Вопрос о том, почему пингвины, научившись нырять и плавать под водой, не сохранили подобно другим морским птицам способность летать, занимал биологов в течение достаточно долгого времени. Ответ на него, похоже, нашла группа учёных из США и Канады, исследование которых опубликовано в американском журнале PNAS.

Пингвины под водойИсследовав с помощью электронных датчиков и радиоизотопного анализа двигательную активность баклана и толстоклювой кайры, а затем сравнив результаты с аналогичными данными по другим птицам – гусям и тем же пингвинам, – орнитологи выяснили, что передвижение в воздухе и под водой – это те навыки, которые в принципе находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга. То есть лучшие ныряльщики среди пернатых одновременно являются худшими из летунов, к тому же у многих необходимость совмещать эти две способности приводит к двойным издержкам.

Так, баклан, использующий в качестве основного водного движителя перепончатые лапы, при нырянии выделяет гораздо больше водяных паров и углекислого газа, чем пингвин аналогичного размера, что свидетельствует о больших потерях энергии. У кайры, плавающей за счёт крыльев, эти издержки ниже, чем у баклана, но всё равно примерно на 30 процентов выше, чем у равного ей по росту пингвина, поскольку крылья создают дополнительное сопротивление под водой, а тело, вынужденное быть относительно маленьким и лёгким, быстро охлаждается, в отличие от массивного туловища «хозяина Антарктиды».

«Итак, чтобы улучшить способности к нырянию, птицам пришлось уменьшить размер крыльев или же увеличить габариты тела. И то, и другое в конечном итоге делает полёт невозможным», – заключает соавтор исследования Роберт Риклефс (Robert Ricklefs) из университета Миссури.

 Источник: Научная Россия

Группа диких наземных животных, для которых вымирание казалось уже практически неизбежным, постепенно выходит из-под угрозы исчезновения. Об этом заявила заместитель начальника Государственного управления лесного хозяйства КНР (ГУЛХ) Инь Хун, давая оценку ситуации с популяциями редчайших представителей сухопутной фауны на территории страны.

Большая панда«Тенденцию неуклонного сокращения популяций нам удалось в целом переломить», – сказала она на пресс-конференции в Пекине, ссылаясь на примеры большой панды, красноногого ибиса, маньчжурского (амурского) тигра и китайского аллигатора.

В настоящее время на территории Китая насчитывается 1596 бамбуковых медведей на воле, ещё 341 особь выращивается в искусственных условиях. До 1700 особей выросла популяция красноногих ибисов: эти птицы несколько десятилетий считались исчезнувшими, а когда были вновь обнаружены в 1981 году, их оставалось только семь. Тигров в Китае также стало больше: теперь в природных условиях их количество составляет от 18 до 22 против 12-16 особей в 2000 году. А число китайских аллигаторов, которых в 1980-х годах было примерно 300, преодолело 10-тысячную отметку. Кроме того, вернулись в дикую природу лошади Пржевальского и олени Давида, популяции которых долгие годы поддерживались лишь за счёт зоопарков.

Всё это признано крайне важным для сохранения биологического разнообразия страны, где только позвоночных насчитывается более 6500 видов – это около 10 процентов от всего их состава на планете.

Источник: Научная Россия

Трудно представить себе более странную дружбу, чем та, что существует между муравьями Camponotus schmitzi и насекомоядным растением Nepenthes bicalcarata!

Ловчий кувшин N. bicalcarata. (Фото sudha_singh.)Растение это, как и другие виды непентесов, получает питательные вещества из насекомых, которые попадают в специальный ловчий кувшин — модифицированный лист, наполненный пищеварительным соком. Между тем муравьи Camponotus schmitzi без страха путешествуют по скользким поверхностям растительной ловушки, свободно плавают и ныряют в пищеварительных жидкостях, добывая нектар и отбирая у растения часть добычи, не сумевшей выбраться из ловушки.

Camponotus schmitzi предпочитают жить рядом с Nepenthes bicalcarata, и выгода для муравьёв от такого соседства очевидна. Долгое время биологи полагали, что муравьи просто обкрадывают хищные растения, пока вдруг не обнаружилось, что и растения получают «навар» от этого содружества: непентесы, рядом с которыми жили муравьи, были крупнее, чем те, что росли без муравьёв под боком. 

Муравей C. schmitzi ныряет за личинками комара, плавающими в ловчем кувшине непентеса. (Фото Otopteryx.)Группа исследователей под руководством Вальтера Федерле из Кембриджского университета (Великобритания) решила выяснить, как именно муравьи помогают насекомоядным непентесам.

