Какие первые наземные растения. Жизнь в палеозойскую эру. Происхождение и систематика высших растений

зародышевая стадия семенного растения, образующаяся в процессе полового размножения и служащая для расселения. Внутри семени находится зародыш, состоящий из зародышевых корешка, стебелька и одного или двух листьев, или семядолей. Цветковые растения по числу семядолей делятся на двудольные и однодольные. У некоторых видов, например орхидных, отдельные части зародыша не дифференцированы и начинают формироваться из определенных клеток сразу после прорастания.

Типичное семя содержит запас питательных веществ для зародыша, которому некоторое время придется расти без света, необходимого для фотосинтеза. Этот запас может занимать бóльшую часть семени, а иногда находится внутри самого зародыша – в его семядолях (например, у гороха или фасоли); тогда они крупные, мясистые и определяют общую форму семени. При прорастании семени они могут выноситься из земли на удлиняющемся стебельке и становятся первыми фотосинтезирующими листьями молодого растения. У однодольных (например, пшеницы и кукурузы) запас пищи – т.н. эндосперм – всегда отделен от зародыша. Размолотый эндосперм зерновых культур представляет собой всем известную муку.

У покрытосеменных растений семя развивается из семяпочки – крошечного утолщения на внутренней стенке завязи, т.е. нижней части пестика, расположенного в центре цветка. В завязи может быть от одной до нескольких тысяч семяпочек.

В каждой из них находится яйцеклетка. Если в результате опыления ее оплодотворит спермий, проникающий в завязь из пыльцевого зерна, семяпочка развивается в семя. Она растет, а ее оболочка становится плотной и превращается в двуслойную семенную кожуру. Внутренний ее слой бесцветный, слизистый и способен сильно набухать, поглощая воду. Это пригодится позже, когда растущему зародышу придется прорывать семенную кожуру. Наружный слой может быть маслянистым, мягким, пленчатым, жестким, бумажистым и даже деревянистым. На семенной кожуре обычно заметен т.н. рубчик – участок, которым семя соединялось с семяножкой, прикреплявшей его к родительскому организму.

Семя – основа существования современного растительного и животного мира. Без семени на планете не было бы хвойной тайги, лиственных лесов, цветущих лугов, степей, хлебных полей, не было бы птиц и муравьев, пчел и бабочек, человека и других млекопитающих. Все это появилось лишь после того, как у растений в ходе эволюции возникли семена, внутри которых жизнь может, никак не заявляя о себе, сохраняться неделями, месяцами и даже на протяжении многих лет. Миниатюрный растительный зародыш в семени способен путешествовать на далекие расстояния; он не привязан к земле корнями, как его родители; не нуждается ни в воде, ни в кислороде; он ждет своего часа, чтобы, попав в подходящее место и дождавшись благоприятных условий, начать развитие, которое называется прорастанием семени.

Эволюция семян.

Сотни миллионов лет жизнь на Земле обходилась без семян, как обходится без них и сейчас на покрытых водой двух третях поверхности планеты. Жизнь зародилась в море, и первые завоевавшие сушу растения были еще бессемянными, однако лишь появление семян позволило фотосинтезирующим организмам полностью освоить эту новую для них среду обитания.

Первые наземные растения.

Среди крупных организмов первую попытку закрепиться на суше предприняли, вероятнее всего, морские макрофиты – водоросли, оказавшиеся на нагреваемых солнцем камнях во время отлива. Они размножались спорами – одноклеточными структурами, рассеиваемыми родительским организмом и способными развиваться в новое растение. Споры водорослей окружены тонкими оболочками, поэтому не переносят высыхания. Под водой такой защиты вполне достаточно. Споры там распространяются течениями, а поскольку температура воды колеблется относительно мало, им нет необходимости подолгу дожидаться благоприятных для прорастания условий.

Первые наземные растения тоже размножались спорами, но в их жизненном цикле уже закрепилась обязательная смена поколений. Включенный в нее половой процесс обеспечивал комбинирование наследственных признаков родителей, в результате чего потомство соединяло в себе достоинства каждого из них, становясь крупнее, выносливее, совершеннее по строению. На определенном этапе такая прогрессивная эволюция привела к появлению печеночников, мхов, плаунов, папоротников и хвощей, уже полностью вышедших из водоемов на сушу. Однако споровое размножение еще не позволяло им распространиться за пределы болотистых мест с влажным и теплым воздухом.

Споровые растения каменноугольного периода.

На этом этапе развития Земли (примерно 250 млн. лет назад) среди папоротниковидных и плауновидных появились гигантские формы с частично одревесневающими стволами. Не уступали им по размеру и хвощевидные, полые стебли которых были покрыты зеленой корой, пропитанной кремнеземом. Повсюду, где появлялись растения, за ними следовали и животные, осваивающие новые для себя типы местообитаний. Во влажном полумраке каменноугольных джунглей водилось множество крупных насекомых (до 30 см в длину), гигантских многоножек, пауков и скорпионов, земноводных, похожих на огромных крокодилов, и саламандр. Встречались стрекозы с размахом крыльев 74 см и тараканы длиной 10 см.

Древовидные папоротники, плауны и хвощи обладали всеми качествами, необходимыми для обитания на суше, кроме одного – они не образовывали семян. Их корни эффективно всасывали воду и минеральные соли, сосудистая система стволов надежно разносила по всем органам необходимые для жизни вещества, листья активно синтезировали органические вещества. Даже споры усовершенствовались и приобрели прочную целлюлозную оболочку. Не боясь высыхания, они разноситься ветром на значительные расстояния и могли прорастать не сразу, а после определенного периода покоя (т.н. покоящимиеся споры). Однако даже самая совершенная спора – это одноклеточное образование; в противоположность семенам, она быстро высыхает и не содержит запаса питательных веществ, а потому не способна долго ждать благоприятных для развития условий. И все же формирование покоящихся спор было важной вехой на пути к семенным растениям.

