Первые наземные растения росли корнями вверх. Первые наземные растения произрастали
ПЕРВЫЕ ПОЧВЫ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАЗЕМНЫХ РАСТЕНИЙ
| Заглавие статьи | ПЕРВЫЕ ПОЧВЫ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАЗЕМНЫХ РАСТЕНИЙ |
| Автор(ы) | СЕРГЕЙ НАУГОЛЬНЫХ |
| Источник | Наука в России, № 1, 2008, C. 37-43 |
Доктор геолого-минералогических наук Сергей НАУГОЛЬНЫХ, Геологический институт РАН
В каких условиях сформировались первые почвы нашей планеты? Когда и в результате каких процессов растения вышли на сушу? Методы палеоботаники позволяют углубить понимание эволюционных изменений, происходивших на Земле сотни миллионов лет назад.
Два побега волховиеллы, сохранившиеся рядом с фрагментом головною панциря трилобита
Детальная прорисовка образца волховиеллы. На верхушках побегов видны эллиптические спорангии, а на поверхности побегов - спиральные утолщения.
ВОЛХОВСКАЯ НАХОДКА
Живописные берега реки Волхов в Ленинградской области привлекательны не только для туристов, но и для палеонтологов. Здесь, в осыпях под отвесными обрывами или прямо среди обмытых речными водами галек, можно найти окаменелые остатки морских беспозвоночных - вымерших обитателей давно исчезнувшего теплого мелководного моря. Особенно часто встречаются сферические панцири эхиносферитов, относящихся к типу иглокожих, двустворчатые раковины брахиопод (плеченогих) и окаменелые колонии мшанок. Если постараться, отыщется панцирь трилобита - представителя группы членистоногих, особенно характерной для первой половины палеозойской эры*. Однако на Волхов меня привели не остатки эхиносферитов и трилобитов...
Следует отметить, что верхняя часть ордовикских отложений, обнажающихся в Ленинградской области, была размыта еще в палеозое, и непосредственно над ордовикскими известняками залегают красноцветные песчаники и глины девонского возраста. Отложения верхнего ордовика, всего силура и нижнего (а отчасти и среднего) девона в этом регионе не встречаются. По-видимому, осадконакопление в течение многих миллионов лет здесь отсутствовало (а если и имело место, то соответствующие отложения были разрушены последующим размывом), сама же территория представляла собой сушу.
В верхней части ордовикских отложений, обнажающихся по берегам Волхова, окаменелых остатков морских беспозвоночных по мере продвижения вверх по разрезу становится все меньше и меньше. Такая тенденция, очевидно, отражает общий регрессивный характер стратиграфической последовательности. На это же указывают странные "хардграунды" - поверхности "твердого дна" с отчетливыми кавернами палеокарста и карманами растворения, формировавшимися уже в субаэральных, практически наземных условиях. Именно поэтому в известняках среднего ордовика, а конкретно - в валимской и вельской свитах, принадлежащих ухакускому горизонту (примерно 460 млн. лет назад), можно предположить присутствие палеопочв. Кстати, последние, относящиеся к каменноугольным, пермским и триасовым отложениям Русской платформы и Приура-
* Палеозой (542 - 251 млн. лет назад) - одна из групп общей стратиграфической шкалы и соответствующая ей эра геологической истории. Включает 6 геологических систем: кембрийскую (542 - 488,3 млн. лет назад), ордовикскую (488,3 - 443,7), силурийскую (443,7 - 416), девонскую (416 - 359,2), каменноугольную (359,2 - 299) и пермскую (299 - 251 млн. лет назад) (прим. авт.).
Скопление панцирей трилобитов (Xenasaphus devexus).
лья, к настоящему времени уже обнаружены и описаны геологами, палеоботаниками и почвоведами. Но вот каким образом шли процессы образования почв разных типов, какие фазы прошла их эволюция, пока остается неясным. Желание найти древнейшие почвенные профили и привело меня на волховские берега.
Уже первые наблюдения и результаты обнадеживали. В изучавшемся разрезе у деревни Бор, расположенном на правом берегу реки, выше города Волховстрой, признаки субаэральной экспозиции, т.е., по меньшей мере, периодического осушения валимских и вельских отложений, безусловно, присутствовали. В один из дней, отбирая образцы для последующего изучения, я вдруг заметил на поверхности небольшого куска известняка, расколовшегося под ударом молотка, странные образования. Сам известняк содержал фрагменты панцирей крупных трилобитов вида Xenasaphus devexus Eichwald, образовывавших моновидовые скопления в пограничных отложениях валимской и вельской свит. Однако на головном панцире ксеназафуса, находившегося в моих руках, располагалось нечто совершенно удивительное.
К нему прикреплялись два небольших темно-коричневых побега длиной около 5 мм и шириной до 0,5 мм, с эллиптическими вздутиями на верхушке. При внимательном исследовании находки оказалось, что ткани, их слагающие, неоднородны. У побегов были плотные наружные покровы, а сами побеги и верхушечные образования имели неясные спирально расположенные бороздки и утолщения.