Во-первых, польза от муравьёв состоит в том, что они поддерживают ловушки растений в чистоте, следят, так сказать, за гигиеной непентесов. Во-вторых (и это, по мнению исследователей, важнее), оказалось, что Camponotus schmitzi вылавливают из кувшинов Nepenthes bicalcarata личинок комаров, которые живут в жидкости, наполняющей эти ёмкости, и действительно обкрадывают растения, поедая попавшуюся добычу.

 Личинки комаров, как известно, развиваются в воде, а потому в кувшинах непентесов много непрошеных гостей. С помощью радиоактивных изотопов азота учёные проследили интенсивность поступления питательных веществ в растения в присутствии или без муравьёв. В присутствии Camponotus schmitzi поток питательных веществ в Nepenthes bicalcarata существенно возрастал. И, как особо подчёркивают исследователи в веб-журнале PLoS ONE, это происходило вовсе не потому, что растения начинали переваривать самих муравьёв, а как раз из-за уничтожения личинок-грабителей.

Получается следующая схема: хищные растения, сами того не желая, предоставили инкубатор для личинок комаров, которые начали отбирать добычу у самих растений, но тут пришла помощь в виде ныряющих муравьёв Camponotus schmitzi, которые стали уничтожать паразитов и заодно следить за гигиеной непентесов. В итоге и непентесы сыты, и муравьи, и все довольны — кроме, разве что, комариных личинок.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА

Пять лет назад было выдвинуто предположение о том, что именно самцы динозавров высиживали яйца. Однако новый анализ тех же окаменелостей поставил ту гипотезу под сомнение. 

Гнездо овираптора из пустыни Гоби (фото American Museum of Natural History).Да, очень трудно судить о том, как вели себя давно вымершие животные. Тем не менее несколько находок, сделанных в последние десятилетия, приучил нас к мысли о том, что мезозойские тероподы (двуногие плотоядные динозавры) изготавливали гнёзда и, возможно, даже сидели на них, подобно нынешним птицам. 

В 2008 году Дэвид Варриккьо из Университета штата Монтана (США) и его коллеги попытались реконструировать новые детали поведения динозавров. Они вывели максимальную массу особи, которая могла сидеть на яйцах, подсчитали наибольшее количество яиц в гнёздах разных видов и сравнили полученные данные с аналогичными показателями птиц и крокодилов. 

Выяснилось, что в гнёздах тероподов были необычайно большие (относительно массы тела динозавров) кладки — такая же картина наблюдается у тех птиц, у которых принято, чтобы о яйцах заботился только самец. Это позволяет самкам откладывать больше яиц, ибо они вольны покидать гнездо, когда им заблагорассудится, и восполнять собственные запасы энергии. Вот группа г-на Варриккьо и заключила, что тем же самым занимались и тероподы. 

Но Чарльз Диминг из Линкольнского университета (Великобритания) и его коллеги, изучив тот же материал, пришли к совершенно иным выводам. По их мнению, предыдущий анализ пропустил несколько важных моментов. Например, некоторые сегодняшние птицы умышленно откладывают яйца в чужие гнёзда, чтобы освободить себя от заботы о них. В результате кладка может показаться чересчур большой. Возможно, тероподы вели себя аналогичным образом, почему бы и нет? 

Чтобы не быть обманутыми, учёные посчитали яйца во всех известных на сегодня ископаемых гнёздах и вычислили средний размер кладки для каждого вида тероподов (напомним, г-н Варриккьо и его коллеги брали только максимальные показатели). После сравнения этих данных с массой тела взрослых особей динозавры больше не попадали в группу самцов-наседок. 

«Анализом Варриккьо сейчас пользуются другие палеонтологи, работающие с иными видами динозавров, — отмечает г-н Диминг. — Пришла пора подняться и сказать, что это не совсем правильно». 

Г-н Варриккьо считает новый анализ убедительным, но, по его словам, он мало проясняет ситуацию с заботой о потомстве у динозавров. «Что бы ни говорилось в этой статье или в других публикациях, мы по-прежнему работаем с очень небольшим фрагментом головоломки, — подчёркивает он. — Надо разбираться с прочими родственниками тоже, не только с птицами». Например, крокодилы, имеющие общего с динозаврами предка, могли бы предложить свою версию положения дел. 

Г-н Диминг с этим согласен: «Взгляните на яйца в кладке динозавров — они расположены так же, как у крокодилов». Крокодилам приходится закапывать яйца, чтобы те не высохли, и г-н Диминг не исключает того, что динозавры занимались тем же самым. 

