Основные этапы развития.

Автор: учитель биологии

МОУ СОШ № 4

Г.Оленегорска,

Дунаева Ирина Анатольевна

Лекционно-практическое занятие

«Эволюция растений»

Класс

Цели:

•   обобщить знания учащихся об основных отделах растений, выявить этапы усложнения строения растений и факторы эволюции растительного мира;

•   подвести школьников к выводу о родстве и единстве всего живого на Земле, продолжить формирование у учащихся умений анализировать, делать выводы, рассуждать логически, используя проблемные ситуации;

•   провести проверку знаний учащихся ранее изученного материала.

(Слайд 2)

План лекции.

Разминка (входной контроль).

Эволюция.

Характерные признаки царства растений.

Основные направления эволюционного процесса.

Основные этапы развития.

Ароморфозы растений.

Идиоадаптации растений.

(Слайд 3)                           Вступительное слово:

Человек – хоть будь он трижды гением –

Остается мыслящим растением.

С ним в родстве деревья и трава,

Не стыдитесь этого родства!

(С.Я.Маршак)

Разминка

(Слайд 4)

Задание №1: “Что это за растение?” (Показать рисунки хламидомонады, улотрикса, кукушкина льна и сосны. )

Задание №2: “Четвертый лишний”. Из данных растений найти лишнее с какими-либо отличительными от других признаками.

(Ответ: варианты: 1- хламидомонада – одноклеточная, остальные – многоклеточные; 2 – сосна – семенное, остальные – споровые)

(Слайд 5)

ТЕСТ

 

1. К низшим растениям относятся:

А. Водоросли  Б. Мхи    В. Плауны   Г. Хвощи

 

2. К высшим растениям относятся:

А. Хламидомонада     Б. Улотрикс

В. Хлорелла                Г. Щитовник мужской

 

3. Выбрать высшие споровые растения:

А. Ламинария                            Б. Сфагнум   

В. Кукушкин лён                     Г. Все перечисленное

 

4. Хвощ имеет вегетативные органы:

А. Стебель Б. Лист В. Корень Г. Цветок

5. Определите правильную последовательность эволюции растений:

А. Псилофиты – Водоросли - Мхи – Папоротники – Покрытосеменные – Голосеменные                         

Б. Водоросли – Псилофиты – Мхи - Папоротники – Голосеменные – Покрытосеменные

В. Мхи – Водоросли – Псилофиты – Папоротники – Покрытосеменные – Голосеменные                                

 Г. Папоротники – Водоросли – Псилофиты – Голосеменные – Покрытосеменные

(Слайд 6)

(Ответы: 1. А,  2. Г, 3. Б, В, 4. А, Б, В, 5. Б)

 

(Слайд 7)

Эволюция.

Эволюция – (от лат. Evolution развёртывание), необратимый процесс исторического развития живого.

(Слайд 8)

Характерные признаки царства растений.

1. Фотоавтотрофный способ питания.

2.Относительная неподвижность и связь с субстратом.

3. Неограниченный рост.

4. Проявление раздражимости - тропизмы, настии.

5. Общий план клеточного строения (целлюлозная клеточная стенка, вакуоли с клеточным соком, хлоропласты).

6. Поглощение воды и минеральных солей путём всасывания.

(Слайд 9)

Основные направления эволюционного процесса

  Направления эволюции: 1. Биологический прогресс; 2. Биологический регресс. Теоретические основы изложены в таблицах 1 и 2 и на рисунках 6 и 7.

Таблица 1.

Биологический прогресс	Биологический регресс
1.Увеличение численности особей в популяциях. 2.Расширение ареала. 3.Внутривидовое разнообразие. 4.Возрастание приспособленности организмов в окружающей среде.	1.Уменьшение численности. 2.Сужение ареала. 3.Уменьшение числа внутривидовых таксонов. 4. Снижение приспособленности организмов в окружающей среде.

 

 

(Слайд 10)  и (Слайд 11)  

Таблица 2. Главные пути достижения биологического прогресса.

Ароморфоз – арогенез (морфофизиологический прогресс)	Усложнение организации, поднятие её на более высокий уровень.
Идиоадаптация - аллогенез	Организмы эволюционируют путём частных приспособлений к конкретным условиям среды.
Общая дегенерация – катагенез (морфофизиологический регресс)	Упрощение организации ведёт к исчезновению органов активной жизни.

Рис. 6

Рис. 7

(Слайд 12)

Основные этапы развития.

