Ci sono piante più alte. Seme. Piante sporali del periodo Carbonifero

400 milioni di anni fa, gran parte della superficie terrestre del nostro pianeta era occupata da mari e oceani. I primi organismi viventi sorsero in un ambiente acquatico. Erano particelle di muco. Dopo diversi milioni di anni, questi microrganismi primitivi svilupparono un colore verde. In apparenza cominciarono ad assomigliare alle alghe.

Le condizioni climatiche hanno influenzato favorevolmente la crescita e la riproduzione delle alghe.

Nel corso del tempo, la superficie della terra e il fondo degli oceani hanno subito dei cambiamenti. Sorsero nuovi continenti, mentre i vecchi scomparvero sott'acqua. La crosta terrestre stava cambiando attivamente. Questi processi hanno portato alla comparsa dell'acqua sulla superficie terrestre.

Ritirandosi, l'acqua del mare cadde in fessure e depressioni. Poi si asciugarono, quindi si riempirono nuovamente d'acqua. Di conseguenza, le alghe che si trovavano sul fondo del mare si sono gradualmente spostate superficie terrestre. Ma poiché il processo di essiccazione è avvenuto molto lentamente, durante questo periodo si sono adattati alle nuove condizioni di vita sulla terra. Questo processo ha avuto luogo nell'arco di un milione di anni.

Il clima a quel tempo era molto umido e caldo. Ha facilitato la transizione delle piante dalla vita marina a quella terrestre. L'evoluzione ha portato a una struttura più complessa di varie piante e anche le antiche alghe sono cambiate. Hanno dato origine allo sviluppo di nuove piante terrene: le psilofite. In apparenza assomigliavano a piccole piante che si trovavano vicino alle rive di laghi e fiumi. Avevano uno stelo ricoperto di piccole setole. Ma, come le alghe, le psilofite non avevano un apparato radicale.

Piante in un nuovo clima

Le felci si sono evolute dalle psilofite. Le psilofite stesse cessarono di esistere 300 milioni di anni fa.

Il clima umido e le grandi quantità di acqua hanno portato alla rapida diffusione di varie piante: felci, equiseti, muschi. La fine del periodo Carbonifero fu segnata da un cambiamento climatico: divenne più secco e freddo. Enormi felci iniziarono a estinguersi. I resti delle piante morte marcirono e si trasformarono in carbone, che le persone usarono poi per riscaldare le loro case.

Le felci avevano semi sulle foglie, chiamati gimnosperme. Dalle felci giganti derivarono i moderni pini, abeti rossi e abeti, chiamati gimnosperme.

Con il cambiamento climatico le felci millenarie sono scomparse.

Il clima freddo ha distrutto i loro teneri germogli. Furono sostituiti dalle felci da seme, chiamate le prime gimnosperme. Queste piante si sono adattate perfettamente alle nuove condizioni di un clima secco e freddo. In questa specie vegetale il processo di riproduzione non dipendeva dall'acqua presente nell'ambiente esterno.

130 milioni di anni fa sulla Terra sorsero vari arbusti ed erbe, i cui semi si trovavano nella superficie del frutto. Si chiamavano angiosperme. Le angiosperme vivono sul nostro pianeta da 60 milioni di anni. Queste piante sono rimaste praticamente immutate da allora fino ai giorni nostri.

Senza le piante il nostro pianeta sarebbe un deserto senza vita. E le foglie degli alberi sono piccole fabbriche o laboratori chimici, dove le sostanze vengono trasformate sotto l'influenza della luce solare e del calore. Gli alberi non solo migliorano la composizione dell'aria e ne ammorbidiscono la temperatura. Le foreste hanno un valore medicinale e forniscono la maggior parte del nostro fabbisogno alimentare, oltre a materiali come legno e cotone; Sono anche materie prime per la produzione di medicinali.

I. Quali furono le primissime piante sulla terra?

La vita sulla Terra è iniziata nel mare. E le piante furono le prime ad apparire sul nostro pianeta. Molti di loro sono riusciti ad atterrare e sono diventati completamente diversi. Ma quelli rimasti in mare sono rimasti pressoché invariati. Sono i più antichi, tutto ha avuto inizio con loro. Senza le piante la vita sulla Terra non sarebbe possibile. Solo le piante sono in grado di assorbire l'anidride carbonica e rilasciare ossigeno. Per fare questo sfruttano i raggi del sole. Una delle prime piante sulla terra furono le alghe.

Si conoscono più di 20.000 specie di alghe. Possono essere ancorati alle rocce o al fondale marino utilizzando un “tutore” simile a un piede che si estende in un ramo con foglie. Le alghe brune crescono in acque fredde e raggiungono dimensioni enormi. Le alghe rosse sono caratteristiche dei mari caldi. Le alghe verdi e blu-verdi si possono trovare sia nelle acque calde che in quelle fredde. Le alghe brune ne producono moltissime sostanze utili, utilizzato nella produzione di plastica, vernici, vernici, carta e persino esplosivi. Sono usati per produrre medicine, fertilizzanti e mangimi per il bestiame. Tra i popoli del sud-est asiatico le alghe sono la base di molti piatti.

Alghe "Foresta galleggiante".

Ai vecchi tempi c'erano leggende sul Mar dei Sargassi, dove le navi morivano rimanendo intrappolate nelle alghe. Tuttavia in alcuni punti i boschetti di alghe sono così fitti che possono sostenere una barca leggera. Si tratta dell'alga bruna chiamata sargassum, da cui prende il nome il mare stesso. Il Sargassum sembra cespugli punteggiati di "bacche" - bolle d'aria che permettono alla pianta di galleggiare sulla superficie dell'acqua. A differenza di altre grandi alghe, il sargasso non si attacca al fondo e viaggia lungo le onde in enormi ammassi, formando una foresta galleggiante. Una miriade di molluschi, vermi e briozoi si attaccano alle foglie del Sargasso; granchi, gamberetti e pesci si nascondono nei suoi boschetti. Quasi tutti i “residenti” sono di colore giallo-brunastro, simile al sargasso, e il loro corpo spesso copia la forma delle “foglie” di questa alga. Alcuni si nascondono per non spaventare la preda. Quindi l'intera comunità galleggia, senza mai toccare la riva.

II. Nutrono, vestono, ti rendono felice.

1. Alberi che forniscono cibo.

Il caffè è una delle bevande più apprezzate al mondo.

Chi ci ha regalato questa meravigliosa bevanda e come? Se credi all'antica leggenda araba, allora dobbiamo la scoperta del caffè. capre. Un pastore etiope, secondo la leggenda, notò che le sue capre, dopo aver mangiato alcune bacche di un cespuglio, continuavano a pascolare tutta la notte, senza pensare a riposare. Il pastore ne parlò al vecchio saggio e lui, dopo aver assaggiato queste bacche, scoprì il loro meraviglioso potere e inventò la bevanda al caffè.

Agli etiopi piaceva così tanto il caffè che in seguito una delle tribù, trasferitasi nella penisola arabica, portò con sé i suoi chicchi. Questo fu l'inizio delle prime piantagioni di caffè. E questo accadde, come è noto dagli antichi manoscritti, nel IX secolo. Il caffè era noto per molto tempo solo agli arabi, ma anche ai turchi, che lo conquistarono nei secoli XV-XVI. anche parte dei territori arabi apprezzava il gusto e le meravigliose proprietà della bevanda. È così che è apparso il famoso metodo per preparare il caffè turco: il caffè viene preparato sulla sabbia calda in speciali recipienti di rame con manico - "Turchi".

Gli europei furono introdotti per la prima volta al caffè da un italiano tornato dalla Turchia. Medico di professione, raccomandava ai suoi pazienti di bere il caffè per scopi medicinali. Venezia fu la prima ad importare il caffè in Europa. E nel 1652 fu aperta la prima caffetteria in Inghilterra. La Turchia era il fornitore monopolistico del caffè in Europa, ma gli astuti olandesi, dopo aver rubato piantine di alberi di caffè ai turchi, le trasportarono in Indonesia, dove il clima era abbastanza adatto alla coltivazione del caffè.

Il Brasile è oggi il leader mondiale nella produzione di caffè.

Il caffè è arrivato in Russia grazie a Pietro I.

La bevanda al caffè viene prodotta con i semi lavorati della pianta del caffè. Questa è una pianta sempreverde della famiglia della robbia. Le bianche e rigogliose infiorescenze della pianta del caffè, situate nelle ascelle delle foglie, dopo l'impollinazione da parte degli insetti si trasformano in frutti: le bacche rosse vengono rimosse da esse, i semi vengono lucidati in fusti speciali e confezionati in sacchetti. Prima dell'infusione, i chicchi di caffè vengono tostati.

La culla del caffè è l’Africa. La varietà araba è considerata la più alta qualità e la più gustosa. Il caffè brasiliano (questo non è un tipo, ma solo un luogo in cui viene coltivato il caffè), che riempie tutti i mercati del mondo, è di qualità molto peggiore rispetto al caffè coltivato in altri paesi.

2. Amici nobili.

I Cedrus sono veri cedri. La Fenicia, l'Egitto e l'Assiria erano potenti potenze dell'antichità. Ma occupavano territori deserti, lì non c'erano quasi foreste. E il legno è necessario sia per la costruzione di abitazioni che per le navi. Il legno è forte e resistente alla putrefazione. Il cedro amato dagli antichi non è il cedro che cresce nella taiga ed è famoso per le sue deliziose noci. I pini siberiani sono gli omonimi dei veri cedri: gli alberi di cedro.

