Как цветковые растения захватили Землю

Среди различных проблем и загадок, волнующих палеонтологов и специалистов по эволюции, есть не только загадки вымирания тех или иных групп организмов, но и загадки появления и распространения живых существ. Одна из таких загадок, интересовавших еще Чарльза Дарвина – внезапное, практически взрывное распространение цветковых (покрытосеменных) растений в меловом периоде.

Последний период Мезозоя – мел, у многих ассоциируется с динозаврами, как и вся Мезозойская эра. Это верно, но меловой период был прежде всего веком цветковых растений. Это был период, когда покрытосеменные вышли из тени, из своих небольших, "окраинных" экологических ниш и захватили практически всю Землю, изменив тем самым ее биосферу.

Во времена Дарвина это событие казалось почти мгновенным. Палеонтологических данных было мало и цветковые растения, как казалось тогда исследователям, появлялись в середине мела буквально «ниоткуда». Поэтому Дарвин в одном из своих писем даже назвал быстрое появление и возникновение цветковых "ужасной загадкой", не укладывающейся в его теорию.

Тут надо отметить, что Дарвин был очень честен по отношению к своим читателям и прямо говорил о тех вещах, которые не мог объяснить. Сейчас понятно, что все произошло не мгновенно, хотя, конечно, довольно быстро в геологическом плане. Цветковые растения возникли в юрском периоде или в начале мела. Достоверные отпечатки цветковых найдены в отложениях возрастом 140 миллионов лет, а к началу аптского века (125 миллионов лет назад) они уже прочно закрепились в тех экологических нишах, которые по каким-то причинам не могли занять голосеменные.

А затем началось "завоевание" Земли. Если 105 миллионов лет назад покрытосеменные составляли от 5 до 20 процентов от всех видов растений в различных экосистемах, то 65 миллионов лет назад – в конце мела, уже все 80%. Основной всплеск численности и разнообразия цветковых пришелся на средний мел.

Естественно, замена голосеменных растений покрытосеменными не могла не повлиять на других членов экосистемы. Началась бурная эволюция насекомых, тесно связанных с цветковыми растениями, изменения коснулись и динозавров – многие палеонтологи считают, что расцвет гадрозавров и цератопсов в позднем мелу связан именно с покрытосеменными, которыми питались эти травоядными.

Но что помогло цветковым так широко распространится по Земле? Во-первых, конечно, коэволюция с насекомыми – опылителями. Но только ли один этот фактор имел значение? Специалисты по экологии и эволюции Франк Берендс (Frank Berendse) и Мартин Шеффер (Marten Scheffer) из Университета Вагенингена в Нидерландах (Wageningen University) считают что нет, были и другие причины. Голландские экологи сравнили скорость роста голосеменных и покрытосеменных растений. Покрытосеменные оказались быстрее. Если наводнение или лесной пожар уничтожали на каком-то участке старую растительность, состоявшую из голосеменных, то новые голосеменные там уже не вырастали – просто не успевали, так как покрытосеменные с большей скоростью роста уже занимали территорию.

Эту идею экологи и палеонтологи выдвигали и раньше, до исследования голландцев. Но Берендс и Шеффер обратили внимание еще на один фактор. Обладающие более мясистыми, небольшими, легко разлагающимися листьями и стеблями, покрытосеменные стали быстро формировать питательную почвенную подстилку, на которой они росли еще лучше. Голосеменные хорошо приспособлены к жизни на бедных почвах – не даром сейчас они хорошо растут на песчаных грунтах или вдоль насыпей железных дорог, а вот на питательных почвах им с покрытосеменными не тягаться.

Видимо, возникла положительная обратная связь – цветковые растения удобряли почву и тем самым изменяли среду "под себя". Особенно важным оказалось то, что среди покрытосеменных возникло много травянистых растений. Ведь до них, в юрском периоде и ранее, травы в нашем понимании не было. Конечно, были небольшие травянистые хвощи и папоротники, но их стебли жестче, тверже, они перегнивают медленнее. А вот обычные (теперь обычные) травы имеют короткий жизненный цикл, быстро отмирают и легко разлагаются, удобряя почву. Получается, что если на каком-то участке селились покрытосеменные, то почва на нем и вокруг него становилась плодороднее, покрытосеменные на ней росли еще лучше и участок, захваченный ими, расширялся.

Гипотеза голландских специалистов опубликована в журнале "Ecology Letters", об их исследовании пишут "BBC" и "ScienceDaily"

P.S. Интересно, что массовое распространения травы в современных экосистемах затрудняет съемку различных научно-популярных фильмов о динозаврах и других древних животных, живших на Земле до начала мела. Ведь сейчас довольно сложно найти места, похожие на ландшафты юры или триаса - лишенные привычной нам травы и другой покрытосеменной растительности.

30.06.2025

Ведется изучение биоразнообразия на границе Якутии и Иркутской области

Для экологически безопасной разработки месторождений Восточной Сибири и реализации прочих промышленных проектов ученые исследуют экосистемы на границе Якутии и Иркутской области. »»»

27.06.2025

Разработана новая технология изучения керна

Ученые внедрили в анализ керна систему ИИ, способную осуществлять его комплексное описание, определяя основные физические характеристики, а также проверять прошлые данные. »»»

26.06.2025

Оценено состояние многолетнемерзлых пород арктических торфяников России

Путем исследования температур арктических торфяников различных типов ученые установили различия между ними и оценили, что состояние многолетнемерзлых пород пока сохраняет стабильность. »»»

20.06.2025

Растет продолжительность и интенсивность Эль-Ниньо и Ла-Нинья

Зафиксирован рост продолжительности фаз ENSO с традиционного примерно года до 3 лет, а также повышение частоты многолетних Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Считается, что это связано с ростом температуры атмосферы и океана с глобальным потеплением. »»»

18.06.2025

Установлен механизм, сдерживающий извержение Йеллоустоунского вулкана

Путем исследования структуры магматического резервуара Йеллоустоунского вулкана ученые выяснили, что над ним находится слой пористой породы. Он обеспечивает постепенный выход газов, предотвращая их накопление до критического уровня. »»»