Niełatwo wyobrazić sobie Ziemię bez roślin, bez lasów, drzew, krzewów, traw dających tlen, jedzenie i schronienie. A jednak przez większość dziejów Ziemi – kilka miliardów lat – krajobraz naszej planety był księżycowy. Była surową, kamienistą pustynią z ekstremalnymi temperaturami i zabójczym promieniowaniem.
Przemiana Ziemi w miejsce zdatne do życia była skomplikowanym procesem, wymagającym m.in. fotosyntezy i... czasu. Do produkcji energii, z tlenem jako produktem ubocznym, zaczęto ją wykorzystywać 2,3-2,5 mld lat temu. Robiły to sinice – mikroorganizmy bez korzeni ani gałęzi, proste w budowie. To one są uznawane za organizmy, które doprowadziły do tzw. katastrofy tlenowej i drastycznej zmiany atmosfery. Choć ta zmiana zabiła wiele organizmów beztlenowych, umożliwiła powstanie warstwy ozonowej i – setki milionów lat później – rozwój bardziej złożonego życia na lądzie.
Pomóż w rozwoju naszego portalu
Na granicy morza i lądu
Dokładny czas pierwszej kolonizacji lądu przez rośliny nie jest pewny. Najstarsze znane okazy kopalne roślin datowane są na 480 mln lat temu, gdy były już potęgą przeobrażającą oblicze i klimat planety. Niewykluczone, że lądy zazieleniły się dużo wcześniej, na co wskazują dowody naukowe pochodzenia molekularnego – oparte na analizie makrocząsteczek biologicznych, takich jak DNA, RNA oraz białka, pokazujące ewolucyjne relacje między nimi.
Reklama
Przodkami dzisiejszych roślin lądowych były zielenice – jedno- lub wielokomórkowe beztkankowe organizmy powstałe w morzu w okresie wczesnego mezoproterozoiku (ok. 1,5 mld lat temu). To one z czasem w procesie trwającym miliony lat przejęły zdolność do fotosyntezy od sinic, włączając je do swoich komórek na drodze pierwotnej endosymbiozy. Poprzedziło to „wyjście” roślin na ląd – co też było długotrwałym procesem ewolucyjnym – a potem skolonizowanie lądów, co specjaliści uznają za jedno z najważniejszych wydarzeń w historii Ziemi i jednocześnie za jedną z największych zagadek.
Dziś z dużym prawdopodobieństwem możemy powiedzieć: zielenice z grupy ramienicowych, żyjące na brzegach zbiorników wodnych, po wykształceniu mechanizmów chroniących przed wysychaniem stały się przodkami roślin lądowych. Pierwszymi grupami tych roślin – ok. 470-500 mln lat temu – były organizmy przypominające dzisiejsze mszaki – wątrobowce, mchy i glewiki. Miały formę mat roślinnych, inaczej: kożuchów glonowych, które zasiedliły brzegi wód – płytkich rzek, strumieni i obszarów podmokłych. Choć mchy to już rośliny lądowe, nie na darmo nazywa się je wilgociolubnymi. Ich cykl życiowy zależał od obecności wody. Potrzebowały jej m.in. do reprodukcji, a brak tkanek naczyniowych uniemożliwiał im życie w suchym środowisku. Z tych prymitywnych mat wyewoluowały później bardziej złożone rośliny naczyniowe, takie jak ryniofity, które zapoczątkowały wszystkie linie rozwojowe, prowadzące przez m.in. rośliny osiowe do żyjących i dziś gatunków roślin lądowych.
Między algą a mchem
Reklama
Wyewoluowanie od wodnych zielenic do lądowych mszaków, czyli lądowych roślin zarodnikowych, trwało miliony lat. Wykształcił się wtedy zestaw cech, które później pozwoliły pierwszym roślinom na zasiedlanie wilgotnych brzegów. Jednymi z takich cech były kutykuła – cienka, woskowa warstwa na powierzchni, chroniąca przed wyschnięciem, oraz aparaty szparkowe – otworki, które pozwalały „oddychać” bez utraty wilgoci. Wykształciła się też symbioza z grzybami, które rozpuszczały skały kwasami i przekazywały minerały roślinom, w zamian otrzymując cukry produkowane w fotosyntezie. Ta tzw. współpraca mikoryzowa stała się już na zawsze podstawowym mechanizmem, na którym polegają także współczesne rośliny, by przetrwać. Pojawienie się i rozwój roślin coraz lepiej przystosowanych do trudnego, nieprzyjaznego otoczenia na trwałe zmieniły planetę. Mszaki i porosty kruszyły skały swoimi kwasami. Przyczyniło się to do powstania pierwszej, cienkiej warstwy próchnicy, wietrzenia skał, powstania i rozwoju pierwszych gleb.