А это значит, что они их не высиживали вовсе. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Biology Letters.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Tyrannosaurus rex разрывал добычу, энергично мотая из стороны в сторону мощной челюстью, что твой крокодил. А аллозавр, как только что выяснилось, питался чуть более изящно — как сокол, методично дёргающий головой вверх-вниз. 

Эрик Снивли из Университета Огайо (США) и его коллеги — эксперты в области биомеханики, компьютерной визуализации и анатомии динозавров — впервые провели компьютерную томографию с высоким разрешением слепка головы и шеи аллозавра. Получилось вот что: 

Слепок головы и шеи аллозавра (Здесь и ниже изображения авторов работы)Затем исследователи преобразовали данные в трёхмерную модель и добавили к скелету мускулатуру, трахею и другие мягкие ткани. Позаимствовав инженерный метод под названием «многотельная динамика» из области робототехники, г-н Снивли и Ко провели моделирование движений, что позволило им проанализировать функциональность головы и шеи аллозавра и изучить их роль в механике питания: 

Движение головы аллозавра Анализ показал, что аллозавр (в отличие от тираннозавра) обладал относительно лёгкой головой, которой, если верить новым измерениям, можно было двигать быстро и точно. Г-н Снивли сравнивает движения головы динозавра с вращением фигуристки по инерции.

«Лёгкая голова и шея делают аллозавра похожим на фигуристку, которая начинает вращение с прижатыми к телу руками, тогда как тираннозавр с его массивной головой и шеей (да с тяжёлыми передними зубами) больше напоминает фигуристку, которая держит в вытянутых руках по шару для боулинга, — поясняет учёный. — Им обоим (и тираннозавру, и девушке на коньках) нужны для этого очень сильные мышцы». 

Анализ также показал, что необычное размещение мышцы под названием longissimus capitis superficialis (длиннейшая поверхностная мышца головы) позволяло аллозавру вонзать зубы в добычу и одновременно втягивать голову, как это делает сокол, отрывая тем самым плоть от костей (ну или представьте себе экскаватор):

 Мускулатура головы и шеи аллозавраИсследователи вовсе не хотят сказать, что аллозавр ограничивался одной стратегией. Расположение его зубов, к примеру, говорит о том, что он мог рвать добычу, двигая головой в ту или иную сторону, как комодский варан. 

Возможен и другой вариант: аллозавр крепко сжимал добычу зубами, а рвал её движениями ног вверх и вниз, благо гибкая шея позволяла это делать. Подобным образом поступает современный дербник:

Дербник с добычейУчёные полагают, что отсутствие крючковатого клюва не было тому помехой. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Palaeontologia Electronica. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Уникальную возможность исследовать особенности формирования мозга динозавров получили европейские ученые. Им в руки попали прекрасно сохранившиеся черепа двух особей Dysalotosaurus lettowvorbecki, находящихся на разных стадиях развития.

Скелет дизалотозавра (Dysalotosaurus lettowvorbecki) Первый дизалотозавр был почти детенышем – его возраст определен примерно в три года. Вторая особь была полностью сформировавшимся, взрослым 12-летним ящером. Оба динозавра жили около 150 млн лет назад на территории современной Танзании.

"Хорошо сохранившиеся ископаемые материалы, которые могут быть использованы для восстановления анатомии мозга, как правило, встречаются редко. Нам повезло, что в нашем распоряжении оказались разные стадии развития мозга для нашего исследования", –сообщил соавтор исследования Том Хюбнер из Niedersachsische Landes museum в немецком Ганновере.

Реконструкция мозга дизалотозавра (Dysalotosaurus lettowvorbecki)"Два Dysalotosaurus разного возраста предоставили нам уникальную возможность изучать строение и развитие мозга в процессе роста животного", – уточнил ведущий автор исследования Стефан Лотеншлагер из Бристольского университета.

Применение компьютерной томографии и 3D-визуализации позволило восстановить очертания головного мозга и внутреннего уха дизалотозавров. Как оказалось, в процессе роста и развития мозг этих ящеров претерпевал значительные изменения, обусловленные, по всей видимости, экологическими и метаболитическими причинами.

Между тем участки мозга, ответственные за слух и социальные способности, были хорошо сформированы уже у детенышей, что говорит о том, что даже в молодом возрасте они были достаточно приспособлены к взаимодействию с окружающей средой и другими динозаврами, говорится в пресс-релизе Бристольского университета.

