Почему мхи тупиковая ветвь эволюции егэ

Вопрос. Рассмотрите рисунки 38-43. К каким систематическим группам относят изображенных растений? Установите эволюционную преемственность изображенных на рисунках систематических групп растений.

Ответ. Систематические группы и их эволюционная преемственность:

Зеленые водоросли;

Красные водоросли;

Бурые водоросли;

Мхи;

Папоротникообразные;

Голосеменные;

Покрытосеменные.

Главные эволюционные изменения:

Появление тканевых органов у мхов.

Споровое размножение у высших споровых растений.

Появление полового размножения у высших растений.

Наличие плода, защищающего семя у покрытосеменных.

Вопрос 1. Почему ведущую роль в эволюции органического мира играли растения?

Ответ. Ведущая роль в органической эволюции принадлежала растениям, так как именно они образовали основную массу первичного органического вещества и кислорода, без которых была бы невозможна эволюция животных.

Вопрос 2. Какие ароморфозы обеспечили широкое распространение водорослей на Земле?

Ответ. Первый ароморфоз – появление многоклеточности.В своем эволюционном развитии водоросли прошли усложнение от одноклеточности через колониальность к многоклеточности. Второй ароморфоз – разделение на два поколения: бесполое (спорофит) и половое (гаметофит). Одноклеточные водоросли имеют микроскопические размеры. Многоклеточные водоросли в ходе эволюции достигли значительной величины тела (слоевища), не имеющего корней, стеблей и листьев. Жизнь большинства водорослей связана с водой. Объясняется это не только тем, что клетки их тела быстро высыхают на воздухе, но и тем, что их гаметы могут передвигаться с помощью жгутиков в водной среде.

Следующий ароморфоз появлении у них разнообразных пигментов, с помощью которых осуществляется фотосинтез. Например, зеленые водоросли содержат хлорофилл и обитают в слоях воды, хорошо проницаемых для света. Бурые водоросли встречаются глубже, где света меньше, поэтому по мимо зеленого пигмента у них есть бурый, обеспечивающий дополнительное поглощение солнечных лучей. Красные водоросли (багрянки) обитают на глубинах, где света ничтожно мало. Достигающие таких глубин голубые лучи солнечного спектра поглощаются красным и синим пигментами.

Вопрос 3. Каковы предпосылки выхода растений на сушу?

Ответ. Предпосылок для появления наземных растений было, по-видимому, несколько. Во-первых, независимый ход эволюции растительного мира подготовил появление новых, более совершенных форм. Во-вторых, за счет фотосинтеза морских водорослей в атмосфере земли произошло увеличение количества кислорода; к началу силурийского периода оно достигло такой концентрации, при которой оказалась возможной жизнь на суше. В-третьих, в начале палеозойской эры на обширных территориях земли происходили крупнейшие горообразовательные процессы, в результате которых возникли Скандинавские горы, горы Тянь-Шань, Саяны. Это вызвало обмеление многих морей и постепенное появление суши на месте бывших мелких водоемов. Если раньше водоросли, населявшие литоральную зону, только в отдельные кратковременные периоды жизни оказывались вне воды, то по мере обмеления морей они переходили к более длительному пребыванию на суше. Это, очевидно, сопровождалось массовой гибелью водорослей; выживали лишь те немногие растения, которые смогли противостоять новым условиям жизни. Выход растений на сушу – важнейший ароморфоз в развитии жизни на Земле. Он был подготовлен всем предыдущим ходом эволюции неорганической и органической природы: почвообразованием, накоплением в атмосфере молекулярного кислорода и формированием озонового экрана, специализацией клеток и появлением тканей с разнообразными функциями. Все сухопутные растения произошли от зеленых водорослей, о чем свидетельствует присутствие в их клетках хлорофилла. Неизвестная предковая форма дала две эволюционные ветви: одна из них привела к возникновению первых наземных растений – риниофитов, а другая – к появлению мхов.

Вопрос 4. Какие ароморфозы обеспечили освоение папоротникообразными суши?

