Заселване на земята с растения - История на Земята
Заселване на земя с растения
Досега са известни само две находки на много древни изкопаеми сухоземни растения. В горните силурски слоеве на Централна Европа са открити останки от безлистни растения с дължина до 10 сантиметра; Това са най-старите земни растения, познати ни. Второто откритие е направено в Австралия, в слоеве от ранния девон. Състои се от фосилизирани стъбла (с дължина до 25 сантиметра) на растение, много близко до съвременните клубени Lycopodium (снимка 23), чието стъбло се простира по земята и образува вертикални издънки. Lycopodium е не само сухоземно, но и съдово растение. Наличието на изкопаеми растения от този тип означава не само значителен напредък в еволюцията, но и голяма географска промяна - появата на растителния свят от морето на сушата.
Снимка 23. A. Най-старото известно сухоземно растение. Отпечатък от вкаменелости на растение от рода Baragwanathia в слоевете от долния девон на югоизточна Австралия.
Съвсем ясно е, че до края на Силур растенията вече са населили земята. Но колко време отне този процес? Между появата на най-старите известни на нас морски зелени водорасли (преди около един милиард години) и най-старите сухоземни растения, открити в късния силур на Европа (преди приблизително 430 милиона години), са изминали около 570 милиона години. Това наистина е дълъг период от време, почти равен на продължителността на целия фаерозой. Въпреки че признаваме, че колонизирането на сушата от меки морски водорасли и развитието на тяхната съдова система беше тяхното прекрасно! „завоевания“, не бива да забравяме, че тези растения имаха на разположение много време, достатъчно за милиони „проби-грешки“. Ако си спомняме това за толкова дълго време дорипривидно незначителната вероятност е почти сигурно реализирана, тогава имаме право да се съмняваме, че на водораслите наистина им е отнело толкова време (570 милиона години), за да завладеят земята. Може би някъде има камбрийски или дори по-стари слоеве, съдържащи останки от земни растения, и ако е така, тогава някой ден те вероятно ще бъдат открити и идентифицирани. И тогава голямата празнина в историята на развитието на растенията, известна ни, ще бъде намалена.
Снимка 23
Пътят от морето до сушата. Опитвайки се да запълним тази празнина с логически разсъждения, можем да си представим как е станал този голям преход на растенията от морето към сушата. Водораслите, живеещи в морето, отделят свободен кислород, който навлиза в атмосферата, постепенно доближавайки състава си до съвременния. Кислородът (виж бележките към седма глава, стр. 106) създаде екран, предпазващ организмите от смъртоносната радиация на Слънцето, и по този начин им позволи да мигрират от морето към сушата, без да са в опасност от незабавна смърт. Тези мигранти бяха растения, очевидно зелени водорасли. Те сами подготвиха условията за тази миграция, освобождавайки в хода на многогодишната фотосинтеза огромни маси свободен кислород, които превърнаха земната атмосфера в защитен екран.
Естествено е да се предположи, че зелените водорасли са се заселили по бреговете и са проникнали в устията на реките. След милиони години те вероятно са се разпространили нагоре по реките, преминавайки от солената морска вода през солената вода на естуарите към прясна речна вода. Можем да си представим, че на моменти бавни издигания в някои части на земята блокираха пътя на реките и създаваха езера. С течение на времето езеротоможе многократно да променя нивото и дори да изсъхне, след което да се появи отново. Продължаващото взаимодействие на екзогенни и ендогенни процеси може да приеме хиляди различни форми.
Разбира се, ние не знаем колко вида водорасли са минали по този път. Но поне един от тях оцеля в условията на пресъхващ резервоар. Живеейки във вода, водораслите абсорбират храната с цялата си повърхност. Но когато започнаха да "излизат" на сушата, трябваше да изоставят този прост начин на хранене. Първата стъпка в тази посока може да бъде причинена от опита от живота в условия на временно пресъхване, може би в устната част на речната долина по време на отлив. Растенията развиват подобно на кожата покритие, което ги предпазва от изсъхване; в същото време това ново покритие направи възможно навлизането на вода в растенията и нейното разпространение.
