Выход растений на сушу в силуре (более 400 млн. лет назад) имел исключительное значение для дальнейшего их структурнофункционального совершенствования.
Суша для водных растений — принципиально новая адаптивная зона, где требовалась коренная перестройка габитуса и жизнедеятельности. Поэтому структурнофункциональные изменения, приобретенные по комплексу признаков в связи с выходом растений на сушу, считают одним из важных арогенезов в эволюции растений. Значение освоения растениями суши трудно переоценить не только для дальнейшего их прогресса, но и всей жизни на Земле. Одной из причин возрастания дифференциации растений, в наземных условиях следует признать большую вариабельность среды и разнообразие ниш по сравнению с водной средой.
Выход растений на сушу был осуществлен как путем преадаптации, так и приобретения комплекса новшеств. К преадаптации следует отнести возникновение многоклеточных и прикрепленных к субстрату нитчатых водорослей, дифференцированных на органы. Сходные изменения происходили параллельно в разных ветвях водорослей и привели к повышению продукционного процесса. Ряд особенностей нитчатых зеленых водорослей позволяет рассматривать их как промежуточные между одноклеточными и высшими растениями и как предшественники первых наземных растений (И. М. Величко, 1989).
Для древнейших наземных растений (риниопсид) были характерны дихотомическое ветвление (С. В. Мейен, 1971), отсутствие листьев и наличие ризомоид и ризоидов (вместо корней и корневых волосков). Фотосинтез осуществлялся в тканях стебля. Листья и корни появляются впоследствии путем видоизменения стеблей. Независимо от возможного предка наземные растения унаследовали от водорослей принцип организации и функционирования клетки, что мало меняется даже у эукариот.
Первые наземные растения (риниофиты и зостерофиты) росли на влажных болотистых местах и по берегам водоемов и рек. Дальнейшее повышение их устойчивости к наземной, засушливой среде было связано с постепенной утратой функции гаметофита, возрастанием роли спорофита (А. В. Яблоков, А. Г. Юсуфов, 1989) и вакуолярной системы, усвоением и выделением органических веществ, развитием проводящей системы, покровных тканей и т. п. Подобные преобразования происходили в разных группах растений.
Дивергенция и прогресс растений в наземных условиях определялись успехом в обеспечении водой и светом. Поэтому морфологию наземных растений рассматривают как геометрический компромисс трех ограничивающих факторов: размещения относительно света, механического стресса (рост в вертикальном положении), транспорта воды и ассимилятов на дальнее расстояние. Отсюда в зависимости от специфики организации экосистем формируются такие типы растений, как сфероидные, цилиндрические, стелющиеся, лианы и т. п.
Физиология наземного растения сложна, поэтому ее рассмотрение ограничено двумя аспектами: анализом особенностей водного режима и движения растений.