Ответ. Параллельно с усложнением строения и функций вегетативных органов эволюционировал у папоротникообразных и процесс размножения. В их жизненном цикле стал преобладать спорофит. Гаметофит представлен небольшой зеленой пластинкой – заростком. Этот ароморфоз имел важное значение для эволюции растительного мира на Земле. Спорофит стал самостоятельным растением, не связанным с гаметофитом, поэтому он увеличился в размерах и эволюционировал не только в травянистые, но и в древесные формы.

Вопрос 5. Почему мхи считают тупиковой ветвью эволюции?

Ответ. В системе высших растений моховидные стоят очень обособленно. Нет никаких связующих звеньев между ними и ныне живущими представителями других отделов высших растений, а тем более нет промежуточных форм. Поэтому уже давно высказывалось предположение, что они являются тупиковой ветвью в эволюции.

К тому же мхи считают тупиковой ветвью эволюции, потому что в цикле развития мхов преобладает гаметофит.

Вопрос 6. В чем преимущества семенного размножения над споровым?

Ответ. 1. В отличие от спор, в семенах растения имеется запас питательных веществ, необходимых зародышу в первое время его развития, пока у молодого растения не сформируется корневая система.

2. Внутри семени зародыш будущего растения надежно защищен от неблагоприятных воздействий окружающей среды в отличии от споры, что увеличивает шансы на выживание молодого растения.

С появлением семян процесс размножения перестал зависеть от внешней воды. Благодаря этому семенные растения смогли распространиться по всей Земле, они преобладают почти во всех биоценозах.

Вопрос 7. Какие ароморфозы и идиоадаптации обеспечили семенным растениям господствующее положение в растительном покрове Земли?

Ответ. Крупнейшим ароморфозом стало преобразование женского спорангия в семязачаток, а мужского – в пыльцевые гнезда. В результате этих процессов на Земле появились голосеменные, у которых женский гаметофит представлен семязачатком с яйцеклеткой, а мужской – пыльцевым зерном. Половые клетки у голосеменных формируются во внутренних тканях, поэтому вода перестала играть роль необходимого условия для протекания полового процесса. Не менее важным ароморфозом у голосеменных растений стало размножение не спорами, лишенными запасов питательных веществ, а семенами. Семена хорошо защищены покровами и содержат запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша при прорастании. Это позволило голосеменным широко распространиться по планете, даже в условиях засушливого и холодного климата.

У второй группы семенных растений – покрытосеменных, или цветковых к этим ароморфозам добавились еще два. Первый состоял в появлении цветка, ставшего важнейшим приспособлением к опылению и оплодотворению. Другой ароморфоз – развитие плода, органа обеспечившего защиту и распространение семян.

Кроме ароморфозов покрытосеменные в ходе эволюции приобрели ряд идиоадаптаций. Так, их цветки приспособлены к разным способам опыления, а плоды и семена – к разным способам распространения. Многие покрытосеменные стали листопадными растениями, что связано с приспособлением к сезонным изменениям климата.

Вопрос. 8. Перечислите основные черты эволюции растительного мира.

Ответ. 1. Уменьшение от водорослей к голосеменным и покрытосеменным растениям в жизненном цикле доли полового (гаметофита) и преобладание бесполого (спорофита) поколения.

2. Переход от наружного оплодотворения (у водорослей, мхов) к внутреннему оплодотворению; утрата зависимости полового процесса от воды.

3. Разделение тела растений на корни, стебли и листья. Развитие тканей для выполнения функций опоры, защиты, питания, транспорта и др.

4. Приспособление семенных растений к разным способам опыления, распространения семян и плодов.

Общая схема жизненного цикла высших растений

Отдел Моховидные

Как мы уже сказали, мхи – тупиковая ветвь в развитии растений на Земле. Они являются одними из самых примитивных растений, однако распространены достаточно широко в регионах с влажными почвами. Зачем им нужна влага? Сейчас мы ответим на этот вопрос.

У этих растений отсутствуют корни. Функцию прикрепления к субстрату и всасывания необходимых веществ выполняют ризоиды (выросты эпидермиса). Тело мхов часто (однако не всегда) разделено на стебель и листья. Ткани у мхов развиты гораздо меньше, чем у других высших растений, а ксилема и флоэма (компоненты проводящей ткани) в принципе отсутствуют.

