Как цветковые растения эволюционировали, чтобы доминировать на Земле?
Новое исследование в Ecology Letters раскрывает эволюционный триггер, который дал ранним цветковым растениям решающее конкурентное преимущество и привел к их последующему взрывному распространению и изобилию.
Исследователи доктор Тим Бродрибб и доктор Тейлор Филд использовали физиологию растений, чтобы показать, как цветковые растения (покрытосеменные), включая сельскохозяйственные культуры, смогли доминировать на суше. Ключом стало эволюционное развитие более эффективной гидравлической системы — «листовой сосудистой сети» — что увеличило скорость фотосинтеза.
Методология и выводы:
- Ученые измерили плотность жилок листьев и использовали связанную гидравлико-фотосинтетическую модель, чтобы реконструировать эволюцию гидравлической способности листьев у семенных растений.
- Результаты показали, что эволюционное преобразование сосудистой системы листьев покрытосеменных подняло их фотосинтетический потенциал на новый уровень.
- Успех этого шага объясняется тем, что в условиях относительно низкой концентрации атмосферного CO2 (как в настоящее время) эффективность транспорта воды и фотосинтетическая производительность тесно связаны. Поэтому адаптации, повышающие транспорт воды, усиливают максимальный фотосинтез, давая существенное эволюционное преимущество перед видами-конкурентами.
Эволюционное значение:
- Появление плотной сети жилок у цветковых растений примерно 140–100 миллионов лет назад стало событием огромной значимости.
- Этот шаг обеспечил «меловой стимул для продуктивности», который повлиял на всю биосферу и закрепил фундаментальную роль этих растений в биологических и атмосферных функциях Земли.
Как отмечает Тим Бродрибб: «Без этой гидравлической системы, по нашим прогнозам, фотосинтез листьев был бы вдвое ниже, чем сейчас. Без этого эволюционного шага у наземных растений не было бы физической способности обеспечивать высокую продуктивность, которая лежит в основе современной наземной биологии и человеческой цивилизации».
Источник: Wiley