Внешне, как по общему облику, так и по размерам, загадочные остатки очень напоминали побеги тортиликаулиса (Tortilicaulis offaenus Edwards et al.) - примитивного спорового растения из группы риниофитов, описанного в 1994 г. группой английских палеоботаников, возглавляемой Дайаной Эдварде и Джоном Ричардсоном, известными специалистами по первым наземным растениям. Однако остатки тортиликаулиса они обнаружили в нижнедевонских отложениях, а мое загадочное растение было найдено в среднеордовикских. Значит, их разделяло не менее 60 млн. лет...
ОРДОВИКСКИЕ ИЗВЕСТНЯКИ
Скептически настроенный читатель, конечно, может проявить известное недоумение: как же наземное растение оказалось на панцире жившего в воде трилобита? Этот вопрос требует обстоятельного ответа и небольшого экскурса в палеозоологию.
Безусловно, трилобиты были морскими организмами, в большинстве обитали на самом дне, т.е. относились, как говорят биологи, к подвижному бентосу. Встречались и мелкие, планктонные их формы, а также слепые обитатели придонного ила. Но все ли трилобиты жили в относительно глубоководных условиях?
Я думаю, что в мелководном ордовикском море многие из трилобитов вполне приспособились к жизни практически у уреза воды, в условиях первых сантиметров глубины и периодического осушения.
Именно пребывание на границе водной и воздушной сред могло способствовать появлению у них специфических адаптации, в частности, образованию глаз, сидящих на возвышениях или даже на стебельках. Эти адаптации, конечно же, были востребованы и в условиях жизни на дне, при зарывании в ил и т.д., но не будем забывать, что, например, у современных крабов, существующих в полосе прибоя или в мангровых зарослях, и даже у некоторых рыб (скажем, у илистого прыгуна) глаза тоже сидят на специфических возвышениях или же стебельках, повторяющих один в один строение глаз некоторых ордовикских трилобитов.
Теперь несколько слов о слоях, в которых я нашел остатки таинственного растения. В них, как уже отмечалось, встречаются массовые скопления крупных (до 15 см в длину) панцирей трилобитов-ксеназафусов. Эти скопления нередко называют местами линьки ксеназафусов, однако такое предположение вызывает ряд возражений. Во-первых, если речь идет о линочных панцирях, почему все они практически одного размера? Трилобиты, понятное дело, линяли на протяжении всей своей жизни, поэтому в местонахождении должны попадаться "одежды" разного размера, отражающие онтогенетические стадии развития особей. А этого не наблюдается. Во-вторых, панцири ксеназафусов сохранились в
Такими 150 лет назад палеоботаники представляли первые наземные растения. Psilophyton princeps Dawson, реконструированный англичанином Досоном в 1859 г. по находкам из нижнего девона в Канаде.
Протобаринофитон Обручева (Protobarinophyton obrutschevii Ananiev) девонского периода - вполне сформированное высшее наземное растение, один из видов, произраставших в первых "протолесах", появившихся на нашей планете в результате естественного отбора (по А. Ананьеву, 1957 г.).
целом виде (обламываются только подвижные щеки, да и то не у всех экземпляров), хотя в процессе линьки они должны разваливаться на составные части. В-третьих, одноразмерные панцири образуют компактные скопления, разделенные пустыми пространствами. Получается, что трилобиты должны были одновременно приползать на определенном этапе своей жизни в одно место и синхронно сбрасывать панцири? Такая гипотеза мне представляется маловероятной.
Я предлагаю другое объяснение феномена образования скоплений панцирей ксеназафусов в среднеордовикских отложениях Ленинградской области. Последние формировались в исключительно мелководных условиях при периодических и довольно длительных осушениях. Многочисленные ксеназафусы, обитавшие на сублиторали*, могли попадать в обширные мелкие лужи, возникавшие при долговременном осушении дна. Именно там, где медленно высыхала морская вода, они и находили свое последнее пристанище, образуя по мере сокращения лужи все более и более плотные скопления. Эта гипотеза объясняет и присутствие на панцирях уже погибших ксеназафусов возможных остатков наземных растений.
НАЗЕМНЫЕ РАСТЕНИЯ ПОЯВИЛИСЬ ДО СИЛУРА?
Следует отметить, что сообщения о находках макроостатков наземных растений в ордовикских отложениях самых разных районов мира уже неоднократно появлялись в печати, но ученые к ним относились довольно скептически, хотя присутствие спор высших растений в породах ордовикского возраста признают многие палеоботаники. Однако если есть споры, значит, должны были существовать и растения, их продуцировавшие.
Если взять прекрасный по исполнению и исключительно точный в плане передачи научной информации альбом чешских специалистов Зденека Шпинара и Зденека Буриана "История жизни на Земле" (1977 г.) и открыть страницу, посвященную первым наземным растениям, то на иллюстрации с изображением побережья ордовикского моря увидим заросли невысоких травянистых растений, относящихся к виду Boiophyton pragense Obrhel. Бойофитон описан чешским палеоботаником Иржи Обргелом в 1959 г. по образцу, найденному у села Вокович в окрестностях Праги. На нем сохранился отпечаток тонкого побега с ланцетовидными листьями, напоминающими листья плауна или листостебельного мха. Некоторые палеоботаники предполагают, что бойофитон - это остатки дендроидных граптолитов,
* Сублитораль - зона морского дна, относящаяся к шельфу (прим. ред.).
