Les premières plantes terrestres et leurs noms. Évolution du monde organique aux époques protérozoïque et paléozoïque

20.06.2020

Les premières plantes sur terre

La pollinisation a eu lieu avec l'aide du vent. Au lieu de spermatozoïdes (formes mobiles), ils ont formé des spermatozoïdes (formes immobiles), qui ont été livrés à l'ovule éducation spéciale grain de pollen. De plus, les gymnospermes ne formaient pas de spores, mais des graines contenant un apport de nutriments.

L'évolution ultérieure des plantes a été marquée par l'apparition d'angiospermes (floraison). Cela s'est produit il y a environ 130 millions d'années. Et il y a environ 60 millions d'années, ils ont commencé à dominer la Terre. Par rapport aux gymnospermes, les plantes à fleurs sont mieux adaptées à la vie terrestre. On peut dire qu'ils ont commencé à utiliser davantage les opportunités environnement. Ainsi, leur pollinisation a commencé à se produire non seulement avec l'aide du vent, mais aussi à travers les insectes. Cela a augmenté l'efficacité de la pollinisation. Les graines d'angiospermes se trouvent dans les fruits, ce qui permet une distribution plus efficace. De plus, les plantes à fleurs ont une structure tissulaire plus complexe, par exemple dans le système conducteur.

Actuellement, les angiospermes sont le groupe de plantes le plus nombreux en termes de nombre d'espèces.

Article principal : Fougères

Rhyniophytes est un groupe de plantes disparu. Certains scientifiques les considèrent comme les ancêtres des mousses, des fougères, des prêles et des lycopodes. D'autres suggèrent que les rhinophytes ont maîtrisé la terre en même temps que les mousses.

Les premières plantes terrestres - les rhinophytes sont apparues il y a environ 400 millions d'années. Leur corps était constitué de brindilles vertes. Chaque branche ramifiée, se divisant en deux parties. Les cellules veineuses contenaient de la chlorophylle et la photosynthèse a eu lieu. Matériel du site http://wikiwhat.ru

Les rhinophytes poussaient dans les endroits humides. Ils étaient attachés au sol par des rhizoïdes - des excroissances à la surface de veto-checks situés horizontalement.

Les premières plantes terrestres

Aux extrémités des branches se trouvaient des parties porteuses de spores, dans lesquelles les spores mûrissaient. Chez les rhinophytes, des tissus conducteurs et mécaniques ont déjà commencé à se former. Au cours de l'évolution, en raison de l'apparition de changements héréditaires et de la sélection naturelle, un tissu tégumentaire avec des stomates régulant l'évaporation de l'eau s'est formé à la surface des branches des rhinophytes.

Images (photos, dessins)

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Sur cette page, du matériel sur les sujets :

Tissus tégumentaires et mécaniques conducteurs chez les rhinophytes et les fougères
Diagramme du cycle de vie des rionophytes
L'histoire de la réponse rhinophyta
Message première plante terrestre
Quand et à partir de quel groupe d'algues sont apparus les premiers reniophytes ?

Origine et systématique des plantes supérieures.

Les plantes supérieures ont probablement évolué à partir d'une sorte d'algue. Ceci est attesté par le fait que dans histoire géologique Dans le monde végétal, les plantes supérieures ont été précédées par les algues. Les faits suivants témoignent en faveur de cette hypothèse: la similitude du plus ancien groupe éteint de plantes supérieures - les rhinophytes - avec les algues, une nature très similaire de leur ramification; similitude dans l'alternance des générations de plantes supérieures et de nombreuses algues ; la présence de flagelles et la capacité de nager indépendamment dans les cellules germinales mâles de nombreuses plantes supérieures ; similarité dans la structure et la fonction des chloroplastes.

On pense que les plantes supérieures ont évolué à partir de les algues vertes, eau douce ou saumâtre. Ils avaient des gamétanges multicellulaires, alternance isomorphe de générations dans le cycle de développement.

Les premières plantes terrestres trouvées à l'état fossile ont été rhinophytes(rhinia, hornea, horneophyton, sporogonites, psilophyte, etc.).

Après avoir atteint la terre, les plantes supérieures se sont développées dans deux directions principales et ont formé deux grandes branches évolutives - haploïdes et diploïdes.

La branche haploïde de l'évolution des plantes supérieures est représentée par la division bryophyte (Bryophyta). Dans le cycle de développement des mousses, le gamétophyte, la génération sexuée (la plante elle-même), prédomine, tandis que le sporophyte, la génération asexuée, est réduit et est représenté par un sporogon en forme de boîte sur une patte.

La deuxième branche évolutive des plantes supérieures est représentée par toutes les autres plantes supérieures.

Le sporophyte en conditions terrestres s'est avéré plus viable et adapté à divers Conditions environnementales. Ce groupe de plantes a conquis la terre avec plus de succès.

Actuellement, les plantes supérieures comptent plus de 300 000 espèces. Ils dominent la Terre, l'habitent des territoires arctiques à l'équateur, des tropiques humides aux déserts arides. Elles forment différents types végétation - forêts, prairies, marécages, réservoirs de remplissage. Beaucoup d'entre eux atteignent des proportions gigantesques.

Taxonomie des plantes supérieures- C'est une branche de la botanique qui développe une classification naturelle des plantes supérieures basée sur l'étude et la sélection d'unités taxonomiques, établit des liens familiaux entre elles dans leur développement historique. Les concepts taxonomiques les plus importants sont les catégories taxonomiques (systématiques) et les taxons.

évolution des plantes

Selon les règles de la nomenclature botanique, les principales catégories taxonomiques sont : espèce (species), genre (genus), famille (familia), ordre (ordo), classe (classis), département (devisio), royaume (regnum). Si nécessaire, des catégories intermédiaires peuvent également être utilisées, par exemple, sous-espèce (sous-espèce), genre (sous-genre), sous-famille (sous-familia), superordre (superordo), superregnum (superregnum).