Po opanowaniu lądu rośliny cały czas różnicowały się i dostosowywały do nowych warunków życia, a ewolucja prowadziła do powstania złożonych ekosystemów lądowych. Zachowały się szczątki ryniofitów, pierwszych roślin naczyniowych. Pojawiły się ok. 430-400 mln lat temu (okres syluru/wczesnego dewonu); były prymitywnymi, pozbawionymi liści i korzeni widlastymi pędami i kłączami. Co istotne, wykształciły tkankę przewodzącą (ksylem), która pozwoliła im na transport wody i soli mineralnych, co umożliwiło oderwanie się od bezpośredniego sąsiedztwa wody i rozrost w górę. To, że nie odnaleziono pozostałości roślin starszych od ryniofitów (przetrwały po nich jedynie pozostałości ich zarodników), niczego nie przesądza. Pewnie nie zachowały się w postaci skamieniałości. Młodsze od ryniofitów były trymerofity, miały słabo, bo słabo, ale jednak wykształcony główny pęd – dalekiego protoplastę pni drzew. Pęd główny rozwijających się także w dewonie zosterofilofitów był już wyraźny.
Czas przełomu
Dewon, okres w paleozoiku (ok. 419-359 mln lat temu), był wyjątkowy i przełomowy dla roślin. Dlatego też w nazwaniu go „dewońską rewolucją roślinną” nie ma przesady. Rośliny wykształciły wtedy zaawansowane systemy korzeniowe, co pozwoliło im na lepsze odżywianie i stabilizację na lądzie. Proces ten doprowadził do powstania pierwszych nowoczesnych gleb.
Reklama
W dewonie nastąpił rozwój korzeni i liści. Rośliny zaczęły wytwarzać korzenie – do kotwiczenia w podłożu i pobierania wody, oraz liście – do fotosyntezy. W późnym dewonie, ok. 330-370 mln lat temu, pojawiły się nasiona – była to poważna zmiana, bo uniezależniała rośliny od wody w procesie rozmnażania; pozwoliła też, co ważne, na skolonizowanie rejonów bardziej suchych, położonych w głębi lądu.
Krajobraz Ziemi zmienił się zupełnie. Rośliny przestały występować tylko w pobliżu wody – zaczęły zajmować suche obszary, a przez to zmieniać bieg rzek i stabilizować linie brzegowe. To przeobraziło ekosystemy Ziemi na zawsze. Podczas gdy na początku dewonu rośliny były małe i proste, do metra wysokości, pod koniec tego okresu niektóre drzewa osiągały nawet 30 m wysokości. Do tego rośliny, które wcześniej były prostymi organizmami bez liści i korzeni, wyewoluowały w dewonie w złożone formy z prawdziwymi systemami korzeniowymi, tkankami przewodzącymi i liśćmi. Poza tym pod koniec dewonu pojawiły się pierwsze rośliny nasienne (paprocie nasienne), co uniezależniło rozmnażanie roślin od środowiska wodnego.
Las Calamophyton
Nastąpiła ponadto gwałtowna kolonizacja lądów przez rośliny naczyniowe i doszło do powstania pierwszych lasów. Tworzyły je pierwsze rośliny o budowie drzewiastej, takie jak Archaeopteris czy Calamophyton. Ten pierwszy, uznawany za pierwsze nowoczesne drzewo, wyglądał co prawda jak skrzyżowanie dzisiejszego iglaka z paprocią, ale osiągał nawet 30 m wysokości. I jako pierwszy miał drewno identyczne jak u dzisiejszych sosen, poza tym głęboki system korzeniowy i liście zrzucane sezonowo.
Calamophyton przypominający kilkumetrową prymitywną palmę nie miał prawdziwych liści – ich funkcję pełniły gęste, gałązkowate struktury na szczycie pnia. W 2024 r. w Somerset w Anglii odkryto skamieniały las Calamophyton, najstarszy znany las na Ziemi. Sprzed – bagatela! – 390 mln lat. Rósł na długo przed pojawieniem się człowieka, przed powstaniem Laurazji i Gondwany oraz współczesnych kontynentów.