Новое исследование европейских палеонтологов имеет важное значение для понимания того, как развивались отдельные части мозга у динозавров. Однако для того, чтобы понять, как шаблоны развития мозга отдельных видов динозавров соотносились с более крупномасштабными тенденциями, необходимы дальнейшие исследования.

Напомним, что Dysalotosaurus lettowvorbecki жили в юрском периоде и представляли собой небольших двуногих травоядных динозавров из отряда птицетазовых, достигавших зрелости примерно в девять лет и выраставших до размеров крупного кенгуру.

Истчоник: PaleoNews

Дальний предок омаров и скорпионов, живший в кембрийском периоде, получил название Kooteninchela deppi в честь голливудского актера Джонни Деппа. Увековечить свое имя в анналах истории артисту помогла одна из его ранних ролей – древний организм имел почти такие же странные руки, что и Эдвард Руки-ножницы.

Kooteninchela deppi Окаменевшие остатки Kooteninchela deppi были найдены учеными в горных породах Британской Колумбии возрастом около 505 млн лет. Длина животного составляла всего 4 см, но для кембрийского периода это не так уж мало. Правда, близкий его родственник Anomalocaris временами достигал почти метровой длины, за что считался одним из самых страшных раннепалеозойских хищников.

Тело нового членистоногого было вытянуто в длину, а расположенные по бокам конечности позволяли ему быстро бегать по морскому дну, иногда срываясь в непродолжительное плавание. Пара крупных передних лап с длинными шипами, по всей вероятности специализировалась на добывании пищи.

Окаменевшие останки Kooteninchela deppiБольшие фасетчатые глаза кутенинчелы поднимались над головой на двух стебельках и обеспечивали прекрасный обзор, помогая обнаружить добычу или угрозу со стороны хищников. Примерно такую схему в следующем геологическом периоде – ордовике – широко использовали ведущие донный образ жизни трилобиты вроде Asaphus kowalewskii.

На протяжении кембрийского периода Британская Колумбия представляла собой дно теплого и неглубокого моря. Там обильно произрастали губки, игравшие в местных экосистемах роль появившихся позже кораллов. По мнению первооткрывателя кутенинчелы Дэвида Легга из Имперского колледжа Лондона, Kooteninchela deppi вела в этих губковых рощах хищный образ жизни либо была падальщиком. Своими крупными конечностями с длинными шипами она хватала добычу. Также не исключено, что они использовались для поиска зарывшихся в донный грунт мелких животных.

 Как пишет EurekAlert!, кутенинчела принадлежала к группе ранних членистоногих, известных как "great-appendage arthropods", то есть "членистоногих с большими выростами/придатками". Их дальними потомками считаются современные скорпионы, пауки, многоножки, крабы и насекомые. "Только представьте себе – креветки из вашего сэндвича, пауки, ползающие по вашим стенам и мухи, влетающие летом в ваши окна, все они – потомки этой самой Kooteninchela deppi. Согласно современным оценкам, только насекомых на Земле существует миллион видов. У кутенинчелы было поистине огромное родословное древо", –отметил Легг.

 "Когда я впервые увидел эти парные когти, то не мог не вспомнить об Эдварде Руки-ножницы, – рассказал ученый. – Даже название рода Kootenichela включает в себя ссылку на этот фильм, потому что chela в переводе с латинского и значит когти или ножницы. По правде говоря, я поклонник актерского таланта Деппа и уверен, что лучший способ воздать ему почести – это увековечить в названии древнего существа".

 О реакции Джонни Деппа на присвоение его имени древнему животному пока ничего не известно. А вот в России недавно схожий случай привел к настоящему скандалу. После того, как палеонтологи присвоили одному из ихтиозавров имя Владимира Ленина, одна их групп коммунистов выразила свое категорическое недовольство этим событием. Чем не угодили наследникам Ленина ученые, так и осталось не объясненным, но менять имя ихтиозавра на более политкорректное ученые не собираются.

Источник: PaleoNews

Около 150 лет назад, когда обнаружили археоптерикса — наполовину динозавра, наполовину птицу, — всё казалось понятным: динозавры нарастили перья, научились летать, и так появились птицы. 

Как бы не так. В последнее время в Китае открыли несколько пернатых динозавров, которых нельзя считать прямыми предками птиц, и вопрос об эволюции пера (результат развития чешуи?) заиграл новыми красками. Судя по количеству находок оперённых, но нелетающих животных, перья возникали вовсе не для полёта. Для чего же? 