Многие миллионы лет климат на нашей планете оставался теплым и влажным, но эволюция в плодородных дебрях каменноугольных болот не прекращалась. У древовидных споровых растений впервые возникли примитивные формы настоящих семян. Появились семенные папоротники, плауновидные (знаменитые представители рода Lepidodendron – по-гречески это название означает «чешуйчатое дерево») и кордаиты со сплошными деревянистыми стволами.

Хотя ископаемых остатков этих живших сотни миллионов лет назад организмов мало, известно, что древовидные семенные папоротники появились еще до каменноугольного периода. Весной 1869 река Скохари-Крик в горах Катскилл (шт. Нью-Йорк) сильно разлилась. Паводок снес мосты, повалил деревья и сильно подмыл берег у деревни Гилбоа. Это происшествие давным-давно позабылось бы, если бы спавшая вода не открыла взору наблюдателей внушительную коллекцию странных пней. Основания их сильно расширялись, как у болотных деревьев, диаметр достигал 1,2 м, а возраст составлял 300 млн. лет. Хорошо сохранились детали строения коры, рядом были разбросаны фрагменты ветвей и листьев. Естественно, все это, включая ил, из которого поднимались пни, было окаменевшим. Геологи датировали ископаемые остатки верхним девоном – периодом, предшествовавшим каменноугольному, и определили, что они соответствуют древовидным папоротникам. На протяжении следующих пятидесяти лет о находке помнили только палеоботаники, а затем деревня Гилбоа преподнесла очередной сюрприз. Вместе с окаменелыми стволами древних папоротников на этот раз были обнаружены их ветви с настоящими семенами. Сейчас эти вымершие деревья относят к роду Eospermatopteris , что переводится как «рассветный семенной папоротник». («рассветный», поскольку что речь идет о самых ранних на Земле семенных растениях).

Легендарный каменноугольный период завершился, когда геологические процессы усложнили рельеф планеты, смяв ее поверхность в складки и расчленив горными хребтами. Низинные болота были погребены под мощным слоем смываемых со склонов осадочных пород. Материки изменили свои очертания, потеснив море и отклонив от прежнего курса океанические течения, местами начали расти ледниковые шапки, а огромные пространства суши покрыл красный песок. Гигантские папоротники, плауны и хвощи вымерли: их споры не были приспособлены к более суровому климату, а попытка перейти к размножению семенами оказалась слишком слабой и неуверенной.

Первые настоящие семенные растения.

Каменноугольные леса гибли и засыпались все новыми слоями песка и глины, но некоторые деревья выжили благодаря тому, что сформировали крылатые семена с прочной оболочкой. Такие семена могли распространяться быстрее, дольше, а значит и на более далекие расстояния. Все это повышало их шансы найти благоприятные для прорастания условия или дождаться, когда они наступят.

Семенам суждено было революционизировать жизнь на Земле в начале мезозойской эры. К этому времени печальной участи прочей каменноугольной растительности избежали два типа деревьев – саговниковые и гинкговые. Эти группы начали совместно заселять мезозойские континенты. Не встречая конкуренции, они распространились от Гренландии до Антарктики, сделав растительный покров нашей планеты почти однородным. Их крылатые семена путешествовали по горным долинам, перелетали через безжизненные скалы, прорастали на песчаных участках между камней и среди аллювиального гравия. Вероятно, осваивать новые места им помогали мелкие мхи и папоротники, пережившие смену климата на планете на дне оврагов, в тени утесов и по берегам озер. Они удобряли почву своими органическими остатками, готовя ее плодородный слой для поселения более крупных видов.

Горные хребты и обширные равнинные участки оставались голыми. Два типа «пионерных» деревьев с крылатыми семенами, расселившись по планете, были привязаны к влажным местам, поскольку их яйцеклетки оплодотворялись жгутиковыми, активно плавающими сперматозоидами, как у мхов и папоротников.

Многие споровые растения образуют споры разного размера – крупные мегаспоры, дающие начало женским гаметам, и мелкие микроспоры, при делении которых возникают подвижные сперматозоиды. Чтобы оплодотворить яйцеклетку, им нужно подплыть к ней по воде – при этом вполне достаточно капли дождя и росы.

У саговников и гинкго мегаспоры не рассеиваются родительским растением, а остаются на нем, превращаясь в семена, однако сперматозоиды подвижны, поэтому для оплодотворения нужна сырость. Внешнее строение этих растений, особенно их листьев, тоже сближает их с папоротниковидными предками. Сохранение древнего способа оплодотворения плавающими в воде сперматозоидами привело к тому, что несмотря на относительно выносливые семена продолжительная засуха оставалась для этих растений непреодолимой проблемой, и завоевание суши приостановилось.

Будущее наземной растительности обеспечили деревья другого типа, росшие среди саговников и гинкго, но утратившие жгутиковые сперматозоиды. Это были сохранившиеся до наших дней араукарии (род Araucaria ), хвойные потомки каменноугольных кордаитов. В эру саговников араукарии стали образовывать огромные количества микроскопических пыльцевых зерен, соответствующих микроспорам, но сухих и плотных. Они переносились ветром к мегаспорам, точнее к образовавшимся из них семяпочкам с яйцеклетками, и прорастали пыльцевыми трубками, доставлявшими к женским гаметам неподвижные спермии.

Таким образом, в мире появилась пыльца. Отпала необходимость в воде для оплодотворения, и растения поднялись на новую эволюционную ступень. Образование пыльцы привело к колоссальному увеличению количества семян, развивающихся на каждом отдельном дереве, а следовательно, и к быстрому распространению этих растений. У древних араукарий действовал и способ расселения, сохранившийся у современных хвойных, с помощью жестких крылатых семян, легко разносимых ветром. Итак, появились первые хвойные, а со временем и хорошо всем известные виды семейства сосновых.