Pour les espèces à partir de 1753 - date de publication du livre K. Linné"Espèce végétale" - acceptée noms binomiaux, composé de deux mots latins. Le premier désigne le genre auquel appartient l'espèce donnée, le second - l'épithète spécifique: par exemple, l'aulne collant - Alnus glutinosa.

Pour les familles de plantes, la terminaison est aceae, pour les commandes - ales, pour les sous-classes - idae, pour les classes - psida, pour les divisions - phyta. Le nom uninominal standard est basé sur le nom de tout genre inclus dans cette famille, cet ordre, cette classe, etc.

La science moderne du monde organique divise les organismes vivants en deux règnes : les organismes prénucléaires (Procariota) et les organismes nucléaires (Eucariota). Le supra-royaume des organismes prénucléaires est représenté par un royaume - les fusils de chasse (Mychota) avec deux sous-royaumes : les bactéries (Bacteriobionta) et les cyanothées, ou les algues bleu-vert (Cyanobionta).

Le super royaume des organismes nucléaires comprend trois règnes : les animaux (Animalia), les champignons (Mycetalia, Fungi ou Mycota) et les plantes (Vegetabilia ou Plantae).

Le règne animal est divisé en deux sous-règnes : les protozoaires et les animaux multicellulaires (métazoaires).

Le royaume des champignons est divisé en deux sous-royaumes : les champignons inférieurs (Myxobionta) et les champignons supérieurs (Mycobionta).

Le règne végétal comprend trois sous-règnes : écarlate(Rhodobionte), vraies algues(Phycobionte) et plantes supérieures(Embryobionta).

Question 1. Quand les premières plantes terrestres sont-elles apparues ? Comment s'appelaient-ils et comment caractéristiques distinctives avez eu ?

Au début de l'ère paléozoïque (l'ère de la vie ancienne), les plantes habitent principalement les mers, mais après 150 à 170 millions d'années, les premières plantes terrestres apparaissent - les psilophytes, occupant une position intermédiaire entre les algues et les plantes vasculaires terrestres. Les psilophytes avaient déjà des tissus faiblement différenciés capables de transporter de l'eau et des substances organiques, et pouvaient se renforcer dans le sol, bien qu'ils manquaient encore de vraies racines (ainsi que de vraies pousses). De telles plantes ne pouvaient exister que dans un climat humide; lorsque des conditions arides se sont établies, les psilophytes ont disparu. Cependant, ils ont donné naissance à des plantes terrestres plus adaptées.

Question 2. Dans quel sens a été l'évolution des plantes terrestres ?

L'évolution ultérieure des plantes sur terre allait dans le sens d'un démembrement du corps en organes végétatifs et des tissus, améliorant le système vasculaire (assurant le mouvement rapide de l'eau à une grande hauteur). Les plantes à spores (prêles, lycopodes, fougères) sont largement répandues.

Question 3. Quels avantages évolutifs la transition des plantes à la reproduction des graines donne-t-elle?

Le passage à la reproduction par graines a donné aux plantes de nombreux avantages : l'embryon dans la graine est maintenant protégé des conditions défavorables par des coquilles et nourri. Chez certains gymnospermes (conifères), le processus de reproduction sexuée n'est plus associé à l'eau. La pollinisation chez les gymnospermes est effectuée par le vent et les graines sont équipées d'adaptations pour la dispersion par les animaux. Tout cela a contribué à la réinstallation des plants de graines.

Question 4. Décrivez le monde animal Paléozoïque.

Le monde animal de l'ère paléozoïque s'est développé extrêmement rapidement et a été représenté par un grand nombre de formes diverses. La vie a prospéré dans les mers. Au tout début de cette ère (il y a 570 millions d'années), tous les principaux types d'animaux existaient déjà, à l'exception des cordés. Éponges, coraux, échinodermes, mollusques, énormes crustacés prédateurs - voici une liste incomplète des habitants des mers de cette époque.

Question 5. Quelles sont les principales aromorphoses dans l'évolution des vertébrés au Paléozoïque.

Chez les vertébrés de l'ère paléozoïque, un certain nombre d'aromorphoses peuvent être tracées. Parmi ceux-ci, l'apparition de mâchoires chez les poissons blindés, la méthode de respiration pulmonaire et la structure des nageoires chez les poissons à nageoires lobes sont notées. Plus tard, les aromorphoses majeures dans le développement des vertébrés ont été l'apparition de la fécondation interne et la formation d'un certain nombre de coquilles d'œufs qui protègent l'embryon du dessèchement, une complication de la structure du cœur et des poumons et la kératinisation de la peau. Ces changements profonds ont conduit à l'émergence d'une classe de reptiles.

Question 6. Quelles conditions environnementales et caractéristiques structurelles des vertébrés ont servi de conditions préalables à leur sortie vers la terre?

La plupart des terres étaient un désert sans vie. Le long des rives des réservoirs d'eau douce, les annélides et les arthropodes vivaient dans des fourrés denses de plantes. Le climat est sec, avec de fortes fluctuations de température pendant la journée et selon les saisons. Le niveau d'eau dans les rivières et les réservoirs a souvent changé. De nombreux réservoirs se sont complètement asséchés et ont gelé en hiver. La végétation aquatique est morte lorsque les réservoirs se sont asséchés, accumulés restes de plantes. Leur décomposition a consommé de l'oxygène dissous dans l'eau. Tout cela a créé un environnement très défavorable pour les poissons. Dans ces conditions, seule la respiration de l'air atmosphérique pouvait les sauver.

