СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Происхождение культурных растений. Одним из крупнейших достижений человека было создание постоянного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных и возделывания растений. Создание разнообразных сортов растений стало возможным благодаря разработке принципов искусственного отбора. Для более полного удовлетворения пищевых и технических потребностей человека создаются все новые сорта растений. Выдающийся генетик академик Н.И. Вавилов указывал, что в основе селекции лежит изучение сортового, видового, родового и генетического разнообразия и роли среды в проявлении наследственных признаков. Растениеводство как результат окультуривания диких растений возникло около 10 тыс. лет назад. Эта форма хозяйственной деятельности человека возникла независимо в разных географических областях и основывалась на местной флоре. Расселение культурных растений за пределы центра их возникновения осуществлялось как естественным путем, так и вследствие миграции населения. Так возникли центры происхождения и разнообразия культурных растений. Открытие этих центров принадлежит также Н.И. Вавилову. Он собрал огромный семенной материал для использования в селекционной работе. Н.И. Вавилов открыл 8 центров происхождения культурных растений и описал важнейшие сельскохозяйственные культуры, которые первыми возникли в этих районах.

1. Китайский центр - родина проса, гречихи, сои, редьки, вишни и сливы.

2. Индийский центр - родина риса, баклажана, огурца, сахарного тростника, черного перца, апельсинов.

3. Среднеазиатский центр - родина бобов, льна, конопли, репы, моркови, чеснока, винограда, абрикоса, груши.

4. Переднеазиатский центр - происходят ячмень, некоторые виды пшеницы, инжир.

5. Средиземноморский центр - капуста, сахарная свекла, клевер, петрушка, маслины.

6. Абиссинский центр - происходит твердая пшеница, сорго, кофе, бананы.

7. Центр, занимающий Северную Мексику и центральные районы Северной Америки, - происходят - кукуруза, тыква, хлопчатник, табак.

8. Южноамериканский центр - родина картофеля и ананаса.

Большинство культурных растений имеют древнюю историю, но некоторые стали возделываться совсем недавно. Так, пшеница возделывается с 7 тысячелетия до н.э., картофель, томаты, подсолнечник - с XVI, а сахарная свекла - с начала XIX века. Окультуривание дикорастущих растений продолжается и в наше время. Ученые изучают ценные дикорастущие растения, отбирают лучшие и разрабатывают агротехнику их выращивания. Из поколения в поколение передавался опыт выращивания растений. Человек постоянно отбирал лучшие растения с наиболее ценными для него качествами.

Многие культурные растения так сильно изменились, что стали совсем непохожи на своих дикорастущих родственников, и часто определить происхождение культурного растения бывает сложно. С накоплением агрономических знаний воздействие человека на растение возросло. Появились различные сорта культурных растений. Сорт - это однородная группа растений с определенными признаками и свойствами. В полеводстве, овощеводстве подавляющее большинство растений размножаются семенами. При этом сохраняются признаки и сорта. В плодоводстве сортом называют вегетативно размноженное растение с более или менее ярко выраженными признаками (формой кроны, величиной, формой, окраской и вкусом плодов и т.д.) и свойствами (урожайностью, долговечностью, устойчивостью к болезням и вредителям и др.). Плодовое растение, выращенное из семени, не повторяет свойства материнского растения. Длительное размножение сорта в различных условиях может привести к накоплению новых признаков и свойств растений, сильно отличающихся от исходных, материнских, тогда такие растения выделяют в самостоятельные сорта.

Достижение науки в выведении новых сортов растений. Новые пути и методы получения сортов растений разрабатывает наука селекция. Селекционеры занимаются выведением новых сортов с нужными для человека свойствами: высокой урожайностью, невосприимчивостью к болезням, приспособленностью к тем или иным условиям выращивания. Основные приемы селекции – подбор удачных родительских пар, гибридизация (скрещивание) и искусственный отбор среди потомства. Селекция высокопродуктивных форм – самый эффективный и наиболее выгодный экономический путь повышения продуктивности сельского хозяйства. Так называемую зеленую революцию в земледелии Индии, Мексики и др. совершило внедрение низкорослых, карликовых и полукарликовых сортов злаков (риса и пшеницы), у которых рост идет в колос, а не в солому. Такие злаки не полегают и наиболее экономичны. Подобные сорта пшеницы созданы и в нашей стране, например Донская полукарликовая и Мироновская низкорослая.