У сосны образуется два типа шишек. Мужские длиной ок. 2,5 см и диаметром 6 мм группируются у концов самых верхних ветвей, часто пучками по десятку и более, так что у крупного дерева их может быть несколько тысяч. Они рассеивают пыльцу, осыпающую все вокруг желтым порошком. Женские шишки крупнее и растут на дереве ниже мужских. Каждая их чешуя по форме напоминает совок – широкая снаружи и сужающаяся к основанию, которым она прикреплена к деревянистой оси шишки. На верхней стороне чешуи ближе к этой оси открыто располагаются две мегаспоры, дожидающиеся опыления и оплодотворения. Разносимые ветром пыльцевые зерна залетают внутрь женских шишек, скатываются по чешуям к семяпочкам и вступают с ними в контакт, необходимый для оплодотворения.

Саговники и гинкго не выдержали конкуренции с более прогрессивными хвойными, которые, эффективно рассеивая пыльцу и крылатые семена, не только потеснили их, но и освоили новые, недоступные прежде уголки суши. Первыми хвойными доминантами стали таксодиевые (сейчас к ним относятся, в частности, секвойи и болотные кипарисы). Распространившись по всему миру, эти красивые деревья в последний раз покрыли все части света однородной растительностью: их остатки находят в Европе, Северной Америке, Сибири, Китае, Гренландии, на Аляске и в Японии.

Цветковые растения и их семена.

Хвойные, саговниковые и гинкговые относятся к т.н. голосеменным растениям. Это значит, что их семяпочки расположены открыто на семенных чешуях. Цветковые растения составляют отдел покрытосеменных: их семяпочки и развивающиеся из них семена скрыты от внешней среды в расширенном основании пестика, называемом завязью.

В результате пыльцевое зерно не может достичь непосредственно семяпочки. Для слияния гамет и развития семени необходима совершенно новая растительная структура – цветок. Его мужская часть представлена тычинками, женская – пестиками. Они могут находиться в одном и том же цветке или в разных цветках, даже на разных растениях, которые в последнем случае называются двудомными. К двудомным видам относятся, например, ясени, падубы, тополя, ивы, финиковые пальмы.

Чтобы произошло оплодотворение, пыльцевое зерно должно попасть на вершину пестика – липкое, иногда перистое рыльце – и приклеиться к нему. Рыльце выделяет химические вещества, под действием которых пыльцевое зерно прорастает: живая протоплазма, выходя из-под его твердой оболочки, образует длинную пыльцевую трубку, проникающую в рыльце, распространяющуюся дальше вглубь пестика по его вытянутой части (столбику) и достигающую в конечном итоге завязи с семяпочками. Под влиянием химических аттрактантов ядро мужской гаметы движется по пыльцевой трубке к семяпочке, проникает в нее через крохотное отверстие (микропиле) и сливается с ядром яйцеклетки. Так происходит оплодотворение.

После этого начинает развиваться семя – во влажной среде, обильно снабжаемое питательными веществами, защищенное стенками завязи от внешних воздействий. Параллельные эволюционные преобразования известны и в животном мире: наружное оплодотворение, типичное, скажем, для рыб, на суше сменяется внутренним, а зародыш млекопитающих формируется не в отложенных во внешнюю среду яйцах, как, например, у типичных пресмыкающихся, а внутри матки. Изоляция развивающегося семени от посторонних воздействий позволила цветковым смело «экспериментировать» с его формой и строением, а это в свою очередь привело к лавинообразному появлению новых форм наземных растений, разнообразие которых стало возрастать невиданными в прежние эпохи темпами.

Контраст с голосеменными очевиден. Их «голые», лежащие на поверхности чешуй семена независимо от вида растения примерно одинаковы: каплевидные, покрытые твердой кожурой, к которой иногда прикреплено плоское крылышко, образованное окружающими семя клетками. Неудивительно, что на протяжении многих миллионов лет форма голосеменных оставалась весьма консервативной: сосны, ели, пихты, кедры, тиссы, кипарисы очень похожи друг на друга. Правда, у можжевельников, тиссовых и гинкго семена можно спутать с ягодами, но это не меняет общей картины – крайнего однообразия общего плана строения голосеменных, величины, типа и окраски их семян в сравнении с огромным богатством форм цветковых.

Несмотря на скудость сведений о первых этапах эволюции покрытосеменных, считается, что они появились к концу мезозойской эры, завершившейся примерно 65 млн. лет назад, а в начале кайнозойской эры уже завоевали мир. Древнейший известный науке цветковый род – Claytonia . Его ископаемые остатки найдены в Гренландии и на Сардинии, т.е., вполне вероятно, что еще 155 млн. лет назад он был распространен так же широко, как саговниковые. Листья у Claytonia пальчато-сложные, как у нынешних конских каштанов и люпинов, а плоды ягодоподобные диаметром 0,5 см на конце тонкой плодоножки. Возможно, эти растения были коричневого или зеленого цвета. Яркие краски цветков и плодов покрытосеменных появились позже – параллельно эволюции насекомых и других животных, которых они были призваны привлекать. Ягода у Claytonia четырехсемянная; на ней можно различить нечто, напоминающее остаток рыльца.

Помимо крайне редких ископаемых остатков, получить некоторое представление о первых цветковых растениях позволяют необычные современные растения, объединяемые в порядок гнетовых (Gnetales). Один из их представителей – хвойник (род Ephedra ), встречающийся, в частности, в пустынях на юго-западе США; внешне он выглядит как несколько безлистных прутьев, отходящих от толстого стволика. Другой род – вельвичия (Welwitschia ) растет в пустыне у юго-западного побережья Африки, а третий – гнетум (Gnetum ) – низкий кустарник индийских и малайских тропиков. Эти три рода можно считать «живыми ископаемыми», демонстрирующими возможные пути превращения голосеменных растений в покрытосеменные. Шишки хвойника внешне напоминают цветки: их чешуи разделены на две части, напоминающие лепестки. У вельвичии всего два широких лентовидных листа длиной до 3 м, совершенно не похожих на иголки хвойных. Семена гнетума снабжены дополнительной оболочкой, делающей их похожими на костянки покрытосеменных. Известно, что покрытосеменные отличаются от голосеменных и по строению древесины. У гнетовых в ней сочетаются признаки обеих групп.

Распространение семян.

Жизнеспособность и разнообразие растительного мира зависят от способности видов к расселению. Родительское растение всю жизнь прикреплено корнями к одному месту, следовательно, его потомству надо найти другое. Эта задача по освоению нового пространства была возложена на семена.

