Erste pflanzliche Organismen entstand im Testament in sehr ferner Zeit. Die ersten Lebewesen waren mikroskopisch kleine Schleimklumpen. Viel später hatten einige von ihnen eine grüne Farbe, und diese lebenden Organismen wurden einzelligen Algen ähnlich. Einzeller entstanden mehrzellige Organismen, die wie Einzeller im Wasser entstanden sind. Aus einzelligen Algen entwickelte sich eine Vielzahl vielzelliger Algen.
Die Oberfläche der Kontinente und der Meeresboden veränderten sich im Laufe der Zeit. Neue Kontinente stiegen auf, die alten gingen unter. Durch die Schwankungen der Erdkruste entstand anstelle der Meere trockenes Land. Die Untersuchung fossiler Überreste zeigt, dass sich auch die Flora der Erde allmählich veränderte.
Der Übergang von Pflanzen zu Grundbild Laut Wissenschaftlern war das Leben mit der Existenz periodisch überfluteter und von Wasser befreiter Landflächen verbunden. Das zurückweichende Wasser verweilte in den Vertiefungen. Sie trockneten dann aus und füllten sich dann wieder mit Wasser. Die Austrocknung dieser Bereiche erfolgte allmählich. Einige Algen haben Anpassungen entwickelt, um außerhalb des Wassers zu leben.
Das Klima zu dieser Zeit auf der Erde war feucht und warm. Der Übergang einiger Pflanzen von der aquatischen zur terrestrischen Lebensweise hat begonnen. Der Aufbau dieser Anlagen wurde allmählich komplizierter. Sie brachten die ersten Landpflanzen hervor. Die älteste bekannte Gruppe Land Pflanzen- Psilophyten.
Entwicklung Flora auf der Erde - ein langfristiger Prozess, der auf dem Übergang der Pflanzen von der aquatischen zur terrestrischen Lebensweise beruht.
Psilophyten existierten bereits vor 420-400 Millionen Jahren und starben später aus. Psilophyten wuchsen entlang der Ufer von Gewässern und waren kleine vielzellige grüne Pflanzen. Sie hatten keine Wurzeln, Stängel, Blätter. Die Rolle ihrer Wurzeln wurde von Rhizoiden übernommen. Bei Psilophyten ist es im Gegensatz zu Algen komplexer Interne Struktur- das Vorhandensein von integumentären und leitfähigen Geweben. Sie vermehrten sich durch Sporen.
Bryophyten und Farne entwickelten sich aus Psilophyten, die bereits Stängel, Blätter und Wurzeln hatten. Die Blütezeit der Farne war vor etwa 300 Millionen Jahren im Karbon. Das Klima war damals warm und feucht. Am Ende des Karbons wurde das Erdklima merklich trockener und kälter. Baumfarne, Schachtelhalme und Bärlappe begannen auszusterben, aber zu diesem Zeitpunkt waren primitive Gymnospermen aufgetaucht - die Nachkommen einiger alter Farne. Laut Wissenschaftlern waren die ersten Gymnospermen Samenfarne, die später vollständig ausgestorben sind. Ihre Samen entwickelten sich auf den Blättern: Diese Pflanzen hatten keine Zapfen. Samenfarne waren baumartige, lianenartige und krautige Pflanzen. Aus ihnen sind Gymnospermen entstanden.
Die Lebensbedingungen änderten sich weiter. Wo das Klima strenger war, starben die alten Gymnospermen allmählich aus und wurden durch perfektere Pflanzen ersetzt - alte Nadelbäume, dann wurden sie durch moderne Nadelbäume ersetzt: Kiefer, Fichte, Lärche usw.
Der Übergang der Pflanzen auf das Land ist nicht nur mit dem Auftreten von Organen wie Stamm, Blatt und Wurzel eng verbunden, sondern vor allem mit dem Auftreten von Samen, einer besonderen Fortpflanzungsart dieser Pflanzen. Durch Samen vermehrte Pflanzen sind besser an das Leben an Land angepasst als durch Sporen vermehrte Pflanzen. Dies wurde besonders deutlich, als das Klima weniger feucht wurde.
Auf den aus Sporen entstehenden Wucherungen (in Moosen, Bärlappen, Farnen) bilden sich weibliche und männliche Gameten (Geschlechtszellen) - Eier und Spermatozoen. Für die Befruchtung (nach der Verschmelzung der Gameten) wird atmosphärisches oder Grundwasser benötigt, in dem die Spermien zu den Eiern gelangen.
Gymnospermen benötigen kein freies Wasser zur Befruchtung, da die Befruchtung innerhalb der Eizellen erfolgt. Sie haben männliche Gameten (Spermatozoen), die sich weiblichen Gameten (Eiern) entlang der Pollenschläuche nähern, die in den Samenanlagen wachsen. So ist die Befruchtung bei sporentragenden Pflanzen vollständig von der Verfügbarkeit von Wasser abhängig, bei Pflanzen, die sich durch Samen vermehren, ist diese Abhängigkeit nicht vorhanden.
Angiospermen - Nachkommen alter Gymnospermen - erschienen vor über 130-120 Millionen Jahren auf der Erde. Sie erwiesen sich als am besten an das Leben an Land angepasst, da nur sie spezielle Fortpflanzungsorgane haben - Blumen, und ihre Samen entwickeln sich in der Frucht und sind durch die Fruchthülle gut geschützt.
