₅Co₅A_∞G_∞ (*Ч₅Л₅Т_∞П_∞) или *Ca₅Co₅A_∞G₁ (*Ч₅Л₅Т_∞П₁) – это наиболее распространенные формулы, могут встречаться и другие, но общей чертой у них останется количество чашелистиков равное пяти, число лепестков кратно пяти, они могут быть сросшимися или свободными.

Диаграмма цветка:

Соцветие: зонтики, щитки, кисти

Плод: орешки, многоорешки, костянки, многокостянки, встречается большое количество ложных плодов.

Семена: у большинства без эндосперма

Представители: шиповник, яблоня, рябина, малина, ежевика, костяника, морошка, груша, слива, терновник, алыча, боярышник, миндаль, абрикос, персик, вишня

Другие особенности: Содержащийся в миндале глюкозид амигдалин разлагается на бензальдегид и синильную кислоту. Абрикос содержит большое количество витамина А.

Цветок: чаще неправильный (зигоморфный, билатерально симметричный), пестик один, тычинок десять. Верхний, самый крупный лепесток называют парусом, два боковых – веслами или крыльями, два нижних лепестка сливаются, образуя лодочку.

Диаграмма цветка:

Соцветие: кисти, головки

Рис. Соцветие кисть

Рис. Соцветие головка

Плод: боб

Семена: без эндосперма

Представители: мимоза, акация, арахис, горох, фасоль, клевер, соя, люцерна.

Другие особенности: у акации прилистники превращены в колючки.

Некоторые культурные бобовые, такие как горох посевной, размножаются самоопылением. Бобовые вступают в симбиоз с азотфиксирующими бактериями. Листья у всех сложные, есть видоизменения листа – ус (горох).

Цветок: цветки чаще правильные (радиально-симметричные), число чашелистиков, тычинок и лепестков кратно пяти, пестик один.

Диаграмма цветка:

Соцветие: завиток

Плод: ягоды и коробочки

Рис. Плод коробочка

Семена: без эндосперма

Представители: томат, картофель, паслён, белена, дурман, баклажан, красный перец, физалис, белладонна, табак, мандрагора,

Другие особенности: многие паслёновые содержат алкалоиды, вследствие чего они ядовиты. Стебель, листья, ягоды картофеля и позеленевшие клубни накапливают соланин

Семейство сложноцветные или астровые

Цветок: может быть трубчатым, язычковым или ложноязычковым, воронковидным. Обычно цветок имеет один пестик, пять сросшихся тычинок, пять сросшихся лепестков.

Формула цветка: так как цветки даже в одной корзинке могут быть разными, то и формул может быть множество:

Диаграмма трубчатого цветка:

Соцветие: всегда корзинка

Плод: семянка, развивается из завязи, в основании которой образуется много щетинок и волосков, которые образуют хохлатку, способствующую распространению семян.

Семена: нет эндосперма

Представители: ромашка, василёк, мать-и-мачеха, кошачья лапка, одуванчик, подсолнечник, лопух, топинамбур или земляная груша, маргаритки, ноготки, георгины, астры, циннии, бодяк или розовый осот, чертополох, тысячелистник

Класс однодольные

На данный момент растения этого класса являются наиболее прогрессивными, их семя имеет хорошо развитый эндосперм, скорость их размножения позволила захватить большие территории нашей планеты.

Большинство представителей класса – травянистые растения, но есть и небольшое количество древесных (пальмы, бамбук, юкка).

Цветок: обоеполый, правильный (актиноморфный), имеет простой околоцветник, количество лепестков кратно трем, пестик один, тычинок шесть.

Диаграмма цветка:

Соцветие: кисти, колосья, метелки

Плод: коробочка, ягода.

Семена: с эндоспермом у всех представителей

Представители: чемерица, лилейник, алоэ, гусиный лук, тюльпан, рябчик, пролески, гиацинты, лук, чеснок, ландыш, спаржа, вороний глаз.

Другие особенности: многие представители имеют видоизмененные подземные побеги – корневища и луковицы. Ягоды ландыша и вороньего глаза ядовиты.

Цветок: типичный околоцветник отсутствует, есть верхняя кроющая чешуя, образованная предлистом; нижняя кроющая чешуя, околоцветные пленки. Тычинки три, иногда их количество сокращается до двух или даже одной, пестик один. Опыление только ветром. Цветки обоеполые.

Диаграмма цветка:

Соцветие: сложный колос, метелка, султан

Плод: зарновка. Ее семенная чешуя плотно срастается с тонким околоплодником.

Семена: Эндосперм крахмалистый, благодаря чему его используют в производстве муки.

Представители: бамбук, рожь, пырей, пшеница, мятлик, овес, тимофеека, лисохвост, просо, рис, кукуруза.