Question 7. Pourquoi les amphibiens de la période carbonifère ont-ils atteint la prospérité biologique ?

Les reptiles (reptiles) ont acquis certaines propriétés qui leur ont permis de rompre enfin le lien avec l'habitat aquatique. La fécondation interne et l'accumulation de jaune dans l'œuf ont permis la reproduction et le développement de l'embryon sur terre. La kératinisation de la peau et la structure plus complexe du rein ont contribué à une forte diminution de la perte d'eau par le corps et, par conséquent, à une large distribution. L'apparence de la poitrine offrait un type de respiration plus efficace que chez les amphibiens - l'aspiration. L'absence de concurrence a provoqué la large diffusion des reptiles sur terre et le retour de certains d'entre eux - les ichtyosaures - dans le milieu aquatique.

Question 8. Résumez les informations obtenues à partir de ce paragraphe dans un seul tableau « Évolution de la flore et de la faune à l'ère paléozoïque ».

Question 9. Donnez des exemples de la relation entre les transformations évolutives des plantes et des animaux au Paléozoïque.

Au Paléozoïque, les organes de reproduction et de fertilisation croisée des angiospermes se sont améliorés parallèlement à l'évolution des insectes ;

Question 10. Peut-on affirmer que les aromorphoses sont basées sur l'idioadaptation - des adaptations privées à des conditions environnementales spécifiques ? Donne des exemples.

Les aromorphoses reposent en effet sur des adaptations particulières à des conditions environnementales spécifiques. un exemple de ceci est l'apparence gymnospermes en raison du changement climatique - il est devenu plus chaud et plus humide. Chez les animaux, un tel exemple est l'apparition de membres appariés à la suite de la détérioration des conditions de l'habitat et de l'accès ultérieur à la terre.

le stade germinal d'une plante à graines, qui se forme au cours du processus de reproduction sexuée et sert à la sédimentation. À l'intérieur de la graine se trouve un embryon, composé d'une racine embryonnaire, d'une tige et d'une ou deux feuilles, ou cotylédons. plantes à fleurs Selon le nombre de cotylédons, ils se divisent en dicotylédones et en monocotylédones. Chez certaines espèces, comme les orchidées, les parties individuelles de l'embryon ne sont pas différenciées et commencent à se former à partir de certaines cellules immédiatement après la germination.

Une graine typique contient une réserve de nutriments pour l'embryon, qui devra se développer pendant un certain temps sans la lumière nécessaire à la photosynthèse. Cette réserve peut occuper la majeure partie de la graine et se situe parfois à l'intérieur de l'embryon lui-même - dans ses cotylédons (par exemple, dans les pois ou les haricots); elles sont alors grosses, charnues et déterminent la forme générale de la graine. Lorsque la graine germe, elle peut être extraite du sol sur une tige allongée et devenir les premières feuilles photosynthétiques d'une jeune plante. Chez les monocotylédones (par exemple, le blé et le maïs), l'approvisionnement alimentaire est ce qu'on appelle. l'endosperme est toujours séparé de l'embryon. L'endosperme broyé des céréales est une farine bien connue.

Chez les angiospermes, la graine se développe à partir de l'ovule - un minuscule épaississement sur la paroi interne de l'ovaire, c'est-à-dire le bas du pistil situé au centre de la fleur. L'ovaire peut contenir de un à plusieurs milliers d'ovules.

Chacun d'eux contient un œuf. Si, à la suite de la pollinisation, il est fécondé par des spermatozoïdes qui pénètrent dans l'ovaire à partir du grain de pollen, l'ovule se développe en graine. Il grandit et sa coquille devient dense et se transforme en un tégument à deux couches. Sa couche interne est incolore, visqueuse et capable de gonfler fortement, absorbant l'eau. Cela sera utile plus tard, lorsque l'embryon en croissance devra percer le tégument. couche externe il peut être gras, doux, filmeux, dur, papyracé et même boisé. Sur la peau des graines, le soi-disant. hile - la zone par laquelle la graine était reliée au pédoncule, qui l'attachait à l'organisme parent.

La graine est à la base de l'existence de la flore et de la faune modernes. Sans graine, il n'y aurait pas de taïga de conifères, de forêts de feuillus, de prairies fleuries, de steppes, de champs de céréales sur la planète, il n'y aurait pas d'oiseaux et de fourmis, d'abeilles et de papillons, d'humains et d'autres mammifères. Tout cela n'est apparu qu'après que les plantes en cours d'évolution ont eu des graines, à l'intérieur desquelles la vie peut, sans se déclarer en aucune façon, se conserver pendant des semaines, des mois et même pendant de nombreuses années. Le germe de plante miniature dans la graine est capable de parcourir de longues distances ; il n'est pas lié à la terre par des racines, comme ses parents ; n'a pas besoin d'eau ni d'oxygène; il attend dans les coulisses pour se rendre à un endroit convenable et attendre des conditions favorables, pour commencer le développement, qui s'appelle la germination de la graine.

L'évolution des graines.

Pendant des centaines de millions d'années, la vie sur Terre s'est passée de graines, comme elle s'en passe désormais sur les deux tiers de la surface de la planète recouverts d'eau. La vie est née dans la mer, et les premières plantes à conquérir la terre étaient encore sans pépins, mais seule l'apparition des graines a permis aux organismes photosynthétiques de maîtriser pleinement ce nouvel habitat pour eux.

Les premières plantes terrestres.