Dank dessen siedelten sich Angiospermen schnell auf der ganzen Erde an und besetzten eine Vielzahl von Lebensräumen. Seit mehr als 60 Millionen Jahren beherrschen Angiospermen die Erde. Auf Abb. 67 zeigt nicht nur die Reihenfolge des Erscheinens bestimmter Abteilungen von Pflanzen, sondern auch deren quantitative Zusammensetzung, wo Angiospermen einen bedeutenden Platz einnehmen.
Der luft-terrestrische Lebensraum unterscheidet sich vom aquatischen. Die Dichte von Wasser ist größer als die von Luft. Wasser trägt also gewissermaßen die Körper in ihrer Dicke. An Land kann die Luft Pflanzen nicht „halten“, und die Schwerkraft würde dazu führen, dass sie fallen, wenn Landpflanzen kein starkes mechanisches Gewebe hätten. An Wasser mangelt es im Wasser nicht, die Pflanze kann es mit dem ganzen Körper aufnehmen. Es gibt sehr wenig Wasser in der Luft, und zwar in Form von Dampf. Die Pflanze kann es nicht mehr mit dem ganzen Körper aufnehmen. Daher war es notwendig, sich zu entwickeln Wurzelsystem die Wasser aus dem Boden aufnimmt. Um Wasser an andere Organe zu liefern, war ein Leitungssystem erforderlich.
So führte die Entstehung von Pflanzen an Land nach und nach zur Bildung verschiedener Gewebe und Organe. Es gab eine Spezialisierung auf Körperteile. Die Wurzeln der Pflanze führen die Bodenernährung durch, indem sie das darin gelöste Wasser aufnehmen Mineralien. Die Blätter führen Lufternährung durch und synthetisieren organische Substanzen im Licht. Der Stiel sorgt für die Bewegung von Wasser und Stoffen.
Lange Zeit waren es nur Landpflanzen Sporenpflanzen- Moose, Farne, Schachtelhalme und Bärlappe. Sie brauchen Wasser, um sich fortzupflanzen, daher können sie nicht überall an Land leben.
Vor etwa 250 Millionen Jahren wurde das Klima auf der Erde kälter und trockener. Dies führte zur Entstehung nackt Samenpflanzen wer könnte solche Bedingungen ertragen. Gymnospermen entwickelten geschützte Nieren ungünstige Bedingungen Nierenschuppen. Die Vermehrung durch Samen trat auf, wenn während der Befruchtung kein Wasser mehr benötigt wurde. Das Sperma wird durch den Pollenschlauch zur Eizelle transportiert. Auch die Samen sind mit Nährstoffen versorgt. Trockene und kalte Lebensräume konnten die Nacktsamer meistern, und wo Sporenpflanzen lebten, verdrängten sie diese nach und nach.
Angiospermen tauchten vor etwa 150 Millionen Jahren auf. Zu diesem Zeitpunkt war das Klima auf der Erde noch trockener und wärmer geworden. Angiospermen sind aufgrund ihrer komplexeren Struktur besser an das Leben unter komplexen und vielfältigen Bedingungen angepasst. Es gab eine Verbesserung des Pflanzengewebes, es trat Laub auf. Blütenbildung, verschiedene Bestäubungsmethoden, doppelte Befruchtung, Fruchtbildung gaben blühenden Pflanzen Vorteile. Verbreitung unter Blütenpflanzen vegetative Vermehrung, seine verschiedenen Möglichkeiten erlaubten es, schnell Raum zu besetzen.
Blütenpflanzen und ihre bestäubenden Tiere (meist Insekten) sind eng miteinander verwandt. Ihre Evolution verlief zusammen und bedingte sich gegenseitig. Pflanzen und Insekten haben sich daran angepasst Lebenszyklen einander.
Viele Pflanzen, die es früher gab, haben bis heute nicht überlebt. Die meisten von ihnen starben aus, da sie sich als nicht an die veränderten Lebensraumbedingungen angepasst erwiesen oder durch angepasstere Arten ersetzt wurden. Einige Pflanzen wurden von Menschenhand zerstört. Ausgestorbene Pflanzen werden durch Paläobotanik untersucht. Durch die Untersuchung von Pflanzenfossilien können Wissenschaftler ihren evolutionären Weg im Laufe der Zeit verfolgen.
Das Buch befasst sich mit dem eigentlichen Problem der modernen Naturwissenschaft – der Entstehung des Lebens. Es ist auf der Grundlage modernster Daten der Geologie, Paläontologie, Geochemie und Kosmochemie verfasst, die viele traditionelle, aber überholte Vorstellungen über die Entstehung und Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten widerlegen. Das tiefe Alter des Lebens und der Biosphäre, das dem Alter des Planeten selbst entspricht, lässt den Autor den Schluss zu, dass die Entstehung der Erde und des Lebens ein einziger, miteinander verbundener Prozess ist.
Für geowissenschaftlich interessierte Leser.
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Pflanzen als typische Vertreter photoautotropher Organismen unseres Planeten sind im Laufe einer langen Evolution entstanden, die ihren Ursprung in den Urbewohnern der beleuchteten Zone des Meeres hat – den planktonischen und benthischen Prokaryoten. Wenn man paläontologische Daten mit Daten zur vergleichenden Morphologie und Physiologie lebender Pflanzen vergleicht, kann man das Gesamtansicht skizzieren Sie die folgende chronologische Abfolge ihres Auftretens und ihrer Entwicklung:
1) Bakterien und Blaualgen (Prokaryoten);
2) Algen Cyan, Grün, Braun, Rot usw. (Eukaryoten, wie alle nachfolgenden Organismen);
3) Moose und Leberblümchen;
4) Farne, Schachtelhalme, Bärlappe, Samenfarne;
6) Angiospermen oder Blütenpflanzen.