Во-первых, пыльца должна попасть на пестик цветка того же вида, т.е. должно произойти опыление. Во-вторых, пыльцевая трубка должна достигнуть семяпочки, где сольются ядра мужской и женской гамет. Наконец, зрелому семени предстоит покинуть родительское растение. Вероятность того, что семя прорастет и всход успешно приживется на новом месте, составляет ничтожную долю процента, поэтому растения вынуждены полагаться на закон больших чисел и рассеивать как можно большее количество семян. Последний параметр в общем обратно пропорционален их шансам на выживание. Сравним для примера кокосовую пальму и орхидеи. У кокосовой пальмы самые крупные в растительном мире семена. Они способны неограниченно долго плавать по океанам, пока волны не выбросят их на мягкий береговой песок, где конкуренция всходов с другими растениями будет гораздо слабее, чем в лесной чаще. В результате шансы прижиться у каждого из них довольно высоки, и одна зрелая пальма без риска для вида приносит обычно всего несколько десятков семян в год. У орхидей, напротив, самые мелкие в мире семена; в тропических лесах они разносятся слабыми воздушными течениями среди высоких крон и прорастают во влажных трещинах коры на ветвях деревьев. Положение осложняется тем, что на этих ветвях им необходимо найти особый вид гриба, без которого прорастание невозможно: мелкие семена орхидей не содержат запасов питательных веществ и на первых стадиях развития всходов получают их от гриба. Неудивительно, что в одном плодике миниатюрной орхидеи несколько тысяч таких семян.

Покрытосеменные растения не ограничиваются образованием разнообразных семян в результате оплодотворения: завязи, а иногда и другие части цветков развиваются в уникальные, содержащие семена структуры – плоды. Завязь может стать зеленым бобом, защищающим семена до их созревания, превратиться в прочный кокосовый орех, способный совершать далекие морские путешествия, в сочное яблоко, которое съест в укромном месте животное, использовав мякоть, но не семена. Ягоды и костянки – любимое лакомство птиц: семена этих плодов не перевариваются в их кишечнике и попадают в почву вместе с экскрементами иногда за многие километры от родительского растения. Плоды бывают крылатыми и пушистыми, причем форма повышающих летучесть придатков у них гораздо разнообразнее, чем у сосновых семян. Крылышко плодов ясеня напоминает весло, у ильма оно похоже на поля шляпы, у клена парные плоды – двукрылатки – напоминают парящих птиц, у айланта крылья плода скручены под углом друг к другу, образуя как бы пропеллер.

Эти приспособления позволяют цветковым растениям весьма эффективно использовать для распространения семян внешние факторы. Однако некоторые виды на постороннюю помощь не рассчитывают. Так, плоды недотрог представляют собой своего рода катапульты. Аналогичным механизмом пользуются и герани. Внутри их длинного плодика проходит стержень, к которому прикреплены четыре до поры до времени прямые и соединенные вместе створки – сверху они держатся прочно, снизу слабо. При созревании нижние концы створок отрываются от основания, резко скручиваются к вершине стержня и разбрасывают семена. У хорошо известного в Америке кустарника цеанотуса завязь превращается в ягоду, по устройству близкую к бомбе с часовым механизмом. Давление сока внутри так высоко, что после созревания достаточно теплого солнечного луча, чтобы его семена живой шрапнелью разлетелись во все стороны. Коробочки обычных фиалок, подсохнув, лопаются и разбрасывают вокруг себя семена. Плоды гамамелиса действуют по принципу гаубицы: чтобы семена упали подальше, они стреляют ими под большим углом к горизонту. У горца виргинского в том месте, где семена прикреплены к растению, образуется структура типа пружинки, отбрасывающей зрелые семена. У кислицы оболочки плода сначала набухают, а затем трескаются и так резко сжимаются, что семена вылетают наружу через щели. Арцеутобиум крошечный за счет гидравлического давления внутри ягод выталкивает из них семена, как миниатюрные торпеды.

Жизнеспособность семян.

Зародыши у многих семян обеспечены питательными веществами и не страдают под герметичной оболочкой от высыхания, а потому могут ждать благоприятных условий многие месяцы и даже годы: у донника и люцерны – 20 лет, у других бобовых – более 75, у пшеницы, ячменя и овса – до десяти. Хорошей жизнеспособностью отличаются семена сорняков: у щавеля курчавого, коровяка, горчицы черной и горца перечного они прорастают, пролежав в земле полвека. Считается, что на 1 га обычной сельскохозяйственной почвы захоронено 1,5 т семян сорных видов, которые только ждут случая оказаться ближе к поверхности и дать всходы. Семена кассии и лотоса сохраняют всхожесть веками. Рекорд по жизнеспособности пока держат семена лотоса орехоносного, обнаруженные несколько лет назад в донном иле одного из высохших озер в Маньчжурии. Радиоуглеродным методом установлено, что их возраст составляет 1040 ± 120 лет.

400 миллионов лет назад огромную часть земной поверхности нашей планеты занимали моря и океаны. Первые живые организмы возникли в водной среде. Они представляли собой частички слизи. Спустя несколько миллионов лет у этих примитивных микроорганизмов появился зеленый окрас. По внешнему виду они стали походить на водоросли.

Климатические условия благоприятно воздействовали на рост и размножение водорослей.

С течением времени изменениям подвергались поверхность земли и дно океанов. Возникали новые материки, старые же исчезали под водой. Земная кора активно изменялась. Эти процессы привели к тому, что на месте земной поверхности появлялась вода.

Отступая, морская вода попадала в расщелины, впадины. Они, то пересыхали, то снова наполнялись водой. В результате те водоросли, которые находились на морском дне, постепенно перебрались на земную поверхность. Но так как процесс иссушения происходил очень медленно, то за это время они приспособились к новым условиям обитания на земле. Это процесс происходил на протяжении миллиона лет.