I Fenici tagliavano il cedro per le navi, gli egiziani per i sarcofagi per le cerimonie funebri dei loro nobili, i greci e i romani usavano il cedro per costruire templi e realizzare mobili. Successivamente i crociati iniziarono ad abbattere gli alberi di cedro. E durante la prima guerra mondiale i cedri più pregiati con il loro legno rosa, in mancanza di altro combustibile, venivano bruciati nelle fornaci delle locomotive. Sono rimasti solo 4 boschetti di cedri del Libano. È vero, altri tipi di cedro - Atlante, cipriota e himalayano - sebbene alberi molto rari, a differenza del cedro libanese, non sono in pericolo.

I cedri del Libano sono alberi maestosi con rami orizzontali e potenti. I loro aghi sono bluastri, raccolti in nappe. I coni hanno le dimensioni di un pugno, densi, quasi lisci, come botti. Quando i semi in essi contenuti maturano, i coni non si aprono, ma si sbriciolano e il terreno è ricoperto da uno strato di squame. Il vento soffia via i semi alati e li sparge. Se le capre, che i residenti locali allevano in abbondanza, non mangiano i giovani germogli, potrebbero crescere in una nuova generazione di bellissimi cedri. La fama della bellezza dei cedri del Libano raggiunse anche la Russia. Pertanto, quando i pionieri russi videro i pini siberiani, alti, maestosi, con grandi coni, li chiamarono cedri.

Il cedro siberiano è un pino straordinario. La principale ricchezza del cedro sono le sue noci. Contengono grassi, proteine, amido, vitamine B e D e gli aghi contengono molte sostanze curative. Le noci contengono più del 60% di olio, che in molte qualità è superiore ai grassi animali e non ha un valore nutritivo inferiore alla carne e alle uova. Sotto Ivan il Terribile, queste noci furono esportate all'estero e sotto Pietro I iniziarono ad essere utilizzate in Russia per preparare un rimedio curativo e rinforzante: il latte di noci.

I pinoli svolgono un ruolo enorme nella vita degli animali. "Dove non c'è cedro", dicono i cacciatori, "non c'è zibellino". Le noci vengono mangiate da orsi e scoiattoli, scoiattoli e vari uccelli.

Anche la resina di cedro è curativa. Durante il Grande Guerra Patriottica Il balsamo di cedro aiutava con ferite e ustioni. La resina è una materia prima necessaria per ottenere una medicina così preziosa come la canfora. La resina è necessaria anche nella tecnologia ottica.

Anche il legno di cedro è prezioso: da esso vengono ricavati bastoncini di matita, strumenti musicali, fare mobili. Dalla segatura si ottengono trementina e altri prodotti utili.

III. Studio della corteccia degli alberi.

Acero norvegese

L'acero che stavo guardando è giovane. Ha un tronco d'albero, che si ispessisce ogni anno, e da esso si estendono i rami laterali per formare una corona, composta da rami e foglie più piccoli. L'albero è trattenuto nel terreno dalle sue radici, che assorbono l'umidità e i minerali disciolti. Pertanto, il tronco dell'albero è più largo nella parte inferiore.

Se senti l'odore della corteccia, l'odore è amaro e astringente. In primavera l'odore della corteccia si intensifica e diventa dolciastro.

Non c'è cavità nel mio albero. Ma ho incontrato alberi con cavità. Vari uccelli fanno la loro casa nella cavità.

Non ci sono licheni, muschi o funghi sull'acero che sto osservando. A volte i funghi formano radici fungine sulle radici, fornendo agli alberi azoto e minerali.

Sulla corteccia del mio albero ci sono tracce lasciate dall'uomo: corteccia sbucciata e graffi di coltello, che con il tempo potrebbero rimarginarsi.

IV. Perché il mio amico è il migliore?

Acero riccio – ramo con frutti

L'acero è uno degli alberi più eleganti che crescono nelle nostre foreste. In primavera, quando i rami degli alberi non sono ancora ricoperti di foglie, fiorisce l'acero. Piacevoli alla vista i suoi fiori giallo-verdi, raccolti in un'infiorescenza. L’acero non è meno elegante d’estate, quando la sua chioma diventa “riccia”. L'abito autunnale non è inferiore in bellezza a nessun'altra pianta. L'albero sembra essere in fiamme, colpendo con la sua ricchezza di sfumature di cremisi e verde, arancione e giallo. Ogni foglia ha il suo colore e ogni foglia è bella a modo suo. E hanno tutti la stessa forma: rotonda con 5-7 sporgenze taglienti, da cui il nome acero riccio. L'acero è una buona pianta di miele. Da un albero si ottengono fino a 10 kg di miele. La linfa dell'acero norvegese è molto gustosa. In Russia ne venivano preparati il ​​kvas e varie bevande analcoliche.

La bandiera canadese presenta una foglia dell'albero di acero da zucchero. Il suo succo dolce veniva utilizzato per produrre sciroppi d'acero, melassa e persino birra d'acero, molto popolare nel XIX secolo. Il Canada era il leader nella produzione di succhi. La foglia d'acero è diventata il simbolo nazionale di questo paese.

Gli strumenti musicali erano realizzati in legno di acero, resistente e leggero. Anche l'attrezzatura sportiva è realizzata in acero. Farmacisti e chimici usano le foglie e la corteccia. L'acero ha un'altra proprietà interessante: può prevedere il tempo. Dai piccioli delle foglie, proprio accanto al ramo, a volte sgorgano goccia a goccia “lacrime”: l'acero sembra piangere. Questa è la proprietà dell'acero di eliminare l'umidità in eccesso. E le “lacrime” dell'acero dipendono dal fatto che l'aria sia secca o umida. Più l'aria è secca, più forte è l'evaporazione e viceversa. L'aria diventa umida quando si avvicina la pioggia. Se compaiono delle lacrime sulle foglie dell'acero, significa che tra poche ore pioverà.

V. Alberi fossili che rimangono sulla terra.

Un antichissimo albero di ginkgo! È apparso sulla terra ai tempi dei dinosauri, 125 milioni di anni fa.

anni fa. E da allora questa pianta non è quasi cambiata. Il Ginkgo è un bellissimo albero alto fino a 30 m, con grandi foglie a forma di ventaglio. L'aspetto del ginkgo ricorda il nostro normale pioppo tremulo. Ma non c'era! Il ginkgo è una pianta gimnosperma, più strettamente imparentata con l'abete rosso che con il pioppo tremulo. In primavera, sui rami, insieme al fogliame, compaiono gli “amenti”. Entro l'autunno, sui rami pendono grandi semi che ricordano le prugne. La polpa del seme, simile al frutto, in realtà è solo il tegumento del seme. È commestibile e ha un sapore salato. L'unico problema è che puzza di carne marcia. Questo è un modo per attirare gli animali che disperdono semi. Il ginkgo, sebbene sia sopravvissuto ai dinosauri, non è sopravvissuto allo stato selvatico. Questo albero è diventato un albero da giardino. In Giappone e Cina è considerato sacro e viene coltivato vicino ai templi. Ora i ginkgo compaiono anche nelle strade delle città europee. Il Ginkgo resiste facilmente all'inquinamento atmosferico, alle malattie e agli insetti. Le foglie e il legno del ginkgo contengono sostanze che respingono gli insetti. I segnalibri realizzati con foglie essiccate di ginkgo proteggeranno gli antichi manoscritti dai topi di biblioteca. E le pareti ricoperte di scandole di ginkgo non permetteranno l'ingresso di scarafaggi o cimici in casa.

CONCLUSIONE.

Cosa posso fare per tutti gli alberi?

Quando verrò nella foresta, non accenderò fuochi.

Ciò potrebbe provocare incendi.

Non distruggerò i nidi degli uccelli. Gli uccelli mangiano insetti che danneggiano gli alberi. Non spezzerò i rami degli alberi e dei cespugli. Pianterò nuove piantine nel cortile e mi prenderò cura di loro in futuro.

Le piogge acide causano anche danni irreparabili: distruzione dei raccolti, della flora e della fauna e distruzione degli edifici.

Prime piante terrestri

La vita ha avuto origine nell'acqua. Qui sono apparse le prime piante, le alghe. Tuttavia, ad un certo punto, apparve una terra che doveva essere popolata. I pionieri tra gli animali furono i pesci con le pinne lobate. E tra le piante?

Come erano le prime piante?

Un tempo il nostro pianeta era abitato da piante che avevano solo un fusto. Erano attaccati al terreno da escrescenze speciali: rizoidi. Queste furono le prime piante a raggiungere la terra.

Gli scienziati le chiamano psilofite. Questa è una parola latina. Tradotto significa “piante nude”. Le psilofite sembravano davvero “nude”. Avevano solo steli ramificati con escrescenze a forma di palla in cui erano immagazzinate le spore. Sono molto simili alle “piante aliene” raffigurate nelle illustrazioni dei racconti di fantascienza.

Le psilofite furono le prime piante terrestri, ma vivevano solo nelle zone paludose, poiché non avevano radici e non potevano ottenere acqua e sostanze nutritive dal terreno. Gli scienziati ritengono che queste piante un tempo creassero interi enormi tappeti sulla nuda superficie del pianeta. C'erano sia piante minuscole che piante molto grandi, più alte dell'altezza umana.