Современные лишайники, относящиеся к роду кладония (Cladonia), позволяющие взглянуть сквозь мглу времен на первые наземные растительные сообщества.
Одно из древнейших наземных растений куксония (Cooksonia crassiparietilis Jurina), найденное в нижнедевонских отложениях Центрального Казахстана. Куксония дает представление о строении древнейших наземных растений. Хорошо видны вильчато разделенные безлистные побеги с одиночными эллиптическими спорангиями, сидящими на концах веточек.
вымерших морских полуколониальных полухордовых животных, обитавших от кембрия до карбона. Спустя семь лет этот ученый описал еще одно ордовикское растение - крейциеллу Путцкера (Krejciella Putzkerii Obrhel), отдаленно напоминавшее часть побега плауновидного.
Одновременно с первой статьей Обргела в Польше вышла в свет другая работа, которая так и называлась "Открытие ордовикских наземных растений". Авторы - польский палеонтолог Роман Козловский и венгерский палеоботаник Пал Грегуш - сообщали о находке ископаемых остатков двух растений, отнесенных к новым родам и видам: Musciphyton zakroczymense Greguss и Hepaticaephyton polonicum Greguss. Их обнаружили в долине Вислы в 30 км севернее Варшавы, у села Закрочим, в глыбах известняка ордовикского возраста, перенесенных плейстоценовым ледником из Скандинавии. Козловский растворял известняковые образцы на предмет извлечения остатков граптолитов и вместе с ними, а также иглокожими и брахиоподами обнаружил фрагменты побегов явно наземных растений, скорее всего, перенесенных в море с близлежащей суши. Мусцифитон и гепатикафитон оказались примитивнее считавшихся в то время первыми наземными растениями псилофитов (риниофитов), однако судя по наличию кутиновых покровов и разделению побега на ткани, оба произрастали на суше.
В литературе есть сведения и о других окаменелых остатках предположительно наземных растений в нижнепалеозойских отложениях. Конечно, многие сообщения вызывают сомнения: растительные остатки нередко имеют неважную сохранность, а их интерпретация неоднозначна. Но сам факт, что такие данные есть и их количество увеличивается, свидетельствует: некоторые из них действительно отражают первые шаги растительного мира по освоению и колонизации суши.
ВОЗМОЖНЫЙ СЦЕНАРИЙ
Какое же место могло занимать растение из среднеордовикских отложений, найденное мной на Волхове, в общей цепочке событий, приведших к появлению высших растений и формированию первых наземных сообществ?
Давайте сначала обратимся к морфологии обнаруженного растения, которое я предлагаю назвать волховиеллой примитивной (Volkhoviella primitiva Naug.) - оно созвучно и месту находки, и ее эволюционной примитивности. В моем распоряжении - единственный экземпляр с двумя сохранившимися побегами, избранный голотипом (типовым образцом). Побеги не превышают в длину 5 мм при ширине в самой узкой части около 0,4 мм. На верхушке располагается единичное эллипсоидальное или веретеновидное утолщение, очевидно, являющееся
спорангием (вместилищем спор). Длина его 1,2 мм при ширине около 0,8 мм. К сожалению, сохранность побегов, замещенных за многие миллионы лет лимонитом (гидроокислами железа), исключает возможность детальных исследований с привлечением микроскопии. И спорангии, и сами побеги имеют внешние покровы, отличающиеся по консистенции (плотности и интенсивности окраски) от остальной части растения. Наличие проводящих тканей не установлено.
Как легко увидеть из приведенного описания, волховиелла представляла собой очень примитивное растение, сочетавшее внешние признаки и риниофитов вроде упоминавшегося тортиликаулиса, и некоторых современных лишайников, например, известной любителям ботаники кладонии. Конечно, данных о строении волховиеллы слишком мало для того, чтобы с уверенностью говорить о ее принадлежности к высшим растениям. Но остатки найдены в отложениях с признаками субаэрального происхождения, а наличие у этого растения плотных покровов свидетельствует в пользу того, что оно могло произрастать в наземных условиях.
Вообще говоря, для достоверного отнесения ископаемого остатка к древнейшим высшим растениям необходимо зафиксировать присутствие таких признаков, как наличие спор с трехлучевым рубцом, проводящей системы, разделения на ткани и присутствие эпидермиса с устьицами. К сожалению, даже у наиболее хорошо изученных позднесилурийских и девонских риниофитов многие из перечисленных выше признаков остаются неизвестными.
Примитивность строения волховиеллы, вместе с ее исключительно большой древностью, указывает на то, что она располагается где-то в самом основании древа наземных растений.
Каким же образом происходил процесс освоения растениями суши и с какими другими событиями в истории биосферы Земли он был сопряжен?
В архейскую эру (3800(?) - 2500 млн. лет назад) - первую в геологической истории нашей планеты - континенты, скорее всего, были безжизненными, однако уже в протерозое (2600 - 542 млн. лет назад), после появления первых прокариотных организмов - цианобионтов, их колонии могли развиваться не только в морях и океанах докембрия, но и в условиях суши,
Схема формирования первых наземных растительных сообществ: AR - архейская эра, PR - протерозойская эра, Є - кембрийский период, O - ордовикский период, S - силурийский период, D - девонский период.
