4.1 Введение в разнообразие растений

Из воды на сушу

Kingdom Plantae впервые появились около 410 миллионов лет назад, когда зеленые водоросли перешли из воды в сушу. Эта земля была относительно неколонизированной средой с обильными ресурсами. Земная среда также предлагает больше света и углекислого газа, необходимых растениям для роста и выживания.

Однако резкие различия между сушей и морем создали серьезную проблему для ранних колонизирующих видов, что привело к множеству новых приспособлений, которые привели к появлению большого разнообразия форм растений, наблюдаемых сегодня.

Одним из первых способов адаптации стало появление внешнего воскового покрытия, называемого кутикулой. Кутикулы служат для защиты растений от высыхания, задерживая влагу внутри. Однако это приспособление препятствовало прямому обмену газов через поверхность растений. В результате на внешней поверхности растений образовались поры, которые позволили поглощать углекислый газ и выделять кислород.

Дополнительные конструкции были необходимы, чтобы облегчить транспортировку воды и питательных веществ из почвы к верхним частям растения. В результате образовалась сосудистая ткань, которая не только служит для транспортировки воды и питательных веществ ко всем участкам растения, но и обеспечивает структурную поддержку, поскольку стебли становятся выше и сильнее.

Для размножения на суше у наземных растений появились гаметангии – репродуктивные структуры, которые защищают гаметы и эмбрионы от неблагоприятных условий окружающей среды за пределами растения. У мужских особей эта структура называется антеридиями, а у женских – архегониями.

Были разработаны различные стратегии для облегчения транспортировки сперматозоидов от антеридий к яйцеклеткам внутри архегоний. Сюда входят сперматозоиды, плавающие от одной конструкции к другой, переносимые ветром или переносимые опылителями, такими как пчелы и птицы. Конкретный используемый режим уникален для каждой классификации растений. После оплодотворения яйца сохраняются в архегониях для защиты и питания развивающегося эмбриона или спорофита.

Еще одной важной репродуктивной адаптацией было создание семян. Хотя не все наземные растения засеваются, семена полезны по многим причинам. Без этих структур растениям требуется влажная среда для переноса гамет из одного места в другое. Часто у бессемянных растений мужские и женские споры примерно одинакового размера, и оба перемещаются. Однако посеянные растения обычно содержат маленькие мужские споры, приспособленные к высокой подвижности, называемые пыльцевыми зернами, которые перемещаются к женским гаметофитам, чтобы отложить сперму непосредственно в яйцеклетку. После оплодотворения формируется семя, содержащее зародыш растения и запас питательных веществ.

Эти адаптации позволили создать виды растений, хорошо приспособленные к жизни в наземных условиях.

Основные линии растений

Хотя сейчас существует бесчисленное количество разновидностей растений, все они могут быть разделены на одну из трех групп: несосудистые, бессосудистые и бессемянные. Несосудистые растения являются наиболее древними и наименее сложными, включая мхи, печеночники и роголистники. Затем к сосудистым бессемянным растениям относятся папоротники и хвощи, и они были первой группой, в которой развилась сосудистая транспортная система. В последнюю группу – сосудистые растения с семенами – входят все остальные виды. Эта группа наиболее разнообразна и занимает самый широкий спектр местообитаний и делится на две основные подгруппы: покрытосеменные и голосеменные. Покрытосеменные включают все цветущие и плодоносящие растения, пыльца которых переносится ветром или опылителями. Голосеменные – это нецветковые растения, в том числе хвойные, саговники и гинкго. Эти виды производят голые семена, не защищенные фруктами и пыльцой, переносимой ветром.