Климат в то время был очень влажный и теплый. Он способствовал переходу растений от морской жизни к наземной. Эволюция приводила к усложнению строения различных растений, менялись также и древние водоросли. Они дали начало развитию новым земным растениям – псилофитам. По внешнему виду они напоминали маленькие растения, которые размещались около берегов озер рек. Они обладали стеблем, который был покрыт мелкими щетинками. Но, как и у водорослей, у псилофитов не было корневой системы.

Растения в условиях нового климата

От псилофитов произошли папоротники. Сами псилофиты 300 миллионов лет назад прекратили свое существование.

Влажный климат и большое количество воды привели к быстрому распространению разных растений – папоротников, хвощей, плаунов. Конец каменноугольного периода ознаменовался сменой климата: он стал более сухим и холодным. Огромные папоротники начали вымирать. Остатки мертвых растений гнили и превращались в каменный уголь, которым затем люди обогревали свои жилища.

У папоротников на листьях лежали семена, которые получили название голосеменных растений. От гигантских папоротников произошли современные сосны, ели, пихты, которые называют голосеменными растениями.

С изменением климата исчезли древние папоротники.

Холодный климат губил их нежные ростки. Их заменили семенные папоротники, которые называют первыми голосеменными растениями. Эти растения отлично приспособились к новым условиям сухого и холодного климата. У этого вида растений процесс размножения не зависел от воды, которая находится во внешней среде.

130 миллионов лет назад на Земле возникли различные кустарники и травы, семена которых находились в поверхности плодов. Их назвали покрытосеменными растениями. На протяжении 60 миллионов лет покрытосеменные растения живут на нашей планете. Эти растения практически не изменились с тех пор и до наших дней.

Без растений наша планета оказалась бы безжизненной пустыней. А листья деревьев – это маленькие фабрики или химические лаборатории, где под влиянием солнечного света и тепла происходит превращение веществ. Деревья не только улучшают состав воздуха и смягчают его температуру. Лес имеет лечебное значение, он же обеспечивают большинство наших потребностей в пище, а также в таких материалах, как древесина и хлопок; они же являются сырьем для производства лекарственных препаратов.

I. Какими были самые первые растения на земле?

Жизнь на Земле начиналась в море. И первыми на нашей планете появились растения. Многие из них выбрались на сушу и стали совсем другими. Но те, что остались в море, почти не изменились. Они – самые древние, с них все началось. Без растений жизнь на Земле была бы не возможной. Лишь растения способны поглощать углекислый газ и выделять кислород. Для этого они используют солнечные лучи. Одними из первых растений на земле были водоросли.

Известно более 20000 видов водорослей. Они могут закрепляться на скалах или на морском дне при помощи похожей на ступню «скобы», которая переходит в ветвь с листами. Бурые водоросли растут в холодных водах и достигают огромных размеров. Красные водоросли характерны для теплых морей. Зеленые и сине — зеленые водоросли можно обнаружить как в теплых, так и в холодных водах. Из бурых водорослей получают много полезных веществ, применяемых при производстве пластмасс, лаков, красок, бумаги и даже взрывчатых веществ. Из них делают лекарства, удобрение, подкормку для скота. У народов Юго-Восточной Азии водоросли являются основой множества блюд.

Водоросли «Плавучий лес».

В старину были легенды о Саргассовом море, где корабли гибли, застряв в водорослях. Но все же местами заросли водорослей густы настолько, что могут задержать легкую шлюпку. Это бурые водоросли-саргассы, в честь которых названо само море. Саргассы похожи на кустики усеянные «ягодки» — воздушными пузырями, позволяющими растению держаться на поверхности воды. В отличии от других крупных водорослей саргассы не прикрепляются ко дну и огромными скоплениями путешествуют по волнам и образуя плавучий лес. Несметное количество моллюсков, червей, мшанок прикрепляются к листьям саргасса, в его зарослях скрываются крабы, креветки и рыбы. Почти все «жильцы» буровато-желтого цвета, в тон саргасса, а их тела зачастую копируют формы «листьев» этой водоросли. Одни прячутся, чтобы их не спугнуть жертву. Так и плавает все это сообщество, никогда не приставая к берегу.

II. Кормят, одевают, радуют.

1. Деревья которые дают пищу.

Кофе — один из самых популярных напитков в мире.

Кто и как подарил нам этот чудный напиток? Если верить старинной арабской легенде, то обретению кофе мы обязаны. козам. Один эфиопский пастух, гласит предание, обратил внимание, что его козы, поев каких-то ягод c куста, продолжали пастись всю ночь, и не думая отдыхать. Пастух рассказал об этом мудрому старцу, и тот, отведав эти ягоды, открыл их чудесную силу и изобрёл напиток кофе.

Кофе так понравился эфиопам, что позже одно из племён, переселившись на Аравийский п-ов, захватило c собой его зерна. Так было положено начало первым кофейным плантациям. A случилось это, как известно из старинных рукописей, в IX веке. Кофе довольно долго был известен только арабам, но турки, завоевавшие в XV-XVI вв. часть арабских территорий, тоже оценили вкус и чудесные свойства напитка. Так появился знаменитый способ приготовления кофе по-турецки: кофе варят на раскаленном песке в специальных медных сосудах c ручкой — «турках».

Европейцев впервые познакомил с кофе некий итальянец, вернувшийся из Турции. Врач по специальности, он рекомендовал своим пациентам пить кофе в медицинских целях. Венеция первой начала импортировать кофе в Европу. А в 1652 г. была открыта первая кофейня и в Англии. Монопольным поставщиком кофе в Европу была Турция, но хитрые голландцы, выкрав у турков рассаду кофейных деревьев, перевезли их в Индонезию, где климат вполне подходил для выращивания кофе.

Сейчас мировым лидером по производству кофе стала Бразилия.

В Россию кофе пришел благодаря Петру 1.

Напиток кофе варят из обработанных семян кофейного дерева. Это вечнозеленое растение из семейства мареновых. Белые пышные соцветия кофейного дерева, находящихся в пазухах листьев, после опыления насекомыми превращаются в плоды – красные ягоды с них удаляют мякоть, семена полируют в специальных барабанах и пакуют в мешки. Перед завариванием кофейные зерна обжаривают.