Для получения высоких и стабильных урожаев, которые не будут зависеть от капризов погоды, необходимо усилить работу по селекции и внедрению новых сельскохозяйственных растений. Растения этих сортов должны отвечать требованиям современного сельского хозяйства: быть устойчивыми к неблагоприятным условиям, обладать высоким качеством зерна и высокой урожайностью. Так, например, урожайность озимой пшеницы должна быть не ниже 80‑ 90 ц/га, яровой пшеницы - 45-60 ц/га и т.д.

Все шире входит в сельскохозяйственную практику генная инженерия – введение в клетку отдельных генов, обеспечивающих получение признаков, непосредственно интересующих человека. Из трансформированных клеток получают затем целые растения, содержащие встроенные гены, обеспечивающие выработку новых веществ. Таким путем сейчас созданы трансгенные сорта картофеля, не поражаемые колорадским жуком. Введен ген, продуцирующий сладкий белок, и получены очень сладкие сорта земляники, яблок, черешни, моркови и т.д.

Важнейшие сельскохозяйственные растения, биологические основы их выращивания. Зерновые сельскохозяйственные растения. Пшеница - важнейшая зерновая культура. Основная задача в сельском хозяйстве - быстрое и устойчивое наращивание производства зерна. Производство пшеницы должно составить около половины от общего производства зерна в нашей стране. Особенно большое внимание обращено на повышение урожайности и качества зерна ценных сортов пшеницы, на сокращение потерь при уборке и хранении зерна. На земном шаре насчитывается более 20 видов пшеницы. Каждый вид имеет много сортов. Однако все виды пшеницы обладают общими признаками. Наибольшее значение имеют пшеницы твердая и мягкая. Эндосперм зерна твердой пшеницы плотный. Твердую пшеницу высевают ранней весной. Она очень требовательна к почве и климату. Поэтому твердые пшеницы выращивают главным образом в южных и юго-восточных районах, например, на Кубани и в Поволжье, где много тепла, света и плодородные почвы. Твердые пшеницы содержат большое количество белка (клейковины).

В мягких пшеницах содержится меньшее количество белка (клейковины). Мягкая пшеница менее требовательна к почве и теплу. Она распространена почти повсеместно.

В России возделывают озимую и яровую пшеницу. Яровую пшеницу высевают ранней весной, за лето она созревает и дает урожай зерна. Озимую пшеницу сеют в конце лета - начале осени (август-сентябрь начало). Вскоре появляются всходы. Пшеница кустится и перезимовывает под снегом. Весной она снова трогается в рост и к концу лета приносит урожай более высокий, чем яровая пшеница. Созревает озимая пшеница раньше яровой.

Для получения высоких урожаев важно строго соблюдать агротехнику выращивания пшеницы. Она заключается в следующем: посев проводить необходимо в хорошо обработанную и хорошо удобренную почву (органическими и минеральными удобрениями). Посев проводят обязательно в определенные сроки и высококачественными районированными семенами.

Уход за посевами заключается в рыхлении междурядий весной с одновременным внесением минеральных удобрений (подкормкой), уничтожении сорняков (химическая прополка - внесение гербицидов), вредителей. В засушливых районах проводят полив.

Кроме пшеницы важными зерновыми культурами являются рожь, ячмень, овес, у которых аналогичная агротехника возделывания. Эти культуры используются как пищевые продукты, а также используются на корм скота. Другими важнейшими зерновыми культурами являются кукуруза, гречиха, просо, рис. Но в связи с биологическими особенностями каждая культура имеет различную агротехнику выращивания.

Овощные сельскохозяйственные культуры. Ценной овощной культурой является капуста. Капусту стали выращивать более 4 тыс. лет назад. Наши предки славяне выращивали капусту с IX века и первыми изобрели способ ее заквашивания.