Bakterien und Blaualgen finden sich in den ältesten erhaltenen Ablagerungen des Präkambriums, Algen tauchen viel später auf, und erst im Phanerozoikum begegnen wir der üppigen Entwicklung höherer Pflanzen: Bärlapp, Schachtelhalm, Gymnospermen und Angiospermen.
Während des gesamten Kryptozoikums entwickelten sich in den Primärreservoirs in der euphotischen Zone der alten Meere überwiegend einzellige Organismen - Algen verschiedener Art.
Bei den im Präkambrium vorkommenden Hauptvertretern der Prokaryoten erfolgte die Ernährung autotroph – mit Hilfe der Photosynthese. Am meisten Bevorzugte Umstände für die Photosynthese entstanden im beleuchteten Teil des Meeres in einer Tiefe von bis zu 10 m unter der Oberfläche, was auch den Bedingungen von Flachwasserbenthos entsprach.
Bis heute ist die Erforschung präkambrischer Mikrofossilien fortgeschritten, und dementsprechend hat sich eine große Menge an Faktenmaterial angesammelt. Im Allgemeinen die Interpretation Mikroskopische Präparate ist ein schwieriges Problem, das nicht eindeutig gelöst werden kann.
Das Beste ist, dass Trichombakterien erkannt und identifiziert werden, die sich stark von Mineralformationen ähnlicher Form unterscheiden. Das erhaltene empirische Material zu Mikrofossilien lässt den Schluss zu, dass sie mit lebenden Cyanobakterien verglichen werden können.
Stromatolithen, als biogene Strukturen der fernen Vergangenheit des Planeten, wurden während der Ansammlung eines dünnen Sediments aus Kalziumkarbonat gebildet, das von photosynthetischen Organismen mikrobiologischer Assoziationen eingefangen wurde. Mikrofossilien in Stromatolithen bestehen fast ausschließlich aus prokaryotischen Mikroorganismen, hauptsächlich verwandt mit Blaualgen - Cyanophyten. Bei der Untersuchung der Überreste von benthischen Mikroorganismen, aus denen Stromatopiten bestehen, stellte sich heraus, dass einer vorhanden war interessante Funktion was von grundlegender Bedeutung ist. Mikrofossilien unterschiedlichen Alters verändern ihre Morphologie wenig und zeugen im Allgemeinen vom Konservatismus der Prokaryoten. Mit Prokaryoten verwandte Mikrofossilien blieben ziemlich lange praktisch konstant. Auf jeden Fall haben wir eine gesicherte Tatsache vor uns – die Evolution der Prokaryoten war viel langsamer als die der höheren Organismen.
Also während geologische Geschichte prokaryotische Bakterien zeigen maximale Persistenz. Persistente Formen sind Organismen, die im Laufe der Evolution in unveränderter Form erhalten geblieben sind. Wie G. A. Zavarzin feststellt, ermöglicht uns dies, da die alten mikrobiellen Gemeinschaften erhebliche Ähnlichkeiten mit modernen aufweisen, die sich in Hydrothermen und in den Bereichen der Verdunstungsbildung entwickeln, die geochemische Aktivität dieser Gemeinschaften unter Verwendung moderner Natur- und Labormodelle genauer zu untersuchen und zu extrapolieren sie in die ferne präkambrische Zeit.
Die ersten Eukaryoten entstanden in Planktongemeinschaften offener Gewässer. Das Ende der ausschließlichen Vorherrschaft der Prokaryoten liegt etwa 1,4 Milliarden Jahre zurück, obwohl die ersten Eukaryoten schon viel früher auftauchten. Nach den neuesten Daten weist das Auftreten fossiler organischer Überreste aus Schwarzschiefer und kohligen Formationen der Upper Lake-Region auf das Auftreten eukaryotischer Mikroorganismen vor 1,9 Milliarden Jahren hin.
Vom Datum vor 1,4 Milliarden Jahren bis zu unserer Zeit erweitern sich die paläontologischen Aufzeichnungen des Präkambriums erheblich. Das Erscheinen relativ großer Formen, die mit Plankton-Eukaryoten verwandt sind und „Acritarchen“ (übersetzt aus dem Griechischen – „Kreaturen unbekannter Herkunft“) genannt werden, ist auf dieses Datum datiert. Es sollte beachtet werden, dass die Acritarch-Gruppe (Acritarcha) als unbestimmte systematische Kategorie vorgeschlagen wird, die Mikrofossilien verschiedener Herkunft, aber ähnlicher Erscheinung bezeichnet. morphologische Merkmale. Akritarchen aus dem Präkambrium und dem unteren Paläozoikum sind in der Literatur beschrieben. Die meisten Akritarchen waren wahrscheinlich einzellige photosynthetische Eukaryoten, Schalen einiger uralter Algen. Einige von ihnen könnten noch eine prokaryotische Organisation haben. Der planktonische Charakter von Acritarchen wird durch ihre kosmopolitische Verbreitung in gleichaltrigen Sedimentablagerungen angezeigt. Die ältesten Akritarchen aus den Ablagerungen des frühen Riphean Südlicher Ural entdeckt von T. V. Yankauskas.