Родина кофе – Африка. Самым качественным и вкусным считается аравийский вид. Бразильский кофе (это не вид, а лишь место выращивания кофе), которым заполнены все рынки мира, по качеству гораздо хуже, чем кофе, выращиваемый в других странах.

2. Благородные друзья.

Цедрусы – настоящие кедры. Финикия, Египет, Ассирия были могучими державами древности. Но территории они занимали пустынные, лесов там почти не было. А древесина нужна и для строительства жилья, и для кораблей. Древесина крепкая, негниющая. Кедр, что полюбился древним, — это не тот кедр, что растет в тайге и славится своими вкусными орешками. Сибирские сосны «однофамильцы» настоящих кедров – цедрусов.

Финикийцы рубили Цедрусы на корабли, египтяне – на саркофаги для похоронных церемоний своих вельмож, греки и римляне употребляли кедр для строительства храмов и изготовления мебели. Позднее за вырубку цедрусов принялись крестоносцы. А во время Первой мировой войны ценнейшие кедры с их розовой древесиной, за неимением иного топлива, сжигали в паровозных топках. Вот и осталось всего 4 рощицы ливанских кедров. Правда, другие виды цедрусов – атласский, кипрский и гималайский, хотя и очень редкие деревья, но в отличие от ливанского кедра все же не исчезающие.

Ливанские кедры – величавые деревья с горизонтальным мощными ветвями. Хвоя у них голубоватая, собранная в кисточки. Шишки с кулак величиной, плотные, почти гладкие, как бочонки. Когда семена в них созревают, шишки не раскрываются, а рассыпаются, и земля покрывается слоем чешуек. Ветер сдувает с них крылатые семена и разносит по округе. Если козы, которые в изобилии разводят местные жители, не съедят молодые побеги, из них может вырасти новое поколение красавцев кедров. Слава о красоте ливанских кедров достигла и России. Поэтому, когда русские первопроходцы увидели сибирские сосны, высокие, величественные, с крупными шишками, они назвали их кедрами.

Сибирский кедр – сосна удивительная. Главное богатство кедра – его орешки. Они содержат жиры, белки, крахмал, витамины В и Д и в хвое содержится много целебных веществ. Орехи содержат более 60% масла, которое по многим качествам превосходит животные жиры и не уступает по питательности мясу и яйцам. При Иване Грозном эти орехи вывозили за границу, а при Петре I из них в России начали готовить целебное и укрепляющее средство – ореховое молочко.

Огромную роль играют кедровые орешки в жизни животных. «Где нет кедра, — говорят охотники, — там нет и соболя». Поедают орешки медведи и бурундуки, белки и разные птицы.

Целебна и кедровая смола – живица. В годы Великой Отечественной войны кедровый бальзам спасал при ранениях и ожогах. Живица – необходимое сырье для получения такого ценного лекарства, как камфара. Нужна живица и в оптической техники.

Ценна и древесина кедра – из нее производят карандашные палочки, музыкальные инструменты, изготавливают мебель. Из опилок получают скипидар и другие полезные продукты.

III. Изучение коры дерева.

Клен остролистый

Клен за которым я наблюдала, молодой. У него древесный ствол, который c каждым годом утолщается, от него отходят боковые ветки формирующие крону, которая состоит из более мелких веток, листьев. Дерево удерживается в почве корнями, которые поглощают влагу и растворенные в ней минеральные вещества. Поэтому внизу ствол дерева шире.

Если понюхать кору, то запах горьковатый, вяжущий. Весной запах коры усиливается и становится сладковатым.

B моём дереве дупла нет. Но я встречала деревья c дуплом. B дупле устраивают жилища различные птицы.

На клёне за которым я наблюдаю ни лишайников, мхов и грибов нет. Иногда грибы образуют на корнях грибокорень, снабжая деревья азотом и минералами.

На коре моего дерева есть следы оставленные человеком: ободранная кора и царапины от ножа, которые со временем оно могло залечить.

IV. Почему мой друг самый лучший.

Клён остролистый – ветвь с плодами

Клен одно из самых нарядных деревьев, растущих в наших лесах. Весной, когда ветви деревьев еще не покрылись листьями, клен зацветает. Его желто-зеленые цветочки, собранные в соцветие, радуют глаз. Не менее наряден клен летом, когда его крона становится «кудрявой». Осенний наряд не уступит по красоте ни одному другому растению. Дерево словно горит, поражая богатством оттенков багряного и зеленого, оранжевого и желтого. У каждого листа своя окраска, и каждый лист красив по-своему. А форма у всех одна: округлая с 5-7 острыми выступами, отсюда и название клен остролистый. Клен хороший медонос. С одного дерева получают до 10 кг меда. Сок остролистого клена очень вкусен. В России из него готовили квас, различные прохладительные напитки.

На флаге Канады красуется лист Клена сахарного. Из его сладкого сока делали кленовые сиропы, патоку и даже кленовое пиво, очень популярное 19 веке. Лидером по производству продуктов из сока была Канада. Кленовый лист стал национальным символом этой страны.

Из кленовой древесины — прочной и легкой делали музыкальные инструменты. Спортивный инвентарь тоже изготовляют из клена. Фармацевты и химики используют листья и кору. У клена есть еще одно интересное свойство: он может предсказывать погоду. С черешков листьев, у самой ветки, иногда капелька за капелькой текут «слезы»- клен как будто плачет. Это свойство клена избавляться от лишней влаги. И «слезы» клена зависят от того, сух или влажен воздух. Чем воздух суше, тем сильнее испарение и наоборот. Влажным воздух становится при приближении дождя. Если появились на кленовых листьях «слезы, значит, через несколько часов будет дождь.

V. Ископаемые деревья, которые остались на земле.

Древнее-древнее дерево гинкго! Оно появилось на земле еще во времена динозавров-125 млн.