Come hanno fatto gli scienziati a conoscere le prime piante?

Gli scienziati hanno appreso che tali piante una volta esistevano sul nostro pianeta solo all'inizio del secolo scorso, nel 1912, grazie a un medico rurale scozzese interessato alla geologia. Esaminando il terreno, scoprì i resti di piante fino ad allora sconosciute, che in seguito furono chiamate rhinia, dal nome del villaggio in cui fu trovata per la prima volta. Si ritiene che sia stata la prima pianta terrestre, da cui discendono altre psilofite.

Le piante antiche hanno dominato il pianeta per milioni di anni, ma si sono estinte molto prima della comparsa dell'uomo. Ma hanno lasciato i loro "discendenti": sono diventati equiseti, muschi e felci. Alcuni scienziati ritengono che le psilofite inferiori siano diventate gli antenati dei muschi moderni.

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Le prime piante e animali terrestri

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COME ERANO LE PRIME PIANTE Un tempo il nostro pianeta era abitato da piante che avevano solo il fusto. Erano attaccati al terreno da escrescenze speciali: rizoidi. Queste furono le prime piante a raggiungere la terra. Gli scienziati le chiamano psilofite. Questa è una parola latina. Tradotto significa “piante nude”. Le psilofite sembravano davvero “nude”. Avevano solo steli ramificati con escrescenze e palline in cui erano immagazzinate le spore. Sono molto simili alle “piante aliene” raffigurate nelle illustrazioni dei racconti di fantascienza. Le psilofite furono le prime piante terrestri, ma vivevano solo nelle zone paludose, poiché non avevano radici e non potevano ottenere acqua e sostanze nutritive dal terreno. Gli scienziati ritengono che queste piante un tempo creassero interi enormi tappeti sulla nuda superficie del pianeta. C'erano sia piante minuscole che piante molto grandi, più alte dell'altezza umana.

I PRIMI ANIMALI SULLA TERRA Le tracce più antiche di vita animale sulla Terra risalgono a un miliardo di anni fa, ma i fossili più antichi degli animali stessi risalgono a circa 600 milioni di anni fa, risalenti al periodo Vendiano. I primi animali apparsi sulla Terra a seguito dell'evoluzione erano microscopicamente piccoli e dal corpo molle. Vivevano sul fondo del mare o nel fango del fondo. Tali creature difficilmente potrebbero pietrificarsi, e l'unico indizio sul mistero della loro esistenza sono tracce indirette, come resti di buchi o passaggi. Ma nonostante le loro piccole dimensioni, questi animali più antichi erano resistenti e diedero origine ai primi animali conosciuti sulla Terra: la fauna ediacarana.

L'evoluzione della vita sulla Terra è iniziata con la comparsa della prima creatura vivente - circa 3,7 miliardi di anni fa - e continua ancora oggi. Le somiglianze tra tutti gli organismi indicano la presenza di un antenato comune da cui discendono tutti gli altri esseri viventi.

TUTTO

psilofite (Psilophyta), il più antico e primitivo gruppo estinto (divisione) di piante superiori. Erano caratterizzati dalla disposizione apicale degli sporangi (vedi Sporangium) e dalla sporosità uniforme, dall'assenza di radici e foglie, ramificazione dicotomica o dicopodiale (pseudomonopodiale) e da una struttura anatomica primitiva. Il sistema di conduzione è un tipico Protostele. Il protoxylem era situato al centro dello xilema; il metaxylem era costituito da tracheidi con ispessimenti anellati o (meno comunemente) scalariformi. Non c'erano tessuti di supporto. R. non avevano ancora la capacità di crescita secondaria (avevano solo meristemi apicali (Vedi Meristema). Gli sporangi sono primitivi, da sferici (circa 1 mm di diametro) a oblungo-cilindrici (fino a 12 mm di lunghezza), con pareti spesse. I gametofiti di R. non sono conosciuti in modo affidabile (alcuni autori considerano gametofiti gli organi orizzontali simili a rizomi - i cosiddetti rizomoidi).

R. cresceva in luoghi umidi e paludosi, nonché in acque costiere poco profonde. La divisione R. comprende una classe, i rhyniopsida (Rhyniopsida), con due ordini: Rhyniales (famiglie Cooksoniaceae, Rhyniaceae, Hedeiaceae) e Psilophytales (famiglia Psilophytaceae). L'ordine Rhyniales è caratterizzato da ramificazione dicotomica e stele sottile e poco sviluppata. Xilema di tracheidi con ispessimenti anulari. Il rappresentante più antico di R. è il genere Cooksonia, originariamente scoperto in Galles in depositi del tardo periodo Siluriano (circa 400 milioni di anni fa). I generi del Devoniano inferiore più studiati sono la rhinia e in parte l'horneofita, in cui il rizomoide (steli che si estendono verso l'alto da esso, numerosi rizoidi che si estendono verso il basso) è stato sezionato in segmenti tuberosi chiaramente localizzati, privi di tessuti conduttori e costituiti interamente da cellule del parenchima. Si ritiene che nel processo di evoluzione i rizomoidi di R. abbiano dato origine a radici. In entrambi i generi, la parete sporangiale era multistrato, ricoperta da una cuticola (Vedi Cuticola). L'orneofita è caratterizzato da una peculiare cavità sporigena, che forma una cupola che ricopre a forma di volta la colonna centrale di tessuto sterile, che è continuazione del floema del fusto. In questo modo l'horneofita somiglia al moderno Sfagno. La famiglia del rhinium comprende anche il genere Teniokrada, molte specie del quale formavano boschetti sottomarini nel Devoniano medio e superiore. I generi Hedea e Yaravia del Devoniano inferiore sono talvolta classificati come una famiglia separata di Hedeidae. Il genere Sciadophyte del Devoniano inferiore, solitamente classificato come famiglia Sciadophyte separata, è una piccola pianta costituita da una rosetta di steli sottili semplici o debolmente dicotomizzati con una stele. L'ordine Psilophytales è caratterizzato da ramificazione dicopodiale e da una stele più fortemente sviluppata. Nel genere più famoso, psilophyte (dai depositi del Devoniano inferiore nel Canada orientale), i rami disegualmente sviluppati formavano un falso asse principale del dicopodio con rami laterali più sottili: il fusto era circondato da epidermide cutinizzata con stomi; la superficie del fusto era nuda o ricoperta di spine lunghe 2-2,5 mm, le cui estremità si espandevano a forma di disco, il che probabilmente indicava il loro ruolo secretore. Gli sporangi si aprivano con una fessura longitudinale. I generi trimerophyte e pertika del Devoniano inferiore sono vicini alla psilophyte.

Lo studio della struttura di R. e delle loro relazioni evolutive ha Grande importanza per la morfologia evolutiva e la filogenesi delle piante superiori. Apparentemente, l'organo originario dello sporofito delle piante superiori era uno stelo ramificato dicotomicamente con sporangi apicali; le radici e le foglie si sono evolute più tardi dello sporangio e del fusto. Ci sono tutte le ragioni per considerare R. l'originario gruppo ancestrale da cui discendono briofite, licofite, equiseti e felci. Secondo un altro punto di vista briofite e licofite hanno solo un'origine comune con R.

Lett.: Fondamenti di paleontologia. Alghe, briofite, psilofite, licofite, artropodi, felci, M., 1963; Trattato di paleobotanica, t. 2, Briofita. Psilophyta. Lycophyta, P., 1967.

A. L. Takhtadzhyan.

Il pianeta Terra si è formato più di 4,5 miliardi di anni fa. Le prime forme di vita unicellulari apparvero forse circa 3 miliardi di anni fa. All'inizio erano batteri. Sono classificati come procarioti perché non hanno un nucleo cellulare. Gli organismi eucariotici (quelli con nuclei nelle cellule) apparvero più tardi.

Le piante sono eucarioti capaci di fotosintesi. Nel processo di evoluzione, la fotosintesi è apparsa prima degli eucarioti. A quel tempo esisteva in alcuni batteri. Questi erano batteri blu-verdi (cianobatteri). Alcuni di loro sono sopravvissuti fino ad oggi.

Secondo l'ipotesi più comune dell'evoluzione, la cellula vegetale si è formata dall'ingresso in una cellula eucariotica eterotrofa di un batterio fotosintetico che non è stato digerito. Inoltre, il processo di evoluzione ha portato alla comparsa di un organismo fotosintetico eucariotico unicellulare con cloroplasti (i loro predecessori). Ecco come sono apparse le alghe unicellulari.

La fase successiva nell'evoluzione delle piante fu l'emergere delle alghe multicellulari. Raggiungevano una grande diversità e vivevano esclusivamente nell'acqua.

La superficie della Terra non è rimasta invariata. Dove la crosta terrestre si è sollevata, la terra è gradualmente emersa. Gli organismi viventi hanno dovuto adattarsi alle nuove condizioni. Alcune alghe antiche furono gradualmente in grado di adattarsi allo stile di vita terrestre. Nel processo di evoluzione, la loro struttura divenne più complessa, apparvero i tessuti, principalmente tegumentari e conduttivi.

Le prime piante terrestri sono considerate psilofite, apparse circa 400 milioni di anni fa. Non sono sopravvissuti fino ad oggi.