в понижениях, увлажнявшихся после выпадения атмосферных осадков. Возможно, именно в последних, на первых размягченных и обогащенных органическим веществом субстратах начали формироваться наземные сообщества, состоявшие из бактерий, водорослей и грибов, образовывавших тесные симбиотические связи. Здесь, по-видимому, появились лишайники, сохраняющие свои "спартанские" жизненные предпочтения и по сей день.
Процесс развития первых наземных сообществ был тесно связан с формированием первых почв, причем взаимодействие последних и бактериально-водорослево-грибных сообществ было, по моему мнению, системой с обратной связью. Развитие почв способствовало расширению архаического разнообразия таксонов, входивших в состав только что образовавшихся наземных сообществ, а жизнедеятельность их элементов обогащала первичные почвы различными биогенами, накопление которых в конечном счете привело к образованию гумусированного слоя - генетического почвенного горизонта "A". Механическое и химическое разрушение изначально скальных или кластических (обломочных) субстратов обусловило формирование второго, нижележащего генетического горизонта "B". Эта взаимосвязанная и взаимозависимая пара (почва - растительное сообщество), вероятно, появилась не позднее начала палеозойской эры, в кембрийском или начале ордовикского периода.
Однако в становлении наземной растительности не могли не принять участие и сугубо морские водорослевые сообщества, произраставшие в условиях сублиторали и литорали*, при периодических осушениях, обусловленных приливами и отливами. В конце протерозоя и в начале палеозоя базовое разнообразие водорослей уже сформировалось. Скорее всего, именно у тех водорослей, что располагались на литорали и испытывали на себе безжалостное действие прямых солнечных лучей и иссушающего ветра, появились первые плотные покровы, впоследствии преобразовавшиеся в защитную полимерную пленку - кутикулу. Такие формы, в общем-то водорослевые по своей макроморфологии, но с уже исключительно хорошо развитыми внешними покровами, известны из девонских отложений - это роды Orestovia, Bitelaria, Rhytidophyton, Spongiophyton и некоторые другие. Одни палеоботаники относят их к водорослям, другие - к самым примитивным высшим растениям, систематическое положение которых еще окончательно не определено. Именно эволюционные эксперименты в формировании у водорослей плотных наружных покровов привели к окончательному заселению литорали, завершившемуся в ордовике - начале силура. Одним из таких колонистов, осваивавшим временно осушаемые прибрежные районы ордовикских морей, была волховиелла.
Что было дальше? По моему мнению, уже в силурийском периоде произошло совмещение первичных наземных бактериально-водорослево-грибных сообществ, подготовивших формирование первых почв, и литоральных водорослевых сообществ, в которых к этому моменту уже присутствовали растения, находившиеся практически в пограничном физиологическом состоянии между водорослями и настоящими высшими растениями, способные произрастать в условиях суши, с плотными покровами, разделением побегов на ткани и размножающиеся спорами. Дальнейшая эволюция обоих сообществ протекала синхронно, со взаимными таксономическими обменами, возможно, сопровождавшимися трансдукционной интрогрессией, т.е. обменом генетическим материалом не в процессе размножения, а за счет параллельного переноса генов вирусами. Это подхлестнуло эволюционные процессы развития и самих растений, и формирования первых, в полном смысле наземных растительных сообществ, осуществившемся в конце силура - начале девона, т.е. около 420 - 410 млн. лет назад.
* Литораль - зона морского дна, затопляемая во время прилива и осушаемая при отливе (прим. ред.).
© library.uaPermanent link to this publication:
http://library.ua/m/articles/view/ПЕРВЫЕ-ПОЧВЫ-И-ПРОИСХОЖДЕНИЕ-НАЗЕМНЫХ-РАСТЕНИЙ Similar publications: LRussiaLWorldY GPublisher:
Иван Милютин → Contacts and other materials (articles, photo, files etc)Author's official page at Libmonster: http://library.ua/SkyJack
Find other author's materials at: Libmonster (all the World) • Google • Yandex
Permanent link for scientific papers (for citations):
ПЕРВЫЕ ПОЧВЫ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАЗЕМНЫХ РАСТЕНИЙ // Kiev: Library of Ukraine (LIBRARY.UA). Updated: 05.07.2014. URL: http://library.ua/m/articles/view/ПЕРВЫЕ-ПОЧВЫ-И-ПРОИСХОЖДЕНИЕ-НАЗЕМНЫХ-РАСТЕНИЙ (date of access: 01.08.2018).library.ua
Первые наземные растения росли корнями вверх
Заселение суши растениями, происходившее в середине палеозойской эры, является одним из самых важных и волнующих этапов формирования биосферы нашей планеты. Китайские палеонтологи сообщают о важном факте, существенно корректирующем научные представления о событиях, происходивших в те незапамятные времена.