Ниже представлено изображение одного из самых знаменитых представителей моховидных – кукушкиного льна. Цифрой 1 обозначено мужское растение, 2 – женское, под цифрой 3 скрыта коробочка, которая несет в себе споры.

Спорофит мхов представлен коробочкой на ножке, которая внедряется в ткань гаметофита (взрослого мха) и доставляет спорофиту воду и питательные вещества. Таким образом, спорофит мха полностью зависим от гаметофита и не способен к самостоятельному существованию. На спорофите образуются споры, которые способны прорастать лишь в благоприятных условиях. Из них развивается протонема (зеленая нить), которая дает начало гаметофиту.

Важно отметить, что для размножения мхам необходима вода. Их сперматозоиды переносятся к яйцеклеткам только в капельно-жидкой среде. Именно этот факт ограничивает распространение мхов (и других споровых растений) по Земле.

Экология моховидных

Моховидные — одни из первых наземных растений, мало изменившиеся за время своего существования. Они обитают во влажных местах, часто под пологом леса, а также на болотах и на полях с кислыми почвами. В настоящее время в этом отделе выделяют около 15 тысяч видов.

Они способны впитывать и удерживать большое количество влаги, и поэтому способствуют поддержанию водного режима местности. Также они часто обеспечивают условия для сохранения и прорастания спор голо- и покрытосеменных растений.

Способность мхов всасывать и удерживать в себе жидкость ранее использовалась при наложении гемостатических повязок в случае отсутствия более надежных средств.

Сфагнум – один из самых известных представителей отдела – не гниет в толще отложений, поэтому в течение многих лет участвует в формировании торфа, который широко используется в качестве топлива и источника органических удобрений.

Также из мхов выделяют некоторые химические вещества, используемые как в домашнем хозяйстве, так и в промышленности.

Папоротниковидные

Папоротниковидные – более развитые споровые растения по сравнению со мхами. Этот отдел растений возник очень давно, еще в период Девона. К настоящему виду отдел насчитывает около 12 тысяч видов. Папоротники широко распространены во влажных тропических лесах, где до сих пор встречаются их древовидные формы.

Как и мхи, папоротники чувствительны к наличию влаги в окружающей среде, так как от нее зависит их размножение и распространение.

Строение папоротников отличает их от мхов: у папоротников гораздо лучше выражены ткани, в том числе и проводящая, появляются корни, листья и стебель имеют большее развитие. Молодые листья имеют завитое строение, поэтому их иногда называют «улитками».

На обратной стороне листа расположены сорусы – скопления спорангиев.

В жизненном цикле папоротников преобладает спорофит. Он представлен взрослым растением, которое мы можем видеть в лесах. Гаплоидные споры у папоротников формируются на обратной стороне листа и распространяются на большие территории при помощи ветра, из них в благоприятных условиях вырастает гаметофит – заросток. Это небольшое (обычно около полусантиметра) зеленое растение, живущее недолго и формирующее гаметы. Заросток часто имеет сердцевидную форму. Гаметофиты обычно двуполые. При слиянии гамет (в водной среде!) формируется новое растение – диплоидный спорофит, развивающийся из зиготы.

Экология папоротниковидных

Папоротники, как и мхи, способны существовать в основном только во влажной среде обитания, это ограничивает их распространение по земному шару. Однако число видов этих растений достаточно велико.

Папоротники являются важными компонентами многих растительных сообществ, особенно в тропических и субтропических лесах.

Человек использует папоротники в различных сферах: некоторые папоротники выращиваются в декоративных целях, некоторые употребляются в пищу, из отдельных видов получают экстракты лекарственных веществ.

Голосеменные

Голосеменные – потомки древних папоротниковидных, впервые возникшие около 350 млн лет назад (в конце девонского периода). Своего расцвета эта группа растений достигла в мезозойскую эру. Этот период был связан с образованием гор, поднятием материков над уровнем мирового океана и, следовательно, иссушением климата. Позже, с приходом покрытосеменных, голосеменные утратили свое господство.