В същото време неравностите на тялото на растението трябва да са се трансформирали в примитивни органи със специализирани функции. Една такава издатина, вероятно нишковидна, може да е била използвана за закрепване към земята, както и за абсорбиране на вода и разтворени хранителни вещества от земята. Допълнителни съдови тъкани също трябва да са се развили, за да поддържат достигащото нагоре растение. С други думи, постепенно растението започна значително да се различава от някогашните меки водорасли. Превръща се в примитивно сухоземно растение, което има подобие на корен, стъбло и проста съдова система. Но голите зелени стъбла и тънките клони, лишени от листа, все още приличаха на водорасли.
До късното силурийско време (вероятно дори по-рано), този етап на подобни на водорасли растения е бил достигнат и преминат. Веднага след завършването на сложния процес на появата на растенията на сушата, неговият естествен резултат беше заселването и адаптирането им към различни местни условия, коитотрябваше да е сравнително лесно. Основните предпоставки за това - наличието на почва, вода, минерални хранителни вещества в почвата и въглероден диоксид във въздуха - вече са били налице. Повърхността на Земята, напомняща повърхността на Луната, започна да се облича в зелен воал.
Древна земна растителност; растения без семена. Известна представа за най-древната растителност се дава от останките от вкаменени растения, открити на места в скални слоеве, например в речни отлагания от първата половина на Девон. Тези растения принадлежат към няколко различни рода, но всички те принадлежат към примитивни групи, които впоследствие изчезнаха. Повечето от тях имаха стъбла, пълзящи по земята с издънки, издигащи се на няколко десетки сантиметра, без листа или с рудименти от листа. Тези растения нямаха семена. Въз основа на намерените фосилни останки са направени реконструкции, една от които можете да видите на снимка 24.
Снимка 24. Реконструкция на пейзажа от ранния девон, който показва растения от няколко рода, открити във вкаменелости в различни региони на земното кълбо. Показана е пътна чанта за мащаб
Тъй като растенията се адаптират към различни условия, те постепенно се диференцират, образувайки все по-голям брой видове. В края на девона, тоест преди 360 милиона години, растителността започва да има съвсем различен вид. Бяха разграничени папратовидни растения, предшественици на истинските папрати. Те не произвеждаха семена; някои от тях достигали 12 метра височина и около един метър диаметър на ствола в основата. След като си представим тези размери, можем да кажем, че първите гори на Земята са започнали да се появяват в късния девон. В допълнение към дървесните растения, през този период от време имаше големи хвощове и клубни мъхове,потомци на по-малки видове, живели по-рано в девон. Снимка 25 показва друга реконструирана картина, вероятно показваща външния вид на пейзажа от късния девон.
Снимка 25. Реконструкция на пейзаж от късен девон, показваща истински папрати (P), примитивни лепидодендрони - „люспести дървета“ (S) и по-малки растения
Късна палеозойска флора; семенни растения. Следващото важно събитие в историята на растенията е появата на семена, както ясно показват вкаменелости от карбонови пластове. Тези семена бяха доста примитивни: те нямаха черупка и се развиха върху плодници. Яйцеклетката на семето е оплодена от сперматозоидите на същото растение. Сред най-старите растения, размножавани чрез семена, са семенните папрати. Съвременните потомци на други древни растения, размножени чрез семена - иглолистни (бор, смърч, бучиниш) - все още се размножават по същия начин. Подобно на семенните папрати, иглолистните и други подобни растения принадлежат към групата на така наречените голосеменни растения и всички те имат семена от най-примитивен тип.
Веднъж появили се, голосеменните вече не трябваше да стоят близо до влажни места, тъй като техният начин на размножаване не изискваше дори тънък слой вода. Те заемат планини, планини и сухи райони, лишени преди това от растения, и в резултат на това зелената растителност се разпространява още повече по Земята.
