Rośliny wychodzą na ląd

450 milionów lat
lub 110 metrów przed dniem dzisiejszym

Epoka: paleo­zoik / ordowik

Pierwsze rośliny i owady prze­mies­zc­zają się na ląd, poja­wia się wiele nowych gatun­ków. Klimat jest tropi­kalny, ale rośliny zmie­niają go zasad­niczo: wiążą dwut­le­nek węgla (gaz cieplar­niany) z atmos­fery, i tempe­ra­tura na ziemi spada. Jedno­c­ześ­nie wzrasta zawar­tość tlenu w atmos­ferze. Zmie­nia się również chemia morza. Główny konty­nent Gond­wany dryfuje nad biegu­nem połud­nio­wym. Wszystko to razem powo­duje drugie wiel­kie wymier­a­nie gatun­ków w histo­rii Ziemi.

Super­kon­ty­nent Gond­wana tworzy dużą masę lądową na półkuli połud­nio­wej. Dalej na północ zbliżają się do siebie Lauren­cja i Bałtyka. Duża część konty­nen­tów jest począt­kowo pokryta płytkimi, ciepłymi morz­ami. Jednak spadek tempe­ra­tury spowo­do­wany meta­bo­liz­mem roślin prowadzi do nowej epoki lodowcowej.

Tę infor­mację w pros­tym języku znajdzi­esz na stro­nie evokids.de.


Czas, w którym rośliny wyszły na ląd, jest dobrze udoku­men­to­wany przez liczne znale­ziska skami­e­niałości. Praw­do­pod­ob­nie miało to miejsce we ordowiku, około 480–450 milionów lat temu, a więc na dobre 100 milionów lat przed wyjściem na ląd kręgow­ców. Wyjście roślin na ląd praw­do­pod­ob­nie miało bezpoś­redni i znac­zący wpływ na rozwój klimatu, ponie­waż rosnąca aktyw­ność foto­syn­te­ty­czna zmnie­js­zyła stęże­nie CO2 w atmos­ferze, a to dopro­wad­ziło do ochłodze­nia klimatu tropi­kal­nego. Jednak potwier­d­zone znale­ziska skami­e­niałości są ogra­nic­zone do gatun­ków, które były już dobrze przy­sto­so­wane do życia na lądzie. Okreś­le­nie wieku metodą zegara mole­ku­lar­n­ego suge­ruje nawet, że najstarsze rośliny lądowe były o około 300 milionów lat starsze od najstarszych skami­e­niałych okazów.

Jest bardzo praw­do­pod­obne, że pierwsze rośliny lądowe rozwinęły się z grupy ramie­nic właści­wych (Chara­les), które mają podo­bieństwa we wzroście, rozmnaża­niu i podziale komó­rek z roślinami lądo­wymi. Potwier­d­ziły to mole­ku­larne bada­nia gene­ty­czne, w których porównano genomy czterd­zi­e­stu różnych glonów i roślin lądowych.

Ramie­nica pospo­lita (Chara vulga­ris) tworzy dywan w pobliżu powier­z­chni wody w stawie. (Źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chara1.jpg)

Wyma­ga­nia do życia na lądzie

Chociaż rośliny wodne nigdy nie doświad­c­zają stresu zwią­za­n­ego z suszą, jest to stałe zagroże­nie dla roślin lądo­wych. Mecha­nizm rozwi­nięty w tym celu przez rośliny lądowe polega na wytwarza­niu hormonu stresu, kwasu abscy­syn­o­wego. Jest on uwal­niany w dzisie­js­zych rośli­nach w odpo­wiedzi na suszę i zapew­nia prze­jście w tryb oszc­zęd­za­nia wody. Taka regu­lacja jest zbędna w przy­padku rami­en­nic żyją­cych w wodzie, ale mają one już geny kodu­jące wczesne etapy syntezy fitohor­monu. Rami­en­nice są również w stanie wykryć etylen, który we współc­zes­nych rośli­nach kontro­luje takie procesy jak rozwój kwia­tów czy dojr­ze­wa­nie owoców; Jednak (jeszcze) brakuje im genów do produk­cji tego gazu.

Tworzenie korzenia i oskórka (kutykula)

Dzisie­jsze rośliny lądowe mają zwykle oskó­rek, woskową warstwę pokry­wa­jącą całą roślinę (z wyjąt­kiem korzeni) i oddzie­loną od zewnę­trz­nej warstwy komórek.

Pierwsze rośliny lądowe nie miały wcale (lub przy­najm­niej spraw­n­ego) oskórka i mogły wchła­niać wodę i skład­niki odżyw­cze całą powier­z­ch­nią. Nie miały też jeszcze korzeni. Ich ryzo­idy, czas­ami postrz­egane jako analo­g­ony korzeni, nie powstały głów­nie do wchła­nia­nia wody i skład­ników odżyw­c­zych, ale były używane do przy­c­ze­pia­nia się do podłoża. Roślinami żyją­cymi dzisiaj z takimi ryzo­i­dami, czyli bez prawd­zi­wych korzeni, są mchy.