лет назад. И с тех пор это растение почти не изменилось. Гинкго — красивое дерево высотой до 30 м, с крупными веероподобными листьями. Обликом гинкго напоминает нашу обыкновенную осину. Но не тут-то было! Гинкго – голосеменное растение, более близкое к ели, чем к цветковому растению осине. Весной на ветвях вместе с листвой появляются «сережки». К осени на ветвях висят крупные семена, напоминающие сливы. Мякоть семени, похожа на плод, на самом деле лишь семенная оболочка. Она съедобна и на вкус солоновата. Одна беда – пахнет гнилым мясом. Это способ привлечь животных-распространителей семян. Гинкго, хоть и пережило динозавров, в диком виде не сохранилось. Это дерево стало садовым. В Японии и Китае оно считается священным — его выращивают возле храмов. Сейчас гинкго появляются и на улицах европейских городов. Гинкго легко противостоит и загрязненности атмосферы, и болезням, и насекомым. В листьях и древесине гинкго содержатся вещества, отпугивающие насекомых. Закладки из сушенных листков гинкго уберегут старинные рукописи от книжных червей. А стены, покрытые дранкой гинкго, не пустят в дом ни тараканов, ни клопов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Что я могу сделать для всех деревьев?

Приходя в лес я не буду разжигать костры.

Это может привести к пожарам.

Не буду разорять птичьи гнезд. Птицы поедают насекомых, которые наносят вред деревьям. Не буду ломать ветки у деревьев и кустарников. Во дворе буду сажать новые саженцы и в будущем ухаживать за ними.

Кислотные дожди тоже наносят непоправимый ущерб: гибель посевов, флоры и фауны, разрушений зданий.

Первые наземные растения

Жизнь зародилась в воде. Здесь появились первые растения – водоросли. Однако в какой-то момент появилась суша, которую предстояло заселить. Первопроходцами среди животных стали кистеперые рыбы. А среди растений?

Как выглядели первые растения?

Когда-то нашу планету населяли растения, у которых был лишь стебель. К земле они крепились специальными выростами – ризоидами. Это были первые растения, выбравшиеся на сушу.

Ученые называют их псилофитами. Это латинское слово. В переводе оно означает «голые растения». Псилофиты действительно выглядели «голыми». У них были лишь ветвящиеся стебли с выростами-шариками, в которых хранились споры. Они очень похожи на «инопланетные растения», которые изображают на иллюстрациях к фантастическим рассказам.

Псилофиты стали первыми наземными растениями, однако они жили лишь в болотистой местности, так как у них не было корня, и они не могли добывать воду и питательные вещества в толще почвы. Ученые считают, что когда-то эти растение создавали целые огромные ковры над обнаженной поверхностью планеты. Существовали как крошечные растения, так и очень крупные, выше человеческого роста.

Как учёные узнали о первых растениях?

О том, что на нашей планете когда-то существовали такие растения, ученые узнали лишь в начале прошлого века, в 1912 году, благодаря одному шотландскому сельскому врачу, увлекавшемуся геологией. Исследуя почву, он обнаружил останки неизвестных доселе растений, которые впоследствии назвали ринией, по названию деревни, в которой оно было впервые найдено. Считается, что это было первое наземное растение, от него произошли другие псилофиты.

Древние растения господствовали на планете миллионы лет, но вымерли задолго до появления человека. Зато они оставили своих «потомков» — ими стали хвощи, плауны и папоротники. Некоторые ученые считают, что низшие псилофиты стали прародителями современных мхов.

В этой статье мы обсудим важную и интересную тему - возникновение и развитие растительного мира на планете. Сегодня мы, гуляя в парке во время цветения сирени, собирая грибы в осеннем лесу, поливая домашние цветы на подоконнике, настаивая во время болезни отвар ромашки, редко задумываемся о том, как выглядела Земля до появления растений. Каким был ландшафт в ту пору, когда только зарождались одноклеточные или появились первые слабые наземные растения? Как выглядели леса в палеозое и мезозое? Представьте, что предки тех полуметровых папоротников, которые нынче скромно прячутся в тени елей, 300 миллионов лет назад достигали высоты 30 метров и больше!

Давайте перечислим основные этапы возникновения живого мира.

Зарождение жизни

1. 3, 7 млрд лет назад возникли первые живые организмы . Время их появления (очень приблизительно, с «вилкой» в сотни миллионов лет) сегодня можно предположить по образованным ими отложениям. За миллион с хвостиком лет цианобактерии научились кислородному фотосинтезу и так расплодились, что стали виновниками перенасыщения атмосферы кислородом примерно 2,4 млрд лет назад, - это привело к вымиранию анаэробных организмов, для которых кислород был ядом. Живой мир Земли изменился радикально!

2. 2 млрд лет назад уже существовали разные одноклеточные : и автотрофы, и гетеротрофы. Эти п ервые одноклеточные не имели ядер и пластид - так называемые гетеротрофные прокариоты (бактерии). Именно они дали толчок к появлению первых одноклеточных растений.

3. 1, 8 млрд лет назад возникли ядерные одноклеточные, то бишь эукариоты, вскоре (по геологическим меркам) появились типичные животные и растительные клетки.

Появление многоклеточных растений

1. Около 1, 2 млрд лет назад на основе одноклеточных возникли многоклеточные водоросли.

2. В тот период жизнь существовала только в теплых морях и океанах, но зато живые организмы активно развивались и прогрессировали - готовились к освоению суши.

Выход растений на сушу

1. 4 2 0 млн лет назад появились первые наземные растения - мхи и псилофиты (риниофиты) . Возникли они во многих местах планеты независимо друг от друга, от разных многоклеточных водорослей. Разумеется, вначале они осваивали только прибрежную кромку.

2. Псилофиты (например, риния) обитали по берегам, на мелководье, подобно современны м осокам. Это были небольшие слабые растения, чья жизнь осложнялась отсутствием побегов и корней . Вместо корней, которыми можно как следует вцепиться в почву, псилофиты имели ризоиды. Верхняя часть псилофита содержала зеленый пигмент, была способна к фотосинтезу. Эти первопроходцы, смелые захватчики суши, вымерли, но смогли дать начало папоротникообразным.