Im Laufe der Erdzeit nahm die Größe der Akritarchen zu. Beobachtungen zufolge hat sich herausgestellt, dass die präkambrischen Mikrofossilien umso größer sind, je jünger sie sind. Es wird angenommen, dass eine signifikante Zunahme der Größe von Akritarchen mit einer Zunahme der Größe der eukaryotischen Zellorganisation einherging. Sie könnten als eigenständige Organismen auftreten oder, was wahrscheinlicher ist, in Symbiose mit anderen. L. Margelis glaubt, dass eukaryotische Zellen aus bereits existierenden prokaryotischen Zellen zusammengesetzt wurden. Für das Überleben von Eukaryoten war es jedoch notwendig, dass der Lebensraum mit Sauerstoff gesättigt war und infolgedessen ein aerober Stoffwechsel entstand. Freier Sauerstoff, der während der Photosynthese von Cyanophyten freigesetzt wird, sammelte sich zunächst in begrenzten Mengen in Flachwasserhabitaten an. Die Zunahme seines Gehalts in der Biosphäre löste eine Reaktion der Organismen aus: Sie begannen, sauerstofffreie Lebensräume (insbesondere anaerobe Formen) zu besiedeln.
Die Daten der Mikropaläontologie des Präkambriums weisen darauf hin, dass im mittleren Präkambrium, noch vor dem Auftreten der Eukaryoten, Cyanophyten einen relativ kleinen Teil des Planktons ausmachten. Eukaryoten benötigten freien Sauerstoff und konkurrierten zunehmend mit Prokaryoten in den Bereichen der Biosphäre, in denen freier Sauerstoff vorkam. Nach den vorliegenden Daten der Mikropaläontologie kann geurteilt werden, dass der Übergang von der prokaryotischen zur eukaryotischen Flora der Urmeere langsam erfolgte und beide Organismengruppen lange Zeit nebeneinander existierten. Diese Koexistenz tritt jedoch in einem anderen Verhältnis in der Neuzeit auf. Zu Beginn des späten Riphean hatten sich bereits viele autotrophe und heterotrophe Formen von Organismen ausgebreitet.
Als sich Organismen entwickelten, bewegten sie sich Nährstoffe zu tieferen und weiter von den Schelfgebieten entfernten Meeresgebieten. Der Fossilienbestand zeigt eine starke Zunahme der Vielfalt großer kugelförmiger Formen eukaryotischer Akritarchen in der späten Riphean-Zeit vor 900 bis 700 Millionen Jahren. Vor etwa 800 Millionen Jahren tauchten im Weltozean Vertreter einer neuen Klasse von Planktonorganismen auf - becherförmige Körper mit massiven Schalen oder äußeren Hüllen, die mit Kalziumkarbonat oder Kieselsäure mineralisiert waren. Zu Beginn des Kambriums kam es zu erheblichen Verschiebungen in der Evolution des Planktons – es entstanden verschiedene Mikroorganismen mit einer komplexen skulpturalen Oberfläche und verbessertem Auftrieb. Sie brachten wahre stachelige Akritarchen hervor.
Das Auftreten von Eukaryoten schuf eine wichtige Voraussetzung für die Entstehung vielzelliger Pflanzen und Tiere im frühen Riphean (vor etwa 1,3 Milliarden Jahren). Für die Belta-Serie aus dem Präkambrium der westlichen Staaten Nordamerikas wurden sie von C. Walcott beschrieben, aber es ist noch unklar, zu welcher Algenart sie gehören (braun, grün oder rot). So wurde die extrem lange Ära der Dominanz von Bakterien und verwandten Blaualgen von einer Ära der Algen abgelöst, die in den Gewässern der Urmeere eine beachtliche Formen- und Farbenvielfalt erreichten. Während des späten Riphean und Vendian werden mehrzellige Algen vielfältiger, sie werden mit braun und rot verglichen.
Laut Akademiker B. S. Sokolov erschienen vielzellige Pflanzen und Tiere fast gleichzeitig. In den vendischen Ablagerungen finden sich verschiedene Vertreter von Wasserpflanzen. Den prominentesten Platz nehmen vielzellige Algen ein, deren Thalli oft die Schichten der vendischen Ablagerungen überwältigen: Tonsteine, Tone, Sandsteine. Oft gibt es Makroplanktonalgen, Kolonien, Spiralfadenalgen Volymella, filzige und andere Formen. Phytoplankton ist sehr vielfältig.
Während des größten Teils der Erdgeschichte fand die Pflanzenentwicklung in einer aquatischen Umgebung statt. Hier entstand die Wasservegetation und durchlief verschiedene Entwicklungsstadien. Algen sind im Allgemeinen eine umfangreiche Gruppe niederer Wasserpflanzen, die Chlorophyll enthalten und durch Photosynthese organische Substanzen produzieren. Der Algenkörper wurde noch nicht in Wurzeln, Blätter und andere charakteristische Teile differenziert. Sie werden durch einzellige, mehrzellige und koloniale Formen dargestellt. Die Fortpflanzung ist asexuell, vegetativ und sexuell. Algen sind Bestandteil von Plankton und Benthos. Derzeit werden sie dem Unterreich der Pflanzen Thallophyta zugeordnet, bei denen der Körper aus einem relativ homogenen Gewebe besteht - dem Thallus oder Thallus. Der Thallus besteht aus vielen Zellen, die in Aussehen und Funktion ähnlich sind. In historischer Hinsicht haben Algen die längste Stufe in der Entwicklung grüner Pflanzen durchlaufen und im allgemeinen geochemischen Kreislauf der Biosphäre spielte die Materie die Rolle eines riesigen Erzeugers von freiem Sauerstoff. Das Aufkommen und die Entwicklung der Algen war äußerst ungleichmäßig.