Родоначальник культурных сортов капусты - капуста дикая и в наше время растет по берегам Средиземного моря. Много веков возделывал человек дикую капусту, ухаживал за ней и отбирал на семена растения с крупными листьями - так была получена ценная овощная культура. В настоящее время разводят очень много разновидностей капусты. Кроме белокочанной, выращивают цветную капусту, у которой в пищу употребляют плотные белые соцветия с недоразвившимися цветками. Брюссельскую капусту возделывают ради маленьких качанчиков, которые образуются из пазушных почек. Есть другие виды капусты.

Капуста белокочанная - двулетнее растение. В первый год жизни семян развиваются растения со стержневой корневой системой, короткой стержневой кочерыгой и крупными, округлыми листьями, образующими качан. Между листьями есть пазушные почки и одна верхушечная. Наружные листья качана зеленые. Капусту выращивают на хорошо удобренной влажной почве, тщательно ухаживая за растениями во время роста.

Для получения рассады семена капусты высевают весной в парники. Всходы растений рассаживают (пикируют) и оставляют в парнике до наступления теплой погоды. После прекращения весенних заморозков рассаду капусты высаживают в грунт. К этому времени у рассады развиваются 3-4 настоящих листа. Капуста влаголюбива. В самом деле, каждое взрослое растение поглощает и испаряет в жаркое время до ведра воды в сутки. Поэтому капусту обильно поливают, а для сохранения почвенной влаги землю в междурядье рыхлят. Через 10-15 дней после посадки капусту подкармливают жидкими навозными удобрениями с добавлением суперфосфата. После подкормки ее окучивают, присыпая влажную землю к стеблю до нижних листьев. Через 2-3 недели проводят повторное рыхление и окучивание, а также подкормку. При уборке урожая из лучших кочанов капусты отбирают растения, от которых хотят получить семена. Их выкапывают из земли вместе с корнями и до весны сохраняют в подвале.

На второй год жизни, после того как растения высадят в почву, из пазушных и верхушечных почек кочерыги развиваются стебли с листьями и цветками. Бледно-желтые цветки капусты собраны в соцветия кисть. Осенью на этих растениях созревают плоды-стручки с семенами.

В нашей стране возделывают более 70 овощных культур. Кроме капусты выращивают томаты, огурцы, лук, репу, редис, перец, баклажаны, салат.

Картофель - важнейшая продовольственная, техническая и кормовая культура.

Родина картофеля - побережье Чили и горы Перу. Картофель хорошо выдерживает холод высокогорных районов. Это основная культура перуанцев. Для европейцев картофель был открыт в 1565 г. испанцами. Привезенный из Америки картофель сначала возделывали как декоративное растение, украшая им клумбы. И только в конце XVII в. в европейских странах картофель стали выращивать ради получения съедобных клубней.

В Россию картофель завезли во времена Петра I. Сначала крестьяне не знали, как использовать картофель. Многие пробовали употреблять в пищу недозревшие плоды - зеленые ядовитые ягоды, что вызывало тяжелые отравления. Крестьяне отказывались сажать картофель.

В настоящее время в России картофель - важнейшая продовольственная техническая и кормовая культура. Из клубней картофеля получают крахмал, патоку, спирт и др. продукты, используют картофель и для откорма скота. Картофель - травянистое растение с рассеченными листьями. Подземные побеги - столоны образуют утолщения - клубни с глазками. Клубень, видоизмененный побег, так как имеет глазки. Размножают картофель вегетативным путем - клубнями или частями клубней. Посадку картофеля производят весной, когда почва прогреется до 8-10⁰С, на глубину 5-10 см, рядками. Расстояние между клубнями в рядке 30-40 см, а между рядами 60-70 см. Для посадки отбирают клубни средних размеров, массой 60-80 г. Перед посадкой клубни проращивают в светлом помещении в течение 30-40 дней при температуре 12-16⁰С. Такое проращивание ускоряет развитие картофеля и увеличивает урожай. Уход за посадками картофеля заключается в рыхлении междурядий, уничтожении сорняков. Во время рыхления междурядий вносят удобрения в виде подкормок. Проводят окучивание растений для образования дополнительных столонов и придаточных корней. Наибольшие урожаи получают на высокоплодородных черноземах, темно-каштановых почвах. Благоприятное влияние на урожай оказывает внесение в почву органических удобрений (навоза, компоста, перегноя).