4. Мхи - при всей их необычности, красоте и повсеместному распространению в наши дни - стали тупиковой ветвь ю эволюции. Возникнув сотни миллионов лет назад, они так и не смогли дать начало никаким другим группам растений.

Большинство современных ученых считают, что планета Земля сформировалась немногим ранее четырех с половиной миллиардов лет назад. Самые ранние остатки вымерших организмов найдены в породах, имеющих возраст 3,8 миллиардов лет. Первыми обитателями Земли были бактерии-анаэробы, то есть они не использовали для дыхания кислород, которого еще не было в атмосфере.

Считают, что впервые процесс фотосинтеза стал идти в бактериях. Фотосинтез — это важнейший природный процесс, когда при взаимодействии солнечного света, воды и углекислого газа образуются органические вещества и свободный кислород.

Первые простейшие одноклеточные водоросли и грибы появились около 2 миллиардов лет назад. Их остатки найдены в отложениях протерозойской эры на территории Гренландии и Канады. В то же время появились и первые многоклеточные растения. Развитие жизни на Земле, появление и растений, и животных были тесно связаны с процессом фотосинтеза.

Ученые считают, что синезеленые водоросли (это их название, а не просто обозначение цвета) и грибы — первые представители растительного мира на Земле. Это низшие растения.

Более 2 миллиардов лет назад первые наземные растения напоминали мхи, которые мы можем видеть сейчас в сырых тенистых местах.

Около 400 000 000 лет назад возникли более сложные растения. Они напоминали современные папоротники. Папоротники первыми имели корни, стебель и листья. Это признаки высших растений.

Ко времени появления динозавров Земля уже была покрыта лесами. Эти растения размножались семенами.

Сосны и другие хвойные деревья появились позже, 300 000 000 лет назад. Эта группа деревьев включает в себя многочисленных представителей, таких как сосна, ель, канадская ель, кедр, лиственница. Все эти деревья прячут свои семена в шишках.

Первые цветущие растения появились 150 000 000 лет назад. Их хорошо защищенные семена дали им большое преимущество по сравнению с растениями, чьи семена защищены не так хорошо. Поэтому их стало больше и по количеству, и по видам. В наши дни цветущие растения распространены повсюду.

Ягода — это такой плод, у которого внутри много семян и нет косточки. Когда ягода зрелая, у него мясистый и сочный околоплодник, как у клубники, винограда, вороньего глаза, брусники, черники, голубики, клюквы. Значит, вишня — не ягода, а томат — ягода? Да, с точки зрения ученого-ботаника это так. И цитрусовые плоды: апельсин, лимон, мандарин, грейпфрут,…

Бук встречается в лесах в областях с умеренным климатом Северного полушария. Это большие деревья высотой 25-40 м и диаметром ствола до двух метров. Ровный, как колонна, ствол покрыт серой, гладкой корой. Листья простые, их форма — продолговатый эллипс. Осенью на дереве созревают плоды — трехгранные орехи. В плюске обычно 2, реже 4 ореха, в которых…

Это растение встречается только в Восточной и Юго-Восточной Азии. О нем европейцы очень долго ничего не знали, хотя в народной медицине Кореи, Японии и Китая лимонник применяют с незапамятных времен. Лимонник — прекрасное тонизирующее средство. Он повышает тонус организма, дает человеку бодрость. Настойка из лимонника предотвращает и снимает усталость при больших физических нагрузках. Лимонник —…

При слове “гриб” мы вспоминаем знакомые нам с детства подосиновики, опята, сыроежки и даже поганки — словом, нечто, состоящее из шляпки и ножки, которое растет в лесу и попадает к нам в корзинку, если оно съедобное, или которое так приятно поддать ногой, если похоже на поганку. Но это, так сказать, “традиционная” форма грибов. На самом…

В умеренном климате яблоня — самое главное плодовое дерево. Ученые насчитали не менее 10 тысяч сортов яблонь. Их вывели из различных сортов диких растений. Все эти сорта приспособлены к разному климату и почвам. Но яблочным краем по праву считается средняя полоса России, а самым знаменитым и любимым сортом яблок — янтарно-желтая, душистая, кисло-сладкая и хрустящая…

Совершенно невозможно представить себе жизнь без чая. Этот ароматный напиток содержит витамины B1, B2, С, Р, РР, танин, кофеин и другие полезные вещества. Из семян выжимают масло, используемое в парфюмерии. Из отходов листьев делают лекарства. Родина чая — субтропические леса Юго-Восточной Азии, южные районы Китая, Бирма, Северный Вьетнам и штат Ассам на северо-востоке Индии у…

Ярко-оранжевые настурции называют также капуцинами из-за островерхой формы цветка, напоминающего капюшон монаха-капуцина. На родине, в тропической Америке, можно встретить до 80 видов настурций. Они растут и во влажных тропических лесах, и в засушливых степях, и в горах. Они также окрашены в красивый желтый, оранжевый цвета, но бывают настурции голубые и лиловые. У всех тропических настурций…

Капитан Джеймс Кук; посещая острова Новой Зеландии, не мог не обратить внимание на растение, которое разрослось по берегам ручьев и по краям болот. Его листья, очень напоминающие по форме и. размеру мечи, покрывали прибрежные холмы, встречались и в зарослях вечнозеленых кустарников и даже в сухих скалистых местах. Это был новозеландский лен, который потом стал знаменит…

До сих пор в музеях хранится изящная мебель из черного дерева с инкрустациями из березы — столы, кресла, бюро. Она была особенно в моде при Петре I и до конца XVIII в. Потом в богатых домах появилась мебель из “красного дерева”. Долгое время оно считалось наиболее драгоценным из декоративных пород. И до сих пор в…

Пальмы кормят, поят, одевают людей. Самая полезная из них — кокосовая пальма. Она входит в десятку важнейших деревьев мира. Кокосовая пальма растет в тропиках, на берегах океанов, морей и островах. Их высокие, 25-30 м стволы обычно наклонены в сторону моря. Почти все острова в Тихом океане занимают рощи кокосовых пальм. Эти растения не боятся соленой…