Происхождение растений

Мир современных растений богат и разнообразен. Но так было не всегда. Проследить историческую картину развития растений позволяет палеоботаника - одно из подразделений палеонтологии, изучающее ископаемые остатки древних растений. Имеющиеся данные однозначно указывают, что видовой состав растительных сообществ менялся, на смену одним видам приходили другие. Попадая в определенные условия (болото, под пласт обвалившейся породы), без доступа кислорода остатки растений минерализовались, происходило их окаменение. Изучение подобных экземпляров позволило достаточно подробно восстановить последовательность основных этапов возникновения и развития растительного царства планеты.

Первые живые организмы появились в воде примерно 3,5 - 4 миллиарда лет назад. Это были простейшие одноклеточные организмы по строению схожие с бактериями. У них еще не было ядра, но уже была способность к обмену веществ и размножению. Питались они органическими и минеральными веществами, растворенными в первичном океане. Но со временем запасы питательных веществ в океане стали истощаться и между клетками началась борьба за пищу. В этих условиях у некоторых клеток появился хлорофилл - зеленый пигмент - и они сразу получили преимущество, приспособившись к использованию солнечного света для превращения в пищу воды и углекислого газа. Так возник фотосинтез - процесс образования органических веществ из неорганических с использованием энергии света. С появлением фотосинтеза в атмосфере Земли начал накапливаться кислород.

Начало - сине-зеленые водоросли

От древних простейших одноклеточных организмов, способных к фотосинтезу, произошли одноклеточные водоросли, они родоначальники царства растений. Сине-зеленые водоросли, или цианобактерии, явились одними из самых примитивных обитателей нашей планеты, существовавшими еще 3,5 миллиарда лет назад. А 3,3 миллиарда лет тому появляются нитчатые формы. Скопления цианобактерий способны создавать своего рода сообщества - строматолиты, хорошо известные палеонтологам из кембрия и образующиеся и сегодня в определенных условиях (Австралия). Наряду с плавающими формами водорослей возникают и прикрепленные ко дну. Такой образ жизни ведет к специализации частей организма - одни служат для прикрепления к субстрату, другие осуществляют фотосинтез.

Появившиеся 3 миллиарда лет назад водоросли уже были представлены многоклеточными формами. С этого же периода известны и геологические следы фотосинтеза. Примерно 1,25 миллиарда лет назад возникли красные водоросли, а затем и зеленые водоросли, которые широко распространились в биотах венда и кембрия. Произошли они от зеленых жгутиковых организмов. В венде найдены отпечатки бурых водорослей. В силуре возникают высокоорганизованные формы водорослей. Около 1200 миллионов лет назад водоросли уже распространились по суше, обитая во влажных местах, периодически заливавшихся и освобождавшихся от воды.

Первые наземные - мхи и плауны

От водорослей хлорофитов, а возможно, и бурых, происходят мхи. Они еще не имеют сосудов, но уже живут на суше. Их остатки найдены в карбоне, но похоже, группа развилась ранее, первой среди наземных растений. Следующим этапом эволюции растений стало появление трахеофитов - сосудистых растений. Они возникли 450 миллионов лет назад и вначале размножались спорами (поздний ордовик), а затем и семенами. Первые наземные растения выглядели как крошечные печеночные мхи. В среднем ордовике они были привязаны к влажным местам суши и ограничены в размерах, так как не имели сосудистых тканей. На сушу растения наступали от водоемов, отдельными полянками покрывая прибрежные участки.

С ордовика до конца девона существовали первые наземные растения - риниофиты. Они имели кутикулу, защищающую их от высыхания, ползучее корневище и вертикальные дихотомические стебли не выше 20 - 25 см высотой. Но настоящих листьев еще не было. Они широко расселялись по полузатопленным берегам мелководных лагун и рек с позднего силура.

В это же время от псилофитовых форм происходят плауны. В карбоне они достигают своего расцвета. Их представители - лепидодендроны и сигиллярии - были уже деревьями, высотой 30 - 40 метров. Произрастали в болотистых районах, ветвление было еще дихотомическим, а листья шиловидными. Все ранние растения были споровыми. Девонский период положил начало основным группам растений.

Тримерофитовые дают начало членистостебельным растениям - хвощам. Эти селятся уже не в воде, а по берегам водоемов. Но их выход на сушу еще не окончательный - для размножения спорами необходима водная среда. Расцвет их приходится на каменноугольный период. Теперь образуются уже настоящие леса. В начале мезозойской эры они стали угасать и еще до начала палеогена остался только один род, существующий и сейчас.

Папоротники и голосеменные

В позднем девоне возникают папоротникообразные растения, а в мезозойскую эру - их крупные древовидные формы. Многие современные семейства появляются в меловом периоде. Оледенения вытесняют их в южные районы. В конце каменноугольного периода климат Земли стал суше и холоднее. Папоротники, хвощи и плауны стали вымирать. На смену им приходят примитивные голосеменные растения. Они имели кустистую или древовидную форму. В перми растения расселяются по внутриматериковым и горным районам. Первыми возникают семенные папоротники, существовавшие с девона до юрского периода. Позже появляются кордаиты (ранний карбон), саговники (пермь), хвойные (поздний карбон). В мезозойскую эру они господствуют в растительном покрове Земли.

На границе юры и мела возникают покрытосеменные или цветковые растения. Сейчас это самая распространенная группа. Вначале появляются, двудольные, которые в раннем мелу дают начало однодольным растениям, преимущественно травянистым. Удивительным образом все многообразие растительного мира сформировалось от одного предшественника. Cложность и приспособленность к разным условиям постепенно нарастала от простейших одноклеточных организмов до современных цветковых растений.