Листья растений, как и другие органы других организмов, во время эволюции становились более совершенными. Однако, долго не удавалось разобраться, зачем в листьях бывает очень сложная сеть прожилок и почему она появилась? Об исследовании ученых из Великобритании, дающем ответы на эти вопросы, сообщается в журнале Royal Society Open Science.
Они проследили эволюцию сетей прожилок по окаменевшим листьям растений пенсильванской подсистемы (этот период в истории Земли датируют около 323 млн — около 299 млн лет назад). К началу подсистемы уже существовали листья с самым простым типом жилкования: от центральной линии в стороны отходили несколько боковых сосудов, как ветки от дерева. А к ее концу появились листья с самым сложным, даже сейчас, сетчатым типом: то есть, жилки не просто ветвились, но и пересекались между собой на периферии.
Прошлые исследования показали, что листы с сетью прожилок имеют самую активную проводимость питательных веществ и самый эффективный газообмен, так как общая длина сосудов у них больше. И этими факторами раньше объясняли появление сетчатого типа жилкования: ведь в пенсильванскую подсистему происходили резкие климатические перепады между ледниковыми и теплыми периодами, и растения должны были выживать в сложных условиях, например, во время засухи или при понижении уровня углекислого газа в атмосфере.
Однако новое исследование сфокусировано на том, как более сложная система жилок защищает лист при повреждении. Для него были выбраны семь видов растений пенсильванской подсистемы, для которых есть образцы полных листьев, а также существовавший до начала этого периода семенной папоротник Rhacopteris lindsaeformis и один из современных видов березы Betula alba.
Схема жилкования (а значит, еще и питания и общего функционирования) листьев была оцифрована. Затем, с помощью компьютерного моделирования, ученые опробовали разные сценарии повреждений жилок или листовых пластин.
«При травмах обоих категорий листья с простым типом жилкования оказались наименее устойчивы к повреждениям. Большую устойчивость демонстрируют пенсильванские сетчатые листья. Среди всех современное растение Betula alba оказалось наиболее устойчивым, судя по данным анализа», — отмечается в сообщении.
При этом листья с простой схемой прожилок, особенно у Rhacopteris lindsaeformis, должны были отмирать, судя по данным моделирования, даже при незначительных повреждениях листовой пластины — а не самих сосудов. А у современной березы, которая ушла далеко вперед по пути эволюции, тяжесть последствий почти всегда сопоставима с масштабами повреждения.
Вероятно, это происходит из-за того, что при сетчатом типе жилкования сосуды листа связаны между собой несколькими путями, и снабжение не нарушается полностью.
И таким образом, получено доказательство гипотезы о том, что сетчатая структура жилок могла появиться для защиты листьев, а значит и всех растений целиком, от механических повреждений.
Но при этом, отмечают авторы исследования, пока нет никаких доказательств, что это новшество позволило новым видам стать доминирующими. «Демографический бум» растений с такой особенностью отмечается намного позднее, в конце мезозойской эры (завершилась 66 млн лет назад).
Найден самый древний окаменевший лес
Почки дерева проросли после 1000 лет «сна»
Совсем как цыпленок: динозаврик готовится вылупиться из яйца вот уже 70 млн лет