Развитие жизни в палеозойскую эру, выход растений и животных на сушу, первые земноводные

Александр Борисович ……

КАБИНЕТ

ФАЙЛЫ

БЛОГ

ДРУЗЬЯ

ШКОЛЫ

ОБЩЕНИЕ

НАСТРОЙКИ

ЗАКЛАДКИ

Вы здесь:  Александр Борисович …… Блог Выход растений на сушу результат симбиоза.

ЗАПИСЬ #108

В ЗАКЛАДКИ

30 ноября 2012, 05:50, автор — хозяин блогаАлександр Борисович ……  Первые наземные растения появились в конце силурийского периода (более 400 млн лет назад). Палеонтологи обнаружили, что самые первые наземные растения жили в симбиозе с грибами: у них была настоящая микориза. У этих растений еще не было настоящих корней — вместо них имелись ризоиды, не способные самостоятельно всасывать что-либо из почвы и служившие только для закрепления в грунте, а также для обеспечения симбиоза с почвенными грибами. Без симбиоза растения вообще не смогли бы выйти на сушу. Симбиоз растений с азотфиксирующими бактериями возник позже для этого растениям оказалось достаточно изменить те генетические системы, которые сложились у них ранее для взаимодействия с микоризными грибами. Симбиоз с автотрофами открывает большие возможности для водных животных, особенно малоподвижных (кишечнополостных, губок, асцидий, некоторых червей и моллюсков). Симбиотические комплексы представляют собой «сверхорганизмы», сочетающие признаки растений и животных ( пример — коралловые полипы). Автотрофы снабжают хозяина органикой, полученной в результате фото- или хемосинтеза,  и помогают ему избавляться от конечных продуктов азотного обмена (например, мочевой кислоты или мочевины), которые служат для симбионтов ценным источником азота. Широко распространены  симбиозы животных с микробами, помогающими усваивать растительную пищу. Потребление органики, производимой растениями в ходе фотосинтеза, — главная «экологическая роль» животных в биосфере, однако,  сами по себе животные не способны справляться с этой задачей. Большинство растительноядных животных лишены ферментов для расщепления растительных полимеров (главным из которых является целлюлоза). Поэтому все животные-фитофаги — это симбиотические комплексы из животного-хозяина и разнообразных бактерий, грибов или простейших ( в последнем случае симбиотические простейшие зачастую сами имеют бактериальных симбионтов). Растительноядность изначально была симбиотическим феноменом. Роль симбионтов не сводится к расщеплению растительных полимеров: они могут  утилизировать азотные шлаки хозяина и синтезировать многие вещества, необходимые хозяину, но отсутствующие в растительной пище. Микробное сообщество, обитающее в пищеварительном тракте термитов, обладает способностью к азотфиксации, что позволяет этим насекомым питаться такими несъедобными вещами, как химически чистая целлюлоза. Некоторые биохимические процессы в таких симбиотических системах оказываются весьма причудливым образом распределены между хозяином и симбионтом. Например, комплекс «тли — бактерия Buchnera» синтезирует важнейшее вещество кофермент А совместными усилиями: сначала бактерия синтезирует из пирувата пантотеновую кислоту (чего не может насекомое), а затем тля синтезирует из пантотеновой кислоты кофермент А (чего не может бактерия). Конечным продуктом пользуются они вместе.

Комментариев пока нетВыскажите Ваше мнение:Извините, только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарииЗарегистрироваться

Вакансии для учителей

Растения обитающие в водной среде. Кувшинки и многолетний тростник

Кувшинка является водным растением , которое растет исключительно на пресных водоемах. Это растение известно всем, более того, те, кто видел кувшинку, восхищались ее красотой. Она имеет по форме округлые листья, а также цветы, которые способны достигать огромного размера, находиться на поверхности воды и при этом вовсе не тонуть.

Под водой расположено корневище, которое очень богато крахмалом и дубильными веществами. Со временем люди научились производить из них муку и кофейный заменитель. Подплывать неподготовленному человеку к кувшинке не стоит. Под водой стебли способны запутать ноги человека, а он может с легкостью утонуть, так как выбраться из такой сети очень проблемотично.

Тростник является многолетним растением, которое широко распространено по всей территории Российской Федерации. Имеет длинное, ползучее корневище. Стебельная система полая, прочная и толстая. Способна достигать шести метров в длину. Листья образованы в форме пластин, с плоской поверхностью.