Grünalgen (Chlorophyta) sind eine große und weit verbreitete Gruppe überwiegend grüner Pflanzen, die in fünf Klassen eingeteilt werden. Von Aussehen sie sind sehr verschieden voneinander. Grünalgen stammen von grün begeißelten Organismen ab. Dies wird durch Übergangsformen belegt - Pyramidomonas und Chlamydomonas, mobile einzellige Organismen, die in Gewässern leben. Grünalgen vermehren sich sexuell. Einige Grünalgengruppen erreichten während der Trias eine große Entwicklung.
Flagellaten (Flagellata) werden zu einer Gruppe von mikroskopisch kleinen zusammengefasst Einzeller. Einige Forscher schreiben sie dem Pflanzenreich zu, andere dem Tierreich. Wie Pflanzen enthalten einige Flagellaten Chlorophyll. Im Gegensatz zu den meisten Pflanzen haben sie jedoch kein separates Zellsystem und sind in der Lage, Nahrung mit Hilfe von Enzymen zu verdauen, und leben auch wie Tiere im Dunkeln. Aller Wahrscheinlichkeit nach gab es Flagellaten im Präkambrium, aber ihre unbestreitbaren Vertreter wurden in den Ablagerungen des Jura gefunden.
Braunalgen (Phaeophyta) zeichnen sich durch das Vorhandensein eines braunen Pigments in einer solchen Menge aus, dass es das Chlorophyll tatsächlich maskiert und den Pflanzen die entsprechende Farbe verleiht. Braunalgen sind Benthos und Plankton. Die größten Algen erreichen eine Länge von 30 m. Fast alle wachsen im Salzwasser, weshalb sie Seegras genannt werden. Zu den Braunalgen gehören Sargassum-Algen - schwimmende planktonische Formen mit einer großen Anzahl von Blasen. Fossilien sind seit dem Silur bekannt.
Rotalgen(Rhodophyta) haben diese Farbe aufgrund des roten Pigments. Dies sind überwiegend Meerespflanzen, stark verzweigt. Einige von ihnen haben ein Kalkskelett. Diese Gruppe wird oft als Cullipores bezeichnet. Sie existieren zur heutigen Zeit und sind im Fossilzustand aus der Unterkreide bekannt. Eng verwandte Somiporen mit größeren und breiteren Zellen traten im Ordovizium auf.
Chara-Algen(Charophyta) sind eine sehr eigentümliche und ziemlich hoch organisierte Gruppe vielzelliger Pflanzen, die sich sexuell vermehren. Sie unterscheiden sich so sehr von anderen Algen, dass einige Botaniker sie aufgrund der aufkommenden Differenzierung von Geweben als Blattstiel klassifizieren. Chara-Algen haben eine grüne Farbe und leben derzeit in Süß- und Brackwasser. Sie meiden Meerwasser mit normalem Salzgehalt, es ist aber anzunehmen, dass sie im Paläozoikum die Meere bewohnten. Einige Charophyten entwickeln Sporophyten, die mit Calciumcarbonat imprägniert sind. Chara-Algen gehören zu den wichtigen gesteinsbildenden Organismen von Süßwasserkalken.
Kieselalgen(Diatomeen) - typische Vertreter des Planktons. Sie haben eine längliche Form und sind außen mit einer Schale aus Kieselsäure bedeckt. Die ersten Überreste von Kieselalgen wurden in den Ablagerungen des Devons gefunden, sie könnten jedoch älter sein. Generell sind Kieselalgen eine relativ junge Gruppe. Ihre Evolution ist besser untersucht als bei anderen Algen, da Feuersteinschalen und Ventile von Diatomeen sehr lange im fossilen Zustand erhalten bleiben können. Aller Wahrscheinlichkeit nach stammen Kieselalgen von Flagellaten ab, sind gelb gefärbt und in der Lage, eine kleine Menge Kieselsäure in ihren Schalen abzulagern. In der Neuzeit sind Kieselalgen in Süß- und Meerwasser weit verbreitet und werden gelegentlich in feuchten Böden gefunden. Die Überreste von Kieselalgen sind im Jura bekannt, aber es ist möglich, dass sie viel früher erschienen sind. Fossile Diatomeen aus der Unterkreide haben die Neuzeit ohne Unterbrechung der Sedimentation erreicht.
Sehr wichtige Veranstaltung Was zu einer starken Beschleunigung der Evolutionsrate der gesamten lebenden Bevölkerung unseres Planeten beitrug, war das Auftauchen von Pflanzen aus der Meeresumwelt an Land. Die Entstehung von Pflanzen auf der Oberfläche der Kontinente kann als wahre Revolution in der Geschichte der Biosphäre angesehen werden. Die Entwicklung der Landvegetation schuf die Voraussetzung dafür, dass Tiere an Land landen konnten. Dem massenhaften Übergang von Pflanzen auf Land ging jedoch eine lange Vorbereitungszeit voraus. Davon kann ausgegangen werden Pflanzenwelt sind zumindest lokal vor sehr langer Zeit an Land aufgetaucht - in einem feuchten Klima an den Küsten flacher Buchten und Lagunen, wo bei Änderungen des Wasserstands regelmäßig Wasservegetation an Land kam. Der sowjetische Naturforscher L. S. Berg war der erste, der darauf hinwies, dass die Landoberfläche weder im Kambrium noch im Präkambrium eine leblose Wüste war. Der prominente sowjetische Paläontologe L. Sh. Davitashvili gab auch zu, dass es im Präkambrium auf den Kontinenten wahrscheinlich bereits eine Art Population gab, die aus wenig organisierten Pflanzen und möglicherweise sogar Tieren bestand. Ihre Gesamtbiomasse war jedoch vernachlässigbar.