Палеонтолог Джулия Кларк из Техасского университета в Остине (США) выступила в журнале Science с обзорной статьёй, в которой попыталась собрать всё, что мы знаем о происхождении перьев, и указать направления дальнейшего поиска.

Микрораптор, по-видимому, носил переливчатое оперение. (Изображение Mick Ellison / AMNH.)Самые ранние «протоперья» совершенно не напоминали чешуйки: то были тоненькие нити, которые едва ли могли улучшить аэродинамические характеристики животных — даже тех, что специализировались на прыжках с дерева на дерево. А когда появляются лёгкие плоские и ветвистые образования, в которых мы узнаём привычные нам перья, их несут нелетающие существа. 

И у современных птиц перья не только даруют возможность полёта, но и выполняют целый ряд других функций. Во-первых, что очевидно, они служат теплоизолирующим материалом. Во-вторых, помогают птицам сливаться с окружающим миром (прятаться от хищников) или, напротив, выделяться на его фоне (дабы понравиться противоположному полу). Недавно исследователи идентифицировали расцветку перьев некоторых ископаемых образцов, и выяснилось, что она была довольно яркой. Одна работа, опубликованная несколько месяцев назад, обнаружила первое свидетельство различий в оперении между полами: 130 млн лет назад самцы обладали длинными хвостовыми перьями, что, по-видимому, стало результатом полового отбора. 

Так когда же появились первые перья? Палеонтологи продолжают отфутболивать сакраментальную дату всё дальше в прошлое. По последним данным, самые ранние протоперья возникли как минимум за 100 млн лет до того, как их потомки позволили первой птице подняться в воздух. Многие тероподы (в эту группу динозавров, давшую впоследствии птиц, входили, помимо прочих, рапторы и тираннозавры, представляете?) носили перья, напоминавшие современные, или что-то вроде щетины. И не они одни. Их очень далёкий родственник, похожий на трицератопса, тоже щеголял протоперьями. Некоторые летучие птерозавры не исключение (хотя их щетина несколько иная). 

Последний общий предок этих групп жил почти за 100 млн лет до этих пушистых существ. Он тоже носил жёсткие протоперья? Или же перья возникали в истории эволюции несколько раз? 

Как на грех, палеонтологическая летопись не спешит удовлетворить наше любопытство. Все великолепно сохранившиеся образцы из Китая относятся к позднему юрскому периоду или раннему мелу, а эти группы образовались ещё в триасе. Ни одна из найденных на сегодня окаменелостей тех времён не сохранила следов мягких тканей настолько хорошо, чтобы рассказать о происходившем на перьевом фронте. 

Более того, до сих пор не обнаружен такой слой породы, от которого можно было бы ожидать прорыва. Поэтому исследователям приходится идти окольными путями, отмечает г-жа Кларк. Сейчас надо подналечь на моделирование, чтобы максимально сузить перечень возможных функций уже найденных протоперьев. Но уже ясно, что они возникали вовсе не для того, чтобы можно было оторваться от земной тверди.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

1. Введение

Рис. 1.1. Царство растений.Расте́ния (лат. Plantae или лат. Vegetabilia рис. 1.1) — одна из основных групп многоклеточных организмов, включающая в себя в том числе деревья, кустарники, травы, лианы, папоротники, мхи и водные растения. Вопрос, сколько в мире видов растений, в настоящее время не имеет точного или даже приблизительного ответа — учёные уже в течение 250 лет пытаются систематизировать все живые организмы, однако масса мелких и микроскопических форм живых существ до сих пор остаётся не открытой. Как выразился сотрудник Музея естественной истории в Нью-Йорке Джоэл Кракрафт (англ. Joel Cracraft), «мы выполнили великолепную работу по классификации организмов размером с муху и крупнее, однако более мелкие формы до сих пор остаются малоизученными». Известно, что на момент 2004 года учёными было зарегистрировано около 287 655 различных видов растений, среди них около 258 650 цветковых, 16 000 мхов, 11 000 папоротников и 8000 зелёных водорослей .

    Вопрос о том, что же называть растением, выглядит не столь однозначным, как это кажется на первый взгляд. Первым на этот вопрос попытался ответить древнегреческий философ и учёный Аристотель, поместив растения в промежуточное состояние между неодушевлёнными предметами и животными. Он определил растения как живые организмы, неспособные самостоятельно передвигаться (в противоположность животным). Позднее были открыты бактерии и археи, которые никак не подпадали под общепринятое понятие растений. Уже во второй половине XX века грибы и некоторые типы водорослей были выделены в отдельные категории, поскольку не имеют сосудистой и корневой системы, которая присутствует у других растений.