 

Мир современных растений многообразен. В прошлом растительный мир Земли был совсем иным. Растительность на нашей планете непрерывно изменялась. От многих, когда-то широко распространённых групп остались отдельные представители. Например, от хвощевидных — только один род хвощ, от гинкговых — один вид (Род включает единственный современный вид Гинкго двуло́пастный), секвойи сохранились только в Калифорнии, а древовидные папоротники — только в Австралии и Новой Гвинее.  Картину исторического развития жизни от её начала до наших дней помогает нам проследить палеонтология (от греческих слов «палайос» — древний, «он/онтос» — сущее и «логос») — наука о вымерших организмах, о смене их во времени и в пространстве. Одно из подразделений палеонтологии — палеоботаника — изучает ископаемые остатки древних растений, сохранившиеся в пластах геологических отложений. Доказано, что на протяжении веков видовой состав растительных сообществ менялся. Многие виды растений вымирали, другие приходили им на смену. Иногда растения попадали в такие условия (в болото, под пласт обвалившейся породы), что без доступа кислорода они не перегнивали, а пропитывались минеральными веществами. Происходило окаменение. Окаменевшие деревья нередко находят в угольных шахтах. Они настолько хорошо сохранились, что можно изучать их внутреннее строение. Иногда на твёрдых породах остаются отпечатки, по которым можно судить о внешнем виде древних ископаемых организмов (рис.8). Многое могут рассказать учёным споры и пыльца, встречающиеся в осадочных породах. Используя специальные методы, можно определить возраст ископаемых растений, их видовой состав.

Рис. 8  Отпечатки древних растений

(Слайд 13)

Таблица 3. Развитие растительного мира на Земле

Ступени развития	Среда обитания	Время возникновения
Возникновение жизни на Земле	Водная	3,5 - 4 млрд. л. назад
Возникновение и господство водорослей	Водная	1,5 – 2 млрд. лет назад.
Выход растений на сушу	Наземно-водная	350-400 млн. лет назад.
Возникновение и господство папоротникообразных	Наземная влажная	300 млн. лет назад
Возникновение и господство голосеменных	Сухопутная	Свыше 200 млн. лет назад
Возникновение и господство покрытосеменных	Сухопутная	Около 120 – 130 млн. лет назад

 

Начальные этапы развития растительного мира. Изучение древнейших слоев земной коры, отпечатков и окаменелостей ранее живших растений и животных и многие другие исследования позволили установить, что Земля образовалась более 5 млрд лет назад.

Первые живые организмы появились в воде примерно 3,5—4 млрд лет назад. Сначала это были бактерии. Их относят к прокариотам, так как у них нет клеточного ядра. Эукариотические (имеющие в клетках ядра) организмы появились позже.

Растениями считаются эукариоты, способные к фотосинтезу. В процессе эволюции фотосинтез появился раньше, чем эукариоты. В то время он существовал у некоторых бактерий. Это были сине-зеленые бактерии (цианобактерии). Некоторые из них сохранились до наших дней.

Появление водорослей. Согласно наиболее распространенной гипотезе эволюции, растительная клетка образовалась путем попадания в гетеротрофную эукариотическую клетку фотосинтезирующей бактерии, которая не была переварена. Далее процесс эволюции привел к появлению одноклеточного эукариотического фотосинтезирующего организма, имеющего хлоропласты (их предшественников). Так появились одноклеточные водоросли.

Следующим этапом в эволюции растений было возникновение многоклеточных водорослей. Они достигли большого разнообразия и обитали исключительно в воде.

Наряду с плавающими формами среди водорослей появились и прикреплённые ко дну. Такой образ жизни привёл к расчленению тела на части: одни из них служат для прикрепления к субстрату, другие осуществляют фотосинтез. У некоторых зелёных водорослей это было достигнуто благодаря гигантской многоядерной клетке, расчленённой на листовидную и корневидную части. Однако более перспективным оказалось разделение многоклеточного тела на части, выполняющие различные функции.

Важное значение для дальнейшего развития растений имело возникновение у водорослей полового размножения. Размножение половым путём способствовало изменчивости организмов и приобретению ими новых свойств, которые помогали приспособиться к новым условиям жизни.

Выход растений на сушу. Поверхность Земли изменялась. Там, где земная кора поднималась, постепенно возникала суша. Живым организмам приходилось адаптироваться к новым условиям. Некоторые древние водоросли постепенно смогли приспособиться к наземному образу жизни. В процессе эволюции их строение усложнялось, появлялись ткани, в первую очередь покровная и проводящая.

Первыми наземными растениями считаются псилофиты, которые появились около 400 миллионов лет назад. Отдел псилофиты включает в себя два класса: риниофиты и псилофиты. До наших дней они не дожили.

Рис. 9 Риния                Рис.10 Первые наземные растения

Дальнейшая эволюция растений, связанная с усложнением их строения, шла уже на суше.