Оказывается, укореняться в рыхлых массах осадка растения начали по меньшей мере на 20 млн лет раньше, чем это было принято считать. А обживающим сушу пионерам приходилось расти корнями вверх, чтобы противостоять нелегким природным условиям раннего девона >>
Drepanophycus
Скорее всего, до рубежа в 450 млн лет назад суша нашей планеты была безвидна и пуста, а жизнь теплилась лишь в океанах. Но затем растения начали свою экспансию, которой суждено было кардинальным образом изменить практически всю экологию Земли. Сначала растения держались лишь по берегам рек и морей, представляя собой нечто вроде зеленой бахромы вдоль этих водных объектов. И лишь около 390 млн лет назад первые деревья высотой в несколько метров и с развитой корневой системой смогли освоить земные пустоши на некотором удалении от водоемов.
Палеонтолог Пекинского университета Цзиньчжуан Сюэ (Jinzhuang Xue) уверен, однако, что первые почвы и первые растения с мощными корнями появились по меньшей мере на 20 млн лет раньше, около 410 млн лет назад. Именно этим возрастом датируются горные породы свиты Xujiachong, которые Сюэ изучал в окрестностях города Цюйцзин провинции Юньнань. В них палеонтолог обнаружил густые сплетения растительных корней, в большинстве случаев метровой мощности, но в некоторых случаях простиравшихся до глубины 15 метров.
"Они напоминают растение Drepanophycus, уже известное из пород этого же возраста в Европе и Северной Америке", – сообщил ученый, отметив, что до сих пор корневая система дрепанофикусов представлялась палеонтологам куда менее солидной.
Поразительную глубину палеокорней и мощность палеопочвы Сюэ с коллегами объясняют следующим образом: до широкого распространения растений и формирования почвенного чехла в реки попадало множество обломочного материала, образующегося в результате эрозии каменистых пород. Реки, течение которых в результате той же эрозии было достаточно быстрым, транспортировали массы этого песка и мелких обломков, откладывая их в поймах с довольно высокой интенсивностью. В результате поселившиеся на этих протопочвенных пойменных островках растения постоянно засыпало новыми порциями осадка, и им приходилось "выкапываться", прорастая вверх не только побегами, но и корнями.
Судя по окаменелостям из формации Xujiachong, это у них неплохо получалось. Во всяком случае плотность корневой сети на квадратный метр в некоторых местах этого местонахождения достигает 1000 корней. Подземные растительные структуры постоянно ветвились, образуя настоящий трехмерный каркас для фиксации рыхлого осадка.
"Эти корни находятся в глубоких почвах, и на самом деле развиваются с ними рука об руку, – отметил один из соавторов работы, профессор Майк Бентон (Mike Benton) из Бристольского университета. – Почвы формируются растениями и животными и обладают большим стабилизирующим эффектом, как губка принимая в себя дождевую воду и ограничивая тем самым скорость поверхностной эрозии. Начиная с этого момента, речные системы изменили свой тип от стремительных потоков к относительно медленным и извилистым".
Статья Belowground rhizomes in paleosols: The hidden half of an Early Devonian vascular plant опубликована порталом PNAS
Doi: 10.1073/pnas.1605051113
www.paleonews.ru
Первые наземные растения росли корнями вверх
Заселение суши растениями, происходившее в середине палеозойской эры, является одним из самых важных и волнующих этапов формирования биосферы нашей планеты. Китайские палеонтологи сообщают о важном факте, существенно корректирующем научные представления о событиях, происходивших в те незапамятные времена.
Оказывается, укореняться в рыхлых массах осадка растения начали по меньшей мере на 20 млн лет раньше, чем это было принято считать. А обживающим сушу пионерам приходилось расти корнями вверх, чтобы противостоять нелегким природным условиям раннего девона >>
Drepanophycus
Скорее всего, до рубежа в 450 млн лет назад суша нашей планеты была безвидна и пуста, а жизнь теплилась лишь в океанах. Но затем растения начали свою экспансию, которой суждено было кардинальным образом изменить практически всю экологию Земли. Сначала растения держались лишь по берегам рек и морей, представляя собой нечто вроде зеленой бахромы вдоль этих водных объектов. И лишь около 390 млн лет назад первые деревья высотой в несколько метров и с развитой корневой системой смогли освоить земные пустоши на некотором удалении от водоемов.
Палеонтолог Пекинского университета Цзиньчжуан Сюэ (Jinzhuang Xue) уверен, однако, что первые почвы и первые растения с мощными корнями появились по меньшей мере на 20 млн лет раньше, около 410 млн лет назад. Именно этим возрастом датируются горные породы свиты Xujiachong, которые Сюэ изучал в окрестностях города Цюйцзин провинции Юньнань. В них палеонтолог обнаружил густые сплетения растительных корней, в большинстве случаев метровой мощности, но в некоторых случаях простиравшихся до глубины 15 метров.
"Они напоминают растение Drepanophycus, уже известное из пород этого же возраста в Европе и Северной Америке", – сообщил ученый, отметив, что до сих пор корневая система дрепанофикусов представлялась палеонтологам куда менее солидной.
Поразительную глубину палеокорней и мощность палеопочвы Сюэ с коллегами объясняют следующим образом: до широкого распространения растений и формирования почвенного чехла в реки попадало множество обломочного материала, образующегося в результате эрозии каменистых пород. Реки, течение которых в результате той же эрозии было достаточно быстрым, транспортировали массы этого песка и мелких обломков, откладывая их в поймах с довольно высокой интенсивностью. В результате поселившиеся на этих протопочвенных пойменных островках растения постоянно засыпало новыми порциями осадка, и им приходилось "выкапываться", прорастая вверх не только побегами, но и корнями.
