Это было одно из событий, которое полностью изменило облик Земли - ее воздух, реки, облака, не говоря уже о фауне. Завоевание земли первыми растениями - процесс, который продолжает очаровывать ученых.
Душно! Воздух содержит только 10 % кислорода - столько, сколько сейчас содержится на высоте 5,5 км. И в 15 раз больше углекислого газа, чем сегодня! Планета борется с парниковым эффектом - температура в среднем на 10 градусов Цельсия выше, чем та, которую мы знаем.
Здесь нет ледников, а вода достигает выше нескольких сотен метров того, что мы сегодня называем уровнем моря. Земля покрыта мозаикой из сухих, бесплодных песков и влажных циновок из водорослей. Ни одно крупное животное не может выжить здесь. Даже реки не похожи на наши. Вместо извилистых желобов они проложили ходы, похожие на переплетенные оплетки - ряды быстрых течений, протекающих вокруг многочисленных островков.
Вот так бы выглядела Земля, если бы ее материки не заросли растительностью. К счастью, эта мрачная картина - просто фантазия. Наша планета, несомненно, зеленая, но как она появилась? Эволюция растений , как оказалось, не была простой и легкой.
Зеленая пена
Ученые давно предполагали, что еще до того, как выросли полноценные растения, по землям струилась зеленая пена микроскопических водорослей, вызревавшая в течение миллионов лет. Ее сопровождал коллектив травоядных, паразитов и хищников - только в микроуровне - он состоял из вирусов, бактерий, возможно, с добавлением грибов и лишайников.
Чарльз Веллман, палеоботаник из Британского университета в Шеффилде, представил первые доказательства, подтверждающие эту гипотезу. Он обнаружил в скалах южной Аравии - в реках или небольших озерах на кембрийском и раннемордовском континентах, вероятно, возраста 530–480 миллионов лет, окаменелости. Они имеют форму "простых, сферических структур, напоминающих пузырьки, трубки, фибриллы и различные другие органические микрофоссилии». Однако задача состоит в том, чтобы выяснить, какими организмами она представлена". И остается неясным, была ли именно кембрийская «зеленая пена» причиной развития колонизации растений.
Другой след появляется только в среднем ордовике (около 475 миллионов лет назад). И это впечатляет - это первые споры на Земле, называемые криптоспорами. Растения, которые их произвели, быстро захватили мир, но их окаменелостей не сохранилось. Основываясь на конструкции спор, палеонтологи предполагают, что они напоминали современных мохообразных.
До того, чтобы что-то более постоянное развилось из этих деликатных организмов, прошло удивительно долгое время - целых 25-30 миллионов лет. Затем, вероятно, появились первые сосудистые растения, о чем свидетельствуют обнаруженные споры нового типа.
Но еще только через 20 миллионов лет (в среднем и позднем силурийском периоде) на земных почвах произросло нечто, более похожее на сегодняшнюю флору - крошечная Куксония. Фрагменты их побегов обнаружены в породах Южного Уэльса 425 миллионов лет назад. Высота всего растения составляла от одного до нескольких сантиметров. Ее голые побеги поднимались над землей, время от времени раскрываясь. На их концах образовывалась небольшая спорангия - их длина составляла всего миллиметр, а ширина - два миллиметра.
А листы без листа...
Только с этого момента мы можем говорить о настоящем зеленом вторжении в землю.
«В течение следующих 65 миллионов лет, 425–360 миллионов лет назад, произошел несравненный взрыв эволюционного развития и разнообразия», - пишет Дэвид Берлинг, палеоботаник и палеоклиматолог из Университета Шеффилда, в книге «Изумрудная планета».
Удивительно, однако, что за первые 30 миллионов лет ни одно растение не сформировало ничего, похожее на листья! Для того, чтобы появились первые их примитивные придатки, потребовалось еще несколько миллионов лет ... В результате эволюция такого, казалось бы, простого формирования как лист, длилась в общей сложности 40-50 миллионов лет.
Почти готово
Крошечные отверстия на поверхности растений - так называемые устьица, через которую растение проводит газообмен. Они позволяют «вдыхать» углекислый газ и «выдыхать» кислород и пары воды. Количество устьиц на листе, как правило, довольно хорошо отражает концентрацию СО2 в атмосфере. Если оно низкое, растение «задыхается» и создает больше отверстий, через которые оно может вытянуть больше живительного газа. Если углекислого газа в избытке, количество устьиц будет уменьшаться.
Вот почему промышленная революция, которая значительно повысила концентрацию углекислого газа в атмосфере, оказала серьезное влияние на «зеленых». Среднее количество устьиц на листьях деревьев за последние 150 лет сократилось на 40%. Тем не менее, оно все еще остается на уровне нескольких сотен отверстий на квадратный миллиметр поверхности. Между тем, у первых наземных растений этот показатель был всего пять!
На фото - доисторичесое растение Куксония
Чем сильнее корни и чем больше листья, что мы помним по описанию внешнего вида доисторических растений, тем быстрее будет поглощаться углекислый газ из атмосферы. Этот процесс медленно ускорялся. По мере снижения уровня углекислого газа климат становился все холоднее.
Глобальное похолодание замедлило химическое выветривание горных пород. Уровень углекислого газа стабилизировался, и растения больше не находились удушья. Благодаря этому много, много позже на зеленой планете Земля смогли появиться динозавры, а через миллионы лет после них - и мы.