Другие особенности: междоузлия у большинства полые, такой стебель называется соломиной. Листья влагалищные, обхватывающие стебель. Имеется подземный видоизмененный побег – корневище. Рост стебля вставочный, за счет образовательной ткани узла.

Ароморфоз - это приспособительные изменения живых организмов, которые возникают в ходе эволюции, имеют общее значение и направлены на повышение уровня организации, что увеличивает жизнеспособность.

Появление ароморфозов имеет решающее значение в борьбе за существование. Живые организмы, в которых происходят подобные изменения, становятся более приспособленными к условиям внешней среды и могут осваивать новую среду обитания. Примером ароморфоза является любое эволюционное изменение, которое приводит к появлению новых, прогрессивных групп организмов.

Формирование ароморфозов является достаточно длительным процессом и связано с наследственной изменчивостью. Кроме этого, значение в появлении новых свойств живых существ имеет естественный отбор, когда выживают более приспособленные организмы. Они имеют больше физиологических возможностей бороться за свое существование и дают большее количество потомков с полезными свойствами, которые передаются следующим поколениям.

Можно сказать, что ароморфоз является важным морфофизиологическим процессом. Он ведет к появлению более сложных организмов, которые в меньшей степени зависят от условий внешней среды.

Ароморфозы у растений

Появление различных видов водорослей связывают с различной комбинацией морфологических свойств и способности к фотосинтезу, однако настоящие ткани у них отсутствуют, поэтому их считают первично-водными организмами (эволюционные изменения в их строении отсутствуют).

Если указывать примеры ароморфоза, то наиболее важным можно назвать дифференциацию тканей, которая привела к появлению наземных высших растений. Наиболее примитивные из них - это мхи, поскольку в данных растений дифференциация клеток прошла слабо, корень отсутствует, а побеги характеризуются примитивным строением.

Следующим важным ароморфозом стало разделение тела растения на побег и корень. В дальнейшем возникли споровые растения, к которым относят папоротники, хвощи и плауны, однако у них еще отсутствуют семена, а спорофит развивается из зародыша, который мало дифференцирован. Поскольку для оплодотворения нужна вода, то это в определенной степени ограничивает широкое распространение споровых растений.

Примеры ароморфоза у растений

Если говорить о радикальных изменениях в строении и структуре растений, то следует вспомнить отдел Голосеменные, представители которого имеют ряд ароморфозов:

у них появляется семязачаток, в котором развивается эндосперм (женский гаметофит);
имеются пыльцевые зерна, которые прорастают в пыльцевую трубу; образуется мужской гаметофит; для оплодотворения не нужна вода;
у данных растений есть семена, которые состоят из хорошо дифференцированного зародыша, а также эндосперма, который является источником питательных веществ для развития зародыша.

К семенным растениям принадлежат еще Покрытосеменные. Они возникли в юрский период. Примеры ароморфоза данного отдела растений следующие:

Следует отметить, что данная группа растений насчитывает около 250 видов и находится на пути биологического прогресса. Так, покрытосеменные представлены различными жизненными формами (это деревья, кусты, лианы, травы, водные представители), которые постоянно совершенствуются относительно строения и функций отдельных частей.

Эволюционные изменения в строении животных

Эукариотические организмы, которые характеризовались гетеротрофным типом питания, дали начало грибам и животным. Первые из них представлены одноклеточными организмами, которые не имели тканей. В протерозойскую эру появляются многоклеточные беспозвоночные существа. Наиболее примитивными были двухслойные животные, например Кишечнополостные. Примеры ароморфоза у животных этой группы - двухслойный зародыш и тело, которое состоит из двух листков - эктодермы и энтодермы.

Следующим важным совершенствованием строения стало появление среднего зародышевого листка - мезодермы, которая спровоцировала дифференциацию тканей и появление систем органов (Плоские и Круглые черви). Следующим ароморфозом стало появление целома - вторичной полости, благодаря которой тело животных начало разделяться на отделы.

Возникли примитивные Первичноротые (например, Кольчатые черви), которые уже имели параподии (примитивные конечности) и гомономное сегментированное тело. Примеры ароморфоза, который произошел в дальнейшем, – появление гетерономной сегментации тела и членистых конечностей (возникли Членистоногие). В начале девона произошел выход на сушу паукообразных и насекомых, у которых наблюдался серьезный ароморфоз – возникновение зародышевых оболочек.

Эволюция вторичноротых

Появление у данных организмов хорды, нервной трубки, брюшной аорты, а затем сердца привело к формированию нового типа - хордовых животных. В дальнейшем у рыб развивается висцеральный и осевой скелет. Так, у них уже наблюдается наличие мозговой коробки и челюстного отдела черепа.

У костных рыб также прошел ряд важных ароморфозов (появилось легочное дыхание и настоящие конечности), что дало начало земноводным.

