Žalioji invazija: kaip augalai išlipo iš vandens ir pakeitė mūsų pasaulį

Tačiau tada įvyko kažkas nuostabaus: sausumoje pradėjo augti augalai. Šis momentas buvo vienas iš svarbiausių įvykių Žemės istorijoje, nes jis amžiams pakeitė planetą.

Augalų istorija prasideda vandenyje. Pirmieji augalams panašūs organizmai buvo paprastos, mažytės žalios gyvybės formos – pavyzdžiui, dumbliai. Dumblius galima pamatyti ir šiandien – kaip jūros dumblius paplūdimiuose arba kaip žalias gleives ant akmenų tvenkiniuose.

Dumbliai gyvena Žemės vandenynuose ir ežeruose jau daugiau nei milijardą metų. Jie gali patys gaminti maistą, naudodami Saulės šviesą, vandenį ir anglies dioksidą – cukrų gamybai. Šis procesas vadinamas fotosinteze, jo metu kaip šalutinis produktas išsiskiria deguonis – dujos, kurių mums reikia kvėpavimui.

Iš pradžių Žemės atmosferoje buvo labai mažai deguonies. Per milijonus metų fotosintezę atliekantys organizmai – tokie kaip dumbliai ir kai kurios bakterijos – lėtai išskirdavo deguonį į orą. Šis pokytis, kartais vadinamas Didžiuoju deguonies atsiradimu, leido išsivystyti didesnėms ir sudėtingesnėms gyvybės formoms. Be deguonį gaminančių organizmų gyvūnai, įskaitant žmones, niekada nebūtų galėję egzistuoti.

Mokslininkai mano, kad pirmieji tikrieji augalai išsivystė iš žaliųjų dumblių maždaug prieš 470 milijonų metų. Šie ankstyvieji augalai gyvavo sekliame vandenyje netoli krantų, kur sąlygos dažnai keisdavosi. Kartais jie būdavo po vandeniu, kartais – veikiami oro. Ši aplinka padėjo jiems palaipsniui prisitaikyti prie gyvenimo sausumoje.

Pereiti į sausumą nebuvo lengva. Vandens augalams padeda vanduo, jie gali lengvai įsisavinti maistines medžiagas, tačiau sausumos augalai susidūrė su naujais iššūkiais. Kaip jiems išvengti išdžiuvimo? Kaip jiems stovėti vertikaliai, neplūduriuojant? Kaip jiems gauti vandens ir maistinių medžiagų iš sausos žemės?

Norėdami išgyventi, ankstyvieji augalai išsiugdė svarbias naujas savybes. Vienas iš pagrindinių prisitaikymų buvo vaškinis sluoksnis, vadinamas kutikula, kuris padėjo išlaikyti vandenį augalo viduje. Augalai taip pat išsiugdė stipresnes ląstelių sieneles, leidžiančias jiems stovėti vertikaliai, nepaisant gravitacijos. Paprastos šaknų pavidalo struktūros, vadinamos rizoidais, padėjo augalams įsitvirtinti žemėje ir įsisavinti vandenį bei mineralus iš dirvožemio.

Ankstyviausi sausumos augalai buvo labai maži ir paprasti. Jie atrodė panašiai į šiuolaikines samanas, kerpsamanes ir ylvaisūnus, kurie iki šiol auga drėgnose vietose, pavyzdžiui, miško paklotėje ir upelių pakrantėse. Šie augalai neturėjo tikrų šaknų ar stiebų ir laikėsi arti žemės. Ankstyvųjų sausumos augalų – tokių kaip kuksonija – fosilijos datuojamos maždaug 430 milijonų metų ir demonstruoja mažus šakotus stiebus, vos 2–5 cm aukščio.

Nors šie augalai buvo labai maži, jie turėjo milžinišką poveikį Žemei. Augalams plintant po sausumą, jų šaknys padėjo susmulkinti uolienas į dirvožemį – šis procesas vadinamas erozija. Taip susiformavo derlingesnis dirvožemis, galėjęs išlaikyti daugiau gyvybės.

Augalai taip pat išskyrė daugiau deguonies į atmosferą, pagerindami oro kokybę ir padėdami gyvūnams kvėpuoti. Augalai sukūrė naujas buveines ir maisto šaltinius, leidžiančius vabzdžiams ir kitiems gyvūnams persikelti iš vandens į sausumą.

Kai augalai įsitvirtino sausumoje, evoliucija tęsėsi. Maždaug prieš 420 milijonų metų augaluose išsivystė apytakinis audinys: mažyčiai vamzdeliai, pernešantys vandenį ir maistines medžiagas po visą augalą. Šis prisitaikymas leido augalams augti aukštesniais ir stipresniais, nes vanduo galėjo būti perkeliamas aukštyn iš šaknų į lapus. Tarp šių apytakinių augalų buvo ankstyvieji paparčių ir pataisų giminaičiai.

Su apytakiniu audiniu augalų gyvybė tikrai pradėjo klestėti. Maždaug prieš 360 milijonų metų didžiuliai miškai dengė didžiąją dalį Žemės. Kraštovaizdyje dominavo milžiniški paparčiai ir medžiai, kai kurie iš jų buvo aukštesni nei 30 metrų. Laikui bėgant, šių miškų negyvos augalinės medžiagos buvo palaidotos ir suspaustos, galiausiai suformuodamos anglį, kurią žmonės iki šiol naudoja kaip energijos šaltinį.

Kitas svarbus augalų evoliucijos etapas buvo sėklų atsiradimas maždaug prieš 380 milijonų metų, kurios atsirado pas sėklinius paparčius. Kiti sėkliniai augalai, tokie kaip ankstyvosios spygliuočių rūšys – grupė, kuriai priklauso ir šiuolaikinės pušys – galėjo daugintis be vandens apvaisinimui. Sėklos apsaugojo augalų embrionus ir leido augalams išgyventi atšiauriomis sąlygomis: pavyzdžiui, per sausrą ar šaltį.

Naujausias svarbus augalų evoliucijos etapas įvyko maždaug prieš 140 milijonų metų, kai atsirado žydintys augalai, kuriuos mokslininkai vadina gaubtasėkliais. Žiedai padėjo augalams pritraukti vabzdžius ir paukščius, kurie platino žiedadulkes ir sėklas. Vaisiai išsivystė, kad apsaugotų sėklas ir padėtų joms keliauti. Šiandien žydintys augalai sudaro didžiąją dalį augalų, kuriuos matome, įskaitant medžius, žoles, vaisius ir daržoves.

Pirmieji augalai ne tik išgyveno, bet ir pakeitė Žemę. Jie pakeitė atmosferą, suformavo dirvožemį ir sukūrė ekosistemas, leidžiančias gyvūnams klestėti sausumoje. Tik dėl augalų evoliucijos Žemė tapo žalia, gyva planeta, kupina įvairiausios gyvybės – kokią pažįstame ir šiandien.