Um an Land zu leben, mussten Pflanzen kein Wasser verlieren. Es ist zu beachten, dass bei höheren Pflanzen - Moosen, Farnen, Gymnospermen und Blütenpflanzen, die derzeit die Hauptmasse der Landvegetation ausmachen - nur Wurzeln, Wurzelhaare und Rhizoide mit Wasser in Kontakt kommen, während der Rest ihrer Organe befinden sich in der Atmosphäre und verdunsten Wasser auf der gesamten Oberfläche.
Die Pflanzenwelt gedieh am meisten an den Ufern von Lagunenseen und Sümpfen. Hier erschien eine Pflanzenart, deren unterer Teil im Wasser und der obere Teil in der Luft unter den direkten Sonnenstrahlen war. Etwas später, mit dem Vordringen von Pflanzen auf ungeflutetes Land, entwickelten ihre allerersten Vertreter ein Wurzelsystem und konnten Grundwasser aufnehmen. Dies trug zu ihrem Überleben in Trockenperioden bei. So führten neue Umstände zur Zerstückelung von Pflanzenzellen in Gewebe und zur Entwicklung von Schutzvorrichtungen, die es bei den im Wasser lebenden Vorfahren nicht gab.
Abb.14. Entwicklung und genetische Verwandtschaft verschiedener Gruppen von Landpflanzen
Die massive Eroberung der Kontinente durch Pflanzen erfolgte im Silur Paläozoikum. Zuallererst waren dies Psilophyten - eigenartige Sporenpflanzen, die Bärlappen ähneln. Einige der gewundenen Stängel der Psilophyten waren mit borstigen Blättern bedeckt. Psilophyten hatten keine Wurzeln und meistens keine Blätter. Sie bestanden aus bis zu 23 cm hohen verzweigten grünen Stängeln und einem horizontal in den Boden ragenden Rhizom. Psilophyten bildeten als erste verlässliche Landpflanzen ganze grüne Teppiche auf feuchten Böden.
Es ist wahrscheinlich, dass die Produktion von organischem Material in der ersten Landbedeckung unbedeutend war. Die Vegetation des Silur stammt zweifellos aus den Algen des Meeres und hat selbst die Vegetation der Folgezeit hervorgebracht.
Nach der Landnahme führte die Entwicklung der Vegetation zur Bildung zahlreicher und vielfältiger Formen. Die intensive Trennung von Pflanzengruppen begann im Devon und setzte sich bis in die nachfolgende erdgeschichtliche Zeit fort. Der allgemeine Stammbaum der wichtigsten Pflanzengruppen ist in Abb. 14.
Moose entstanden aus. Algen. Ihr frühes Entwicklungsstadium ist einigen Grünalgen sehr ähnlich. Es wird jedoch vermutet, dass Moose von einfacheren Vertretern der Braunalge abstammen, die an das Leben auf feuchten Felsen oder allgemein in Böden angepasst sind.
Auf der Oberfläche der Kontinente des frühen Paläozoikums wurde das Zeitalter der Algen durch das Zeitalter der Psilophyten ersetzt, was zu einer Vegetation führte, die in Aussehen und Größe modernen Dickichten aus großen Moosen ähnelte. Die Dominanz der Psilophyten wurde in der Karbonzeit durch die Dominanz farnartiger Pflanzen ersetzt, die auf sumpfigen Böden recht ausgedehnte Wälder bildeten. Die Entwicklung dieser Pflanzen hat dazu beigetragen, dass sich die Zusammensetzung der atmosphärischen Luft verändert hat. Eine beträchtliche Menge an freiem Sauerstoff wurde hinzugefügt und Masse akkumuliert Nährstoffe notwendig für die Entstehung und Entwicklung von Landwirbeltieren. Gleichzeitig wurden riesige Massen angehäuft harte Kohle. Die Karbonzeit war durch eine außergewöhnliche Blüte der Bodenvegetation gekennzeichnet. Es erschienen baumartige Keulen, die eine Höhe von 30 m erreichten, riesige Schachtelhalme, Farne und Nadelbäume tauchten auf. In der Perm-Zeit setzte sich die Entwicklung der Landvegetation fort, die ihre Lebensräume erheblich erweiterte.
Die Dominanzzeit der Farne wurde durch eine Zeit der Zapfenhaltung ersetzt Nadelpflanzen. Die Oberfläche der Kontinente begann ein modernes Aussehen anzunehmen. Am Anfang Mesozoikum Koniferen, Palmfarne und in Kreide erscheinen blühende Plfanzen. Ganz zu Beginn der Unterkreide gab es noch jurassische Pflanzenformen, dann änderte sich aber die Zusammensetzung der Vegetation stark. Am Ende der frühen Kreidezeit gibt es viele Angiospermen. Schon zu Beginn der Oberkreide verdrängten sie die Nacktsamer und besetzten sie Dominanz auf dem Land. Im Allgemeinen gibt es in der Landflora einen allmählichen Wechsel von der mesozoischen Vegetation der Nacktsamer (Nadelbäume, Palmfarne, Ginkgos) zu einer Vegetation des Känozoikums. Die Vegetation der späten Kreidezeit ist bereits durch das Vorhandensein einer beträchtlichen Anzahl moderner Blütenpflanzen wie Buche, Weide, Birke, Platane, Lorbeer, Magnolie gekennzeichnet. Diese Umstrukturierung der Vegetation hat eine gute Nahrungsgrundlage für die Entwicklung höherer Landwirbeltiere - Säugetiere und Vögel - geschaffen. Die Entwicklung von Blütenpflanzen war mit dem Aufblühen zahlreicher spielender Insekten verbunden wichtige Rolle bei der Bestäubung.