Масличные сельскохозяйственные растения. Подсолнечник в Россию попал в XVIII веке и распространился главным образом в Воронежской, Курской, Тамбовской губерниях. Привезено это растение из Мексики в Европу в начале XVI века. Растение с ярко-желтым соцветием многие европейцы выращивали как декоративное растение. И лишь через много лет люди обнаружили хозяйственную ценность семян подсолнечника.

В настоящее время - подсолнечник важнейшее масличное растение, которое возделывают главным образом в степной полосе на черноземных почвах.

Подсолнечник - однолетнее растение высотой до 180-250 см, с крупными цельными листьями. На верхушке его стебля расположено огромное соцветие - корзинка. Снизу корзинка покрыта листочками обертки.

Подсолнечник - теплолюбивая культура. Его сеют весной, когда почва прогреется до 8-12⁰С. Подсолнечник требует много влаги и питательных веществ, поэтому для получения хорошего урожая необходимо вносить в почву удобрения. Лучшими почвами для него являются черноземы. Посев производится в рядки на расстоянии 30-40 см в рядке и 70 см между рядками. Уход за посевами заключается в рыхлении почвы, подкормке минеральными удобрениями и уничтожении сорняков. Для получения жирных масел, пригодных для пищевых и технических целей, выращиваются такие растения, как соя, лен масличный, рапс, горчица, клещевина. Жирные масла получают также из семян хлопчатника, конопли, аниса, тмина, облепихи, маслин, грецкого ореха.

Плодово-ягодные культуры. В России плодово-ягодные культуры выращивают на площади около 3, 5 млн. га. Плодовые культуры подразделяют на семечковые, косточковые, орехоплодные культуры. Из семечковых культур у нас в стране выращивают яблоню, грушу, айву, черноплодную рябину. Из косточковых выращивают вишню, черешню, сливу, абрикос, персик. Из ягодных культур широко культивируют землянику, смородину черную, красную и белую, крыжовник, малину и др. Самая распространенная среди плодовых культур - яблоня. Яблоневые сады занимают до 80% площади всех плодовых насаждений. Яблоня - зимостойкая культура. Она выдерживает морозы до 30⁰С. В зависимости от времени созревания плодов сорта яблони делят на летние, осенние и зимние. Плоды летних сортов (белый налив), созревают в июле-августе, осенних (анис полосатый и др.) - созревают в сентябре. Плоды зимних сортов (ранет, симиренка, пепен шафранный) снимают с деревьев в октябре. Плоды зимних сортов хорошо хранятся до весны. При хорошем уходе яблоневые сады дают более 200 ц плодов с 1 га.

Яблоня - перекрестно-опыляемое растение: чтобы завязались плоды необходимо опыление цветков пыльцой другого сорта. Поэтому в саду должно быть не менее трех взаимно опыляемых одновременно цветущих и вступающих в плодоношение сортов. Яблоню размножают вегетативно прививкой. Деревья яблони в зависимости от сорта и подвоя достигают высоты 4-10 м.

В последнее время при размножении яблони используют слаборослые подвои, которые дают возможность получать невысокие деревья, удобные для ухода и уборки урожая. Яблони на слаборослых подвоях начинают плодоносить на 3-4 год. В саду яблони на сильнорослых подвоях сажают на расстоянии 8х4, слаборослых подвоях - 4х2, среднерослых - 6х4, 5х4 м.

Саженцы плодовых культур высаживают осенью и весной. Ямы для посадки деревьев готовят заблаговременно. Их глубина должна быть 0, 7-0, 8 м, а диаметр не менее 1 м. При подготовке ямы верхний плодородный слой почвы складывают на одну сторону, а нижний - на другую. На дно ямы насыпают холмиком верхний слой почвы, в который добавляют органические и минеральные удобрения. Сажают деревца вдвоем. Один человек опускает саженцы в яму на глубину, второй расправляет по холмику корни и засыпает их рыхлой землей. Для лучшего контакта корней с почвой саженцы слегка потряхивают, а почву хорошо уплотняют. Необходимо следить, чтобы корневая шейка саженца находилась выше уровня почвы на 5-8 см. Саженцы на слаборослых подвоях следует заглублять до места прививки, что способствует образованию более глубокой корневой системы и лучшей устойчивости деревьев.