Un'ulteriore evoluzione delle piante, associata alla complicazione della loro struttura, è avvenuta sulla terra.

Al tempo delle psilofite il clima era caldo e umido. Le psilofite crescevano vicino ai corpi d'acqua. Avevano rizoidi (come radici), con i quali si ancoravano al terreno e assorbivano l'acqua. Tuttavia non avevano veri e propri organi vegetativi (radici, fusti e foglie). Il movimento dell'acqua e delle sostanze organiche in tutta la pianta era assicurato dal tessuto conduttivo emergente.

Successivamente, felci e muschi si sono evoluti dalle psilofite. Queste piante hanno una struttura più complessa, hanno steli e foglie e sono più adatte alla vita sulla terra. Tuttavia, proprio come le psilofite, continuavano a dipendere dall’acqua. Durante la riproduzione sessuale, affinché gli spermatozoi raggiungano l'ovulo, hanno bisogno di acqua. Pertanto, non potevano “andare” lontano dagli habitat umidi.

Durante il periodo Carbonifero (circa 300 milioni di anni fa), quando il clima era umido, le felci raggiunsero la loro alba e molte delle loro forme arboree crescevano sul pianeta. Più tardi, morendo, furono loro a formare depositi di carbone.

Quando il clima sulla Terra cominciò a diventare più freddo e secco, le felci iniziarono a estinguersi in massa. Ma alcune delle loro specie prima avevano dato origine alle cosiddette felci da seme, che in realtà erano già gimnosperme. Nella successiva evoluzione delle piante, le felci da seme si estinsero, dando origine ad altre gimnosperme. Successivamente apparvero gimnosperme più avanzate: le conifere.

Le prime piante sulla Terra

L'impollinazione è avvenuta con l'aiuto del vento. Invece degli spermatozoi (forme mobili), formavano spermatozoi (forme stazionarie), che venivano consegnati all'uovo da speciali formazioni di granuli di polline. Inoltre, le gimnosperme non producevano spore, ma semi contenenti un apporto di sostanze nutritive.

L'ulteriore evoluzione delle piante è stata segnata dalla comparsa delle angiosperme (piante da fiore). Ciò accadde circa 130 milioni di anni fa. E circa 60 milioni di anni fa iniziarono a dominare la Terra. Rispetto alle gimnosperme, le piante da fiore sono più adatte alla vita sulla terra. Possiamo dire che hanno iniziato a sfruttare maggiormente le possibilità dell'ambiente. Quindi la loro impollinazione cominciò ad avvenire non solo con l'aiuto del vento, ma anche con l'aiuto degli insetti. Ciò ha aumentato l’efficienza dell’impollinazione. I semi di angiosperme si trovano nei frutti, il che consente loro di diffondersi in modo più efficiente. Inoltre, le piante da fiore hanno una struttura tissutale più complessa, ad esempio nel sistema di conduzione.

Attualmente, le angiosperme sono il gruppo di piante più numeroso in termini di numero di specie.

Articolo principale: felci

Riniofiteè un gruppo estinto di piante. Alcuni scienziati li considerano gli antenati di muschi, felci, equiseti e muschi. Altri suggeriscono che le riniofite colonizzassero la terra contemporaneamente ai muschi.

Le prime piante terrestri, le rinofite, apparvero circa 400 milioni di anni fa. Il loro corpo era costituito da ramoscelli verdi. Ogni ramo si ramificava dividendosi in due parti. Le cellule dei ramoscelli contenevano clorofilla e si verificava la fotosintesi. Materiale dal sito http://wikiwhat.ru

Le rinofite crescevano in luoghi umidi. Erano attaccati al terreno da rizoidi: escrescenze sulla superficie di ramoscelli posizionati orizzontalmente.

Prime piante terrestri

Alle estremità dei rami c'erano parti spore in cui le spore maturavano. I tessuti conduttivi e meccanici hanno già iniziato a formarsi nei rinofiti. Nel processo di evoluzione, a causa del verificarsi di cambiamenti ereditari e della selezione naturale, sulla superficie dei rami dei rinofiti si è formato tessuto tegumentario con stomi che regolano l'evaporazione dell'acqua.

Immagini (foto, disegni)

Materiale dal sito http://WikiWhat.ru

In questa pagina è presente materiale sui seguenti argomenti:

• Tessuti tegumentari e meccanici conduttivi nelle rinofite e nelle felci

• Diagramma del ciclo di vita delle Rhionophyta

• Risposta alla storia dei rinofiti

• Pubblica la prima pianta terrestre

• Quando e da quale gruppo di alghe apparvero le prime reniofite?

Origine e tassonomia delle piante superiori.

Le piante superiori probabilmente si sono evolute da qualche tipo di alga. Ciò è dimostrato dal fatto che nella storia geologica del mondo vegetale le piante superiori erano precedute dalle alghe. Anche i seguenti fatti supportano questa ipotesi: la somiglianza del più antico gruppo estinto di piante superiori - le rinofite - con le alghe, la natura molto simile della loro ramificazione; somiglianza nell'alternarsi di generazioni di piante superiori e di molte alghe; la presenza di flagelli e la capacità di nuoto indipendente nelle cellule germinali maschili di molte piante superiori; somiglianze nella struttura e nella funzione dei cloroplasti.

Si ritiene che molto probabilmente abbiano avuto origine le piante superiori alghe verdi, acqua dolce o salmastra. Avevano gametangi multicellulari, un'alternanza isomorfa di generazioni nel ciclo di sviluppo.

Le prime piante terrestri trovate in forma fossile furono rinofite(rhinia, hornea, horneophyton, sporogonytes, psilophyte, ecc.).

Dopo aver raggiunto la terra, le piante superiori si svilupparono in due direzioni principali e formarono due grandi rami evolutivi: aploide e diploide.

Il ramo aploide dell'evoluzione delle piante superiori è rappresentato dalla divisione briofita. Nel ciclo di sviluppo dei muschi predomina il gametofito, la generazione sessuale (la pianta stessa), e lo sporofito, la generazione asessuata, è ridotto ed è rappresentato da uno sporogone a forma di scatola su un gambo.

Il secondo ramo evolutivo delle piante superiori è rappresentato da tutte le altre piante superiori.

Lo sporofito in condizioni terrestri si è rivelato più vitale e adattato a una varietà di condizioni ambientali. Questo gruppo di piante ha conquistato la terra con maggior successo.

Attualmente le piante superiori contano oltre 300.000 specie. Dominano la Terra, abitandola dai territori artici all'equatore, dai tropici umidi ai deserti aridi. Si formano Vari tipi vegetazione: foreste, prati, paludi, serbatoi di riempimento. Molti di loro raggiungono dimensioni gigantesche.

Tassonomia delle piante superioriè una branca della botanica che sviluppa una classificazione naturale delle piante superiori basata sullo studio e l'identificazione di unità tassonomiche e stabilisce tra loro legami familiari nel loro sviluppo storico. I concetti più importanti della sistematica sono le categorie tassonomiche (sistematiche) e i taxa.

Evoluzione delle piante

Secondo le regole della nomenclatura botanica, le principali categorie tassonomiche sono: specie (species), genere (genus), famiglia (familia), ordine (ordo), classe (classis), dipartimento (devisio), regno (regnum). Se necessario si possono utilizzare categorie intermedie, ad esempio sottospecie, sottogenere, subfamilia, superordo, superregnum.

Per le specie a partire dal 1753 - data di pubblicazione del libro K. Linneo"Specie vegetali" – accettato nomi binomiali, composto da due parole latine. Il primo designa il genere a cui appartiene la specie, il secondo l'epiteto specifico: ad esempio ontano appiccicoso - Alnus glutinosa.

Per le famiglie di piante, la desinenza è aceae, per ordini - ales, per sottoclassi - idae, per classi - psida, per divisioni - phyta. Il nome uninominale standard si basa sul nome di un genere incluso in questa famiglia, ordine, classe, ecc.

La scienza moderna sul mondo organico divide gli organismi viventi in due superregni: gli organismi prenucleari (Procariota) e gli organismi nucleari (Eucariota). Il superregno degli organismi prenucleari è rappresentato da un regno - shotworts (Mychota) con due sottoregni: batteri (Bacteriobionta) e cianotea, o alghe blu-verdi (Cyanobionta).

Il superregno degli organismi nucleari comprende tre regni: animali (Animalia), funghi (Mycetalia, Fungi o Mycota) e piante (Vegetabilia o Plantae).

Il regno animale è diviso in due sottoregni: i protozoi e gli animali pluricellulari (Metazoa).

Il regno dei funghi è diviso in due sottoregni: funghi inferiori (Myxobionta) e funghi superiori (Mycobionta).

Il regno vegetale comprende tre sottoregni: scarlatto(Rodobionta), vere alghe(Ficobionta) e piante superiori(Embriobionta).

Tutti sanno quali piante sono chiamate più alte? Questo tipo ha le sue caratteristiche. Oggi, le piante superiori includono:

• Muschi di muschio.
• Felci.
• Equiseti.
• Gimnosperme.
• Angiosperme.

Esistono più di 285 specie di tali piante. Si distinguono per un'organizzazione molto più elevata. I loro corpi contengono germogli e radici (eccetto i muschi).