Das Aufkommen einer neuen Periode in der Pflanzenentwicklung führte nicht zur vollständigen Zerstörung alter Pflanzenformen. Ein Teil der Organismen der Biosphäre blieb erhalten. Mit dem Aufkommen blühender Pflanzen verschwanden Bakterien nicht nur nicht, sondern existierten weiter und fanden neue Nahrungsquellen im Boden und in ihnen organische Materie Pflanzen und Tiere. Algen verschiedener Gruppen veränderten und entwickelten sich zusammen mit höheren Pflanzen.
Nadelwälder, die im Mesozoikum entstanden sind, wachsen immer noch zusammen mit Laubwäldern. Sie bieten farnähnlichen Pflanzen Schutz, da diese alten Bewohner des nebligen und feuchten Klimas des Karbons Angst vor offenen, von der Sonne beleuchteten Orten haben.
Schließlich sollte das Vorhandensein persistenter Formen in der modernen Flora beachtet werden. Es stellte sich heraus, dass einzelne Gruppen von Bakterien am hartnäckigsten waren, da sie sich seit dem frühen Präkambrium praktisch nicht verändert hatten. Aber auch aus den höher organisierten Pflanzenformen wurden Gattungen und Arten gebildet, die sich bis heute kaum verändert haben.
Es sollte das unbestrittene Vorhandensein relativ hoch organisierter vielzelliger Pflanzengattungen in der modernen Flora beachtet werden. Die spätpaläozoischen und mesozoischen Pflanzenformen, die seit Zehn- und Hundertmillionen Jahren unverändert gelebt haben, sind sicherlich beständig. So sind derzeit in der Pflanzenwelt "lebende Fossilien" (Abb. 15) aus den Gruppen der Farne, Nacktsamer und Bärlappe erhalten. Der Begriff „lebendes Fossil“ wurde erstmals von C. Darwin verwendet, der als Beispiel den ostasiatischen Nacktsamerbaum Ginkgo biloba nannte. Zu den lebenden Fossilien aus der Welt der Landpflanzen gehören die berühmtesten Farnpalmen, Ginkgobäume, Araukarien, Mammutbäume oder Mammutbäume.
Wie A. N. Krshptofovich, ein Experte für fossile Flora, feststellte, existierten auch viele Pflanzengattungen, die Herren der alten Wälder, sehr lange, insbesondere im Paläozoikum; zum Beispiel Sigillaria, Lepidodendron, Calamites - mindestens 100-130 Ma. Die gleiche Anzahl - mesozoische Farne 11 Nadel-Metasequoia. Die Gattung Ginkgo ist über 150 Millionen Jahre alt, und die moderne Art Ginkgo biloba, wenn man die im Wesentlichen nicht zu unterscheidende Form von Ginkgo adiantoides mit einbezieht, ist etwa 100 Millionen Jahre alt.
Lebende Fossilien der modernen Pflanzenwelt können ansonsten als phylogenetisch konservierte Typen bezeichnet werden. Pflanzen, die paläobotanisch gut untersucht und als lebende Fossilien klassifiziert sind, sind konservative Gruppen. Sie haben sich im Vergleich zu verwandten Formen der geologischen Vergangenheit überhaupt nicht oder nur sehr wenig verändert.
Natürlich wirft das Vorhandensein lebender Fossilien in der modernen Flora das Problem ihrer Entstehung in der Geschichte der Biosphäre auf. Konservative Organisationen sind in allen wichtigen phylogenetischen Zweigen präsent und existieren in einer Vielzahl von Bedingungen: in Tiefwasser- und Flachwasserzonen des Meeres, in alten tropischen Wäldern, in offenen Steppen und in allen Gewässern ohne Ausnahme. Die wichtigste Bedingung für die Existenz evolutionär konservativer Organismen ist das Vorhandensein von Lebensräumen mit konstantem Lebensraum. Stabile Lebensbedingungen sind jedoch nicht entscheidend. Das Vorhandensein nur einzelner Formen und nicht aller Gemeinschaften von Flora und Fauna weist auf andere Faktoren bei der Erhaltung lebender Fossilien hin. Die Untersuchung ihrer geografischen Verbreitung zeigt, dass sie auf streng definierte Gebiete beschränkt sind, während die geografische Isolation charakteristisch ist. So sind Australien, die Inseln Madagaskar und Neuseeland typische Gebiete für die Verbreitung terrestrisch lebender Fossilien.
Die Pflanzenwelt schafft in ihrer Evolution das allgemeine Erscheinungsbild der alten Landschaften, in denen die Entwicklung der Tierwelt stattfand. Daher kann die Einteilung der geologischen Zeit anhand der Abfolge verschiedener Pflanzenformen vorgenommen werden. Bereits 1930 hat der deutsche Paläobotaniker W. Zimmermann die gesamte geologische Vergangenheit im Hinblick auf die Entwicklung der Pflanzenwelt in sechs Epochen eingeteilt. Er gab ihnen eine Buchstabenbezeichnung und ordnete sie der Reihe nach von alten zu jüngeren Epochen.