Parmi les grands organismes, la première tentative pour s'implanter sur terre a été très probablement faite par des macrophytes marins - des algues qui se sont retrouvées sur des pierres chauffées par le soleil à marée basse. Ils se reproduisent par des spores - des structures unicellulaires dispersées par l'organisme parent et capables de se développer en une nouvelle plante. Les spores d'algues sont entourées de fines coquilles, elles ne tolèrent donc pas le séchage. Sous l'eau, une telle protection suffit amplement. Les spores y sont propagées par les courants, et comme la température de l'eau fluctue relativement peu, elles n'ont pas besoin d'attendre longtemps des conditions favorables à la germination.

Les premières plantes terrestres se reproduisaient aussi par spores, mais dans leur cycle de la vie le changement obligatoire des générations a déjà été fixé. Le processus sexuel inclus dans celui-ci assurait la combinaison des caractéristiques héréditaires des parents, à la suite de quoi la progéniture combinait les avantages de chacun d'eux, devenant plus grande, plus durable et plus parfaite dans sa structure. A un certain stade, une telle évolution progressive a conduit à l'apparition d'hépatiques, de mousses, de lycopodes, de fougères et de prêles, qui avaient déjà complètement quitté les réservoirs à terre. Cependant, la reproduction des spores ne leur permettait pas encore de se propager au-delà des endroits marécageux à l'air humide et chaud.

Plantes à spores de la période carbonifère.

A ce stade du développement de la Terre (il y a environ 250 millions d'années), des formes géantes aux troncs partiellement lignifiés sont apparues parmi les fougères et les lycopsides. Les prêles ne leur étaient pas inférieures en taille, dont les tiges creuses étaient recouvertes d'écorce verte imbibée de silice. Partout où les plantes sont apparues, elles ont été suivies par des animaux, maîtrisant de nouveaux types d'habitats. Dans le crépuscule humide de la jungle charbonnière, il y avait de nombreux gros insectes (jusqu'à 30 cm de long), des mille-pattes géants, des araignées et des scorpions, des amphibiens qui ressemblaient à d'énormes crocodiles et des salamandres. Il y avait des libellules d'une envergure de 74 cm et des cafards de 10 cm de long.

Les fougères arborescentes, les lycopodes et les prêles possédaient toutes les qualités nécessaires pour vivre sur terre, à une exception près : elles ne formaient pas de graines. Leurs racines absorbaient efficacement l'eau et les sels minéraux, le système vasculaire des troncs transportait de manière fiable les substances nécessaires à la vie vers tous les organes et les feuilles synthétisaient activement des substances organiques. Même les spores se sont améliorées et ont acquis une solide enveloppe de cellulose. Ne craignant pas de se dessécher, elles sont portées par le vent sur des distances considérables et ne peuvent germer immédiatement, mais après une certaine période de dormance (les spores dites dormantes). Cependant, même la spore la plus parfaite est une formation unicellulaire ; contrairement aux graines, il sèche rapidement et ne contient pas d'apport de nutriments, et n'est donc pas en mesure d'attendre longtemps des conditions favorables au développement. Pourtant, la formation de spores au repos était une étape importante sur la voie de l'ensemencement des plantes.

Pendant plusieurs millions d'années, le climat de notre planète est resté chaud et humide, mais l'évolution dans la nature fertile des tourbières houillères ne s'est pas arrêtée. Les plantes à spores ressemblant à des arbres ont d'abord développé des formes primitives de vraies graines. Des fougères à graines sont apparues, des lycopsides (représentants célèbres du genre Lépidodendron- en grec, ce nom signifie "arbre écailleux") et cordaites aux troncs ligneux solides.

Bien qu'il existe peu de fossiles de ces organismes qui vivaient il y a des centaines de millions d'années, les fougères à graines arborescentes sont connues pour avoir existé avant même le Carbonifère. Au printemps 1869, le Skohary Creek dans les Catskills, New York, a été fortement inondé. L'inondation a emporté des ponts, renversé des arbres et fortement emporté le rivage près du village de Gilboa. Cet incident serait depuis longtemps oublié si la chute d'eau n'avait révélé aux observateurs une impressionnante collection de souches étranges. Leurs bases se sont considérablement élargies, comme celles des arbres des marais, le diamètre a atteint 1,2 m et leur âge était de 300 millions d'années. Les détails de la structure de l'écorce étaient bien conservés, des fragments de branches et de feuilles étaient dispersés à proximité. Naturellement, tout cela, y compris le limon d'où s'élevaient les souches, était pétrifié. Les géologues ont daté les fossiles du Dévonien supérieur, pré-Carbonifère, et déterminé qu'ils correspondent à des fougères arborescentes. Pendant les cinquante années suivantes, seuls les paléobotanistes se sont souvenus de la découverte, puis le village de Gilboa a présenté une autre surprise. Avec les troncs fossilisés d'anciennes fougères, cette fois leurs branches avec de vraies graines ont été découvertes. Maintenant, ces arbres éteints appartiennent au genre Eospermatopteris, qui se traduit par "fougère graine de l'aube". ("l'aube", parce que nous parlons des premières plantes à graines sur Terre).

La légendaire période carbonifère s'est terminée lorsque des processus géologiques ont compliqué le relief de la planète, écrasant sa surface en plis et la démembrant avec des chaînes de montagnes. Les marécages des basses terres étaient ensevelis sous une épaisse couche de roches sédimentaires emportées par les pentes. Les continents ont changé de forme, poussant la mer et déviant les courants océaniques de leur cours antérieur, des calottes glaciaires ont commencé à se développer par endroits et du sable rouge a recouvert de vastes étendues de terre. Les fougères géantes, les lycopodes et les prêles ont disparu : leurs spores n'étaient pas adaptées au climat plus rigoureux, et la tentative de passer à la propagation par graines s'est avérée trop faible et incertaine.

Les premières vraies plantes à graines.

Les forêts houillères ont péri et se sont recouvertes de nouvelles couches de sable et d'argile, mais certains arbres ont survécu en formant des graines ailées à coque solide. De telles graines pourraient se propager plus rapidement, plus longtemps et donc sur de plus longues distances. Tout cela augmentait leurs chances de trouver des conditions favorables à la germination ou d'attendre leur venue.

Les graines étaient destinées à révolutionner la vie sur Terre au début de l'ère mésozoïque. A cette époque, deux types d'arbres, les cycas et les ginkgos, avaient échappé au triste sort des autres végétations carbonifères. Ces groupes ont commencé à co-peupler les continents mésozoïques. Ne rencontrant aucune concurrence, elles se sont propagées du Groenland à l'Antarctique, rendant le couvert végétal de notre planète presque homogène. Leurs graines ailées traversaient les vallées montagneuses, volaient au-dessus des rochers sans vie, poussaient dans des plaques de sable entre les rochers et parmi les graviers alluvionnaires. Probablement, de petites mousses et fougères, qui ont survécu au changement climatique sur la planète au fond des ravins, à l'ombre des falaises et le long des rives des lacs, les ont aidés à explorer de nouveaux endroits. Ils ont fertilisé le sol avec leurs restes organiques, préparant sa couche fertile pour l'installation d'espèces plus grandes.

Les chaînes de montagnes et les vastes plaines sont restées nues. Deux types d'arbres "pionniers" à graines ailées, s'étant répandus sur toute la planète, étaient liés à des endroits humides, puisque leurs œufs étaient fécondés par des spermatozoïdes flagellés, nageant activement, comme ceux des mousses et des fougères.

De nombreuses plantes à spores produisent des spores Différentes tailles- de grosses mégaspores, donnant naissance à des gamètes femelles, et de petites microspores, au cours de la division desquelles apparaissent des spermatozoïdes mobiles. Pour fertiliser un œuf, ils doivent nager jusqu'à lui dans l'eau - alors qu'une goutte de pluie et de rosée suffit amplement.

Chez les cycas et les ginkgo, les mégaspores ne sont pas dispersées par la plante mère, mais y restent, se transformant en graines, cependant, les spermatozoïdes sont mobiles, donc l'humidité est nécessaire pour la fécondation. Structure externe de ces plantes, en particulier leurs feuilles, les rapproche également des ancêtres fougères. Préservation voie ancienne la fécondation par des spermatozoïdes flottants dans l'eau faisait que, malgré des graines relativement résistantes, la sécheresse prolongée restait un problème insurmontable pour ces plantes, et la conquête des terres était suspendue.

L'avenir de la végétation terrestre était assuré par des arbres d'un type différent, poussant parmi les cycas et les ginkgos, mais ayant perdu des spermatozoïdes flagellés. Ce sont les araucaria (genre Araucaria), conifères descendants des cordaïtes carbonifères. À l'ère des cycas, les araucaria ont commencé à former d'énormes quantités de grains de pollen microscopiques, correspondant à des microspores, mais secs et denses. Ils ont été transportés par le vent vers les mégaspores, plus précisément vers les ovules formés à partir d'eux avec des œufs, et ont germé avec des tubes polliniques qui ont livré du sperme immobile aux gamètes femelles.

Ainsi, le pollen est apparu dans le monde. Le besoin d'eau pour la fertilisation a disparu et les plantes ont atteint un nouveau stade d'évolution. La formation de pollen a conduit à une énorme augmentation du nombre de graines se développant sur chaque arbre individuel, et par conséquent à la propagation rapide de ces plantes. L'ancienne araucaria avait également une méthode de colonisation, conservée dans les conifères modernes, à l'aide de graines ailées dures, facilement emportées par le vent. Ainsi, les premiers conifères sont apparus, et avec le temps, c'est bon pour tout le monde espèce connue famille des pins.

Le pin produit deux types de cônes. Longueur homme env. 2,5 cm et 6 mm de diamètre sont regroupés aux extrémités des branches les plus hautes, souvent en grappes de dix ou plus, de sorte qu'un grand arbre peut en avoir plusieurs milliers. Ils dispersent le pollen, arrosant tout autour d'une poudre jaune. Les cônes femelles sont plus gros et poussent sur l'arbre sous les mâles. Chacune de leurs écailles ressemble à une boule en forme - large à l'extérieur et effilée vers la base, avec laquelle elle est attachée à l'axe ligneux du cône. Sur le côté supérieur de l'échelle, plus près de cet axe, deux mégaspores sont ouvertes, attendant la pollinisation et la fécondation. Les grains de pollen transportés par le vent volent à l'intérieur des cônes femelles, roulent les écailles jusqu'aux ovules et entrent en contact avec eux, ce qui est nécessaire à la fécondation.

Les cycas et les ginkgos ne pouvaient pas rivaliser avec des conifères plus progressifs qui, en dispersant efficacement le pollen et les graines ailées, les ont non seulement chassés, mais ont également maîtrisé de nouveaux coins de terre auparavant inaccessibles. Les taxodiacées sont devenues les premières dominantes résineuses (aujourd'hui elles comprennent notamment les séquoias et les cyprès des marais). S'étant répandus dans le monde entier, ces beaux arbres de dernière fois couvraient toutes les parties du monde d'une végétation homogène : leurs restes se trouvent en Europe, en Amérique du Nord, en Sibérie, en Chine, au Groenland, en Alaska et au Japon.

Plantes à fleurs et leurs graines.

Les conifères, les cycas et les ginkgos appartiennent à la soi-disant. gymnospermes. Cela signifie que leurs ovules sont situés ouvertement sur les écailles des graines. Les plantes à fleurs constituent le département des angiospermes : leurs ovules et les graines qui s'en développent sont cachés du milieu extérieur dans une base élargie du pistil, appelée ovaire.