Судя по окаменелостям из формации Xujiachong, это у них неплохо получалось. Во всяком случае плотность корневой сети на квадратный метр в некоторых местах этого местонахождения достигает 1000 корней. Подземные растительные структуры постоянно ветвились, образуя настоящий трехмерный каркас для фиксации рыхлого осадка.
"Эти корни находятся в глубоких почвах, и на самом деле развиваются с ними рука об руку, – отметил один из соавторов работы, профессор Майк Бентон (Mike Benton) из Бристольского университета. – Почвы формируются растениями и животными и обладают большим стабилизирующим эффектом, как губка принимая в себя дождевую воду и ограничивая тем самым скорость поверхностной эрозии. Начиная с этого момента, речные системы изменили свой тип от стремительных потоков к относительно медленным и извилистым".
Статья Belowground rhizomes in paleosols: The hidden half of an Early Devonian vascular plant опубликована порталом PNAS
Doi: 10.1073/pnas.1605051113
www.paleonews.ru
Первые наземные растения росли корнями вверх — Новости науки
Заселение суши растениями, происходившее в середине палеозойской эры, является одним из самых важных и волнующих этапов формирования биосферы нашей планеты. Китайские палеонтологи сообщают о важном факте, существенно корректирующем научные представления о событиях, происходивших в те незапамятные времена.
Drepanophycus
Оказывается, укореняться в рыхлых массах осадка растения начали по меньшей мере на 20 млн лет раньше, чем это было принято считать. А обживающим сушу пионерам приходилось расти корнями вверх, чтобы противостоять нелегким природным условиям раннего девона.
Скорее всего, до рубежа в 450 млн лет назад суша нашей планеты была безвидна и пуста, а жизнь теплилась лишь в океанах. Но затем растения начали свою экспансию, которой суждено было кардинальным образом изменить практически всю экологию Земли. Сначала растения держались лишь по берегам рек и морей, представляя собой нечто вроде зеленой бахромы вдоль этих водных объектов. И лишь около 390 млн лет назад первые деревья высотой в несколько метров и с развитой корневой системой смогли освоить земные пустоши на некотором удалении от водоемов.
Палеонтолог Пекинского университета Цзиньчжуан Сюэ (Jinzhuang Xue) уверен, однако, что первые почвы и первые растения с мощными корнями появились по меньшей мере на 20 млн лет раньше, около 410 млн лет назад. Именно этим возрастом датируются горные породы свиты Xujiachong, которые Сюэ изучал в окрестностях города Цюйцзин провинции Юньнань. В них палеонтолог обнаружил густые сплетения растительных корней, в большинстве случаев метровой мощности, но в некоторых случаях простиравшихся до глубины 15 метров.
«Они напоминают растение Drepanophycus, уже известное из пород этого же возраста в Европе и Северной Америке», – сообщил ученый, отметив, что до сих пор корневая система дрепанофикусов представлялась палеонтологам куда менее солидной.
Поразительную глубину палеокорней и мощность палеопочвы Сюэ с коллегами объясняют следующим образом: до широкого распространения растений и формирования почвенного чехла в реки попадало множество обломочного материала, образующегося в результате эрозии каменистых пород. Реки, течение которых в результате той же эрозии было достаточно быстрым, транспортировали массы этого песка и мелких обломков, откладывая их в поймах с довольно высокой интенсивностью. В результате поселившиеся на этих протопочвенных пойменных островках растения постоянно засыпало новыми порциями осадка, и им приходилось «выкапываться», прорастая вверх не только побегами, но и корнями.
Судя по окаменелостям из формации Xujiachong, это у них неплохо получалось. Во всяком случае плотность корневой сети на квадратный метр в некоторых местах этого местонахождения достигает 1000 корней. Подземные растительные структуры постоянно ветвились, образуя настоящий трехмерный каркас для фиксации рыхлого осадка.
«Эти корни находятся в глубоких почвах, и на самом деле развиваются с ними рука об руку, – отметил один из соавторов работы, профессор Майк Бентон (Mike Benton) из Бристольского университета. – Почвы формируются растениями и животными и обладают большим стабилизирующим эффектом, как губка принимая в себя дождевую воду и ограничивая тем самым скорость поверхностной эрозии. Начиная с этого момента, речные системы изменили свой тип от стремительных потоков к относительно медленным и извилистым».
Статья опубликована порталом PNASИсточник: paleonews.ru
sci-dig.ru
Корни первых наземных растений росли вверх — Альтернативный взгляд Salik.biz
Благодаря этому они сыграли важнейшую роль в формировании настоящих почв и изменении ландшафта суши.