Caratteristiche

Le piante superiori vivono sulla terra. Questo habitat è diverso dall'ambiente acquatico.

Caratteristiche delle piante superiori:

• Il corpo è costituito da tessuti e organi.
• Con l'aiuto degli organi vegetativi vengono svolte la nutrizione e le funzioni metaboliche.
• Le gimnosperme e le angiosperme si riproducono utilizzando i semi.

La maggior parte delle piante superiori hanno radici, steli e foglie. I loro organi sono costruiti in modo complesso. Questa specie ha cellule (tracheidi), vasi e i loro tessuti tegumentari che formano un sistema complesso.

La caratteristica principale delle piante superiori è che si muovono da fase aploide a diploide e viceversa.

Origine delle piante superiori

Tutti i segni delle piante superiori indicano che potrebbero essersi evolute dalle alghe. I rappresentanti estinti appartenenti al gruppo più alto sono molto simili alle alghe. Hanno una simile alternanza di generazioni e molte altre caratteristiche.

C'è una teoria secondo cui le piante superiori sono apparse dall'acqua dolce. I rinofiti apparvero per primi. Quando le piante si trasferirono sulla terra, iniziarono a svilupparsi rapidamente. Si è scoperto che i muschi non sono così vitali poiché richiedono acqua sotto forma di goccioline per sopravvivere. Per questo motivo compaiono in luoghi dove c'è elevata umidità.

Oggi le piante si sono diffuse in tutto il pianeta. Possono essere visti nel deserto, nei tropici e nelle zone fredde. Formano foreste, paludi, prati.

Nonostante il fatto che quando si pensa a quali piante sono chiamate più alte, si possono nominare migliaia di opzioni, possono comunque essere combinate in alcuni gruppi.

Muschi

Quando scopriamo quali piante sono chiamate più alte, non dobbiamo dimenticare i muschi. In natura ne esistono circa 10.000 specie. Esternamente è una piccola pianta, la sua lunghezza non supera i 5 cm.

I muschi non fioriscono, non hanno una radice né un sistema conduttore. La riproduzione avviene mediante spore. Il gametofito aploide predomina nel ciclo vitale dei muschi. Questa è una pianta che vive per diversi anni e può avere escrescenze simili alle radici. Ma lo sporofito dei muschi non vive a lungo, secca, ha solo un gambo, una capsula dove maturano le spore. La struttura di questi rappresentanti della fauna selvatica è semplice: non sanno come mettere radici.

In natura i muschi svolgono il seguente ruolo:

• Creano una biocenosi speciale.
• La copertura di muschio assorbe le sostanze radioattive e le trattiene.
• Regolano l'equilibrio idrico dei paesaggi assorbendo l'acqua.
• Proteggono il suolo dall'erosione, consentendo un trasferimento uniforme del flusso d'acqua.
• Alcuni tipi di muschi vengono utilizzati per preparazioni medicinali.
• Con l'aiuto si forma la torba.

Piante a forma di muschio

Oltre ai muschi esistono altre piante superiori. Gli esempi possono essere diversi, ma sono tutti in qualche modo simili tra loro. Ad esempio, i muschi assomigliano ai muschi, ma la loro evoluzione è più avanzata, poiché si tratta di specie vascolari. Sono costituiti da steli ricoperti da piccole foglie. Hanno radici e tessuto vascolare attraverso il quale avviene la nutrizione. In presenza di questi componenti i muschi sono molto simili alle felci.

Ai tropici si distinguono i muschi epifiti. Pendono dagli alberi, creando un aspetto sfrangiato. Tali piante hanno le stesse spore.

Alcune piante di muschio di club sono elencate nel Libro rosso.

Piante di psilote

Questo tipo di pianta vive per più di un anno. Ciò include 2 generi di rappresentanti dei tropici. Hanno fusti eretti simili a rizomi. Ma non hanno vere e proprie radici. Il sistema di conduzione è situato nel fusto ed è costituito da floema e xilema. Ma l'acqua non entra nelle appendici fogliari delle piante.

La fotosintesi avviene negli steli e sui rami si formano spore che si trasformano in rami cilindrici.

Felci

Quali piante sono anche chiamate più alte? Questi includono le felci incluse nel reparto vascolare. Sono erbacei e legnosi.

Il corpo della felce comprende:

• Picciolo.
• Piatti fogliari.
• Radici e germogli.

Le foglie della felce erano chiamate fronde. Il gambo è generalmente corto e le fronde crescono dai germogli del rizoma. Crescono fino a raggiungere grandi dimensioni ed eseguono sporulazione e fotosintesi.

Il ciclo vitale si alterna tra sporofito e gametofito. Ci sono alcune teorie che suggeriscono che le felci si siano evolute dai muschi. Sebbene ci siano scienziati che credono che molte piante superiori provengano da psilofite.

Molti tipi di felci sono cibo per gli animali e alcuni sono velenosi. Nonostante ciò, tali piante sono utilizzate in medicina.

Equisetacee

Tra le piante più alte rientrano anche gli equiseti. Sono costituiti da segmenti e nodi, che li distinguono dalle altre piante di specie superiori. I rappresentanti dell'equiseto assomigliano ad alcune conifere e alghe.

Questo è un tipo di rappresentante della natura vivente. Hanno caratteristiche vegetative simili ai cereali. La lunghezza degli steli può essere di diversi centimetri e talvolta raggiunge diversi metri.

Gimnosperme

Anche le gimnosperme si distinguono dalle piante superiori. Oggi ce ne sono pochi tipi. Nonostante ciò, vari scienziati hanno sostenuto che le angiosperme si siano evolute dalle gimnosperme. Ciò è dimostrato dai vari resti vegetali rinvenuti. Sono stati effettuati studi sul DNA, dopo di che alcuni scienziati hanno avanzato la teoria secondo cui questa specie appartiene a un gruppo monofiletico. Sono inoltre divisi in molte classi e dipartimenti.

Angiosperme

Queste piante sono anche chiamate piante da fiore. Sono classificati come specie superiori. Si differenziano dagli altri rappresentanti per la presenza di un fiore, che serve per la riproduzione. Hanno una caratteristica: doppia fecondazione.

Il fiore attira gli agenti impollinatori. Le pareti dell'ovaio crescono, cambiano e si trasformano in un frutto. Ciò si verifica se è avvenuta la fecondazione.

Quindi, ci sono diverse piante superiori. Gli esempi di loro possono essere elencati a lungo, ma sono stati tutti sciolti in determinati gruppi.

lo stadio embrionale di una pianta da seme, formato durante il processo di riproduzione sessuale e che serve per la dispersione. All'interno del seme c'è un embrione costituito da una radice germinale, un gambo e una o due foglie, o cotiledoni. Le piante da fiore si dividono in dicotiledoni e monocotiledoni in base al numero di cotiledoni. In alcune specie, come le orchidee, le singole parti dell'embrione non sono differenziate e iniziano a formarsi da alcune cellule subito dopo la germinazione.

Un tipico seme contiene una riserva di nutrienti per l'embrione, che dovrà crescere per qualche tempo senza la luce necessaria per la fotosintesi. Questa riserva può occupare la maggior parte del seme e talvolta si trova all'interno dell'embrione stesso, nei suoi cotiledoni (ad esempio nei piselli o nei fagioli); poi sono grandi, carnosi e determinano la forma generale del seme. Quando il seme germina, può essere portato fuori dal terreno su un fusto allungato e diventa le prime foglie fotosintetiche della giovane pianta. Le monocotiledoni (ad esempio grano e mais) hanno una scorta di cibo, la cosiddetta. L'endosperma è sempre separato dall'embrione. L'endosperma macinato dei raccolti di grano è la famosa farina.

Nelle angiosperme il seme si sviluppa dall'ovulo, un minuscolo ispessimento sulla parete interna dell'ovaio, cioè il fondo del pistillo, situato al centro del fiore. L'ovaio può contenere da uno a diverse migliaia di ovuli.

Ognuno di essi contiene un uovo. Se, a seguito dell'impollinazione, viene fecondato da uno spermatozoo che penetra nell'ovaio da un granello di polline, l'ovulo si sviluppa in un seme. Cresce e il suo guscio diventa denso e si trasforma in un rivestimento di semi a due strati. Il suo strato interno è incolore, viscido e può gonfiarsi notevolmente, assorbendo acqua. Ciò tornerà utile in seguito, quando l'embrione in crescita dovrà sfondare il rivestimento del seme. Lo strato esterno può essere oleoso, morbido, filmoso, duro, cartaceo e persino legnoso. Il cosiddetto rivestimento del seme è solitamente evidente. ilo - l'area tramite la quale il seme era collegato all'achenio, che lo univa all'organismo genitore.

Il seme è la base per l’esistenza del moderno mondo vegetale e animale. Senza semi, non ci sarebbero taiga di conifere, foreste decidue, prati fioriti, steppe, campi di grano sul pianeta, non ci sarebbero uccelli e formiche, api e farfalle, esseri umani e altri mammiferi. Tutto ciò è apparso solo dopo che le piante, nel corso dell'evoluzione, hanno avuto semi, all'interno dei quali la vita può, senza dichiararsi, persistere per settimane, mesi e persino per molti anni. L'embrione di pianta in miniatura contenuto nel seme è in grado di percorrere lunghe distanze; non è legato alla terra dalle radici, come i suoi genitori; non richiede né acqua né ossigeno; aspetta dietro le quinte affinché, trovatosi in un luogo adatto e aspettando condizioni favorevoli, inizi lo sviluppo, che si chiama germinazione del seme.

