Основные ароморфозы растений, позволившие занять сушу

Ароморфоз (морфофизиологический прогресс) - это возникновение в ходе эволюции признаков, значительно повышающих уровень организации живых организмов или уровень жизнедеятельности. Ароморфозы дают преимущества в борьбе за существование и дают возможность освоения новой среды обитания. К ароморфозам растений относят фотосинтез, многоклеточность, редукцию полового поколения (гаметофита) у высших растений.

При выходе растений на сушу, произошло достаточно много изменений в морфологии, анатомии и физиологии растений.

1. Образование и усложнение покровной ткани от тонкого эпидермиса (плотно сомкнутых клеток, лежащих одним слоем и покрытых кутикулой) до пробки (образующейся из эпидермиса или пробкового камбия (филлогена), состоящей из нескольких слоев мертвых клеток, чьи клеточные стенки содержат суберин или корки, которая заменяет пробку при росте побега в толщину.

2. Образование специальных структур, выполняющих функцию газообмена, устьица на листе (у наземных цветковых они на нижней, затененной стороне листа, а у ведущих полуводный образ жизни на верхней стороне листа) или молодой части побега там, где орган покрыт эпидермисом, и чечевички, образующиеся на пробке.

3. Образование механической ткани: колленхима, волокна и склереиды. Колленхима располагается под эпидермисом и входит в состав сосудисто-волокнистых пучков, живая ткань, клетки которой не лигнифицированы, волокна часто сопровождают ксилему и флоэму, склереиды распределены в паренхиме, и волокна и склереиды – мертвые лигнифицированные клетки. Общая функция всех типов механической ткани – поддержание органов растения в воздушной среде, где влияние силы тяжести больше, чем в водной, где также действует сила Архимеда.

4. Появление проводящей ткани: сосуды и ситовидные трубки, обеспечивающие перенос воды и питательных веществ по всему организму растения, от места поглощения или образования до места использования или запасания.

5. Появление запасающей ткани, прежде всего ткани, запасающей воду. Первые зачатки такой ткани появляются у сфагновых мхов (мертвые лигнифицированные клетки, заполняющиеся водой в период ее изобилия).

6. Появление всасывающей ткани во всасывающей зоне корня, выполняющей функцию поглощения воды и минеральных солей.

7. Помимо образования новых типов тканей при выходе растений на сушу произошло также образование новых органов при дифференциации слоевища (таллома), характерного для низших растений (водорослей).

8. Уже у мохообразных происходит начальная дифференциация тела растения на побег и корень (у мохообразных появляются ризоиды), но уже у папоротникообразных появляются настоящий побег, на котором выделяются листья и стебель (или корневище), и корень. У голосеменных происходит дальнейшее развитие и усложнение этой системы, которая достигает своего совершенства, относительно других типов этой системы, в отделе покрытосеменных.

9. Новый орган- корень также имеет ряд особенностей, связанных с жизнью на суше, т. к. появление этого органа связано с выходом растений на сушу, Прежде всего, корень закрепляет растение в субстрате, кроме того, корень осуществляет поглощение веществ растением (вода и минеральные соли), в связи с этой функцией у корня имеется зона всасывания, образованная всасывающей тканью, проводящей системой, осуществляющей проведение этих веществ к побегу, а также проведение продуктов анаболизма растения (прежде всего продуктов фотосинтеза) к тканям корня.

10. Способность к синтезу кутина, обеспечило защиту от лишнего испарения воды тканями растения. Появление способности к синтезу лигнина, привело к образованию механических элементов в тканях растения.

11. Появление спор с прочными оболочками, способными переносить высыхание, приспособленными для переноса в воздушной среде (расселение ветром), а затем образование семени, защищающего зародыш спорофита от высыхания и других неблагоприятных факторов среды.

12. Переход к двум формам существования в жизненном цикле: гаметофит и спорофит, в дальнейшем развитие происходит по пути доминирования спорофита над гаметофитом, диплоидный спорофит может накапливать большее количество мутаций в гетерозиготном состоянии, что позволяет ему с большей скоростью реагировать на изменения среды, чем гаплоидному гаметофиту, в чьем генотипе содержится меньше генетических изменений, это повышает выживаемость гаметофита в стабильной среде, но снижает выживаемость в изменяющейся среде (считается, что водная среда более стабильна, чем воздушная.).

13. Переход распространения гамет и оплодотворения от водного (низшие, мохообразные), к капельному (папоротникообразные), а затем и полный отказ от использования воды: образование пыльцевой трубки, по которой безжгутиковый спермий проникает к яйцеклетке (голосеменные и покрытосеменные).

14. Появление корневого давления и транспирации, позволяющих поглощать воду из почвы и транспортировать ее к листьям, цветкам и плодам, за счет таких физических сил как капиллярные силы и неразрывность водяного столба в сосудах.

При выходе растений на сушу произошло образование огромного количества ароморфозов, позволивших растениям занять новую для них среду обитания.

Основная ботаническая дисциплина — систематика растений — разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные группы — таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений.

Таксономические характеристики в ботанике:
Царство - Растения или растительный мир
· Подцарство
· Отдел (группа)
· Подотдел (подгруппа)
· Класс
· Подкласс
· Порядок
· Семейство
· Род
· Вид

Царство растения по древности происхождения, строению и образу жизни делятся на два больших подцарства: низ­шие и высшие.

НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ(слоевцовые, или талломные, растения) - подцарство растений. Тело низшего растения (таллом, или слоевище) не расчленено на корень, стебель и лист. Среди них много одно­клеточных и колониальных форм. Низшие растения развиваются в водной или влажной среде (за некоторым исключением). К ним относятся Красные водоросли (Багрянки), Настоящие водоросли и Лишайники.

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ - подцарство растений. Синонимы - зародышевые растения (Embryobionta, Embryophyta), побеговые растения (Cormophyta, Cormobionta), теломные растения (Telomophyta, Telomobionta). В отличие от низших растений тело высших растений разделено на специализированные органы — листья, стебель и корень. Для высших растений характерны в основном наземные условия суще­ствования. Насчитывают свыше 300 тысяч видов. К высшим растениям относятся отделы: риниофиты, моховидные, псилотовидные; плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и цветковые (покрытосеменные) растения. Моховидные, Плауновидные, Хвощевид­ные, Папоротниковидные расселяются при помощи спор (споровые), Голосеменные и Покрытосемен­ные (Цветковые) — при помощи семян (семенные).

Размножение растений.Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений (фаз развития) — гаплоидной (п) (гаметофит) и диплоидной (2п) (спорофит). На спорофите возникают мешковидные образования — спорангии (органы бесполого размножения), в которых в результате спорогенеза, со­провождающегося мейотическим делением, формируются гаплоидные споры. Из спор развивается гаметофит. На нем формируются особые половые структуры — гаметангии (органы полового размножения), в которых образуют­ся гаметы.

Мужские половые органы, где формируются спермато­зоиды, называются антеридии, женские половые органы, где формируются яйцеклетки, называются архегонии. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то он называется обоеполым, если только антеридии, то муж­ским, если только архегонии, то женским. При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы развивается споро­фит.

Эволюция растений шла в направлении увеличения раз­меров бесполого поколения (спорофита) и редукции поло­вого поколения (гаметофита). У подавляющего большин­ства высших растений (за исключением моховидных) в жизненном цикле преобладает спорофитная фаза.

ПОДЦАРСТВО ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ, ИЛИ ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ

К высшим споровым растениям относятся моховидные, плауновидные, хвощевидные, пслотовидные и папоротниковидные.