Первые тропические леса возникли, когда растения решили проблему "водопровода"

Ученые, включая сотрудников Смитсоновского института, обнаружили, что листья цветковых растений в первых тропических лесах мира имели больше жилок на единицу площади, чем когда-либо прежде. Это увеличивало количество воды, доступной листьям, позволяя растениям поглощать больше углерода и расти крупнее. Улучшенная "водопроводная система" могла радикально изменить движение воды и углерода в лесах, влияя на окружающую среду.

"Увлекательно, что такая простая характеристика листа, как плотность жилок, позволяет изучать работу растений в прошлом", — отметил Клаус Винтер из Смитсоновского института тропических исследований. — "Когда растения фиксируют углерод, они теряют воду в атмосферу. Поэтому для высокой продуктивности, как у многих современных цветковых растений, требуется высокоразвитая "водопроводная система"".

Прогулка по тропическому лесу более 100 миллионов лет назад отличалась от современной. Динозавров затеняли бесцветковые растения, такие как саговники и папоротники. Спустя 40 миллионов лет динозавры исчезли, а первые современные тропические леса, состоящие из гигантских цветковых деревьев, появились.

Исследуя изображения более 300 видов ископаемых листьев, команда под руководством Тейлора Фейлда из Университета Теннесси подсчитала количество жилок на заданной площади листа. Бесцветковые растения тогда и сейчас имеют относительно мало жилок. Работа показывает, что даже после появления цветковых растений потребовалось время для развития эффективной "водопроводной системы", позволившей им стать гигантскими формами жизни, подобными тропическим деревьям.

Согласно исследованию, опубликованному в Proceedings of the National Academy of Sciences, плотность жилок в листьях цветковых растений увеличивалась как минимум дважды в ходе перехода от древних к современным тропическим лесам.

Ключевые этапы эволюции:

• Первый скачок (около 100 млн лет назад): плотность жилок в листьях цветковых растений впервые превысила этот показатель у бесцветковых.
• Второй, более значительный скачок (спустя 35 млн лет): в этот период впервые находят окаменелые стволы деревьев диаметром более метра, что указывает на эволюцию цветковых деревьев. Вскоре их листья имели вдвое больше жилок на единицу площади, чем у бесцветковых растений.
• К концу мелового периода (около 65 млн лет назад): количество жилок на единицу площади листа стало очень близким к показателю современных тропических лесов.

Исследование поднимает новые вопросы: позволили ли улучшения в "водопроводной системе" цветковых растений появиться гигантским деревьям тропических лесов? Как это изменение повлияло на климат? Были ли эти растения лучше приспособлены к естественно влажным условиям, или сами деревья способствовали изменению климата, выбрасывая больше воды в атмосферу?