По современным представлениям растение должно подходить под следующие требования:

• Наличие плотной, не пропускающей твёрдые частицы, клеточной оболочки (как правило, состоящей из целлюлозы)

• автотрофное (обычно фототрофное) питание — получение органических веществ с помощью углекислого газа и энергии солнца (так называемый фотосинтез). Ранее к растениям также относили бактерии, сине-зелёные водоросли и грибы, однако в последнее время их обычно относят к другим группам организмов.

2. Появление и эволюция растений

Рис. 2.1. Протерозойская эра.Царство растений объединяет два подцарства: Низшие растения и Высшие растения (по другой систематике – три подцарства: Багрянки, Настоящие водоросли и Высшие растения). К низшим растениям относятся водоросли и лишайники, к высшим – высшие споровые (моховидные и папоротникообразные) и семенные (голосеменные и покрытосеменные).

    Начало развития растительного царства на Земле можно отнести к архейской эре (примерно 3500 млн лет назад), в которой появились синезеленые водоросли (их относят также к цианобактериям, т.к. в клетках этих водорослей еще не было оформленного ядра, т.е. они были прокариотами – доядерными организмами).

Рис. 2.2. Реконструкция - риниофиты (Rhyniophyta)Это были одноклеточные и многоклеточные прокариотические организмы, способные к фотосинтезу с выделением кислорода, что привело к обогащению атмосферы Земли кислородом, необходимым для всех аэробных организмов. В протерозойской эре (примерно 2600 млн лет назад рис.2.1) господствовали зеленые и красные водоросли. Водоросли – это низшие растения, тело которых не расчленено на отделы и не имеет специальных тканей (такое тело называют талломом). Водоросли продолжали господствовать и в палеозое (около 570 млн лет назад), однако в силурийском периоде палеозоя появляются древнейшие высшие растения – риниофиты (или псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни.

    Появление наземных, или высших, растений ознаменовало начало новой эры в жизни нашей планеты. Освоение растениями суши сопровождалось появлением новых, наземных, форм животных; сопряженная эволюция растений и животных привела к колоссальному разнообразию жизни на земле, изменила ее облик. Первые достоверные наземные растения, известные только по спорам, датируются началом силурийского периода (410-420 млн. лет назад) ими были так называемые риниофиты (рис. 2.2). Из верхнесилурийских и нижнедевонских отложений по сохранившимся макроостаткам или по отпечаткам органов описаны наземные растения. Эти первые известные нам высшие растения объединены в группу риниофитов . Несмотря на анатомическую и морфологическую простоту строения, это были уже типичные наземные растения. Об этом свидетельствует наличие кутинизированной эпидермы с устьицами, развитой водопроводящей системы, состоящей из трахеид , и наличие многоклеточных спорангиев с кутинизированными спорами. Следовательно, можно предположить, что процесс освоения суши растениями начался значительно раньше - в кембрии или в ордовике. 

Рис. 2.3. Болото силурийского периода. 1 - риния, 2- куксония, 3- зостерофиллиум, 4 - псилофитон, 5 - астероксилон, 6 - палеофон, 9 - птераспис, 10 - цефаласпид, 11 - телодонт.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 (рис. 2.3). 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.

В ходе длительного эволюционного процесса возникали новые виды, постепенно формировавшие типичные наземные растения.

  К сожалению, промежуточные формы палеонтологическая летопись не сохранила. Новая воздушно-наземная среда обитания оказалась чрезвычайно противоречивой, принципиально отличной от первоначальной водной. Прежде всего она характеризовалась повышенной солнечной радиацией, дефицитом влаги и сложными контрастами двухфазной воздушно-наземной среды. Вполне вероятно допустить, что у некоторых переходных форм в процессе обмена веществ мог вырабатываться кутин, который откладывался, на поверхности растений. Это было первым этапом формирования эпидермы. Чрезмерное выделение кутина неминуемо приводило к гибели растений, так как сплошная пленка кутина препятствовала газообмену. Только те растения, у которых выделялось умеренное количество кутина, смогли сформировать сложную специализированную ткань - эпидерму с устьицами, способную и защищать растение от высыхания, и осуществлять газообмен. Таким образом, важнейшей тканью наземных растений, без которой невозможно освоение суши, следует считать эпидерму. Однако возникновение эпидермы лишало наземные растения возможности поглощать воду всей поверхностью, как это происходит у водорослей. 