Дальше развиваются амниоты, которые имели три зародышевые оболочки. Первыми их представителями стали рептилии. Они были независимыми от воды, но из-за отсутствия замкнутого круга кровообращения не могли контролировать постоянную температуру тела, что привело к их массовому вымиранию в конце мезозоя.

Дальнейшие примеры ароморфоза - появление полной перегородки в сердце между желудочками. Это позволило разделить круги кровообращения, что привело к появлению теплокровных животных, которые в дальнейшем приобрели способность к полетам. Так возник класс Птицы.

Ароморфозы, которые привели к появлению млекопитающих

У зверозубых рептилий со временем увеличились полушария переднего мозга, развилась кора, появилось четырехкамерное сердце, прошла редукция дуги аорты. Кроме этого, млекопитающие возникли вследствие появления слуховых косточек, шерстяного покрова и молочных желез, дифференциации зубов в альвеолах. Следующий пример ароморфоза у млекопитающих - появление плаценты и живорождение.

Так, вскармливание детенышей молоком, прогрессивное развитие легких, головного мозга, кровеносной системы, а также ряд других ароморфозов - причины резкого повышения общего уровня организации животных и появления высших организмов.

Последним значительным ароморфозом можно назвать увеличение головного мозга у предков человека (эпиморфоз). На сегодняшний день Человек разумный освоил адаптивные зоны земли, что спровоцировало появление ноосферы. При этом органический мир вступил в новую эру - психозойную.

Если подытожить, то следует сказать, что крупные ароморфозы приводят к захвату новых местообитаний и появлению новых организмов со специализированными признаками, которые играют ведущую роль в эволюционном процессе.

Первый слайд презентации: МНОГООБРАЗИЕ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ

Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ: Многообразие Цветковых растений Классы покрытосеменных. Семейства. Роль растений в природе и жизни человека. Автор презентации - учитель биологии санаторной школы-интернат №28 г. Ростова-на-Дону

Слайд 2: Особенности строения Цветковых

У цветковых имеются: ткани : образовательная, покровная, механическая, проводящая, основная и выделительная вегетативные органы : корень и побег (эти органы разнообразны по строению и функциям, имеют видоизменения) генеративные органы (цветок и плод с семенами) семена, которые находятся внутри плода (окружены околоплодником)

Слайд 3: Особенности строения Цветковых

Для цветковых характерно: опыление ветром, насекомыми, водой, птицами (самоопыление, перекрестное) оплодотворение - двойное, без участия воды в жизненном цикле : преобладает спорофит, гаметофит уменьшен (мужской до пыльцевого зерна, женский до восьмиядерного зародышевого мешка) жизненные формы : травы, кустарники, лианы, деревья

Слайд 4: МНОГООБРАЗИЕ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ

Класс Двудольные МНОГООБРАЗИЕ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ

Слайд 5: СЕМЕЙСТВО КРЕСТОЦВЕТНЫЕ

Формула цветка: Ч4Л4Т2+4П1. Лепестки располагаются крестообразно. Соцветие – кисть. Плод – стручки (стручочки ). .

Слайд 6: СЕМЕЙСТВО КРЕСТОЦВЕТНЫЕ

Слайд 7: КУЛЬТУРНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМ. КРЕСТОЦВЕТНЫЕ

Используемые человеком части растений этого семейства: корнеплоды у редиса, стручки у горчицы, корень и листья у хрена, листья у капусты.

Слайд 8: СЕМЕЙСТВО БОБОВЫЕ

Слайд 9: КОРМОВЫЕ И ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМ. БОБОВЫЕ

Слайд 10: КУЛЬТУРНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМ. БОБОВЫЕ

Слайд 11: ДЕКОРАТИВНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМ. БОБОВЫЕ

Слайд 12: СЕМЕЙСТВО СЛОЖНОЦВЕТНЫЕ

Формула цветка: Л (5) Т (5) П 1 Соцветие – корзинка Плод – семянка Чашечка превратилась в волоски или отсутствует

Слайд 13: КУЛЬТУРНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМ. СЛОЖНОЦВЕТНЫЕ

Слайд 14: ДЕКОРАТИВНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМ. СЛОЖНОЦВЕТНЫЕ

Многие растения этого семейства обладают способностью располагать свои листья ребром к падающему на них свету. Это предохраняет растения от солнечных лучей и способствует, уменьшению транспирации без снижения интенсивности фотосинтеза.

Слайд 15: ДИКОРАСТУЩИЕ РАСТЕНИЯ СЕМ. СЛОЖНОЦВЕТНЫЕ

Слайд 16: СЕМЕЙСТВО ПАСЛЕНОВЫЕ

Формула цветка: Ч(5) Л(5) Т5 П1 Соцветие – кисть Плод – ягода (паслён, томаты, картофель, перец) Плод – коробочка ( табак, дурман, душистый табак, петуния, белена)

Читайте также: