Основні етапи еволюції рослинного світу

З самого початку еволюція рослин і тварин відбувалася у взаємозв’язку. Рослини поставляли для тварин їжу і кисень, ті, в свою чергу, забезпечували їх вуглекислим газом і добривами. Однак провідна роль в еволюції належала все-таки рослинам, тому що саме вони утворили основну масу первинної органічної речовини і кисню, без яких була б неможлива еволюція тварин. Загальний хід еволюції рослинного світу представлений філогенетичним деревом.

Життя у воді

Родоначальниками рослинного світу є нижчі рослини – водорості. Вони ведуть початок від найдавніших прокаріотів – ціанобактерій. У своєму розвитку водорості пройшли ускладнення від одноклітинності через колоніальність до багатоклітинності. В їхньому життєвому циклі намітилося поділ на два покоління:

  • безстатеве (спорофіт);
  • статеве (гаметофіт).

Багатоклітинні водорості в ході еволюції досягли великих розмірів, але залишилися назавжди пов’язаними з водою. Пояснюється це не тільки тим, що клітини їх тіла швидко висихають на повітрі, а й тим, що їх гамети можуть пересуватися тільки у водному середовищі. Пристосування водоростей до життя у воді виражається і в появі у них різноманітних пігментів, за допомогою яких здійснюється фотосинтез. Зелені водорості містять в хроматофорах переважно зелений пігмент – хлорофіл і живуть у верхніх шарах води, куди в достатній кількості проникає сонячне світло. Бурі водорості зустрічаються глибше, де світла менше, тому, крім зеленого пігменту, у них є бурий, що забезпечує додаткове поглинання сонячних променів. Червоні водорості (багрянки) мешкають на глибинах, де світла практично немає. Досягаючи таких глибин блакитні промені сонячного спектра поглинаються червоним і синім пігментами.

Деякі одноклітинні водорості в процесі еволюції пішли шляхом ідіоадаптації і освоїли нові середовища життя – наземно-повітряну і всередині-організменну. Так, хлорококкові водорості стали мешкати на вологому грунті, на поверхні каменів і на корі дерев. Окремі зелені та червоні водорості пристосувалися до життя навіть на снігу.

Ряд одноклітинних водоростей, наприклад хлорела, утворили з грибами спільну форму існування – лишайник, або стали постійними симбіонтами коралових поліпів і молюсків.

Вихід на сушу

Вихід рослин на суходіл став великим ароморфозом у розвитку життя на Землі. Він був підготовлений всім попереднім ходом органічної та неорганічної еволюції: грунтоутворенням, накопиченням в атмосфері молекулярного кисню і формуванням озонового екрану, диференціацією клітин і появою тканин.

Сухопутні рослини походять від зелених водоростей, про що свідчить присутність в їх клітинах пігменту хлорофілу. Невідома предкова форма дала дві еволюційні гілки: одна з них призвела до виникнення риніофитів, а інша – до появи мохів.

Перші наземні рослини – риніофіти – не мали виразного поділу на корені, стебла і листя і займали проміжне положення між водоростями і наземними рослинами. Однак у них розвинулися покривна і провідна тканини, що забезпечили їм захист від висихання в наземно-повітряному середовищі і транспорт розчинів поживних речовин. В життєвому циклі перших наземних рослин став переважати спорофіт, тобто покоління, яке дає спори. З утворенням тканин у них розвинулися органи зі спеціалізованими функціями. В їх стеблах з’явилися провідні пучки, на нижній частині пагонів сформувалися тонкі вирости, що нагадують кореневі волоски. Подальше ускладнення будови органів і еволюція розмноження призвели до появи справжніх наземних рослин, пристосованих до життя на суші і її освоєння.

Друга еволюційна гілка – мохи – виявилася менш пристосованої до життя на суші і, на думку більшості вчених, є тупиковою. Мохи стали розвиватися в напрямку переважання в життєвому циклі статевого покоління (гаметофіту), де спорофіт розвинений слабкіше і цілком існує за рахунок гаметофіту. Для статевого процесу гаметофіту мохів потрібна вільна вода, а так як у мохів немає провідних тканин, вони придбали в процесі еволюції особливу властивість – гігроскопічність, тобто здатність пасивно всмоктувати воду. Гігроскопічність привела до розвитку у мохів особливих листя – філлоідів, що мають водоносні клітини, в яких може накопичуватися волога.

Спорофіт мохів, на відміну від гаметофіту, посухостійкий і здатний витримувати дефіцит вологи в умовах наземно-повітряного середовища. Це дозволило мохам в процесі еволюції пристосуватися до життя на суші, але виростають вони тільки у вологих місцях.

Освоєння і завоювання суші

Папоротеподібні. Вихід перших судинних рослин на сушу і ускладнення будови їх органів, які стали спеціалізуватися по виконуваних функцій, призвели до утворення вищих спорових рослин – папоротеподібних:

  • плаунів;
  • хвощів;
  • папоротей.

Зміна структури органів наземних рослин мало величезне значення для їх подальшої еволюції в умовах суші. Лінійна, деревоподібна або неправильна форма пагонів (стебел і листя) у багато разів збільшила площу поглинання сонячних променів і вуглекислого газу, необхідних для протікання фотосинтезу. Розвинені коренеподібні вирости (ризоїди) і коріння не тільки стали утримувати рослини в грунті, а й забезпечили ефективне всмоктування з неї води і мінеральних речовин.

Паралельно з ускладненням будови і функцій вегетативних органів еволюціонував і процес розмноження. В життєвому циклі папоротеподібних став переважати спорофіт, на якому розвивалися спори. Гаметофіт редукувався до невеликої пластинки – заростка. Цей ароморфоз мав визначальне значення для еволюції рослинного світу на Землі. Спорофіт у папоротеподібних стає самостійною рослиною, не пов’язаною з гаметофітом, тому він помітно збільшився в розмірах і еволюціонував не тільки в трав’янисті, але і в деревні форми. Із давніх папоротеподібних рослин почали формуватися перші ліси на Землі, і рослини остаточно завоювали сушу.

Ускладнення розмноження. Насіннєві рослини. Одним з найважливіших етапів в еволюції рослин вважається поява насінних папоротей. У них відбулася диференціація спорангіїв і спор, що призвело до розвитку чоловічого і жіночого гаметофитов. Найбільшим ароморфозом стало перетворення жіночого спорангія в сімязачаток, а чоловічого – в пилкові гнізда. Так з’явилися справжні насінні рослини – голонасінні, у яких жіночі гаметофіти представлені архегоніями з яйцеклітинами, а чоловічі – пилковими зернами. Втрата гаметофітом самостійності призвела до повної його редукції. Крім того, статеві клітини стали формуватися у внутрішніх тканинах рослин, тому водне середовище перестало грати роль необхідної умови для протікання статевого процесу.

Не менш важливим ароморфозом у насінних рослин стало розмноження не спорами, а насінням, добре захищеним покривами і наявністю спеціальних поживних речовин, необхідних для розвитку зародка і проростання. Це дозволило голонасінним широко поширитися по планеті, навіть на територіях з посушливим кліматом.

У покритонасінних (квіткових) рослин до цих найважливіших ароморфоз додалися ще два. Перший полягав у появі та розвитку квітки – спеціалізованого генеративного пагона, що утворює мега- і мікроспори. У ході еволюції квітка набуває пристосування до запилення і запліднення, яке підвищує можливості для перехресного запилення і, відповідно, комбінативної мінливості. Інший ароморфоз полягав у формуванні навколо насіння оболонок і розвитку плоду – органу, що забезпечив захист насіння та їх розповсюдження. Крім ароморфозів, покритонасінні рослини в ході еволюції стали розвиватися і шляхом ідіоадаптацій. Наприклад, їх квітки виявилися пристосовані до різних способів запилення, а плоди та насіння – до різних способів поширення. Крім того, більшість покритонасінних стали листопадними рослинами. Вчені пов’язують це явище з пристосуванням до сезонних змін клімату. Всі ці особливості дозволили покритонасінним зайняти панівне становище в рослинному покриві Землі.

Отже, перерахуємо основні риси еволюції рослинного світу.

  • Перехід рослин при розмноженні від гаплоїдності до диплоїдності. Повна редукція в життєвому циклі від водоростей до насіннєвих рослин гаплоїдного статевого покоління (гаметофіту) і переважання в життєвому циклі диплоїдного безстатевого покоління (спорофіта);
  • Перехід рослин від зовнішнього запліднення, до більш досконалого в еволюційному плані, внутрішнього і втрата залежності статевого розмноження від наявності вільної води;
  • Поділ тіла рослини у зв’язку з переходом до наземного існування на корені, стебла і листя. Розвиток тканин, що забезпечуює виконання функцій опори, захисту, транспорту речовин, харчування та ін.;
  • Пристосування насінних рослин до різних способів запилення, поширення насіння і плодів.
Посилання на основну публікацію