Біографія Землі

Еволюція Землі

Основні хронологічні події

Еволюція царства рослин починається з архейської ери (близько 3500 млн. років тому). У цей період на Землі відзначена поява синьозелених водоростей. Ці водорості належать до групи цианобактерій, оскільки в їх клітинах відсутні оформлені ядра. Таким чином, їх можна віднести до прокаріотів (доядерних організмів). Серед синьозелених водоростей були одно- та багатоклітинні організми, що мають можливість здійснювати фотосинтез. Завдяки процесу фотосинтезу, в атмосферу нашої планети почав надходити кисень, необхідний для життєдіяльності аеробів. 

Пізніше в протерозойській ері (близько 2600 млн. років назад) Землею заволоділи червоні і зелені водорості. Їх панування поширилося і на палеозойську еру (приблизно 570 млн. років назад). Тільки в пізньому палеозої (силурийський період) відзначена поява на планеті найдавніших вищих рослин - рініофітов, або псилофітів. Ці рослини вже мали пагони, але в них було відсутнє коріння і листя. Розмноження рініофітів відбувалося спорами. Вони мешкали на суші або частково у воді. 
В існуванні нашої планети нова ера почалася з появи вищих, або наземних, рослин. Близько 400 - 360 млн. років тому в девонському періоді палеозойської ери на тлі переважання на Землі рініофітів і водоростей з'явилися перші папоротеподібні (папороті, хвощі, плауни) і моховидні рослини. Вони відносяться до вищих спорових рослин. Завдяки поширенню рослин на суші, з'явилися і нові наземні види тварин. Одночасні зміни в ході еволюції форм рослин і тварин зумовили величезне розмаїття життя на Землі. Зовнішність планети змінилася докорінно. Прикріплений спосіб життя рослини на суші привів до появи розчленування рослини на корінь, стебло і лист, а також до виникнення опірних тканин і судинної провідної системи. Найперші наземні рослини були маленьких розмірів. Вони поглинали воду за допомогою ризоїдів, як мохи, що збереглися донині на Землі. У циклі їх розвитку переважає гаплоїдне покоління (гаметофіт). Поступово з'являлися великі більші розвинуті форми рослин - папоротеподібні, у яких утворилися складні спеціалізовані органи - коріння з кореневими волосками. У циклі розвитку цих рослин на перший план виступає диплоїдна фаза (спорофіт, який є безпосередньо самою рослиною), тоді як гаметофіт - це заросток, який виглядає як бульба у хвощів і плаунів або як невелика пластинка у формі серця у папоротей. Так здійснювався поступовий перехід від гаплоїдного покоління до досконалішого диплоїдного. В палеозойську еру папоротеподібні були величезними рослинами та панували на суші. Однак для їх розмноження була необхідна вода, що обмежувало територію їхнього існування місцевостями із підвищеною вологістю. 
В кам'яновугільному періоді, який тривав з 360 до 280 млн. років тому, доведена поява на нашій планеті насінних папоротей, які в подальшому стали засновниками всіх голонасінних рослин. У цей час повністю зникають рініофіти через неможливість конкурувати з більш розвиненими рослинами. А пануючі тоді величезні деревоподібні папоротеподібні після відмирання утворили поклади кам'яного вугілля. 
У наступному пермському періоді палеозойської ери на Землі з'явилися давні голонасінні рослини. Деревоподібні папоротеподібні поступово вимирають, а їм на зміну приходять насіннєві та трав'янисті папороті, які заволоділи сушею. Особливістю голонасінних рослин є те, що розмноження їх здійснюється насінням, що не має захисту у вигляді стінок плоду, так як квіток і плодів ці рослини не утворюють. Статеве розмноження цих рослин здійснювалося незалежно від крапельно-водного середовища. А їх поява в ході еволюційних метаморфоз була обумовлена перепадами вологості і температури та зміною рельєфу Землі внаслідок підняття суші, тобто появи гірських масивів. 