Исследователи из Китая провели раскопки в юго-восточной части своей страны и обнаружили там следы корней плауновидных растений до 15 метров в длину. Учёные полагают, что такой рекордной длины они могли достигнуть лишь если росли вверх, а не вниз. Именно их необычная ориентация позволила первым наземным растениям радикально изменить структуру палеопочв и подготовить появление настоящих почв, резко изменивших все наземные ландшафты планеты. Соответствующая статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ещё 450 миллионов лет назад суша была свободна от животных и растений. Животным для существования нужна была кормовая база в виде растений, а те не могли жить на твёрдой земле, где было мало воды и отсутствовали нормальные почвы. Твёрдые участки планеты были покрыты обломочными породами, лишёнными гумуса и способности надолго удерживать воду после дождей. Речные и дождевые потоки в таких условиях затрагивали лишь поверхностные слои и не обеспечивали полноценную водную эрозию поверхности. Из-за этого они уносили в океан меньше растворённых минералов, что ограничивало биопродуктивность и морских экосистем.
Выход первых сосудистых растений на сушу (420—410 миллионов лет назад) резко изменил ситуацию. По сути, вся планета прошла через терраформирование. Корни и накопление растительных останков сделали протопочвы богаче азотом и более пригодными для удержания воды. Растения способствовали эффективному разрушению скальных пород, ускорению водной эрозии и смыву большего количества минералов с континентов в моря. Наконец, ими стали питаться прибрежные, а затем и наземные виды животных.
Всё это резко изменило земную жизнь, но детали этой масштабнейшей колонизации суши пока неясны. Одним из самых сложных вопросов является то, как первые примитивные сосудистые растения могли существенно изменить структуру почв — ведь их корни были неглубоки. На большую глубину расти в обломочных породах непросто, да и питательных веществ на глубине тогда не было. То есть без глубоких корней появление протопочв и колонизация суши были мало реальны. Но и глубокие корни без нормальных почв у растений появиться не могут. Ситуация в то время напоминал что-то вроде порочного замкнутого круга.
Новые находки на юго-востоке Китая помогли решить этот парадокс. На осадочных породах древностью 410 миллионов лет учёные обнаружили следы корней большой длины — до 15 метров. Принадлежали они примитивному плауновидному растению рода Drepanophycus (давно вымершему). Палеоботаникам до некоторой степени известно строение этих растений. Хотя точное строение корневой системы у них неясно, но длина её никогда не превосходила считаных сантиметров, при том что сами они имели до метра в высоту. Почему же именно в этом районе сантиметры превратились в метры и зачем вообще глубокие корни в эпоху до появления настоящих почв?
Исследователи отмечают, что, судя по геологическим следам масштабных наводнений, этот район систематически затоплялся, был типичной речной поймой. Вода приносила с собой взвесь из осадочных пород и с каждым разливом покрывала ими местную почву. По мере наноса нового грунта далёкие от поверхности части корней отмирали. Корни Drepanophycus были вынуждены расти вверх, иначе они лишились бы возможности получать соединения азота и воду из приповерхностных слоев. Наводнение за наводнением, корни росли вверх. При этом далёкие от почвы части отмирали, когда вода отходила, и постепенно заносились грунтом, в котором очень медленно разлагались. А ближе к стволу растения корни вновь отрастали. Омертвевшие фрагменты в грунте постоянно удлинялись, достигая общей длины до 15 метров. При этом в каждый конкретный момент времени длина живой части, близкой к стволу, не превосходила нескольких сантиметров.
Все эти процессы резко изменили почву в данном районе. Уходившие всё ниже омертвевшие фрагменты корней разлагались и снабжали нижние слои грунта органикой, а также позволяли воде глубже проникать вниз, что ускоряло эрозию, и добавило почвенным водам растворённых минералов. В то же время обширная сеть корней механически связывала между собой частицы обломочных пород и делали протопочву чуть более стабильной перед ветровой эрозией. Вместе эти факторы способствовали формированию новых почв, более благоприятных для роста растений.
salik.biz
Первые наземные растения росли корнем вверх
Во время раскопок в южной части Китая ученые обнаружили останки древних корней от плауновидных растений. …Также ориентировочный возраст обнаруженных следов растений примерно 410 миллионов лет. В ходе раскопок на юго-востоке Китайской Народной Республики ученые нашли следы корней плауновидных растений. …Ученые уверены, что именно столь необычная ориентация корней позволила первым наземным растениям радикально изменить структуру палеопочв и подготовить возникновение настоящих почв, что в итоге кардинально изменило все наземные ландшафты планеты. Китайские учёные пришли к выводу, что корни первых растений на земле росли вверх. …Специалисты из КНР устроили раскопки на юго-востоке страны, в ходе которых были обнаружены следы корней плауновидных растений, длинной до 15 метров.
Читайте также: У первых растений на нашей планете корни росли вверх
Китайские учёные пришли к выводу, что корни первых растений на земле росли вверх. …Специалисты из КНР устроили раскопки на юго-востоке страны, в ходе которых были обнаружены следы корней плауновидных растений, длинной до 15 метров. Сообщается, что длина корней, обнаруженных на осадочных породах возрастом 410 миллионов лет, составила порядка 15 метров. …По словам экспертов, такую необычную длину находок можно объяснить тем, что они находились на поверхности, то есть растения росли корнями вверх. В результате исследований были обнаружены следы корневой системы давнего растения Drepanophycus, которое в длину достигало 15 метров. Причина, по которой корни растений росли столь странным образом, довольно проста.