После посадки саженцы поливают (2-3 ведра воды). Весной по мере роста производят обрезку, формируя крону яблони. Приствольные круги ежегодно перекапывают и под деревья вносят органические и минеральные удобрения. Деревья необходимо защищать от грызунов и вредителей.

У всех плодовых древесных культур агротехника выращивания яблони. У ягодных культур агротехника выращивания отличается в зависимости от их биологических особенностей.

РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА

Многообразие растений и их происхождение. Доказательство исторического развития растений: ископаемые остатки. Усложнение растений в процессе исторического развития. Общая площадь нашей планеты составляет свыше 500 млн. кв. км. На долю суши приходится около 150 млн. кв. км. Мировой океан занимает 361 млн. кв. км. И суша, и океан заселены растениями. Разнообразие их слишком велико. В настоящее время насчитывается примерно
500 000 видов (включая грибы) растений. Среди растений различают разные по окраске и строению водоросли, грибы, семенные растения, в том числе голосеменные и цветковые. В подавляющем своем большинстве растения - автотрофные организмы, в основном фототрофные. Но грибы - гетеротрофы, т.е. они не сами строят необходимые для поддержания жизни органические вещества, а черпают их из окружающей среды. В этом отношении с ними сходны бактерии, тоже относимые обычно к миру растений и практически все тоже гетеротрофные. При большом видовом разнообразии трудно найти признаки, общие для всех растений, и притом такие, которые не встречались хотя бы у некоторых животных. Тем не менее, можно указать, хотя и немногие из них, свойственные подавляющему большинству растительных организмов. Среди них прежде всего - наличие в составе клетки растений твердой клеточной оболочки. Эта деталь строения характерна и клетке гриба, и бактериальной клетке, и клеткам водорослей, и клеткам высших зеленых растений. Приобретение твердой оболочки наложило отпечаток на всю дальнейшую эволюцию растений - питание их стало зависеть от размера поверхности соприкосновения тела растения с окружающей его средой. Восприятие питания " всасыванием" было, вероятно, причиной и еще одного свойства растений - их малой подвижности. Относительная неподвижность растений обусловила и особый способ их расселения. Они расселяются в основном спорами и семенами, а также частями вегетативного тела. Большинство ученых полагают, что жизнь вообще и растительная жизнь в частности возникла в воде. Очень длительный период, в течение которого развились многообразные типы водорослей, предшествовал происхождению наземной растительности. Самым ранним из известных ископаемых, представленным несколькими типами мелких, сравнительно простых клеток, примерно 3, 5 млрд. лет. Они найдены в некоторых древнейших горных породах. Как известно, для обеспечения жизненных функций клетки должны получать энергию. Согласно современным теориям эту энергию они могли получать от химических соединений, в изобилии окружающих их в первичном мировом океане, имеющих ядерные оболочки и ограниченные мембранами органеллы. По мере развития и усложнения организмы становились все более самостоятельными, приобретая способность, расти, размножаться и передавать свои признаки следующим поколениям. Клетки, которые удовлетворяли свои энергетические нужды, потребляя органические соединения из окружающей среды, являлись гетеротрофами. По мере увеличения численности примитивных гетеротрофов запас сложных молекул, от которых зависит их существование, накапливаемый в течение миллионов лет, начал истощаться. Органических соединений за пределами клеток оставалось все меньше и между ними началась конкуренция. В течение длительного медленного процесса вымирания наименее приспособленных, возникли организмы, способные создавать собственные богатые энергией молекулы из простых неорганических веществ. Они и были первыми автотрофами. Без появления этих первых автотрофов жизнь на Земле прекратилась бы. Наиболее преуспевающими оказались автотрофы, у которых появилась система для непосредственного использования солнечной энергии, т.е. фотосинтеза. Этот период и можно считать временем появления на земле одноклеточных водорослей. Они были намного проще современных, но уже значительно сложнее, чем примитивные гетеротрофы. Для поглощения и использования солнечной энергии потребовалась особая, улавливающая световую энергию пигментная система и сопряженная с ней система запасания этой энергии в связях органических молекул. По мере увеличения количества одноклеточных автотрофов облик планеты изменился. Эта биологическая революция связана с одним из наиболее эффективных способов фотосинтеза, используемым почти всеми живущими ныне автотрофами и включающим расщепление молекулы воды с высвобождением кислорода. В результате количество газообразного кислорода в атмосфере увеличилось, а это имело два важных последствия. Во-первых, часть кислорода во внешнем слое атмосферы превращалась в озон, который, накопившись в достаточном количестве, начал поглощать ультрафиолетовые лучи падающего на Землю солнечного света и губительного для живого. Во-вторых, увеличение количества свободного кислорода дало возможность более эффективно использовать богатые энергией углеродосодержащие молекулы, образованные в ходе фотосинтеза, позволив организмам расщеплять и окислять их в процессе дыхания. Согласно палеонтологическим данным увеличение концентрации свободного кислорода сопровождалось появлением первых эукариотов, имеющих ядерные оболочки и ограниченные мембранами органеллы. По мере формирования, размножения и увеличения числа клеточных колоний минеральные компоненты в океане быстро истощались. В результате жизнь начала развиваться более интенсивно у берегов, где вода обогащалась нитратами и минеральными солями, приносимыми с суши. Под влиянием новых условий организмы эволюционировали в сторону все большего усложнения своей структуры и увеличения разнообразия. В результате появились водоросли, состоящие из множества клеток, объединенных в единое многоклеточное тело. В бурных прибрежных водах многоклеточным автотрофам было легче противостоять волнам, а взаимодействуя с каменистым дном, они дали начало новым формам. Под давлением этих новых обстоятельств появились специализированные, проводящие питательные вещества ткани, пронизывающие тело и связывающие все его части. Началось заселение суши растениями. Эволюция растений неразрывно связана с постепенным завоеванием суши. Одним из ключевых моментов раннего этапа выхода на берег было появление спор с прочными защитными оболочками, позволяющими переносить сухие условия. Это дало возможность спорам распространяться по поверхности земли ветром. С увеличением размеров растений развивались структуры, способствующие более эффективному высвобождению и рассеиванию спор. Важным эволюционным процессом, сопровождавшим увеличение размеров, было возникновение кутина, воскоподобного вещества, предохраняющего тело растений от избыточного испарения. Развитие у растений эффективной проводящей системы, состоящей из ксилемы и флоэмы, решило проблему транспорта воды и органических веществ в сухопутных условиях. В дальнейшем подземные части у первых наземных растений превратились в корни, выполняющие функции поглощения и закрепления, а на надземных частях обособились листья. Эта морфологическая дифференцировка упрочила положение первых растений в новой среде и способствовала эффективному фотосинтезу. В дальнейшем гаметофитное поколение постепенно уменьшалось в размере и становилось все более зависимым от спорофита в отношении питания и защиты. И наконец, в некоторых эволюционных линиях возникли семена - структуры, предохраняющие зародыш спорофита от неблагоприятных воздействий среды и питающие его.