Визуально соцветия способны вызвать ассоциацию с широкой и плотной метелкой. Тростник является отличным кормом как для диких, так и домашних животных. Но люди смогли более распространить полезность этого вида. Его стали часто применять:

• В строительных целях.
• Часто плетут стены самих сараев.
• Как средство для термоизоляции стен.
• Является одним из компонентов в создании бумажного сырья.
• Пригоден для изготовления музыкальных инструментов.
• Применяют в укреплении плотности почвы на песчаных территориях.

Тростник — очень распространенное растение по всей России. В Китае существует целая тростниковая плантация. Они специально его выращивают, после чего строят себе жилища.

Морская фауна

В морях кембрийского, ордовикского, силурийского периодов обитали простейшие, губки, кишечнополостные, членистоногие, моллюски, иглокожие, низшие хордовые. В силурийский период появляются наиболее примитивные позвоночные — круглоротые. У них еще нет челюстей, но благодаря ароморфозу появляется череп и позвонки. В девонский период имел место расцвет щитковых из класса круглоротых.

В эволюции позвоночных — снова существенное повышение организации. В черепе появился челюстной аппарат, давший им возможность активно охотиться, схватывать добычу. Это способствовало в процессе естественного отбора повышению организации нервной системы, органов чувств, совершенствованию инстинктов. Из современной фауны наиболее близки к этим древнейшим рыбам — акулы и скаты.

Кистеперая рыба и ее переходная форма

Появились и кистеперые рыбы. Немногочисленные их представители в настоящее время обнаружены в Индийском океане, у берегов Африки. Кистеперые рыбы, обитавшие в пересыхающих водоемах, в девонский период осуществили важный шаг в эволюции животных — выход на сушу.

Первыми наземными позвоночными были древнейшие земноводные стегоцефалы — потомки кистеперых рыб. Скелет плавников кистеперых гомологичен скелету пятипалой конечности. У стегоцефалов, как и у современных земноводных, яйца и личинки могли развиваться лишь в воде, поэтому они вынуждены были обитать лишь вблизи водоемов.

Переход растений к жизни на сушу

В силурийский, а возможно, еще в ордовикский или кембрийский период в каких-то популяциях зеленых водорослей, обитавших во временно пересыхавших водоемах, в результате ароморфоза сформировались ткани, возникшие впервые у наземных растений — псилофитов.

Псилофиты — сборное название. Они имели небольшие размеры, не выше полуметра, со стеблевидной наземной частью и корневищем, от которого отходили ризоиды. Иные из них еще очень напоминали водоросли, другие уже несли признаки, сближающие их с мохообразными и папоротникообразными растениями.

Произрастание растений на суше было возможным, так как небольшой слой почвы был уже сформирован деятельностью бактерий, синезеленых водорослей и простейших. К этому времени появились и грибы, также своей жизнедеятельностью способствовавшие почвообразованию.

Таблица сравнения растений и животных в водной и сухой среде

Характеристика	Растения в водной среде	Животные в водной среде	Растения на суше	Животные на суше
Дыхание	Осуществляется через кожу и легкие	Осуществляется через жабры или кожу	Осуществляется через устьица и легкие	Осуществляется через легкие
Питание	Поглощение питательных веществ из воды	Поглощение пищи из воды	Поглощение питательных веществ из почвы	Поглощение пищи из окружающей среды
Движение	Ограниченное движение или неподвижность	Активное плавание	Неподвижность	Активное передвижение
Поддержание формы	Поддерживаются водой	Поддерживаются водой	Поддерживаются клеточными стенками и тканями	Поддерживаются скелетом и мышцами
Размножение	Осуществляется половое и бесполое размножение	Осуществляется половое и бесполое размножение	Осуществляется половое и бесполое размножение	Осуществляется половое и бесполое размножение

Повышение организации наземных растений

В девонский период у растений произошел важный ароморфоз: развивается специальный аппарат для всасывания минеральных растворов (корень); как основной орган ассимиляции углекислого газа формируется лист. Таким образом, появилась дифференцировка на стебель, листья и корень. Первыми листостебельными растениями были мхи. Родство их с водорослями и псилофитами обнаруживается в том, что их протонема сходна с зелеными водорослями, вместо корней — ризоиды, оплодотворение происходит в водной среде. В девонский период от псилофитов произошли высшие споровые: плауны, хвощи, папоротники. У них появились хорошо сформированные корни, но для размножения им необходима вода, в которой передвигаются половые клетки.