Ein Vergleich der üblichen Skala der geologischen Zeit, die hauptsächlich auf der Grundlage paläozoologischer Daten erstellt wurde, mit der Skala der Pflanzenentwicklung ist in der Tabelle dargestellt. elf.
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Bereits vor etwa einer Milliarde Jahren lebten viele Grün-, Braun- und andere Algen auf dem Grund des Weltmeeres. Ihre fortschreitende Entwicklung führte dazu, dass einige von ihnen gigantische Größen erreichten, aber sie blieben Wasserlebewesen. Das liegt nicht nur am fehlenden besonderen Schutz vor Austrocknung ihres Körpers, sondern auch an den Besonderheiten der sexuellen Fortpflanzung. Bekanntlich gibt es bei Algen einen Generationswechsel: einen diploiden Sporophyten, der sich durch Sporen vermehrt, und einen haploiden Gametophyten, in dessen Stadium die Vermehrung mit Hilfe von Gameten erfolgt, für die eine Kopulation erforderlich ist Wasserumgebung. Dies wurde zum Haupthindernis für das Auftreten von Algen an Land.
Sie glauben, dass die Notwendigkeit, sich an die irdische Lebensweise anzupassen, zur Hauptrichtung geworden ist Pflanzenentwicklung. Dies wurde durch die Verlängerung der Sporophytenphase und die allmähliche Verringerung der Gametophytenphase und im Laufe der Zeit ihre Verringerung im Allgemeinen erreicht. Es war die Aromorphose, die mit der Reduzierung des Gametophyten in Samenpflanzen verbunden ist, die es ihnen ermöglichte, einen neuen Anpassungsraum zu erobern - trockenes Land und hier eine Vielzahl von Arten zu schaffen. Die Pflanzenwelt hat jetzt etwa eine halbe Million Arten, von denen Blütenpflanzen mehr als die Hälfte ausmachen - etwa 300.000 Arten.
Bryophyten gelten als die primitivsten höheren Pflanzen, die auf der Erde überlebt haben. Sie haben bereits eine gewisse Aufteilung des Körpers in einen Stamm und Rhizoide, obwohl ihnen noch ein Leitungssystem fehlt. Moose entstanden zu Beginn des Phanerozoikums vor etwa 600 Millionen Jahren aus Algen. Aus Sporen entwickeln sie die sog Vorlauf, Algen sehr ähnlich, und daraus - der Mooskörper - Gametophyt. Die Kopulation von Gameten findet nur in Wasser statt, das sie in den Blattachseln ansammeln. Daher können Moose nur an feuchten, schattigen Orten leben. Aus der Zygote wird ein Sporophyt gebildet, der sich direkt auf dem Gametophyten entwickelt (Abb. 223). Im Gegensatz zum Gametophyten ist der Sporophyt dürreresistent, wodurch die Moose an Land kommen konnten. Sie sind also keine echten Landpflanzen, sondern Amphibienpflanzen. Vielleicht haben sie sich deshalb als blinder Ast in der Evolution der Pflanzen herausgestellt.
Andere große Pflanzen Stammt ab von Rhinophyten(Abb. 224, 225), die im Silur vor 400-500 Millionen Jahren Grün- oder Braunalgen hervorbrachten. Bärlappe, Schachtelhalme, Farne und Gymnospermen gingen als separate Evolutionszweige von ihnen aus. Diese evolutionäre Explosion ereignete sich im Devon vor etwa 300-400 Millionen Jahren. Farne waren die ersten Pflanzen, die das Land wirklich eroberten und in der Karbonzeit echte Wälder bildeten.
Aufgrund der Notwendigkeit, an Land zu leben, entwickelten Pflanzen ein leitfähiges System, verbesserte integumentäre und mechanische Gewebe. Aus Gymnospermen an der Grenze zwischen Mesozoikum und Känozoikum wurden Angiospermen gebildet. Das Auftreten von Angiospermen war durch eine Reihe von Aromorphosen gekennzeichnet: das Auftreten einer Blüte, die Bildung eines inneren und doppelte Befruchtung, Schutz des Embryos vor widrigen Bedingungen, Versorgung mit Nahrung in den frühen Entwicklungsstadien. Material von der Website
Im Verlauf der Angiospermen-Evolution hat die Blume die größten Veränderungen erfahren. Dies ist größtenteils auf die Anpassung der Pflanze an die Bestäubung durch Wind oder Insekten zurückzuführen. Im letzteren Fall sind die Blüten normalerweise groß, hell, mit reichlich Pollen und duftendem Nektar und haben sehr oft einen spezialisierten Bestäuber ( denken Sie daran: Kleeblüten können nur von Hummeln bestäubt werden). Diese Spezialisierung wiederum stimuliert die Evolution der Insekten. Es ist kein Zufall, dass der Beginn des Känozoikums durch einen Ausbruch einer Vielzahl von Blütenpflanzen und Insekten gekennzeichnet war. Dieser Prozess der gegenseitigen Evolution wird genannt Co-Evolution(von lat. Zu- zusammen).
Hauptweg Pflanzenentwicklung Die Bedeutung und Dauer des Gametophyten nahm ab, was zur Entstehung von Pflanzen an Land und in Zukunft zur Bildung von Blütenpflanzen beitrug.
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Bericht über Muster der biologischen Evolution
Bericht über die Evolution höherer Pflanzen
Bericht über die Entwicklung der Wucherungen
Koevolution höherer Pflanzen