Очевидно, тъй като голосеменните съществуват от 350 милиона години и все още са многобройни, тяхната репродуктивна система работи нормално. Но за да работи, всяко голосеменно растение винаги трябва да произвежда голямо количество семена и още повече – прашец (стрити на прах мъжки репродуктивни органи).клетки) за опрашване. Размножаването на голосеменните зависи от вятъра, който разпространява семената им, но в същото време много семена попадат в неподходящи условия – във вода, в пустини, на твърде студени за покълване места. Голосеменните изразходват много енергия за производството на семена и прашец, повечето от които умират. Впоследствие растенията преодоляват тази трудност, като намират по-икономичен метод, но това се случва почти 200 милиона години по-късно, в периода Креда.
Представете си условията, които са съществували за даден голям период от време. На континентите в късния карбон преобладават обширни низини с мек климат. Буйна растителност растеше изобилно в обширните блата; блатната вода покриваше мъртвите части на растенията, предпазваше ги от разлагане и допринасяше за запазването им, докато се компресират и превърнат във въглища. Така, според нас, карбоновата растителност е предимно богатата растителност на влажните низини. Знаем малко за ситуацията, която съществуваше по това време на хълмистите възвишения, тъй като по-стръмните склонове на възвишенията и липсата, като правило, на застояла вода върху тях не допринесоха за запазването на мъртвите растения.
Блатистите низини могат да изглеждат като снимка 26, показваща влажна гора. В такава гора имаше много животни като саламандри и насекоми. Този тип блато, разбира се, се среща не само в късния карбон, но и във всички следващи епохи. Сега често се среща по бреговете на Мексиканския залив и по атлантическото крайбрежие на Съединените щати. Това са най-общо казано съвременните блата, въпреки че, разбира се, повечето от блатните растения сега принадлежат нанапълно различни видове, отколкото през карбонския период.
Снимка 26. Реконструкция на къснокарбоново блато с буйна растителност, типична за такива блата. P - папрати, X - хвощ, H - лепидодендрони - 'люспести дървета', SP - семенни папрати; вижда се и голямо водно конче. Някои хвощове достигат до 30 м височина
Мезозойска растителност. Следващата ни реконструкция е от триаския период и включва района на Национален парк Стоун Форест в източна Аризона. Това всъщност изобщо не е гора. Това са останки от гора, израснала на друго място; те представляват натрупване на дървесни стволове, затворени в кални камъни, от които сега постепенно се освобождават в резултат на процесите на изветряне (снимка 27). При дълъг престой в скалната маса стволовете се вкаменяват, клетъчната им структура се заменя със силициев диоксид и се превръща в ахат – вид кварц. Стволовете принадлежаха на иглолистни дървета (разбира се, голосеменни), свързани със съвременните борове. През живота си дърветата достигат 30-60 метра височина, а стволовете им са с дебелина около два метра. Знаем, че те не са расли там, където са сега, защото по повърхността им има следи от абразия, а всички клони и корени са отчупени. Това е перка, донесена при пълноводие от някъде от планините в горното течение на реката и заровена в тънки алувиални отлагания. Той свидетелства, че още преди 220 милиона години в западната част на Северна Америка са растели величествени горички от иглолистни дървета, точно същите като тези, които европейците са видели много по-късно, когато за първи път са проникнали на континента.
Снимка 27. Огромни стволове на триаски иглолистни дървета, вкаменени и превърнати в кварц. Национален парк "Каменна гора", Аризона
Снимка 28е реконструкция на растения, характерни за мезозойската ера. Сред тях преобладават две групи голосеменни - иглолистни и цикасови, както и сродни видове. Иглолистните дървета включват видове като борове и кипариси, както и гинко. Цикадите вероятно са се развили от семенни папрати. Техният външен вид приличаше на палмови дървета, въпреки че няма еволюционна връзка между тези групи; елегантна корона от папратовидни листа увенчаваше ствола - нисък, сферичен или бъчвовиден, а понякога и висок. Някои цикади са оцелели и до днес. Растенията без семена, предимно папрати и хвощове, играят по-малко важна роля през мезозойското време в сравнение с тези голосеменни.
Снимка 28. Реконструкция на общия изглед на растителността, характерна за мезозойската ера (само голосеменни и безсеменни растения). 7. Растения, свързани с цикадите. 2 Растения, свързани с хвощ. 3. Папрати. 4. Иглолистни дървета. Други мезозойски пейзажи също са показани на снимки 40, 43, 44, 45, 47