Расцвет папоротникообразных

В растительном мире произошел еще один ароморфоз — появление семенных папоротников. Семя снабжено наружной кожурой, предохраняющей от неблагоприятных условий, а внутри накапливается питательный материал. Семенным растениям для оплодотворения вода не нужна, что обеспечило им завоевание суши.

Климат наступившего каменноугольного периода был теплым, влажным. Атмосфера содержала большой процент углекислого газа. Это способствовало пышному развитию папоротникообразных и, как следствие, периоду их расцвета. Некоторые хвощи достигали высоты 30 метров.

Роль растений в выходе животных на сушу

Развитие наземной растительности благоприятствовало формированию почв. Из остатков растительности того периода образовался каменный уголь. В нем оказалась как бы законсервированной значительная часть углерода атмосферы. В результате интенсивного фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, атмосфера обогатилась кислородом. Изменением химического состава атмосферы была подготовлена возможность заселения суши животными.

Приспособления растений в водной среде обитания. Особенности приспособления растений к водной среде

Водная среда существенно отличается от наземной. В ней особый температурный и световой режимы, другие газовый и минеральный составы, иная плотность среды.

Свет и глубина

В водоёме всегда меньше света, чем на суше, так как часть солнечный лучей отражается от водной поверхности, другая — поглощается её толщей. Интенсивность проникающего в водоём света зависит от прозрачности воды. Так, в океанах с большой прозрачностью на глубину 140 м попадает 1% радиации, а в небольших озёрах с мутной водой на глубину 2 метра — десятые доли процента. С глубиной изменяется и спектральный состав света. В глубокие слои воды доходят в основном зелёные, а ещё глубже — синие и фиолетовые лучи. Погружённым растениям приходится приспосабливаться не только к недостатку света, но и к изменению его состава путём выработки дополнительных пигментов. Известно, что водоросли, обитающие на разных глубинах, имеют различную окраску: в мелководных зонах преобладают зелёные водоросли, в более глубоких встречаются бурые , а ещё глубже обитают красные водоросли. В малопрозрачных водах растения встречаются в основном в поверхностных слоях, а в водоёмах с прозрачной водой — на глубине до 100 м и более.

Обзоры о силурийском периоде

Силурийский период является очень важным периодом в истории развития жизни,
так как в это время начинается постепенное покорение суши растениями —

и животными

Раньше считалось, что выход растений на сушу произошел в силуре (в связи с увеличением площади суши)
или даже в ордовике.
Сейчас известно, что это событие случилось еще раньше — в неопротерозое,
т.к. леды наземных мхов и грибов найдены не только в кембрии,
но и в эдиакарии.

А выход грибов на сушу —
в мезопротерозое.

Приспособление к сухопутному образу жизни требовало далеко идущих эволюционных перемен как у растений, так и у животных.
От того момента, когда появились сухопутные растения и животные, эта среда, обладающая очень разнообразными условиями,
могла привести к буйному развитию различных форм и специализации их в различных направлениях.
В морях же условия жизни являются более однообразными и менее дифференцированными.

Силурийский период является одним из самых коротких периодов истории Земли
(абс. возраст 435+10, 400+10 млн. лет).

Господствующими группами в морях остаются кишечнополостные,
моллюски, мшанки,
брахиоподы, граптолиты.

Появляются новые классы — афросальпингоиды, тентакулиты, бластоидеи.
Первый из них существовал очень небольшое время, тентакулиты хорошо известны и в девоне,
а последний оказался значительно более долговечным.
В конце силура вымирает ряд групп кораллов, граптолитов и некоторых других.
Продолжают существовать бесчелюстные и, что представляет значительный интерес,
появляются первые челюстноротые, принадлежащие к рыбам — акантадам.

Из растений господствуют все еще водоросли, но в конце силура появляются
псилофитовые и известны уже достоверно плауновидные.
Это безусловно было важным событием, так как тем самым положено начало освоения суши представителями мира растений.
М. М. Камшилов (1979, с. 53) считает, что главным событием силура было массовое завоевание суши растениями.
Он полагает, что выходу на сушу способствовала регрессия моря, наступившая во второй половине силура
в результате таканекой фазы складчатости.

Из отложений верхнего силура известна своеобразная группа нематофитов.
Образ жизни этих организмов не вполне ясен, не исключено, что они могли обитать в тех же условиях, что и псилофиты.
Давиташвили (1971) пишет, что, вероятно, существовала даже особая нематофитовая флора,
возможно, появившаяся еще в позднем протерозое и продолжавшая существовать в раннем палеозое — девоне,
а, возможно, в лице отдельных представителей и позже.
Все же, несмотря на полытки завоевания суши, органический мир силура практически оставался морским.
Биосфера имела еще одностороннее развитие.