Evoluzione dei semi.

Per centinaia di milioni di anni la vita sulla Terra è andata avanti senza semi, proprio come la vita sui due terzi della superficie del pianeta, ricoperta d’acqua, ne fa oggi a meno. La vita ha avuto origine nel mare e le prime piante a conquistare la terra erano ancora prive di semi, ma solo la comparsa dei semi ha permesso agli organismi fotosintetici di padroneggiare completamente questo nuovo habitat.

Le prime piante terrestri.

Tra i grandi organismi, il primo tentativo di prendere piede sulla terra è stato molto probabilmente fatto dalle macrofite marine, alghe che si sono trovate su rocce riscaldate dal sole durante la bassa marea. Si riproducono tramite spore: strutture unicellulari che vengono disperse dall'organismo genitore e possono svilupparsi in una nuova pianta. Le spore delle alghe sono circondate da gusci sottili, quindi non tollerano l'essiccazione. Sott'acqua tale protezione è abbastanza sufficiente. Le spore vengono diffuse dalle correnti e poiché la temperatura dell'acqua oscilla relativamente poco, non hanno bisogno di aspettare a lungo per ottenere condizioni favorevoli alla germinazione.

Le prime piante terrestri si riproducevano anche per spore, ma nel loro ciclo vitale era già stabilito un cambio generazionale obbligatorio. Il processo sessuale in esso incluso assicurava la combinazione delle caratteristiche ereditarie dei genitori, a seguito della quale la prole combinava i vantaggi di ciascuno di essi, diventando più grande, più resistente e più perfetta nella struttura. Ad un certo stadio, un'evoluzione così progressiva portò alla comparsa di epatiche, muschi, muschi, felci ed equiseti, che avevano già completamente lasciato i bacini sulla terraferma. Tuttavia, la riproduzione delle spore non consentiva ancora loro di diffondersi oltre le zone paludose con aria umida e calda.

Piante spore del periodo Carbonifero.

In questa fase dello sviluppo della Terra (circa 250 milioni di anni fa), tra le felci e le licofite apparvero forme giganti con tronchi parzialmente lignificati. Gli equisetoidi, i cui steli cavi erano ricoperti di corteccia verde impregnata di silice, non erano di dimensioni inferiori a loro. Ovunque apparissero le piante, venivano seguite dagli animali, che esploravano nuovi tipi di habitat. Nell'umido crepuscolo della giungla di carbone c'erano molti grandi insetti (lunghi fino a 30 cm), millepiedi giganti, ragni e scorpioni, anfibi che sembravano enormi coccodrilli e salamandre. C'erano libellule con un'apertura alare di 74 cm e scarafaggi con una lunghezza di 10 cm.

Le felci arboree, i muschi e gli equiseti possedevano tutte le qualità necessarie per vivere sulla terra, tranne una cosa: non formavano semi. Le loro radici assorbivano efficacemente acqua e sali minerali, sistema vascolare i tronchi distribuivano in modo affidabile le sostanze necessarie per la vita a tutti gli organi, le foglie sintetizzavano attivamente le sostanze organiche. Anche le spore sono migliorate e hanno acquisito un resistente guscio di cellulosa. Senza timore di seccarsi, venivano trasportate dal vento per distanze considerevoli e non potevano germogliare subito, ma dopo un certo periodo di dormienza (le cosiddette spore dormienti). Tuttavia, anche la spora più perfetta è una formazione unicellulare; A differenza dei semi, si asciuga rapidamente e non contiene un apporto di sostanze nutritive, e quindi non è in grado di attendere a lungo condizioni favorevoli allo sviluppo. Eppure la formazione delle spore a riposo è stata una pietra miliare importante nel percorso verso le piante da seme.

Per molti milioni di anni, il clima del nostro pianeta è rimasto caldo e umido, ma l’evoluzione nelle fertili terre selvagge delle paludi di carbone non si è fermata. Nelle piante con spore simili ad alberi apparvero per la prima volta forme primitive di veri semi. Felci da seme, licofite (famosi rappresentanti del genere Lepidodendro– in greco questo nome significa “albero squamoso”) e cordaiti con tronchi legnosi massicci.

Sebbene i resti fossili di questi organismi vissuti centinaia di milioni di anni fa siano scarsi, è noto che le felci arboree sono antecedenti al periodo Carbonifero. Nella primavera del 1869, il fiume Schoharie Creek nelle montagne Catskill (New York) straripò pesantemente. L'alluvione ha distrutto ponti, abbattuto alberi e spazzato via gravemente la riva vicino al villaggio di Gilboa. Questo incidente sarebbe stato dimenticato da tempo se l'acqua che cadeva non avesse rivelato agli osservatori un'impressionante collezione di strani ceppi. Le loro basi si espansero notevolmente, come quelle degli alberi palustri, il loro diametro raggiunse 1,2 me la loro età era di 300 milioni di anni. I dettagli della struttura della corteccia erano ben conservati; frammenti di rami e foglie erano sparsi nelle vicinanze. Naturalmente tutto questo, compreso il limo da cui si sollevavano i ceppi, era pietrificato. I geologi datarono i fossili al Devoniano superiore, il periodo precedente al Carbonifero, e stabilirono che corrispondevano a felci arboree. Nel corso dei successivi cinquant'anni, solo i paleobotanici ricordarono la scoperta, e poi il villaggio di Gilboa presentò un'altra sorpresa. Insieme ai tronchi fossilizzati di antiche felci, questa volta sono stati scoperti i loro rami con semi veri. Questi alberi estinti sono ora classificati come appartenenti al genere Eospermatotteri, che si traduce in "felce del seme dell'alba". (“alba” perché cosa stiamo parlando sulle prime piante da seme sulla Terra).

Il leggendario periodo Carbonifero terminò quando i processi geologici complicarono la topografia del pianeta, schiacciandone la superficie in pieghe e smembrandola con catene montuose. Le paludi basse furono sepolte sotto uno spesso strato di rocce sedimentarie spazzate via dai pendii. I continenti cambiarono forma, spostando il mare e deviando le correnti oceaniche dal loro corso precedente, le calotte glaciali iniziarono a crescere in alcuni punti e la sabbia rossa coprì vaste distese di terra. Felci giganti, muschi ed equiseti si estinsero: le loro spore non erano adatte a un clima più rigido, e il tentativo di riprodursi per seme si rivelò troppo debole e incerto.

Le prime vere piante da seme.

Le foreste di carbone morirono e furono ricoperte da nuovi strati di sabbia e argilla, ma alcuni alberi sopravvissero perché formavano semi alati con un guscio resistente. Tali semi potrebbero diffondersi più velocemente, più a lungo e quindi su distanze maggiori. Tutto ciò aumentava le loro possibilità di trovare condizioni favorevoli alla germinazione o di attendere il loro arrivo.

I semi erano destinati a rivoluzionare la vita sulla Terra all’inizio dell’era Mesozoica. A questo punto, due tipi di alberi - cicadee e ginkgo - erano sfuggiti al triste destino di altra vegetazione del Carbonifero. Questi gruppi iniziarono a copopolare i continenti mesozoici. Senza incontrare concorrenza, si sono diffusi dalla Groenlandia all’Antartide, rendendo quasi omogenea la copertura vegetale del nostro pianeta. I loro semi alati viaggiavano attraverso valli montane, volavano su rocce senza vita e germogliavano in aree sabbiose tra le pietre e tra la ghiaia alluvionale. Probabilmente, piccoli muschi e felci sopravvissuti ai cambiamenti climatici sul pianeta in fondo ai burroni, all'ombra delle scogliere e lungo le rive dei laghi li hanno aiutati a esplorare nuovi luoghi. Concimavano il terreno con i loro resti organici, preparandone lo strato fertile per l'insediamento di specie più grandi.

Le catene montuose e le vaste pianure rimasero spoglie. Due tipi di alberi “pionieri” con semi alati, diffusi in tutto il pianeta, erano legati a luoghi umidi, poiché le loro uova venivano fecondate da sperma flagellato e nuotante attivo, come quello dei muschi e delle felci.

Molte piante spore producono spore di diverse dimensioni: grandi megaspore, che danno origine a gameti femminili, e piccole microspore, la cui divisione produce sperma mobile. Per fecondare un uovo, devono nuotare verso di esso sull'acqua: basta una goccia di pioggia e rugiada.

Nelle cicadee e nei ginkgo, le megaspore non vengono disperse dalla pianta madre, ma rimangono su di essa, trasformandosi in semi, ma gli spermatozoi sono mobili, quindi è necessaria l'umidità per la fecondazione. Anche la struttura esterna di queste piante, in particolare le foglie, le avvicina ai loro antenati simili a felci. La conservazione dell'antico metodo di fecondazione mediante sperma galleggiante nell'acqua fece sì che, nonostante i semi relativamente resistenti, la siccità prolungata rimanesse un problema insormontabile per queste piante e la conquista della terra fu sospesa.