Рис. 2.4. Представитель хетофордовых.У самых первых наземных растений, имевших еще небольшие размеры, поглощение воды осуществлялось с помощью ризоидов - одноклеточных или многоклеточных однорядных нитей. Однако по мере увеличения размеров тела происходил процесс формирования сложных специализированных органов - корней с корневыми волосками . По-видимому, образование корней, начавшееся с верхнедевонского периода, в разных систематических группах растений происходило разными путями. Активное поглощение воды ризоидами и корнями стимулировало возникновение и совершенствование водопроводящей ткани - ксилемы. У нижнедевонских растений ксилема состояла только из кольчатых и спиральных трахеид. Начиная с верхнего девона прослеживается тенденция к "оживлению" ксилемы за счет развития древесной паренхимы , которая способствовала более активному проведению воды. 

    Выход растений на сушу сопровождался улучшением их освещения, что активизировало процесс фотосинтеза. Это приводило к увеличению количества ассимилятов, а следовательно, к увеличению объема растений, что вызвало необходимость их морфологического расчленения. 

 Существует несколько взглядов на исходную форму первых наземных растений. Одни авторы считают первичной формой пластинчатую - талломную , другие - напротив, радиальную. Есть третья точка зрения, согласно которой первые наземные растения выводятся из гетеротрихальных зеленых водорослей типа хетофоровых (рис. 2.4). Их стелющиеся части тела дали начало талломным формам, а восходящие - радиальным, т.е. талломные и радиальные структуры возникали одновременно и развивались параллельными путями. Пластинчатые талломы оказались малоперспективными в биологическом отношении, так как они очень быстро опутали бы всю поверхность земли тонким слоем, вызвав обостренную конкуренцию за свет. Восходящие структуры, напротив, получили дальнейшее развитие и сформировали радиальные ветвящиеся осевые органы. Вертикальное положение тела растения оказалось возможным только при условии возникновения механических тканей . (Лигнификация клеток явилась, по- видимому, следствием избытка углеводов в ходе усиленного фотосинтеза).

Рис. 2.5. Нижнедевонский пейзаж.Независимо от формы тела во всех группах наземных растений очень рано (с середины девона ) начала проявляться тенденция к образованию плоских боковых фотосинтезирующих органов - листьев . Подобно корням листья возникали разными путями, т.е. в разных систематических группах они имеют разное происхождение. (Своеобразие происхождения листьев нашло отражение в терминологии; так, все листья мохообразных иногда называют филлидами , листья плауновидных - микрофиллами, или филлоидами , листья папоротникообразных - макрофиллами, или вайями. Однако эти термины не всегда раскрывают специфику листьев разных групп растений).

    Большая поверхность листьев в сочетании с наиболее совершенной, зернистой формой хлоропластов способствовала увеличению эффективности процессов фотосинтеза, т.е. накоплению органического вещества. Быстрое и равномерное распределение пластических веществ по всему телу растения оказалось возможным только при наличии совершенной проводящей ткани - флоэмы, которая обнаруживается уже у нижнедевонских риниофитов (рис. 2.5). 

Рис. 2.6. Мезозойская эра.Таким образом, у высших растений произошло формирование важнейших тканей - эпидермы , ксилемы , флоэмы , механической ткани и важнейших органов - листостебельного побега и корня . По-латыни побег - кормос (cormos) , поэтому многие авторы называют высшие растения кормофитами. Однако А.Л.Тахтаджян справедливо отрицает универсальность этого названия, так как среди высших растений есть талломные мохообразные , а первые наземные растения - риниофиты еще не имели сформированных побегов. 

 Появившись в нижнем палеозое, высшие споровые растения стали быстро распространяться по поверхности земли, осваивая новые территории. Этому в значительной степени способствовало отсутствие в тот период конкуренции. Палеозойская эра характеризовалась интенсивными видообразовательными процессами, что привело к расцвету папоротникообразных, членистых, плауновидных. В мезозойскую эру господство в растительном мире переходит к голосеменным растениям, а в сменившую ее кайнозойскую эру расцвета достигают покрытосеменные растения.

Рис. 2.7. Море и суша девонского периода.Итак, давайте тепрь подведем итоги. Рассмотрим в какой же из периодов какие возникали на нашей земле растения.

    В протерозойской эре (примерно 2600 млн лет назад) господствовали зеленые и красные водоросли (рис. 2.1).