Книга Станислава Сковрона «Развитие теории эволюции». Динозавры и история жизни на земле.
Глава 4. Палеонтологические доказательства эволюции. Часть 3.

Растения. Выход на сушу

Растения в целом – сухопутные существа. То, что мы называем водными растениями, это, в большинстве своем, вполне сухопутные создания, просто стоящие «по колено», «по пояс» или «по горло» в воде. Некоторые водные растения не стоят, а плавают, что дела не меняет. Но практически все они черпают углекислый газ и кислород из воздуха, а прочие минеральные вещества из грунта, со дна водоема, а не из воды, в отличие от водорослей.

И даже те очень немногие, которые полностью погружены под воду, вроде элодеи, органы размножения обычно выносят на поверхность. Среди растений по-настоящему водных на свете – раз-два и обчелся. Собственно, все главные признаки и свойства растений – это приспособления, приобретенные их предками водорослями при выходе на сушу.

Море – колыбель жизни, большинство из нас усвоило это еще в школе. Однако возможно, первые формы жизни возникли не в море, а на суше, в почвенных растворах, и только потом проникла в море. Соответственно, на сушу из воды вышла не жизнь вообще, а жизнь многоклеточная. При этом, практически все сухопутные группы многоклеточных организмов вышли на берег не из моря, а из пресной лужи. Растения не исключение – их предками были пресноводные зеленые водоросли, по-видимому очень похожие на современные харовые водоросли. Обитали эти предки, вероятно, не в озерах и реках, а именно в мелководных лужах. Лужам свойственно периодически высыхать, и это служит очень мощным стимулом к выработке приспособлений для сухопутной жизни.

Посидония – водное цветковое растение

Завоевание суши зелеными водорослями началось очень давно, около полумиллиарда лет назад, в начале ордовикского периода. А уже из середины ордовика известны споры, очень напоминающие споры растений. А совершенно несомненные остатки растений появляются в силуре, в отложениях, имеющих возраст около 430 миллионов лет. В девонском периоде, около 400 миллионов лет назад, когда сушу начали осваивать наши предки амфибии, растения были уже многочисленны и разнообразны. Очень вероятно, что за покорение безжизненных берегов водоросли взялись не в одиночку, а в союзе с грибами. Тесный союз гриба и корня – микориза – ныне известен для огромного большинства (более 80 %) «высших» растений. Гриб снабжает растение минеральными веществами, а растение расплачивается за это углеводами. Похоже, что этот союз возник на заре времен и был одним из условий успеха завоевания суши.

Без чего на суше не обойтись

Жизнь водоросли, надо сказать, довольно проста, избыток проблем водоросль не обременяет. Особые органы питания не нужны, питательная среда – вода с растворенными в ней разно-образными веществами – окружает водоросль со всех сторон, и она «впитывает» необходимое, так сказать, всем телом. Хотя у некоторых, в основном крупных, водорослей и в воде возникают сложности. У многометровой ламинарии, например, верхняя часть освещена лучше, чем прикрепленная ко дну, и появляется необходимость транспортировки продуктов фотосинтеза из одной части слоевища в другую. При жизни на суше эта проблема встает в полный рост.

Из весьма приличного набора веществ, потребных живому организму, в воздухе в доступной для растения форме содержатся только углерод (в составе углекислого газа) и кислород. Прочие нужные вещества есть в почве, и растению на суше необходимо часть тела погрузить под землю, к источнику питания, а часть оставить на поверхности, под лучами солнца, иначе невозможен фотосинтез. Хочешь не хочешь, а нужно наладить транспортировку минеральных веществ из подземной части наверх.

Проблема номер два – жесткость тела. Под водой, какой бы ни свирепствовал на поверхности шторм, он ощущается лишь как мягкие движения воды. На суше ветра и ливни быстро растреплют мягкое слоевище многоклеточного в лохмотья. Вдобавок, свое тело фотосинтетику вообще лучше поддерживать в более или менее вертикальном положении, так можно расположить фотосинтезирующие части в несколько ярусов и более эффективно использовать солнечный свет. Требуются особые структуры, придающие телу жесткость. Ну и, наконец, на суше необходимы особые покровы, предохраняющие тело от высыхания. Все это ведет к возникновению групп специализированных клеток, которые отвечают за транспорт, за жесткость и прочность, за защиту. Возникают ткани. А именно ткани – это то самое, что отличает растения от водорослей и других протист.