Il futuro della vegetazione terrestre era assicurato da alberi di tipo diverso, che crescevano tra le cicadee e i ginkgo, ma che avevano perso i loro spermatozoi flagellati. Si trattava di Araucarie (genere Araucaria), conifere discendenti delle cordaiti del Carbonifero. Durante l'era delle cicadee, l'Araucaria cominciò a produrre enormi quantità di microscopici granelli di polline, corrispondenti a microspore, ma secchi e densi. Venivano trasportati dal vento alle megaspore, o più precisamente agli ovuli da cui si formavano le uova, e germinavano con tubi pollinici che consegnavano lo sperma immobile ai gameti femminili.

Così, il polline è apparso nel mondo. La necessità di acqua per la fecondazione scomparve e le piante raggiunsero un nuovo livello evolutivo. La produzione di polline portò ad un aumento colossale del numero di semi che si sviluppavano su ogni singolo albero, e di conseguenza alla rapida diffusione di queste piante. Anche le antiche Araucarie avevano un metodo di dispersione che è stato conservato nelle moderne conifere, con l'aiuto di semi duri e alati, facilmente trasportati dal vento. Così apparvero le prime conifere e, nel tempo, specie ben note della famiglia dei pini.

Il pino produce due tipi di coni. Lunghezza uomo ca. All'estremità dei rami più alti sono raggruppati 2,5 cm e 6 mm di diametro, spesso in mazzi di una dozzina o più, così che un grande albero può averne diverse migliaia. Spargono il polline, coprendo tutto intorno con polvere gialla. I coni femminili sono più grandi e crescono più in basso sull'albero rispetto a quelli maschili. Ognuna delle loro squame ha la forma di una paletta, larga all'esterno e affusolata verso la base, con la quale è attaccata all'asse legnoso del cono. Sul lato superiore delle squame, più vicino a questo asse, si trovano apertamente due megaspore, in attesa di impollinazione e fecondazione. I granelli di polline trasportati dal vento volano all'interno dei coni femminili, scendono dalle scaglie fino agli ovuli ed entrano in contatto con essi, cosa necessaria per la fecondazione.

Cicadee e ginkgo non potevano resistere alla concorrenza con conifere più avanzate che, disperdendo efficacemente polline e semi alati, non solo li mettevano da parte, ma sviluppavano anche nuovi angoli di terra precedentemente inaccessibili. Le prime conifere dominanti furono le taxodiaceae (ora comprendono, in particolare, sequoie e cipressi palustri). Dopo essersi diffusi in tutto il mondo, questi splendidi alberi ricoprirono infine tutte le parti del mondo con una vegetazione uniforme: i loro resti si trovano in Europa, Nord America, Siberia, Cina, Groenlandia, Alaska e Giappone.

Piante da fiore e loro semi.

Conifere, cicadee e ginkgo appartengono ai cosiddetti. gimnosperme. Ciò significa che i loro ovuli si trovano apertamente sulle scaglie dei semi. Le piante da fiore costituiscono la divisione delle angiosperme: i loro ovuli ed i semi che da essi si sviluppano sono nascosti all'ambiente esterno nella base espansa del pistillo, detta ovario.

Di conseguenza, il granello di polline non può raggiungere direttamente l'ovulo. Per la fusione dei gameti e lo sviluppo del seme è necessaria una struttura vegetale completamente nuova: un fiore. La sua parte maschile è rappresentata dagli stami, la parte femminile dai pistilli. Possono trovarsi nello stesso fiore o in fiori diversi, anche su piante diverse, che in quest'ultimo caso si dicono dioiche. Le specie dioiche includono, ad esempio, frassini, agrifogli, pioppi, salici e palme da dattero.

Affinché avvenga la fecondazione, il granello di polline deve atterrare sulla parte superiore del pistillo (lo stigma appiccicoso, a volte piumato) e aderirvi. Lo stigma secerne sostanze chimiche sotto l'influenza delle quali germina il granello pollinico: il protoplasma vivente, uscendo da sotto il suo duro guscio, forma un lungo tubo pollinico che penetra nello stigma, diffondendosi ulteriormente nel pistillo lungo la sua parte allungata (stilo) e infine raggiungendo l'ovaio con gli ovuli. Sotto l'influenza di attrattivi chimici, il nucleo del gamete maschile si muove lungo il tubo pollinico fino all'ovulo, lo penetra attraverso un minuscolo foro (micropilo) e si fonde con il nucleo dell'uovo. Ecco come avviene la fecondazione.

Successivamente, il seme inizia a svilupparsi - in un ambiente umido, abbondantemente fornito nutrienti, protetto dalle pareti dell'ovaio da influenze esterne. Trasformazioni evolutive parallele sono note anche nel mondo animale: la fecondazione esterna, tipica ad esempio dei pesci, sulla terra viene sostituita da quella interna, e l'embrione dei mammiferi si forma non in uova deposte nell'ambiente esterno, come, ad esempio, in quelle tipiche rettili, ma all'interno dell'utero. L'isolamento del seme in via di sviluppo da influenze estranee ha permesso alle piante da fiore di "sperimentare" audacemente la sua forma e struttura, e questo a sua volta ha portato all'aspetto simile a una valanga di nuove forme di piante terrestri, la cui diversità ha iniziato ad aumentare a un ritmo senza precedenti nelle epoche precedenti.

Il contrasto con le gimnosperme è evidente. I loro semi “nudi” che giacciono sulla superficie delle squame, indipendentemente dal tipo di pianta, sono più o meno gli stessi: a forma di goccia, ricoperti da una pelle dura, alla quale talvolta è attaccata un'ala piatta formata dalle cellule che circondano il seme . Non sorprende che per molti milioni di anni la forma delle gimnosperme sia rimasta molto conservatrice: pini, abeti rossi, abeti rossi, cedri, tassi e cipressi sono molto simili tra loro. È vero che i semi di ginepro, tasso e ginkgo possono essere confusi con le bacche, ma questo non cambia quadro generale– estrema uniformità della struttura generale delle gimnosperme, delle dimensioni, del tipo e del colore dei loro semi a confronto con l'enorme ricchezza delle forme fiorifere.

Nonostante la scarsità di informazioni sulle prime fasi dell'evoluzione delle angiosperme, si ritiene che siano apparse verso la fine dell'era mesozoica, terminata circa 65 milioni di anni fa, e all'inizio dell'era cenozoica avevano già conquistato il mondo. Il genere da fiore più antico conosciuto dalla scienza è Claytonia. I suoi resti fossili sono stati rinvenuti in Groenlandia e in Sardegna, cioè è probabile che 155 milioni di anni fa fosse diffuso quanto le cicadee. foglie Claytonia palmatamente complessi, come quelli dei moderni ippocastani e lupini, ed i frutti sono simili a bacche del diametro di 0,5 cm all'estremità di un sottile peduncolo. Forse queste piante erano di colore marrone o verde. I colori vivaci dei fiori e dei frutti delle angiosperme apparvero più tardi, parallelamente all'evoluzione degli insetti e di altri animali che erano progettati per attirare. Bacca Claytonia quattro teste di serie; su di esso puoi discernere qualcosa che assomiglia al resto di uno stigma.

Oltre a resti fossili estremamente rari, insolite piante moderne, raggruppate sotto l'ordine Gnetales, forniscono alcune informazioni sulle prime piante da fiore. Uno dei loro rappresentanti è l'efedra (genere Efedra), presente soprattutto nei deserti degli Stati Uniti sudoccidentali; esternamente sembra diverse aste senza foglie che si estendono da uno spesso stelo. Un altro genere è Velvichia ( Welwitschia) cresce nel deserto al largo della costa sudoccidentale dell'Africa, e il terzo è il gnetum ( Gnetum) è un arbusto basso dei tropici indiani e malesi. Questi tre generi possono essere considerati "fossili viventi" che dimostrano possibili percorsi per la trasformazione delle gimnosperme in angiosperme. I coni delle conifere sembrano fiori: le loro squame sono divise in due parti, che ricordano i petali. La Velvichia ha solo due larghe foglie nastriformi lunghe fino a 3 m, completamente diverse dagli aghi delle conifere. I semi di gneto sono dotati di un guscio aggiuntivo che li rende simili alle drupe di angiosperme. È noto che le angiosperme differiscono dalle gimnosperme nella struttura del loro legno. Tra i Gnetov combina le caratteristiche di entrambi i gruppi.

Dispersione dei semi.

La vitalità e la diversità del mondo vegetale dipendono dalla capacità delle specie di disperdersi. La pianta madre è attaccata a un luogo con le sue radici per tutta la sua vita, quindi la sua progenie deve trovarne un altro. Questo compito di sviluppare nuovi spazi è stato affidato ai semi.