En conséquence, le grain de pollen ne peut pas atteindre directement l'ovule. Pour la fusion des gamètes et le développement de la graine, une toute nouvelle structure végétale est nécessaire - une fleur. Sa partie mâle est représentée par des étamines, la partie femelle par des pistils. Ils peuvent être dans la même fleur ou dans des fleurs différentes, voire sur des plantes différentes, qui dans ce dernier cas sont dites dioïques. Les espèces dioïques comprennent, par exemple, les frênes, les houx, les peupliers, les saules, les palmiers dattiers.

Pour que la fécondation se produise, le grain de pollen doit atterrir sur le dessus du pistil - le stigmate collant, parfois penné - et y adhérer. Le stigmate libère des produits chimiques, sous l'influence desquels le grain de pollen germe : le protoplasme vivant, émergeant de sous sa coquille dure, forme un long tube pollinique qui pénètre dans le stigmate, se propage plus profondément dans le pistil le long de sa partie allongée (colonne) et finalement atteint l'ovaire avec des ovules. Sous l'influence d'attractifs chimiques, le noyau du gamète mâle se déplace le long du tube pollinique jusqu'à l'ovule, y pénètre par un petit trou (micropyle) et se confond avec le noyau de l'œuf. C'est ainsi que se produit la fécondation.

Après cela, la graine commence à se développer - dans un environnement humide, abondamment alimenté en nutriments, protégé par les parois de l'ovaire de influences externes. Des transformations évolutives parallèles sont également connues dans le monde animal : la fécondation externe, typique, disons, des poissons, est remplacée par la fécondation interne sur terre, et l'embryon des mammifères ne se forme pas dans des œufs pondus dans le milieu extérieur, comme, par exemple, exemple, chez les reptiles typiques, mais à l'intérieur de l'utérus. L'isolement de la graine en développement des influences étrangères a permis aux plantes à fleurs «d'expérimenter» audacieusement sa forme et sa structure, ce qui, à son tour, a conduit à l'apparition en avalanche de nouvelles formes de plantes terrestres, dont la diversité a commencé à augmenter à un rythme sans précédent dans les époques précédentes.

Le contraste avec les gymnospermes est flagrant. Leurs graines « nues » posées à la surface des écailles, quel que soit le type de plante, sont à peu près les mêmes : en forme de larme, recouvertes d'une peau dure, à laquelle est parfois attachée une aile plate, formée par les cellules entourant le planter. Il n'est pas surprenant que pendant plusieurs millions d'années la forme des gymnospermes soit restée très conservatrice : pins, épicéas, sapins, cèdres, ifs, cyprès se ressemblent beaucoup. Certes, chez les genévriers, les graines d'if et de ginkgo peuvent être confondues avec les baies, mais cela ne change pas l'image globale - l'extrême uniformité du plan général de la structure des gymnospermes, la taille, le type et la couleur de leurs graines par rapport à la grande richesse de formes florales.

Malgré le manque d'informations sur les premières étapes de l'évolution des angiospermes, on pense qu'ils sont apparus à la fin de l'ère mésozoïque, qui s'est terminée il y a environ 65 millions d'années, et au début de l'ère cénozoïque, ils ont déjà conquis le monde. . Le plus ancien genre à fleurs connu de la science - Claytonie. Ses fossiles ont été trouvés au Groenland et en Sardaigne, c'est-à-dire qu'il est probable qu'il y a 155 millions d'années, il était aussi répandu que les cycas. Laisse à Claytonie complexe palmée, comme chez les marronniers d'Inde et les lupins actuels, et les fruits ressemblent à des baies d'un diamètre de 0,5 cm à l'extrémité d'un pédoncule fin. Peut-être que ces plantes étaient de couleur brune ou verte. Les couleurs vives des fleurs et des fruits des angiospermes sont venues plus tard, parallèlement à l'évolution des insectes et autres animaux qu'ils étaient censés attirer. baie Claytonie quatre têtes de série; on y discerne quelque chose qui ressemble au reste d'un stigmate.

Outre les restes fossiles extrêmement rares, des plantes modernes inhabituelles, regroupées dans l'ordre des Gnetales, donnent un aperçu des premières plantes à fleurs. L'un de leurs représentants est un conifère (genre Éphédra), que l'on trouve notamment dans les déserts du sud-ouest des États-Unis ; extérieurement, il ressemble à plusieurs tiges sans feuilles s'étendant d'une tige épaisse. Un autre genre est velvichia ( Welwitschia) pousse dans le désert au large de la côte sud-ouest de l'Afrique, et le troisième est gnetum ( Gnetum) – buisson bas Tropiques indiens et malais. Ces trois genres peuvent être considérés comme des "fossiles vivants", démontrant des voies possibles de transformation des gymnospermes en angiospermes. Les cônes du conifère ressemblent extérieurement à des fleurs: leurs écailles sont divisées en deux parties, ressemblant à des pétales. Velvichia n'a que deux larges feuilles en forme de ruban atteignant 3 m de long, complètement différentes des aiguilles de conifères. Les graines de Gnetum sont pourvues d'une coque supplémentaire, les faisant ressembler à des drupes d'angiospermes. On sait que les angiospermes diffèrent des gymnospermes par la structure du bois. Parmi les oppresseurs, il cumule les traits des deux groupes.

Dispersion de graine.

La viabilité et la diversité du monde végétal dépendent de la capacité des espèces à se propager. La plante mère est enracinée à un endroit toute sa vie, par conséquent, sa progéniture doit en trouver un autre. Cette tâche de développer de nouveaux espaces a été confiée aux graines.

