Екологія

Як рослини допомогли зробити Землю унікальною

Рослини допомогли сформувати нашу планету. Нове дослідження продемонструвало, що перша з'явилася на суші життя не тільки змінила круговорот поживних речовин, а й посприяла одному з масових вимирань на Землі.

А з еволюцією рослин формувалися і річки, створюючи більше місць проживання для флори, а пізніше і для фауни.

Це додатковий доказ того, що Земля формувалася не лише завдяки фізичним процесам, пишуть редактори журналу «геонауки природи». Дослідження допомагає пояснити, чому Земля, очевидно, унікальна у всесвіті: адже вона еволюціонувала одночасно з життям, що населяє її.

«Без впливу життя Земля не стала б такою планетою, якою вона є зараз, - зазначають вчені. - Навіть якщо є ряд планет, на яких можуть існувати такі необхідні для життя в нашому розумінні процеси, як тектонічна активність, текуча вода і хімічні цикли, малоймовірно, що вони будуть такими, як на Землі ».

Перше масове вимирання

Скам'янілості мікроскопічних спор, що вказують на найпростіші рослини - можливо, схожих на сучасні мохи та печеночнікі - вперше з'явилися на суші близько 470 мільйонів років тому. Це трапилося відносно недавно в порівнянні з іншими формують планету подіями, пов'язаними з крихітними мікроорганізмами, що мають здатність рослин до фотосинтезу, тобто використання сонячного світла для виробництва цукру. Вважається, що близько 2 мільярдів років до того ціанобактерії, також звані синьо-зелених водоростей, почали наповнювати киснем атмосферу як побічним продуктом фотосинтезу.

Приблизно в той час, може, трохи раніше планета охолола, поширилися льодовики, і знизився рівень моря. Результатом стало масове вимирання кінця ордовицького періоду, яке спустошило океани, до яких була прив'язана життя того часу.

Перед вимиранням рівень двоокису вуглецю - важливого парникового газу - в атмосфері у багато разів перевищував сучасний. Але щось змусило значно знизитися і обсяги вуглекислого газу, і температуру. За словами вчених, цьому сприяли ранні рослини.

Рослини підсилюють процес, пов'язаний з ерозією кремнію, який вбирає вуглець з атмосфери і, в остаточному підсумку, ховає його на дні океану. Ось як це працює: двоокис вуглецю в атмосфері формує вуглекислоту. Вона випадає у вигляді кислотних дощів, вступає в реакцію з каменями, що містять кремній, створюючи вуглекислу сіль, яка, врешті-решт, змивається в океан, де формує вапняки.

«Таким чином, це схоже на насос, що перекачує двоокис вуглецю на дно океану, - пояснює Лайм Долан, дослідник і професор ботаніки Оксфордського університету. - На дно океану, де він і ізолюється ».

На фото зліва можна побачити сучасний мох Physcomitrella patens, використовуваний вченими, щоб зрозуміти, як прості рослини могли вплинути на значну зміну клімату, що викликало ордовицького вимирання близько 450 мільйонів років тому.

Щоб отримати необхідні поживні речовини, рослини виділяють кислоти, які розчиняють камені, вивільняючи потрібні мінерали. Пізніше, з розвитком коренів, рослини почали фізично розламувати камені.

Теорія під назвою «Гіпотеза про рослини девонського періоду» припускає, що більш складна фауна, звана судинні рослини, що з'явилася набагато пізніше, посприяла масового вимирання девонського періоду за допомогою такого ж охолоджуючого механізму.

Долан і його колеги підозрювали, що і більш рання флора мала схожу вплив. Вони провели випробування, як сучасний мох Physcomitrella patens впливає на виділення елементів з двох типів каменів: граніту і більш м'якого андезиту. Вони виявили, що мох підсилює ерозію в порівнянні з судинними рослинами.

Використовуючи кліматичну модель, вони продемонстрували, що, якщо рослини, як мох, в проміжку від 475 до 460 мільйонів років тому населяли б 15 відсотків в даний час озелененої території, рівень атмосферного вуглекислого газу зменшився б достатньо для глобального охолодження і поширення льодовиків.

За словами Долана, земні рослини могли вплинути на вимирання тих часів шляхом наповнення океанів фосфором, який вони вивільняли з каменів. Ці додаткові обсяги фосфору стали причиною нестачі кисню у воді, як це відбувається і в сучасних мертвих зонах, таких як Мексиканську затоку.

Таким чином, зазначають вчені, еволюція перших земних рослин могла опосередковано вплинути на знищення багатьох представників океанської флори.

Річки, як ми їх знаємо

Рослини, як виявилося, вплинули і на формування зовнішнього вигляду нашої планети. У Кембрійські період, більше 500 мільйонів років тому, річки були широкими і дрібними. Обрису їх берегів неясні в геологічних розрізах. Деякі вчені вважають, що співвідношення ширини до глибині становило 1000 до 1.

Еволюція земних рослин, а також за допомогою бруду, зрештою дала сучасним річках, як мінімум тим, що залишилися в природному вигляді, звивисті, вузькі канали, острови, грязьові заплави і багату фауну. Однак багато сучасних річки в результаті змін, внесених людиною, течуть не по природному маршрутом.

Крім того, що рослини викликали зміни в річках і оточуючих їх територіях - утримуючи берега, створюючи лісові хащі або сприяючи формуванню грунту - вони також відкрили нові можливості і для самих себе, і для тварин, таких як риби.

Очевидно, перші найпростіші рослини з'явилися на землі близько 470 мільйонів років тому. Бруд, будучи більш зв'язуючою речовиною в порівнянні з піском, з'явилася приблизно тоді ж, може, трохи раніше. Це дало річкових берегах більше міцності, дозволяючи каналах поглиблюватися і, в остаточному підсумку, ставати звивистими. Як стверджують вчені, тоді як бруд розпочала цей процес, саме рослини дозволили йому продовжуватися.

Рослини сприяю утворенню бруду, розбиваючи камені і кислотами, і пізніше корінням, що з часом зміцнило річкові береги. Перші звивисті ріки з'явилися близько 416 мільйонів років тому. З їх зміною створювалися нові можливості і для самих рослин, і для тварин, зокрема, комах і риб.

Близько 320 мільйонів років тому з'явилися переплетення вузьких каналів з міцними берегами. За словами вчених, причиною цьому стали хвойні дерева. У них велика коренева система, і їх знаходять у скам'янілостях, датованих приблизно тим періодом часу.

Лісові хащі, що з'явилися набагато раніше хвойних дерев, також мали великий вплив. Сучасні річки з колодами і корчами вже, протягом їх повільніше, а берега міцніше. (Європейські колоністи, намагаючись зробити річки судноплавними, прибрали колоди і зарості, отримавши протилежний результат). Підводна рослинність також є важливим місцем проживання прісноводних риб.

Більше 300 мільйонів років тому з поширенням лісів почали з'являтися острови, береги яких залишалися міцними завдяки корінню дерев. Проте, як пояснюють дослідники, складно робити ґрунтовні висновки, так як органічна матерія часто погано зберігається в геологічному розрізі. Навіть великі дерева і колоди розкладаються швидко.

   
   

Цей проект є науково-популярним періодичним виданням, що покликаний висвітлювати нові технології і допомагати робити наше життя кращим. Знання - ось що є двигуном прогресу, не тільки лінь. Ми - це сайт наукових новин, ми регулярно збираємо і публікуємо новини в науці, техніці, медицині, космонавтиці, а також пишемо про все найцікавіше у світі науки.

Зображення