Innanzitutto il polline deve posarsi sul pistillo di un fiore della stessa specie, cioè deve avvenire l'impollinazione. In secondo luogo, il tubo pollinico deve raggiungere l'ovulo, dove si fondono i nuclei dei gameti maschili e femminili. Infine, il seme maturo deve lasciare la pianta madre. La probabilità che un seme germini e che una piantina attecchisca con successo in una nuova posizione è una piccola frazione percentuale, quindi le piante sono costrette a fare affidamento sulla legge dei grandi numeri e a disperdere quanti più semi possibile. Quest'ultimo parametro è generalmente inversamente proporzionale alle loro possibilità di sopravvivenza. Confrontiamo, ad esempio, l'albero di cocco e le orchidee. La palma da cocco ha i semi più grandi del mondo vegetale. Sono in grado di nuotare indefinitamente negli oceani finché le onde non li gettano sulla soffice sabbia costiera, dove la competizione delle piantine con altre piante sarà molto più debole che nel folto della foresta. Di conseguenza, le probabilità che ciascuna di esse attecchisca sono piuttosto elevate e una palma matura, senza rischi per la specie, di solito produce solo poche dozzine di semi all'anno. Le orchidee, invece, hanno i semi più piccoli del mondo; nelle foreste tropicali vengono trasportati da deboli correnti d'aria tra le alte chiome e germinano nelle fessure umide della corteccia sui rami degli alberi. La situazione è complicata dal fatto che su questi rami devono trovare un tipo speciale di fungo, senza il quale la germinazione è impossibile: i piccoli semi di orchidea non contengono riserve di nutrienti e nelle prime fasi di sviluppo della piantina li ricevono dal fungo. Non sorprende che il frutto di un'orchidea in miniatura contenga diverse migliaia di questi semi.

Le angiosperme non si limitano a produrre una varietà di semi attraverso la fecondazione: le ovaie, e talvolta altre parti dei fiori, si sviluppano in strutture contenenti semi uniche chiamate frutti. L'ovario può diventare un fagiolino, proteggendo i semi finché non maturano, trasformarsi in una noce di cocco durevole, capace di compiere lunghi viaggi per mare, in una mela succosa, che un animale mangerà in luogo appartato, utilizzando la polpa, ma non il semi. Bacche e drupe sono una prelibatezza preferita dagli uccelli: i semi di questi frutti non vengono digeriti nel loro intestino e finiscono nel terreno insieme agli escrementi, a volte a molti chilometri dalla pianta madre. I frutti sono alati e soffici e la forma delle loro appendici volatili è molto più varia di quella dei semi di pino. L'ala del frutto del frassino assomiglia a un remo, quella dell'olmo assomiglia alla tesa di un cappello, quella dell'acero i frutti appaiati - biptera - assomigliano a uccelli in volo, e quella del frutto dell'ailanto le ali sono attorcigliate ad angolo rispetto a ciascuna l'altro, formando, per così dire, un'elica.

Questi adattamenti consentono alle piante da fiore di utilizzare in modo molto efficace fattori esterni per diffondere i semi. Tuttavia, alcune specie non contano sull'aiuto esterno. Quindi, i frutti dell'impatiens sono una specie di catapulta. Anche i gerani utilizzano un meccanismo simile. All'interno del loro lungo frutto c'è un'asta, alla quale sono attaccate per ora quattro valvole diritte e collegate: sono tenute saldamente in alto, debolmente in basso. A maturazione, le estremità inferiori delle valvole si staccano dalla base, si arricciano bruscamente verso la sommità del fusto e disperdono i semi. Nell'arbusto ceanothus, ben noto in America, l'ovaio si trasforma in una bacca, simile nella struttura ad una bomba a orologeria. La pressione del succo all'interno è così elevata che dopo la maturazione è sufficiente un caldo raggio di sole perché i suoi semi si disperdano in tutte le direzioni come schegge viventi. Le cassette delle viole comuni, una volta secche, scoppiano e spargono semi attorno a sé. I frutti dell'amamelide funzionano secondo il principio di un obice: per far cadere i semi più lontano, li sparano con un ampio angolo rispetto all'orizzonte. Nel poligono della Virginia, nel punto in cui i semi sono attaccati alla pianta, si forma una struttura primaverile che scarta i semi maturi. Nell'oxalis, i gusci dei frutti prima si gonfiano, poi si spezzano e si restringono così bruscamente che i semi volano fuori attraverso le fessure. L'Arceutobium è minuscolo e sfrutta la pressione idraulica all'interno delle bacche per spingere fuori i semi come siluri in miniatura.

Vitalità del seme.

Gli embrioni di molti semi sono forniti di sostanze nutritive e non soffrono di essiccamento sotto un guscio ermetico, e quindi possono attendere condizioni favorevoli per molti mesi e persino anni: per il meliloto e l'erba medica - 20 anni, per altre leguminose - più di 75, per frumento, orzo e avena - a dieci. I semi delle erbe infestanti hanno una buona vitalità: nell'acetosa riccia, nel verbasco, nella senape nera e nella menta piperita, germinano dopo essere rimasti nel terreno per mezzo secolo. Si ritiene che 1 ettaro di normale terreno agricolo contenga 1,5 tonnellate di semi di erbe infestanti, che aspettano solo l'opportunità di avvicinarsi alla superficie e germogliare. I semi di cassia e di loto rimangono vitali per secoli. Il record di vitalità è ancora detenuto dai semi del loto delle noci, scoperti diversi anni fa nel limo del fondo di uno dei laghi secchi della Manciuria. La datazione al radiocarbonio ha stabilito che la loro età è di 1040 ± 120 anni.

Prime piante terrestri

Quindi, il pianeta verde che diamo per scontato esiste relativamente di recente. Per iniziare a conquistare la terra, le piante dovevano diventare più avanzate delle alghe nane che formano i tappeti sottomarini. Le alghe crescono finché rimangono nell'acqua, ma sulla terra possono rimanere solo bagnate, altrimenti muoiono.

Inoltre, le alghe possono riprodursi solo in acqua: i gameti maschili galleggiano semplicemente su quelli femminili. Ad esempio, nelle alghe verdi e in molte altre piante primitive, le generazioni si alternano tra la riproduzione sessuale (che coinvolge sperma e uova aploidi) e la riproduzione asessuata (riproduzione vegetativa) (Fig. 7.1). Viene chiamata una pianta diploide che ha sia un corredo cromosomico femminile che maschile sporofito. La meiosi avviene negli sporofiti: sporangi si formano le spore e avviene la riproduzione sessuale. Viene chiamata una pianta aploide (con un solo corredo di cromosomi che ha subito la meiosi). gametofito. In esso, in organi speciali, si formano singoli spermatozoi, uova o entrambi i tipi di gameti. L'alternanza delle generazioni è un meccanismo riproduttivo comune riscontrato in molti gruppi di piante e animali primitivi, tra cui la maggior parte dei coralli, anemoni di mare e meduse, e un gruppo di minuscole amebe marine testate chiamate foraminiferi. Gli sporofiti della flora terrestre primitiva (ad esempio le felci) sono la parte visibile della pianta. Lo sporofito rilascia spore aploidi volatili prodotte durante il processo di meiosi. Le spore potrebbero depositarsi luogo umido e germinano per formare una minuscola pianta gametofita (meno di un centimetro di altezza). Lo sperma e gli ovociti vengono immagazzinati separatamente nel gametofito, quindi gli spermatozoi possono nuotare verso gli ovuli solo in un ambiente umido. Ciò limita le capacità della maggior parte delle piante terrestri primitive; durante il processo di riproduzione, questo “anello debole” non ha permesso loro di colonizzare ecosistemi più aridi.

Riso. 7.1. Semplificato ciclo vitale pianta vascolare senza semi. Uno sporofito maturo produce spore da cui cresce il gametofito, e il gametofito, a sua volta, produce sperma e uova, da cui appare un nuovo sporofito attraverso la riproduzione sessuale (per Donald R. Prothero e Robert H. Dott Jr. Evoluzione della Terra, 6a ed. -New York: McGraw-Hill, 2001)

La possibilità di essiccazione è un altro problema affrontato dalle piante terrestri. Se la superficie della pianta non è immersa nell'acqua, secca come le alghe portate a riva, a meno che la pianta non sia protetta da uno speciale rivestimento ceroso, oppure cuticola, per trattenere l'acqua. Ma la cuticola interferisce anche con lo scambio idrico sulla superficie della pianta: questo le rende più difficile l'assorbimento dell'anidride carbonica, il rilascio dell'ossigeno e la regolazione della traspirazione del vapore acqueo. Piccoli pori chiamati stomi sono aperture nella cuticola. Possono aprirsi e chiudersi, regolando lo scambio di acqua e gas. Tuttavia, durante il processo di apertura degli stomi, l’acqua viene persa.

Allora, cosa dicono i reperti fossili sulle invasioni vegetali sulla terra? Le prime tracce fossili sono spore di muschi ed epatiche, due piante a crescita bassa che si trovano oggi nella maggior parte degli ecosistemi (Figura 7.2). Per età, queste spore appartengono all'Ordoviciano (hanno circa 450 milioni di anni), ma alcune di esse potrebbero risalire al Cambriano medio (circa 520 milioni di anni fa). Oggi esistono circa 900 generi e 25mila specie di queste piante terrestri più primitive. Hanno occupato quasi tutte le nicchie ecologiche sulla terraferma, anche la costa fredda e umida dell'Antartide, ma non vivono in acqua salata. Queste piante hanno subito numerosi adattamenti che le hanno aiutate a sopravvivere sulla terra - in particolare, la capacità di spegnere il loro metabolismo in condizioni sfavorevoli, come siccità o temperature estreme; tendenza a crescere in ciuffi; la capacità di germinare in frammenti che si trasformano in nuove piante e colonizzare aree desertiche di nuda pietra dove non c'è quasi terreno, o crescere sulla superficie di altri organismi - ad esempio gli alberi.

Riso. 7.2. Spore quadruple del tardo Ordoviciano, rinvenute in Libia, sono le tracce più antiche di piante terrestri. Ingrandimento 1500x (foto per gentile concessione di Jane Gray)