Мезозойська ера настала близько 240 млн. років тому. У тріасовому періоді мезозою з'явилися сучасні голонасінні, а також у юрському періоді зародилися перші покритонасінні рослини. Але панівні позиції на планеті збереглися за голонасінними рослинами. Це ера вимирання древніх папоротеподібних, що не витримали природного відбору. У процесі появи покритонасінних рослин сталася низка ароморфозів. По-перше, сформувався квітка - трансформований пагін, пристосований для утворення спор і гамет. Запилення, запліднення і утворення зародка і плоду відбувалося у квітці. По-друге, для кращого захисту та поширення насінини покритонасінних рослин оточені околоплодниками. Для цих рослин характерне статеве розмноження. До покритонасінних відносяться трав'янисті рослини, дерева і чагарники. Різноманітні видозміни вегетативних органів (кореня, стебла, листків) відзначаються у різних видів рослин. Еволюційні зміни покритонасінних рослин відбувалися за відносно короткий термін, тому для них властива висока еволюційна пластичність. Величезне значення в перебігу еволюційних перетворень зіграли комахи-запилювачі. Покритонасінні рослини більш продуктивно освоюють навколишнє середовище і завойовують нові території, завдяки своїм особливостям будови і здатності формувати складні багатоярусні спільноти. 
У кайнозойську еру, що настала приблизно 70 млн. років тому, на нашій планеті стали панувати існуючі і в даний час покритонасінні і голонасінні рослини, тоді як вищі спорові рослини регресували. 
Зараз на Землі ростуть понад 350 видів рослин, серед них зустрічаються квіткові, мохоподібні рослини, папороті, водорості.

Еволюція рослинного світу

Перші рослини – водорості. Родоначальниками рослинного світу є нижчі рослини – водорості. Вони ведуть початок від найдавніших прокаріотів – ціанобактерій. У своєму розвитку водорості пройшли ускладнення від одноклітинності через колоніальність до багатоклітинності. В їхньому життєвому циклі намітився поділ на два покоління: безстатеве (спорофіт) і статеве (гаметофіт). 
Багатоклітинні водорості в ході еволюції досягли великих розмірів, але залишилися назавжди пов’язаними з водою. Пристосування водоростей до життя у воді виражається і в появі у них різноманітних пігментів, за допомогою яких здійснюється фотосинтез. 

Вихід на сушу. Перші спорові рослини. Вихід рослин на суходіл став великим ароморфозом у розвитку життя на Землі. Він був підготовлений всім попереднім ходом органічної та неорганічної еволюції: грунтоутворення, накопиченням в атмосфері молекулярного кисню і формуванням озонового екрану, дифференцировкой клітин і появою тканин. 
Перші наземні рослини – риніофіти – не мали виразного поділу на корені, стебла і листя і займали проміжне положення між водоростями і наземними рослинами.В життєвому циклі перших наземних рослин став переважати спорофіт. 

Друга еволюційна гілка – мохи – виявилася менш пристосованої до життя на суші і, на думку більшості вчених, є тупиковою. 
Папоротеподібні. Вихід перших судинних рослин на сушу і ускладнення будови їх органів, які стали спеціалізуватися по виконуваних функціях, призвели до утворення вищих спорових рослин – папоротеподібних: плаунів, хвощів і папоротей. 
Паралельно з ускладненням будови і функцій вегетативних органів еволюціонував і процес розмноження. В життєвому циклі папоротеподібних став переважати спорофіт. Гаметофіт редукувався до невеликої пластинки – заростка. Цей ароморфоз мав визначальне значення для еволюції рослинного світу на Землі. 
Насіннєві рослини. Одним з найважливіших етапів в еволюції рослин вважається поява насінних папоротей. Так з’явилися справжні насінні рослини – голонасінні, у яких жіночі гаметофіту представлені архегоніями з яйцеклітинами, а чоловічі – пилковими зернами. 

У покритонасінних (квіткових) рослин до цього додалося ще два ароморфози. Перший полягав у появі та розвитку квітки – спеціалізованого генеративного пагона, що утворює мега- і мікроспори. У ході еволюції квітка стає пристосуванням до запилення і запліднення, яке підвищує можливості для перехресного запилення і, відповідно, комбінативної мінливості. Інший ароморфоз полягав у формуванні навколо насіння оболонок і розвитку плоду – органу, що забезпечив захист насіння та їх розповсюдження. Крім ароморфозів, покритонасінні рослини в ході еволюції стали розвиватися і шляхом ідіоадаптації. Наприклад, їх квітки виявилися пристосовані до різних способів запилення, а плоди та насіння – до різних способів поширення. Крім того, більшість покритонасінних, за винятком виростають в тропічних областях, стали листопадними рослинами. Вчені пов’язують це явище з пристосуванням до сезонних змін клімату. Всі ці особливості дозволили покритонасінних зайняти панівне становище в рослинному покриві Землі.