Водные и околоводные растения. Аир обыкновенный

Семейство Ароидные, распространен в Средней Европе, Сибири, Японии, Китае, Северной Америке. Это многолетние прибрежно-водные растения, травянистые, с приятным пряным ароматом, высота которого 50-100 см. Обычно растет на мелководных участках водоема, глубина которого не более 0,5 м, где быстро разрастаясь, образует густые заросли.

Аир имеет толстое, ползучее, ломкое корневище, диаметр которого около 3 см, длина – до 1,5 м. Листья красивые, длинные, линейно-меченые, зачастую с волнистым краем, ширина которых – 2-2,5 см, светло-зеленого цвета. Цветки мелкие, обоеполые, зеленовато-желтого цвета, собраны в оригинальное соцветие в виде плотного початка желтовато-зеленого цвета, длина которого 6-9 см.

Эволюция растений и животных

Эволюция – это процесс изменения и развития организмов со временем. Растения и животные также прошли через длительный и сложный путь эволюции, чтобы стать такими, какие они есть сегодня.

Растения

Растения – это организмы, которые способны производить собственную пищу с помощью процесса фотосинтеза. Они начали свою эволюцию в водной среде, где они могли получать воду и питательные вещества из окружающей среды.

Самые ранние формы растений были простыми одноклеточными организмами, похожими на водоросли. Они не имели корней, стеблей или листьев, но они были способны к фотосинтезу и размножению.

С течением времени растения развивались и приспосабливались к различным условиям окружающей среды. Они развили корни для поглощения воды и питательных веществ из почвы, стебли для поддержки и транспорта веществ, и листья для фотосинтеза.

Растения также развили различные механизмы размножения, включая споры, семена и цветы. Эти механизмы позволяют растениям распространяться и адаптироваться к различным средам.

Животные

Животные – это организмы, которые не способны производить собственную пищу и зависят от других организмов для получения энергии. Они также начали свою эволюцию в водной среде, где они могли получать пищу и защиту от хищников.

Самые ранние формы животных были простыми одноклеточными организмами, похожими на амебу. Они были способны к движению и поглощению пищи, но не имели специализированных органов или тканей.

С течением времени животные развили сложные организмы с различными органами и системами. Они развили нервную систему для обработки информации, мышцы для движения, органы пищеварения для пищеварения пищи и сердце для циркуляции крови.

Животные также развили различные механизмы размножения, включая яйца, живородящих и размножение через спаривание. Эти механизмы позволяют животным размножаться и адаптироваться к различным средам.

Таким образом, эволюция растений и животных привела к развитию разнообразных организмов, которые успешно адаптировались к различным условиям окружающей среды.

Первые наземные животные

Внешний вид стегоцефала

Климат каменноугольного периода способствовал также расцвету земноводных (стегоцефалов). На суше врагов у них еще не было, а многочисленные черви и членистоногие, особенно паукообразные и насекомые, заселившие сушу, служили обильной пищей. В результате дивергенции и идиоадаптаций существовали многочисленные виды стегоцефалов. Некоторые из них достигали гигантских размеров (до 47м в длину).

 Смена климата

В конце каменноугольного, и особенно во время пермского периода, климат изменился, стал сухим. Это повлекло вымирание папоротникообразных и земноводных. Лишь из немногочисленных популяций тех и других сформировались выжившие виды. В большинстве своем сохранившиеся папоротникообразные растения и земноводные представлены видами небольшой величины, обитающих во влажных местах. От стегоцефалов произошли не только земноводные, но и пресмыкающиеся.

Адаптация к новым условиям

Происхождение пресмыкающихся связано с ароморфозами, обеспечивающими размножение на суше: внутреннее оплодотворение, запас питательных веществ в яйце, покрытом плотной оболочкой, защищающей его от иссушающего действия воздуха. Внутри оболочек развивающегося яйца накапливается жидкость, в которой, как в аквариуме, происходит развитие зародыша. Это позволило пресмыкающимся завоевать все среды обитания: сушу, воздух и вторично переселиться в воду.

Прогрессу пресмыкающихся способствовало развитие рогового покрова, предохраняющего от высыхания, более совершенное развитие легких, кровеносной системы, конечностей, головного мозга. Все это дает основание признавать пресмыкающихся первыми настоящими наземными позвоночными.