Остатки сосудистых растений обнаружены в отложениях силурийского периода. Первенцы наземной растительности жили в тесной зависимости от воды, по берегам теплых лагун. Но они уже не были целиком погружены в воду, как водоросли. Чередование поколений гаметофита и спорофита, появившееся еще у предков наземных растений, было очень выгодным, так как одно из поколений не теряло связи с водой (гаметофит), а другое могло специализироваться на сухопутном образе жизни, при этом добывая необходимую воду лишь подземными частями.

В силурийском периоде появились псилофиты. Эти примитивные формы доминировали до среднего девона. Они известны из отложений, обнаруженных в Западной Европе, Урале, Западной Сибири и др. Псилофиты образовывали обширные заросли на болотистых почвах. По высоте их стебли достигали нескольких метров и имели боковые ветви. Корни и листья отсутствовали. Поверхность стеблей была голой или покрывалась многочисленными шипами. Исходя из имеющихся данных можно предполагать, что первоначальным органом спорофита высших растений был ветвящийся стебель псилофитов.

Многие ученые считают, что ископаемые псилофиты могли быть предками мхов, плаунов, хвощей и папоротников.

Среди высших растений мхи образуют наиболее обособленную группу. Древность мхов убедительно доказана ископаемыми находками. Считается, что в карбоне они уже существовали. Мхи представляют собой слепую ветвь эволюции растений. С давних пор они заняли свое особое место в природе и сохранили его в сложных условиях формирования континентов, изменений климата и растительного покрова. Значительное участие мхов в растительном покрове земли оказывает существенное воздействие на среду обитания других растений.

