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.

26.04.2025

Изучена способность атмосферы к самоочищению

С использованием нового метода ученые определили, что с конца 1990 гг. способность атмосферы к самоочищению растет за счет повышения концентрации гидроксильного радикала. По их мнению, это существенно снизило парниковый эффект. Причем рост содержания OH вызван антропогенным влиянием. »»»

25.04.2025

Установлено влияние вымирания динозавров на развитие экосистем

Путем моделирования ученые выявили закономерность повышения размера семян и плодов растений подлеска после вымираний крупных животных, что связано со сгущением лесного полога. Подобные тенденции зафиксированы на границе мезозоя и кайнозоя, а также к верхнему плейстоцену. »»»

25.04.2025

Изучено таяние ледников и его последствия

На основе анализа глобальных данных за прошедшую четверть текущего века ученые оценили объемы утраты ледников и выяснили, что темпы их таяния растут со временем. »»»

23.04.2025

Изучено влияние взрывов сверхновых на эволюцию Земли

В донных отложениях озера Танганьика ученые обнаружили 2 всплеска железа-60, связанного со взрывами сверхновых: во второй половине неогена и на границе с четвертичным периодом. Эти события произошли, предположительно, в звездном скоплении Скорпиона-Центавра или Тукана-Часов. Путем моделирования исследователи выяснили, что космическое излучение от них поступало на протяжении около 100 тыс. лет, и определили его количество. Анализ истории эволюции видового состава озера выявил некоторую зависимость со вторым всплеском изотопа. Это может быть связано с инициацией мутаций ДНК космическим излучением, хотя прямая зависимость не установлена. »»»

23.04.2025

Изучено поведение радионуклида в почве

Ученые исследовали поведение в фоновых почвах нептуния, отличающегося чрезвычайно длительным периодом полураспада. Установлено, что его растворимая пятивалентная форма фиксируется гумусом путем восстановления. »»»