Во времена псилофитов климат был теплым и влажным. Псилофиты произрастали на суше, периодически заливаемой водой. У них были ризоиды (подобие корней), которыми они закреплялись в почве и всасывали воду. Однако у них не было настоящих вегетативных органов (корней, стеблей и листьев). Продвижение воды и органических веществ по растению обеспечивала появившаяся проводящая ткань, и имели покровную ткань, предохранявшую их от высыхания. Размножались они спорами.

Позже от псилофитов произошли папоротникообразные и мхи.

псилофиты

 

 

Развитие семенных растений. В конце каменноугольного периода климат Земли почти повсеместно стал суше и холоднее. Древовидные папоротники, хвощи и плауны постепенно вымирали. Появились примитивные голосеменные растения — потомки некоторых древних папоротниковидных.

Происхождение голосеменных от древних папоротниковидных доказывает многие черты сходства между этими растениями. Это сходство не только внешнее. Общие черты наблюдаются в строении органов: стеблей, листьев и корней.

Очевидно, предками голосеменных растений были древовидные, лиановидные и травянистые семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Их семена развивались на листьях, шишек ещё не было.

Условия жизни продолжали меняться. Там, где климат становился более суровым, древние голосеменные растения постепенно вымирали. Им на смену приходили более совершенные растения — сосна, ель, пихта.

Растения, размножавшиеся семенами, лучше приспособились к жизни на суше, чем растения, размножавшиеся спорами. Это связано с тем, что возможность оплодотворения у них не зависит от наличия воды во внешней среде. Особенно явно превосходство семенных растений над споровыми проявилось, когда климат стал менее влажным.

Покрытосеменные растения появились на Земле около 130 млн лет назад.

Покрытосеменные оказались наиболее приспособленными к жизни на суше растениями. Только у покрытосеменных имеются цветки, их семена развиваются внутри плода и защищены околоплодником. Покрытосеменные быстро расселились по всей Земле и заняли все возможные места обитания. Уже более 60 млн лет покрытосеменные растения господствуют на Земле.

Приспособившись к различным условиям существования, покрытосеменные создали разнообразный растительный покров Земли из деревьев, кустарников и трав.

(Слайд 14)

Ароморфозы растений.

Основные ароморфозы на ранних этапах развития органического мира:

1. первичным способом питания является гетеротрофный; приводит к появлению разнообразных внутриклеточных мембран и органоидов движения.

2. образуется ядро; появляются настоящие хромосомы и способы деления клетки: митоз и мейоз; формирование эукариотических клеток.

3. недостаток органического вещества вынудил часть организмов перейти на автотрофное питание; древнейшим способом автотрофного питания является хемосинтез. На основе мембранных систем хемосинтеза формируются системы фотосинтеза.

Выход на сушу – это качественный скачок в эволюции, типичный пример аромогенеза (последовательности ароморфозов.

Собственные ароморфозы у водорослей отсутствуют. Настоящих тканей у водорослей нет.

Высшие (наземные) растения произошли от организмов, близких к современным Харовым водорослям, благодаря возникновению крупнейшего ароморфоза – дифференцированных тканей. Наиболее примитивные наземные растения представлены мхами у которых ткани слабо дифференцированы, побеги имеют примитивное строение, корень отсутствует. В дальнейшем появляются все остальные типы тканей, происходит дифференцировка тела растений на корень и побег. Следующими формируются современные группы Сосудистых споровых растений: плауны, хвощи, папоротники. Однако им для оплодотворения необходима вода, что ограничивает распространение споровых растений.

Далее появляются первые Голосеменные растения, которые характеризуются рядом ароморфозов:

1. Появление семязачатков (в них развивается женский гаметофит).

2. Появление пыльцевых зерен (оно прорастает в пыльцевую трубку, образуя мужской гаметофит; для оплодотворения вода не нужна).

3. Появление семени (состоящий из дифференцированного зародыша и эндосперма, который содержит питательные вещества для развития зародыша и проростка).

Покрытосеменные (Цветковые) растения характеризуются следующими ароморфозами:

1. Всегда имеется пестик – замкнутый плодолистик с семязачатками.

2. В большинстве случаев имеются «приманки» для насекомых – нектар и околоцветник. Это сделало возможным переход к энтомофилии (опылению насекомыми).

3. Имеется зародышевый мешок (обеспечивает двойное оплодотворение).

(Слайд 14)

Таблица 4. Ароморфозы растений

Признаки ароморфоза	Водоросли	Мохообразные	Папоротникообразные	Голосеменные	Покрытосеменные
Корень	-	-	+	+	+
Стебель	-	+	+	+	+
Листья	-	+	+	+	+
Споры	+	+	+	+	+
Семена	-	-	-	+	+
Цветки	-	-	-	-	+
Плоды	-	-	-	-	+

(Слайд 15)