В местах повышенного увлажнения в умеренных зонах северного и южного полушарий постепенно накапливались и продолжали накапливаться значительные толщи торфяных отложений с преобладающим участием мхов. Общеизвестно ландшафтное значение мхов в тундре. Хотя изобилие этих растений отмечается и для тропиков. Большинство мхов это многолетние и редко встречаются однолетние растения. Но при этом все они низкорослые. У мхов очень простая внутренняя организация. В их теле есть ассимиляционная ткань, а также слабовыраженная проводящая, механическая и покровная. Мхи имеют малоразвитые вегетативные органы - листья и стебли. Доминирующее положение в цикле развития мхов занимает гаплоидный гаметофит. Он часто живет в воде или на сырых местах, однако для многих мхов свойственны и сухие места обитания. Спорофит мха помещается на гаметофите и питается полностью за его счет.

Среди высших растений, населяющих нашу планету, хвощи, плауны и папоротники относятся к наиболее древним. Значительного расцвета эти растения достигли в позднем палеозое. Все эти растения отличаются резким обособлением спорофита и гаметофита. Оба поколения вполне самостоятельны, причем гаметофит развит слабо и остается в значительной зависимости от воды. У него имеется лишь ризоиды. Половой акт происходит только в воде. Однако спорофит у этих растений в сухопутных условиях получил значительное развитие. Уже в древнейшие времена появились их древовидные формы, расчлененные на корни, ствол и листья. Современные хвощи и плауны - многолетние травянистые растения, плауны обычно вечнозеленые. Что касается папоротников, то среди них отмечается очень большое разнообразие наземных форм, они отличаются внутренним строением и размерами. По своим размерам папоротники варьируют от тропических древовидных форм, достигающих 25 м в высоту, до крошечных растений длиной всего лишь в несколько миллиметров. Почти у всех папоротников многолетний спорофит.

В современном растительном покрове хвощи и плауны играют очень скромную роль и число их видов невелико, что касается папоротников, то они продолжают процветать. Хотя сейчас они играют несколько меньшую роль, чем в прошлые геологические периоды. Папоротники распространены очень широко по всему земному шару, и встречаются в самых различных местах обитания. Во второй половине девонского периода появляются первые голосеменные растения. Впервые на Земле возникли леса. Эти леса росли на илистой, все еще пропитанной водой почве берегов лагун, на наносах. Они подмывались разливами, деревья падали в воду, покрывались наносами и под их тяжестью прессовались. С течением времени, при затрудненности процесса разложения, древние остатки, теряя все больше и больше водород, кислород и азот, превращались в мощные залежи каменного угля, которыми характеризуется каменноугольный период, последовавший за девонским. В этот период было наибольшее развитие всех названных групп растений. В России каменноугольное отложение с остатками этих растений занимает большие территории в Кузбассе. В следующий, пермский период плауны и хвощи пошли на убыль. Началось развитие хвойных. Папоротники стали завоевывать северное полушарие. В более поздние периоды голосеменные развивались несравненно больше, и мезозойскую эру считают эрой господства голосеменных растений.

Голосеменные - уже совсем сухопутные растения: у них гаметофит потерял свою самостоятельность. Получилось обратное тому, что мы видим у мхов. Редукция гаметофита зашла дальше, чем у хвощей, плаунов и папоротников. Спорофит сделался, наоборот, более мощным и более разнообразным. При этом приспособляемость спорофита к условиям существования приобрела значительно больший диапазон. У голосеменных находим первое появление пыльцевой трубки. По мнению многих современных авторов, древнейшие покрытосеменные растения появились в раннем меловом периоде. Появление цветковых растений было очень важным поворотным пунктом в развитии растительного и животного мира. Однако в раннем мелу цветковые растения играли лишь ничтожную роль в растительном покрове Земли и встречались довольно редко. Тем не менее, в дальнейшем происходит одно из наиболее глубоких и резких изменений растительного мира - растения за сравнительно короткий промежуток геологического времени широко распространяются по всему земному шару и быстро достигают Арктики и Антарктики. Одним из основных условий их быстрого распространения была, вероятно, их высокая эволюционная пластичность, что выражается в необычайном разнообразии многочисленных приспособлений к самым различным экологическим условиям. Водные растения среди цветковых - вторичное явление: они произошли от наземных цветковых.