Ранее в отделе выделяли 6 классов, однако 2 из них (семенные папоротники и бенннетиговые) полностью вымерли. В настоящее время класс включает в себя всего 900 видов, но, несмотря на малое разнообразие, эти виды очень широко распространены по Земле. В частности, в умеренных широтах Северного полушария они формируют огромные хвойные леса – тайгу.

Внешний вид голосеменных достаточно характерен: в основном это деревья, реже – кустарники. Листья у них имеют специфическую форму – в основном они представлены иглами, расположенными попарно и поодиночке, эти листья называются хвоей. Однако иногда встречаются и чешуевидные листья, значительно различающиеся по форме и размерам.

Большинство голосеменных – вечнозеленые одно- и двудомные растения (мужские и женские половые органы на одном растении – однодомные, иначе – двудомные, более подробно об этих понятиях читайте в разделе «Вегетативные органы растении»). У них хорошо развиты стебли и корневая система, а вот проводящие ткани все еще остаются недостаточно развитыми по сравнению с покрытосеменными: лишь у некоторых формируются настоящие сосуды, у остальных проводящую функцию выполняют трахеиды (более подробно виды и строение тканей у растений мы будем разбирать на курсе).

Важным шагом в эволюции семенных растений стало появление возможности размножаться при помощи семян, которые развиваются из семязачатков. У голосеменных семязачатки расположены открыто (голо) на семенных чешуях. Семенные чешуи обычно собраны в шишки, которые бывают мужскими и женскими. Хотим обратить ваше внимание, что хоть в шишках и происходит оплодотворение, они являются частью спорофита. Гаметофит, образующийся на семенных чешуях (из споры), настолько редуцирован, что не различим глазом. Редукция гаметофита также привела к тому, что для развития мужских гамет не нужны половые органы, поэтому антеридий (мужской половой орган) у голосеменных также редуцирован.

Перед вами строение молодой и зрелой женской шишки, а также внешний вид зрелого семени, расположенного на поверхности семенной чешуи.

На курсе нам предстоит изучить особенности цикла развития голосеменных, более сложного, чем циклы споровых растений.

Экология голосеменных

Голосеменным для размножения не нужна вода, поэтому их среда обитания более разнообразна по сравнению со споровыми растениями. Некоторые виды встречаются даже в пустынях, существуют тропические виды, но наибольшего распространения получила группа растений из класса Хвойные.

По своему значению в биосфере и в хозяйственной деятельности человека Хвойные уступают только Покрытосеменным. В настоящее время насчитывается более 500 видов хвойных растений, которые образуют леса на обширных территориях Северной Евразии и Северной Америки, также они распространены вдоль побережья Тихого океана.

Хвойные леса – среда обитания для многих животных из самых разных систематических групп. Деревья дают им пищу, защиту, являются местом для выведения и выращивания потомства. Залежи каменного угля, занимающие обширные территории Сибири, образовались в результате жизнедеятельности древних голосеменных.

Человек активно использует хвойные растения в своей хозяйственной деятельности. В частности, он заготавливает древесину, получает сырье для изготовления канифоли, скипидара, различных эфирных масел для парфюмерной промышленности, использует хвою в процессе заготовки лекарственных препаратов, в пищу идут семена некоторых хвойных – кедра, сибирской, итальянской сосен, из этих семян также делают масло. Некоторые Хвойные выращиваются как декоративные.

Такое активное использование лесов ведет к стремительному уменьшению их количества. Истреблению Хвойных также способствует строительство железных и шоссейных дорог, промышленных предприятий, городов, добыча полезных ископаемых (угля, нефти). Хвойные очень плохо переносят загазованность воздуха, копоть: многолетние хвоинки накапливают в себе ядовитые вещества, из-за чего отмирают раньше положенного им срока на 1-2 года. Также эти деревья очень чувствительны к пожарам, даже низовым (когда горит только подложка – мех, кустарники, а сами деревья не затрагиваются), так как их корневая система расположена в значительной мере поверхностно. Угнетение Хвойных растений – одна из серьезных экологических проблем современности.

