Основные этапы эволюции растений

Древнейшие одноклеточные зеленые водоросли обнаружены в

архейских породах, возраст которых 3 млрд лет. За время эволю-

ции в водной среде жизни у водорослей появляются половой про-

цесс и многоклеточность. Многоклеточные, по-видимому, начи-

наются с нитчатых форм, позднее появляются бурые водоросли,

прикрепленные ко дну. Это талломные (по-другому, слоевищные)

организмы с телом, не разделенным на органы, крепящиеся ко дну

ризоидами. У бурых водорослей формируются сложные половые

органы – гаметангии. В целом для водорослей характерна гапло-

идность большинства стадий жизненного цикла, а диплоидной ос-

тается лишь зигота, два первых деления которой являются мейо-

зом. В архее, протерозое и начале палеозоя водоросли являются

единственной растительной группой на планете.

В силуре происходит выход растений на сушу, где первичные

почвообразовательные процессы, начавшиеся в протерозое, в оп-

ределенной мере подготовили для них условия. Древнейшие на-

земные формы – псилофиты – внешне похожи на водоросли и по-

прежнему имеют не дифференцированное на органы тело.

Всякая смена среды жизни – это, если можно так выразиться,

«эволюционный стресс» для тех, кто ее меняет. Большая гравита-

ция на суше заставляет растения развивать опорные структуры в

виде механической ткани. Дефицит воды приводит к необходимо-

сти добывать ее из грунта. Формируется корневая система, при-

ходящая на смену ризоидам. Она же удерживает растения в грун-

те, что важно при высокой подвижности воздушных масс. Для

доставки почвенных растворов вверх по растению нужна прово-

дящая ткань, которая также совершенствуется. Защищаясь от пе-

ресыхания, растения формируют покровные ткани и кутикулы.

Высокая освещенность наземно-воздушной среды – это стимул

для усиления фотосинтеза. Надземная часть растений расчленяет-

ся на стебли и листья или аналоги листьев, образуя огромные фо-

тосинтезирующие поверхности. Гаметангии приобретают защит-

ную оболочку и становятся архегониями и антеридиями. Поэтому

высшие растения называют архегониальными. Таким образом,

можно видеть две основные тенденции изменений, произошедших

с выходом на сушу: формирование и совершенствование ткане-

вой структуры организма и разделение его на органы.

На суше обособляются две эволюционных линии – гаметофит-

ная и спорофитная. Первая, где из двух чередующихся в жизнен-

ном цикле поколений доминирует гаметофит, ныне представлена

мхами. Напомним из ботаники, что гаплоидный гаметофит раз-

множается половым путем (это те мхи, что мы видим на болотах и

в лесах), а диплоидный спорофит размножается спорами и живет

прямо на гаметофите в виде спорангиев. Мейоз происходит при

образовании спор. Мхи до наших дней сохранили много прими-

тивных черт – отсутствие корней, слабо развитая система тканей,

слоевище у печеночных мхов. Большим ограничением является га-

плоидность доминирующего поколения. Мы говорили выше, что

отсутствие гомологичных хромосом увеличивает частоту проявле-

ния мутаций, увеличивая смертность. Видимо поэтому в расти-

тельном покрове суши стала преобладать спорофитная линия. Она

включает в себя папоротниковидные и семенные растения.

У папоротниковидных гаметофит представлен лишь заростком

с ризоидами. Спорофит же – сложно устроенное растение с прида-

точными корнями, а также тканями, развитыми гораздо лучше, чем

у мхов. В палеозое появилось много форм, древесных и травяни-

стых. Девон и карбон вообще стали временем господства обсуж-

даемой группы. Господствовать было легко, ибо мягкий и влажный

в то время климат Земли не препятствовал осуществлению полово-

го процесса. Дело в том, что мхи и папоротниковидные получили в

«наследство» от водорослей неспособность сперматозоидов пере-

мещаться иначе, чем в воде. Ради эволюционных перспектив рас-

тениям необходимо было от этого ограничения уйти. Еще в девоне

в разных группах появляются формы, дающие микро- и мегаспоры.

Разноспоровость, вероятно, стала основой для семенных форм.

Суть здесь в том, что микроспорангии – это будущие пыльники, а

мегаспорангии – будущие семяпочки. Гаметофит редуцируется

фактически до нескольких клеток и живет на спорофите. Мелкие

микроспоры с парой мужских гамет могут перемещаться по возду-

ху или иным способом. Половое размножение полностью освобо-

ждается от участия воды. Это приобретение пригождается в перми

и мезозое, когда климат планеты сильно иссушается, и идет массо-

вое вымирание папоротниковидных.

В перми появляются голосеменные. По разным версиям, они

либо произошли от папоротниковидных, либо имели с последни-

ми общего предка. Ветровое опыление, наличие семяпочек с за-

щитным интегументом, семя с зародышем, запасом пищи и защи-

той в виде семенной кожуры – вот главные основы их

процветания. Конец палеозоя и значительная часть мезозоя – эпо-

ха голосеменных в истории земной флоры. Этот отдел растений

не дал травянистых видов, но сумел освоить засушливые районы

планеты, создав основы ландшафта на огромных пространствах,

охватывающих все континенты.

Завершающий этап эволюции – появление покрытосеменных

(цветковых), которое относят к юре. Данный отдел по праву счи-

тается высшим в растительном мире. Помимо самой сложной ана-

томии, они имеют наибольшую скорость роста, самое мощное ве-

гетативное размножение, защиту семени околоплодником, цветок,

повышающий вероятность опыления. Их отличительный орган –

цветок. В ходе эволюции его строение меняется от стробилярного

(вытянутого, как побег) к циклическому. Это происходит при

укорочении оси цветка и сближении узлов. Опыление идет раз-

ными способами, и для каждого из них вырабатываются специфи-

ческие приспособления. У ветроопыляемых видов в огромных ко-

личествах образуется мелкая и легкая пыльца. Цветы собраны в

соцветия, а растения живут большими скоплениями и нередко

цветут до распускания листвы. Формируются длинные тычиноч-

ные нити, позволяющие вывешивать тычинки из цветка, а также

крупные мохнатые рыльца пестиков с большой площадью улав-

ливания пыльцы. При энтомофилии и опылении другими живот-

ными примитивные формы кормят опылителей пыльцой, которую

производят в избыточном количестве. Позднее развиваются иные

способы привлечения опылителей – нектарники, яркие венчики,

ароматы. Строение цветков и опылителей взаимно «подгоняется».

Жизненные циклы тех и других синхронизируются. В кайнозое

сопряженная эволюция растений и опылителей достигает большо-

го размаха и не прекращается по сей день. Цветковые растения

эволюционируют очень бурно и к настоящему времени к этому

отделу относится 60% всех известных видов растений.