Напоминаем, что:
- корни первых наземных растений росли вверх, считают ученые
- учёные: первые корни растений на земле росли вверх
- выше к небу: ученые объяснили, почему первые земные растения росли корнями вверх
- первые наземные растения росли корнями вверх – ученые
- учёные: первые растения на земле росли корнями вверх
Во время раскопок в южной части Китая ученые обнаружили останки древних корней от плауновидных растений. …Также ориентировочный возраст обнаруженных следов растений примерно 410 миллионов лет. Исследователи из Китая пришли к выводу, что первые растения на планете Земля росли корнями вверх. …Так, во время раскопок на территории юго-восточной части Китая ученые нашли следы корней вымершего растения древнего вида Drepanophycus. Китайские учёные пришли к выводу, что корни первых растений на земле росли вверх. …Специалисты из КНР устроили раскопки на юго-востоке страны, в ходе которых были обнаружены следы корней плауновидных растений, длинной до 15 метров.
kievsmi.net
Корни первых наземных растений росли вверх — AgroXXI
Благодаря этому они сыграли важнейшую роль в формировании настоящих почв и изменении ландшафта суши
Исследователи из Китая провели раскопки в юго-восточной части своей страны и обнаружили там следы корней плауновидных растений до 15 метров в длину. Учёные полагают, что такой рекордной длины они могли достигнуть лишь если росли вверх, а не вниз. Именно их необычная ориентация позволила первым наземным растениям радикально изменить структуру палеопочв и подготовить появление настоящих почв, резко изменивших все наземные ландшафты планеты. Соответствующая статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ещё 450 миллионов лет назад суша была свободна от животных и растений. Животным для существования нужна была кормовая база в виде растений, а те не могли жить на твёрдой земле, где было мало воды и отсутствовали нормальные почвы. Твёрдые участки планеты были покрыты обломочными породами, лишёнными гумуса и способности надолго удерживать воду после дождей. Речные и дождевые потоки в таких условиях затрагивали лишь поверхностные слои и не обеспечивали полноценную водную эрозию поверхности. Из-за этого они уносили в океан меньше растворённых минералов, что ограничивало биопродуктивность и морских экосистем.
Выход первых сосудистых растений на сушу (420—410 миллионов лет назад) резко изменил ситуацию. По сути, вся планета прошла через терраформирование. Корни и накопление растительных останков сделали протопочвы богаче азотом и более пригодными для удержания воды. Растения способствовали эффективному разрушению скальных пород, ускорению водной эрозии и смыву большего количества минералов с континентов в моря. Наконец, ими стали питаться прибрежные, а затем и наземные виды животных.
Всё это резко изменило земную жизнь, но детали этой масштабнейшей колонизации суши пока неясны. Одним из самых сложных вопросов является то, как первые примитивные сосудистые растения могли существенно изменить структуру почв — ведь их корни были неглубоки. На большую глубину расти в обломочных породах непросто, да и питательных веществ на глубине тогда не было. То есть без глубоких корней появление протопочв и колонизация суши были мало реальны. Но и глубокие корни без нормальных почв у растений появиться не могут. Ситуация в то время напоминал что-то вроде порочного замкнутого круга.
Новые находки на юго-востоке Китая помогли решить этот парадокс. На осадочных породах древностью 410 миллионов лет учёные обнаружили следы корней большой длины — до 15 метров. Принадлежали они примитивному плауновидному растению рода Drepanophycus (давно вымершему). Палеоботаникам до некоторой степени известно строение этих растений. Хотя точное строение корневой системы у них неясно, но длина её никогда не превосходила считаных сантиметров, при том что сами они имели до метра в высоту. Почему же именно в этом районе сантиметры превратились в метры и зачем вообще глубокие корни в эпоху до появления настоящих почв?
Исследователи отмечают, что, судя по геологическим следам масштабных наводнений, этот район систематически затоплялся, был типичной речной поймой. Вода приносила с собой взвесь из осадочных пород и с каждым разливом покрывала ими местную почву. По мере наноса нового грунта далёкие от поверхности части корней отмирали. Корни Drepanophycus были вынуждены расти вверх, иначе они лишились бы возможности получать соединения азота и воду из приповерхностных слоев. Наводнение за наводнением, корни росли вверх. При этом далёкие от почвы части отмирали, когда вода отходила, и постепенно заносились грунтом, в котором очень медленно разлагались. А ближе к стволу растения корни вновь отрастали. Омертвевшие фрагменты в грунте постоянно удлинялись, достигая общей длины до 15 метров. При этом в каждый конкретный момент времени длина живой части, близкой к стволу, не превосходила нескольких сантиметров.
Все эти процессы резко изменили почву в данном районе. Уходившие всё ниже омертвевшие фрагменты корней разлагались и снабжали нижние слои грунта органикой, а также позволяли воде глубже проникать вниз, что ускоряло эрозию, и добавило почвенным водам растворённых минералов. В то же время обширная сеть корней механически связывала между собой частицы обломочных пород и делали протопочву чуть более стабильной перед ветровой эрозией. Вместе эти факторы способствовали формированию новых почв, более благоприятных для роста растений.
https://life.ru
www.agroxxi.ru
