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.