    В силурийском периоде палеозоя (443 - 417 миллионов лет назад рис. 2.3) появляются древнейшие высшие растения – риниофиты рис. 2.2 (или псилофиты). Эти растения уже имели побеги, но у них еще не было листьев и корней. Размножались они спорами и вели наземный или полуводный образ жизни. 

Рис. 2.8. Флора и фауна карбона (каменноугольного периода).В девонском периоде палеозоя (416 - 360 млн. лет назад рис. 2.5, рис. 2.7) появляются моховидные и папоротникообразные (плауны, хвощи, папоротники), а господствуют на Земле риниофиты и водоросли. Моховидные и папоротникообразные – это Высшие споровые растения. У мхов появляются стебли и листья (выросты стебля), однако корней еще нет; функцию корней выполняют ризоиды – корнеобразные отростки от стебля. В цикле развития мхов преобладает гаплоидное поколение (гаметофит) – это само растение мха. Диплоидное поколение (спорофит) не способно к самостоятельному существованию и питается за счет гаметофита. У папоротникообразных появляются корни; в цикле их развития преобладает спорофит (само растение), а гаметофит представлен заростком – это маленькая сердцевидная пластинка у папоротников или клубенек у плаунов и хвощей. В древности это были огромные древовидные растения. Размножение у высших споровых невозможно без воды, т.к. оплодотворение яйцеклетки у них происходит в капельках воды, в которых подвижные мужские гаметы – сперматозоиды – движутся к яйцеклеткам. Именно поэтому вода для Высших споровых – ограничивающий фактор: если не будет капельной воды, размножение этих растений станет невозможным.

Рис. 2.9. Пермский период палеозоя.В карбоне (каменноугольном периоде 360 - 285 млн. лет назад) появляются семенные папоротники, от которых в дальнейшем, как полагают ученые, произошли голосеменные растения (рис. 2.8). Господствуют на планете гигантские древовидные папоротникообразные (именно они и дали залежи каменного угля рис. 2.10), а риниофиты в этом периоде полностью вымирают. 

Рис. 2.10. Одним из доминирующих деревьев карбона был лепидодендрон.В пермском периоде палеозоя (299 - 251 млн. лет назад рис. 2.9) появляются древние голосеменные растения. Господствуют в этом периоде семенные и травянистые папоротники, а древовидные папоротникообразные вымирают. Голосеменные растения относятся к семенным растениям. Размножаются они семенами, которые не защищены стенками плода (цветков и плодов у голосеменных растений нет). Появление этих растений было связано с поднятием суши и колебаниями температуры и влажности. Размножение этих растений уже не зависит от воды.

    В мезозое (примерно 240 млн лет рис. 2.6, рис.2.11, рис. 2.12) различают три периода – триасовый, юрский и меловой. В этот период появляются современные голосеменные (в триасе) и первые покрытосеменные (в юрском периоде). Господствующие растения – голосеменные. Древние голосеменные растения и папоротники в эту эру вымирают.

Рис. 2.11. Ветка при- примитивного хвой- ного растения мезозоя - кардаита.Появление покрытосеменных растений было связано с целым рядом ароморфозов. У этих растений появляется цветок – видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования спор и гамет. В цветке осуществляется опыление, оплодотворение, формируется зародыш и плод. Семена покрытосеменных растений защищены околоплодником – это способствует их сохранению и распространению. При половом размножении у этих растений происходит двойное оплодотворение: один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а второй спермий – центральную клетку зародышевого мешка, в результате чего образуются зародыш и триплоидный эндосперм – питательная ткань зародыша. Оплодотворение происходит в зародышевом мешке, который развивается в семяпочке, защищенной стенками завязи.

Рис. 2.12. Мезозойский уроган.Среди покрытосеменных растений есть травы, кустарники, и деревья. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) имеют множество видоизменений. Для покрытосеменных характерна высокая эволюционная пластичность. Их эволюция шла очень быстро. Большую роль в этом сыграли насекомые-опылители. Покрытосеменные – единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества. Это способствует более интенсивному использованию среды и успешному завоеванию новых территорий.

Рис. 2.13. Флора и фауна кайнозойской эры.В кайнозойской эре (ее возраст примерно 62–70 млн лет рис. 2.13) на Земле господствуют современные покрытосеменные и голосеменные растения, а Высшие споровые растения подвергаются биологическому регрессу. 

 1 2

А.С.Антоненко

Толстоклювая камышовка (лат. Acrocephalus aedon)

Толстоклювая камышовка (лат. Acrocephalus aedon), фото apus.ru

Голос  Толстоклювой камышовки