Если говорить о представителях других классов, то они встречаются гораздо реже и менее известны. Некоторые растения (Саговая пальма — класс Саговниковые, Гинкго «Бонсай» — класс Гинкговые) выращиваются как декоративные растения и пользуются большой популярностью у растениеводов. Растение Эфедра (класс Гнетовые) используется в качестве сырья для получения алкалоида эфедрина, который применяется как медицинский препарат в кардиологии и реаниматологии.

Хуже всего освоена тема размножения растений и чередования поколений спорофита и гаметофита, поэтому на ней мы остановимся более подробно.

Развитие растений

Самое сложное для понимания, и в тоже время ключ для решения проблемы, заключено в представленной ниже схеме:

Основные понятия по данной теме:

Гаметофит – заросток, гаплоидное половое поколение в цикле развития растения, дающее споры. У споровых растений заростки формируются из спор, выпадающих из спорангия на почву, и живут самостоятельно, на них имеются архегонии и антеридии. Обычно эти заростки обоеполые. У семенных растений споры не выпадают из спорангиев и раздельнополые заростки развиваются внутри них. У голосеменных женский заросток – первичный эндосперм с двумя архегониями, у покрытосеменных – восьмиядерный зародышевый мешок (без архегониев). Мужской заросток у семенных растений – пыльца (не имеет антеридиев).

Оплодотворение – слияние сперматозоида (спермия) с яйцеклеткой. У споровых растений для оплодотворения нужна воды, которая переносит сперматозоиды, у семенных растений спермии (обычно их два) доставляются по пыльцевой трубке. У голосеменных в оплодотворении принимает участие один из спермиев. Для покрытосеменных характерно двойное оплодотворение.

Семя – орган размножения и расселения голосеменных и покрытосеменных. Образуется из семязачатка в результате оплодотворения. Состоит из кожуры, зародыша и запасающей ткани – эндосперма.

Семязачаток – видоизмененный мегаспорангий семенных растений, в котором происходит образование мегаспор, развитие женскоро гаметофита и оплодотворение, в результате чего образуется семя. Семязачатки голосеменных открыто лежат на чешуе шишек, у покрытосеменных – внутри завязи.

Спорофит – бесполое диплоидное поколение в цикле развития растения, которое чередуется с гаплоидным поколением – гаметофитом. Спорофит развивается из зиготы, на нем образуются спорангии со спорами. У бурых водорослей, папоротников, хвощей, плаунов спорофит и гаметофит представляют собой разные особи, при этом гаметофит микроскопически мал. У мхов оба эти поколения находятся на одной особи и гаметофитявляется листостебельным растением, а спорофит – коробочка на ножке. У голо- и покрытосеменных оба поколения также находятся на одном растении, но преобладает спорофит, а гаметофиты редуцированы и микроскопически малы.

Запомните, что споры образуются путем мейоза, а гаметы – путем митоза. Это характерно не только для растений, но и для некоторых простейших, имеющих сходство с растениями (например, для хламидомонады).

Чтобы окончательно разобраться в циклах развития растений, стоит посмотреть на следующие схемы:

Цикл развития спорового растения

Цикл развития сосны

Почему мхи представляют собой тупиковую ветвь эволюции?

От нашего клиента с логином RMhxja на электронную почту пришел вопрос: «Почему мхи представляют собой тупиковую ветвь эволюции?» это здание мы отнесли к разделу ЕГЭ (школьный). Так как клиент является зарегистрированным пользователем нашего сайта, то мы бесплатно предоставим ответ.

ЕГЭ (школьный) — довольно сложный раздел, здесь действительно попадаются вопросы, которые даже у специалиста с законченным высшим образованием поставят в тупик при подготовке правильного ответа. Но мы известны тем, что сложности нас не останавливают, а наоборот развивают и расширяют наши знания.

Вы спрашивали Почему мхи представляют собой тупиковую ветвь эволюции?? — отвечаем:

В системе высших растений моховидные стоят очень обособленно. Нет никаких связующих звеньев между ними и ныне живущими представителями других отделов высших растений, а тем более нет промежуточных форм. Поэтому уже давно высказывалось предположение, что они являются тупиковой ветвью в эволюции.
К тому же мхи считают тупиковой ветвью эволюции, потому что в цикле развития мхов преобладает гаметофит.