Premièrement, le pollen doit atterrir sur le pistil d'une fleur de la même espèce, c'est-à-dire la pollinisation doit avoir lieu. Deuxièmement, le tube pollinique doit atteindre l'ovule, où fusionneront les noyaux des gamètes mâles et femelles. Enfin, la graine mature doit quitter la plante mère. La probabilité qu'une graine germe et s'enracine avec succès dans un nouvel endroit est d'une infime fraction de pour cent, de sorte que les plantes sont obligées de s'appuyer sur la loi des grands nombres et de disperser autant de graines que possible. Ce dernier paramètre est généralement inversement proportionnel à leurs chances de survie. Comparons, par exemple, un cocotier et des orchidées. Le cocotier possède les plus grosses graines du monde végétal. Ils sont capables de nager indéfiniment dans les océans jusqu'à ce que les vagues les jettent sur le sable doux du littoral, où la concurrence des semis avec d'autres plantes sera beaucoup plus faible que dans la forêt plus souvent. De ce fait, les chances de s'installer pour chacun d'eux sont assez élevées, et un palmier mature, sans risque pour l'espèce, ne produit généralement que quelques dizaines de graines par an. Les orchidées, en revanche, ont les plus petites graines du monde ; dans les forêts tropicales, ils sont transportés par de faibles courants d'air entre les hautes cimes et germent dans les fissures humides de l'écorce des branches des arbres. La situation est compliquée par le fait que sur ces branches, ils doivent trouver un type spécial de champignon, sans lequel la germination est impossible: les petites graines d'orchidées ne contiennent pas de réserves de nutriments et, dans les premiers stades de développement des semis, elles les reçoivent du champignon. Il n'est pas surprenant que dans un fruit d'une orchidée miniature, il y ait plusieurs milliers de ces graines.

Les angiospermes ne se limitent pas à la production de graines diverses à la suite de la fécondation : les ovaires, et parfois d'autres parties des fleurs, se développent en structures uniques contenant des graines - les fruits. L'ovaire peut devenir un haricot vert qui protège les graines jusqu'à ce qu'elles mûrissent, se transformer en une forte noix de coco, capable de faire de longs voyages en mer, en une pomme juteuse, que l'animal mangera dans un endroit isolé, en utilisant la pulpe, mais pas les pépins. Baies et drupes - friandise préférée les oiseaux : les graines de ces fruits ne sont pas digérées dans leurs intestins et pénètrent dans le sol avec les excréments, parfois à plusieurs kilomètres de la plante mère. Les fruits sont ailés et duveteux, et la forme des appendices qui augmentent la volatilité est beaucoup plus diversifiée que celle des graines de pin. L'aile du fruit du frêne ressemble à une rame, dans l'orme, elle ressemble au bord d'un chapeau, dans l'érable, les fruits appariés - diptères - ressemblent à des oiseaux planeurs, dans l'ailanthus, les ailes du fruit sont tordues à un angle par rapport à chacune autre, formant, pour ainsi dire, une hélice.

Ces adaptations permettent aux plantes à fleurs d'être très efficaces pour disperser les graines. facteurs externes. Cependant, certaines espèces ne comptent pas sur l'aide extérieure. Ainsi, les fruits de touchy sont une sorte de catapulte. Les géraniums utilisent un mécanisme similaire. À l'intérieur de leur long fruit se trouve une tige, à laquelle sont attachées quatre volets pour le moment droits et réunis - ils tiennent fermement par le haut, faiblement par le bas. À maturité, les extrémités inférieures des valves se détachent de la base, se tordent brusquement vers le haut de la tige et dispersent les graines. Chez l'arbuste ceanothus bien connu en Amérique, l'ovaire se transforme en une baie, de structure similaire à une bombe à retardement. La pression du jus à l'intérieur est si élevée qu'après maturation, un rayon de soleil suffisamment chaud pour que ses graines se dispersent dans toutes les directions comme des éclats d'obus vivants. Des boîtes de violettes ordinaires, ayant séché, éclatent et dispersent les graines autour d'elles. Les fruits d'hamamélis agissent comme un obusier : pour que les graines tombent plus loin, ils les tirent à un angle élevé par rapport à l'horizon. Dans la vierge renouée, à l'endroit où les graines sont attachées à la plante, une structure semblable à un ressort se forme qui rejette les graines mûres. Chez les oxalis, les coquilles des fruits gonflent d'abord, puis se fissurent et rétrécissent si fortement que les graines s'envolent à travers les fissures. Arceutobium est minuscule, en raison de la pression hydraulique à l'intérieur des baies, il en pousse les graines comme des torpilles miniatures.

Viabilité des graines.

Les embryons de nombreuses graines sont alimentés en nutriments et ne souffrent pas du dessèchement sous une coque hermétique. Ils peuvent donc attendre des conditions favorables pendant de nombreux mois, voire des années: dans le mélilot et la luzerne - 20 ans, dans d'autres légumineuses - plus de 75, dans le blé, l'orge et l'avoine - à dix. Les graines de mauvaises herbes se distinguent par une bonne viabilité : dans l'oseille frisée, la molène, la moutarde noire et la renouée du poivre, elles germent après avoir reposé dans le sol pendant un demi-siècle. On pense que 1,5 tonne de graines de mauvaises herbes sont enterrées par hectare de sol agricole ordinaire, qui n'attendent que l'occasion de se rapprocher de la surface et de germer. Les graines de casse et de lotus restent viables pendant des siècles. Le record de viabilité est toujours détenu par les graines du lotus noyer, découvertes il y a plusieurs années dans le limon du fond d'un des lacs asséchés de Mandchourie. Il a été établi par la méthode au radiocarbone que leur âge est de 1040 ± 120 ans.

En regardant mon cactus domestique, j'ai involontairement pensé: "Mais comment les plantes ont-elles même commencé leur voyage sur terre? Et quand est-ce arrivé?" Je voudrais parler de ce sujet très intéressant.