Развитие защитного органа для семяпочек в виде завязи пестика, развитие рыльца, возникновение множества приспособлений к переносу пыльцы, многочисленные приспособления для распространения плодов и семян, многообразие форм стебля, листьев, корневых систем, развитие органов вегетативного размножения - все это связано с сухопутным образом жизни. Чрезвычайно большое значение для быстрой эволюции и широкого массового расселения цветковых растений имели насекомые как опылители и птицы как агенты распространения семян, а затем и плодов. В результате быстрой адаптации цветковые растения оказались способными к образованию большого разнообразия сообществ, входящих в состав самых различных экосистем. В отличие от голосеменных, среди которых неизвестны травянистые формы, у цветковых возникло очень большое разнообразие трав. Цветковые оказались единственной группой растений, способной к образованию многоярусных сообществ, состоящих главным образом из самих цветковых растений. Возникновение таких сообществ не могло не способствовать как более интенсивному и полному использованию среды, так и более успешному завоеванию новых территорий. Развилось громадное количество видов, родов, семейств цветковых растений. Им в современную эру принадлежит господство. Они оказались победителями в борьбе за существование.

Основные этапы в развитии растительного мира: возникновение одноклеточных и многоклеточных водорослей; возникновение фотосинтеза; выход растений на сушу (псилофиты, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные). Первыми обитателями Земли были прокариоты - организмы без оформленного ядра, похожие на современных бактерий. Они были анаэробами, т.е. не использовали для дыхания свободный кислород, которого еще не было в атмосфере. Источником пищи для них были органические соединения, возникшие еще на безжизненной Земле в результате действия ультрафиолетового солнечного излучения, грозовых разрядов и тепла вулканических извержений. Другим источником энергии для них были восстановленные неорганические вещества (сера, сероводород, железо и т.д.). Сравнительно рано возник и фотосинтез. Первыми фотосинтетиками были также бактерии, но они использовали в качестве источника ионов водорода (протонов) не воду, а сероводород или органические вещества. Жизнь тогда была представлена тонкой бактериальной пленкой на дне водоемов и во влажных местах суши. Эту эру развития жизни называют архейской, древнейшей (от греческого слова archaios - древний).

В конце архея произошло важное эволюционное событие. Около 3, 2 млрд. лет назад одна из групп прокариот - цианобактерии выработала современный оксигенный механизм фотосинтеза с расщеплением воды под действием света. Образующийся при этом водород соединялся с углекислым газом, и получались углеводы, а свободный кислород поступал в атмосферу. Атмосфера Земли постепенно становилась кислородной, окислительной.

Все это имело важные последствия для жизни. Кислород в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей превратился в озон. Озоновый экран надежно защитил поверхность Земли от жестокого солнечного излучения. Стало возможным возникновение кислородного дыхания, энергетически более выгодного, чем брожение, гликолиз, а следовательно, и возникновение более крупных и более сложно устроенных эукариотических клеток. Возникли сначала одноклеточные, а затем и многоклеточные организмы. Кислород сыграл и отрицательную роль - все механизмы связывания атмосферного азота подавляются им. Поэтому азот атмосферы связывают до сих пор бактерии-анаэробы и цианобактерии. От них практически зависит жизнь всех остальных организмов на Земле, возникших позже, уже в кислородной атмосфере.

Цианобактерии наряду с бактериями были широко распространены на поверхности Земли в конце архея и последующей эре - протерозойской, эре первичной жизни (от греческих слов proteros - более ранний и zoe - жизнь).

Неясно, когда появились эукариоты, имеющие клетки с оформленным ядром. Считают, что это произошло 1, 5 млрд. лет назад, однако в последние годы в Канаде найдены остатки клеток с темными пятнышками внутри (очевидно, ядрами) в слоях давностью 2 млрд. лет.

Возникли эукариоты, вероятно, в результате симбиоза их предков с какими-то аэробными бактериями. Так, вероятно, произошли энергетические фабрики эукариотной клетки - митохондрии.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