Pierwsze przy­sto­so­wa­nia do życia na wsi pole­gały na tym, że frag­menty roślin wynie­sionych nad ziemię były chro­nione przed utratą wody poprzez twor­ze­nie się oskórka. W tym samym czasie absorpcja wody została przes­un­ięta na niższe obszary roślin.

Sche­mat budowy rośliny mchu. Skład­niki odżyw­cze i woda są wchła­niane przez dolne liście. Ryzoid służy jedy­nie do zakot­wicze­nia go w ziemi.

Dopiero u paproci poja­wiają się prze­rosty tkanek we wnętrzu rośliny, co prowadzi do pęka­nia naskórka i powo­duje pęcz­nienie tkanki. Tkanka ta nie może być od samego początku pokryta ochronną warstwą kutiny, dlatego ideal­nie nadaje się do wchła­nia­nia wody i skład­ników odżyw­c­zych. Dzięki ryzo­i­dom, które utrzy­mują roślinę na podłożu, tkanka wyrasta­jąca z wnętrza orga­nizmu jest wcis­kana w podłoże i nie unosi rośliny. Jednak te wyros­tki komór­kowe wczes­nych paproci nie są jeszcze prawd­zi­wymi korze­niami. Na przy­kład nie mają wewną­trz prze­wod­zącej tkanki, w której mógłby odby­wać się ukie­run­ko­wany trans­port wody lub substancji.

Paproć pospo­lita z kłąc­zem i liśćmi. Małe sekcje po prawej stro­nie poka­zują pojem­niki z zarod­nikami, które rosną w punk­to­wych skupi­skach na spod­niej stro­nie liści. (Źródło: https://de.wikipedia.org/wiki/Echte_Farne#/media/File:Dryopteris_filix_mas_nf.jpg)

Powsta­wa­nie prawd­zi­wych korzeni nie jest dobrze udoku­men­to­wane przez skami­e­niałości. Obec­nie istnieją dwa zasad­niczo różne systemy korze­niowe, a miano­wi­cie jedno­rodne systemy korze­niowe paproci i roślin jedno­liści­en­nych, w których wiele podob­nych nitek korzeni poja­wia się na dolnym końcu osi łodygi oraz hete­ro­ge­niczne systemy korzeni dwuliści­en­nych, w których jeden lub więcej głównych korzeni rozgałę­zia się w korze­nie boczne. Jedno­rodne systemy korze­niowe paproci były praw­do­pod­ob­nie pierws­zymi prawd­zi­wymi korze­niami, w których uksz­tał­to­wały się tkanki prze­wod­zące do trans­portu wody i skład­ników odżyw­c­zych do orga­nizmu rośliny.

Podczas kieł­ko­wa­nia korze­nie najpierw wyrastają z okrywy nasi­en­nej i zapew­niają zakot­wicze­nie sadzonki w ziemi oraz dost­ar­c­za­nie rośli­nom skład­ników odżyw­c­zych. W przy­padku korze­nia wnika­nie w podłoże, takie jak gleba, jest również ułat­wione przez powsta­wa­nie ślis­kiej warstwy z degen­e­ru­ją­cych się (giną­cych) komó­rek, które nieustan­nie wyksz­tał­cają się na wier­z­chołku korze­nia. Taka czapka korze­niowa lub kalip­tra nad wier­z­choł­kową strefą wzrostu korze­nia jest zawsze obecna, nawet przy korze­niach powie­trz­nych, jako ochrona dla komó­rek wyrasta­ją­cych z tkanki.

Korzeń prawd­ziwy z kopułą z mart­wych komó­rek (4) (źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Root-tip-tag.png)

Adap­tacja reprodukcji

Aby zabez­pie­c­zyć kieł­ko­wa­nie nowej rośliny przed wysy­cha­niem, rośliny lądowe umieściły pierwsze podziały komór­kowe tych zarod­ków w osło­nie (płaszczu nasi­en­nym). Ta otoczka została utwor­zona jeszcze przez roślinę matkę i zawi­era również tkankę odżyw­czą dla zarodka, który w niej rośnie. Zaro­dek w skoru­pie nazy­wany jest również embr­io­nem, dlatego rośliny lądowe nazy­wane są embriofitami.

Embr­ion roślinny. Zaro­dek rośnie z zapłod­nio­nej zygoty do tkanki odżyw­c­zej (bielma), która również się rozmnaża. W okry­wie nasi­en­nej powstają liście­nie i korzeń (radi­cula). Przy­kład przed­sta­wia roślinę dwuliścienną.

Twor­ze­nie embr­i­onów u roślin i zwier­ząt rozwi­jało się nieza­leż­nie od siebie i powinno być postrz­egane jako metoda rozwoju zarod­ków poza wodą. [KHB]

Komentowanie jest wyłączone.