Comment et quand les premières usines de sushi sont-elles apparues

Comme vous le savez, toute vie sur terre trouve son origine dans l'eau. Et les plantes ne font pas exception. Une fois qu'ils étaient tous algues protozoaires, mais est ensuite venu le stade où ils ont commencé à germer sur terre.

Et ils ont commencé leur sortie vers la surface à la fin Silure (à proximité 4 05-440 millions d'années depuis), quoi dans ère paléozoïque. Ensuite, il y avait des actifs puissants procédés miniers, entraînant un rétrécissement et l'assèchement de nombreuses mers. C'est ce qui a fait "sortir" certaines algues sur terre.

Les toutes premières plantes à la surface sont psilophytes. Ils n'avaient qu'une tige nue, qui était attachée au sol à l'aide d'excroissances spéciales - les rhizoïdes. Les psilophytes eux-mêmes avaient une structure très simple, mais ils avaient des tiges ramifiées avec des excroissances qui maintenaient des disputes.

Les psilophytes préfèrent les marais et zone humide, car ils n'avaient pas de système racinaire puissant pour extraire l'eau. Aujourd'hui, on pense qu'autrefois ces plantes tapissaient des tapis sans fin sur la surface nue de la Terre.

De plus, les psilophytes pourraient être à la fois très haut(beaucoup plus que la croissance humaine), et très lent et minuscule.

Comment les premières plantes terrestres se sont-elles adaptées ?

Mérite une mention spéciale système de montage, que les plantes maîtrisent pour vivre sur terre. Après tout, ils sont très différents de la vie sous l'eau. Ainsi, de telles difficultés pourraient être appelées:

besoin conservation d'eau de son évaporation dans l'air ;
besoin d'éducation housse de protection rigide;
adaptation constante conditions changeantes environnement.

Et plein d'autres. Ces plantes devaient également apprendre à faire plus d'exercice photosynthèse complexe, ancre dans le sol et recevoir d'elle le nécessaire minéraux.

Toutes ces difficultés ont été surmontées par les organismes végétaux. Et la preuve en est notre vie sur terre.

Dans cet article, nous aborderons les points importants et sujet intéressant- l'émergence et le développement du monde végétal sur la planète. Aujourd'hui, se promener dans le parc pendant la floraison des lilas, cueillir des champignons dans la forêt d'automne, arroser les fleurs de la maison sur le rebord de la fenêtre, insister sur une décoction de camomille pendant une maladie, on pense rarement à quoi ressemblait la Terre avant l'avènement des plantes. À quoi ressemblait le paysage au moment où les plantes unicellulaires émergeaient ou que les premières plantes terrestres faibles apparaissaient ? À quoi ressemblaient les forêts au Paléozoïque et au Mésozoïque ? Imaginez que les ancêtres de ces fougères d'un demi-mètre, qui se cachent désormais pudiquement à l'ombre des sapins, aient atteint une hauteur de 30 mètres ou plus il y a 300 millions d'années !

Listons les grandes étapes de l'émergence du monde vivant.

L'origine de la vie

1. 3, 7 milliards il y a des années est né première les organismes vivants. L'époque de leur apparition (très approximativement, avec une « fourche » de centaines de millions d'années) peut aujourd'hui être supposée à partir des dépôts qu'elles ont formés. Pendant plus d'un million d'années cyanobactéries a appris photosynthèse de l'oxygène et ainsi élevés qu'ils sont devenus les coupables d'une sursaturation de l'atmosphère en oxygène il y a environ 2,4 milliards d'années - cela a conduit à l'extinction d'organismes anaérobies, pour lesquels l'oxygène était un poison. Le monde vivant de la Terre a radicalement changé !

2. 2 milliardsil y a des années, il y avait déjà différents unicellulaireà la fois autotrophes et hétérotrophes. Ces p premier unicellulaire n'avait pas de noyaux et de plastes - le soi-disant procaryotes hétérotrophes (bactéries). Ce sont eux qui ont donnél'impulsion pour l'apparition du premier unicellulaire végétaux.

3. 1, 8 milliardsil y a des années, des organismes unicellulaires nucléaires sont apparus,c'est-à-dire eucaryotes, bientôt (selon les normes géologiques)des cellules animales et végétales typiques sont apparues.

L'émergence des plantes multicellulaires

1. À proximité 1, 2 milliards années retour sur la base d'origine unicellulairealgues multicellulaires.

2. À cette époque, la vie n'existait que dans les mers et les océans chauds, mais les organismes vivants se développaient et progressaient activement - ils se préparaient au développement des terres.

Sortie des plantes à terre

1. 4 20 millionsil y a quelques années, les premières plantes terrestres sont apparues - mousses et psilophytes (rhinophytes). Ils sont originaires de nombreux endroits sur la planète.indépendamment les uns des autres, à partir de différentes algues multicellulaires.Bien sûr, au début, ils ne maîtrisaient que le bord côtier.

2. psilophytes(par exemple, riniya) vivait le long des berges, en eau peu profonde, comme les carex m modernes. C'étaient de petites plantes faibles, dont la vie était compliquée par le manque de pousses et de racines.. Au lieu de racines qui peuvent bien s'accrocher au sol, les psilophytes avaient rhizoïdes. La partie supérieure du psilophyte contenait un pigment vert et était capable de photosynthèse. Ces pionniers, hardis envahisseurs de terres, se sont éteints,mais ont pu donner naissance à des fougères.

4. mousses - pour toute leur singularité, leur beauté et leur omniprésence de nos jours - sont devenues une impasse branche de l'évolution. Apparus il y a des centaines de millions d'années, ils ne pouvaient donner naissance à aucun autre groupe de plantes.