Как сосудистые растения освоили сушу и как это изменило наземные экосистемы?

Сосудистые растения не были первыми наземными растениями, но именно их появление резко расширило масштаб освоения суши. Проводящие ткани, механическая опора, регулируемый газообмен, ветвление и затем корни позволили растениям становиться выше, переносить воду внутри тела и занимать более сухие и разнообразные местообитания. В силуре и девоне эта радиация постепенно привела к формированию почв, устойчивых берегов, сложных наземных сообществ и первых лесов, а также изменила глобальные круговороты углерода, кислорода и минеральных веществ.1, 2

Что важно запомнить
  • До сосудистых растений суша уже была заселена более ранними наземными растениями и микроорганизмами.1
  • Ключевыми приобретениями сосудистых растений стали ксилема и флоэма, лигнифицированная опора, развитая система побегов и позднее настоящие корни.
  • Рост и укоренение растений меняли почвообразование, выветривание, сток и структуру речных берегов.
  • Расширение наземной растительности создало новые пищевые ресурсы и местообитания для грибов и животных и повлияло на атмосферу и климат.2

Какие признаки сделали сосудистые растения успешными на суше

Первые этапы выхода растений на сушу предшествовали появлению настоящих сосудистых систем. Более поздние трахеофиты объединили несколько признаков, которые позволили увеличить размеры и уменьшить зависимость каждого участка тела от непосредственного контакта с влажной поверхностью. Ксилема переносит воду и минеральные вещества и вместе с лигнифицированными клеточными стенками придаёт механическую прочность. Флоэма распределяет продукты фотосинтеза. Покровы и устьица помогают регулировать обмен водой и газами, а ветвящиеся побеги увеличивают площадь фотосинтеза и образования спор.1

Корневые системы формировались постепенно. Их развитие позволило эффективнее закрепляться в субстрате и извлекать воду и элементы питания из всё большего объёма почвы. Поэтому переход от низкорослой растительности к крупным растениям и лесам был серией эволюционных шагов, а не одним событием.1, 2

Как растения перестроили наземную среду

Растительность стала активным геологическим фактором. Корни и органическое вещество усиливали химическое выветривание, изменяли образование и удержание почв, а растительные покровы влияли на перенос осадка и характер речных систем. Леса создали вертикально сложные местообитания, большие запасы детрита и новые пищевые цепи для наземных организмов.

На глобальном уровне погребение органического углерода и изменение континентального выветривания воздействовали на концентрации CO₂ и O₂ и на поступление питательных элементов в океан. Общая роль наземных растений в перестройке системы Земли хорошо подтверждается, хотя точная величина вклада отдельных эволюционных новшеств в изменение атмосферы остаётся предметом исследований.2

Пример простыми словами

Лесистый склон и почти лишённый растительности берег реки ведут себя по-разному. Корни удерживают грунт, органическое вещество участвует в формировании почвы, а растительный покров меняет сток и локальный микроклимат. Массовое распространение сосудистых растений сделало такие биологические процессы постоянным фактором преобразования суши.1, 2

Частые ошибки
  • Называть сосудистые растения первыми организмами или первыми растениями на суше. Наземная биота и несосудистые растения появились раньше.1
  • Считать, что проводящие ткани, корни и леса возникли одновременно. Эти признаки накапливались поэтапно.
  • Представлять изменения CO₂ и O₂ как результат одной растительной инновации. Глобальные геохимические изменения складывались из нескольких процессов, и их точные вклады всё ещё обсуждаются.2

Другие вопросы

Источники

  1. 1 Donoghue P. C. J., Harrison C. J., Paps J., Schneider H. The evolutionary emergence of land plants Current Biology. 2021 г. Т. 31, № 19. С. R1281–R1298
  2. 2 Dahl T. W., Arens S. K. M. The impacts of land plant evolution on Earth's climate and oxygenation state – An interdisciplinary review Chemical Geology. 2020 г. Т. 547. Ст. 119665