Как "сила цветов" буквально преобразила Землю миллионы лет назад

После эпохи динозавров, вполне возможно, что эволюция цветковых растений привела к взрыву разнообразия жизни на Земле, говорится в статье, опубликованной в 2021 году.

Большинство растений, которые мы сегодня едим, пьем, носим и строим, относятся к цветковым. Они называются ангиоспермы, что в переводе с греческого означает "сосуды с семенами".

"Более миллиона видов современных насекомых обязаны своим существованием ангиоспермам, как опылители, например, пчелы и осы, как листоеды, например, жуки, саранча и клопы, или питающиеся нектаром, например, бабочки", - говорит палеоботаник Университета штата Пенсильвания Питер Уилф.

"А этих насекомых едят пауки, ящерицы, птицы и млекопитающие".

Сотни миллионов лет назад предполагалось, что большинство видов на Земле обитало в океанах - что вполне логично, учитывая, что эти водные пространства занимают более 70 процентов поверхности нашей планеты. Но сегодня большая часть разнообразия жизни обитает на суше.

В недавно опубликованном обзоре литературы палеобиолог из Бристольского университета Майкл Бентон и его коллеги утверждают, что это изменение, которое, как считается, произошло около 100 миллионов лет назад, было вызвано цветковыми растениями. Он совпал с несколькими инновациями в биологии ангиоспермов.

Это было примерно в то время, когда многие из известных нам сегодня семейств растений возникли в соответствии с молекулярным графиком, который включает в себя массивное увеличение размера плодов и семян - движущую силу эволюции более плодоядных животных.

Выше: Появление ангиоспермов совпало с массовым расширением биоразнообразия современных растений, грибов и животных. 

"Цветущие растения могли существовать уже некоторое время, но они стали чаще появляться в меловом периоде, в последние 70 миллионов лет эпохи динозавров", - говорит Бентон.

"Но, похоже, динозавры не решили их есть, а продолжали поедать папоротники и хвойные деревья, такие как сосны. Однако только после исчезновения динозавров ангиоспермы начали эволюционный взлет".

Команда назвала это событие наземной революцией ангиоспермов и подозревает, что ранее мы не замечали его, потому что оно было прервано драматическим событием вымирания, которое выбило неазиатских динозавров из общей картины.

Удар астероида уничтожил множество видов существ, включая 70 процентов морских видов; но когда жизнь возродилась, победили насекомые, птицы, млекопитающие и рептилии на суше.

"Возможно даже, что исчезновение динозавров и их постоянное вытаптывание и беспокойство послужили толчком к этим событиям, - говорит палеоботаник Питер Уилф из Университета штата Пенсильвания.

По мнению специалистов, эти флористические эволюционные эксперименты привели к тому, что жизнь на суше диверсифицировалась четырьмя основными способами.

Во-первых, по мере распространения цветковых растений в различных местах обитания эволюция превращала их в ослепительное множество новых форм. Эти новые разновидности структур, химических веществ и репродуктивных стратегий создавали новые возможности для других видов жизни, развивающихся вокруг них.

"Ангиоспермы стали чрезвычайно разнообразными сами по себе, но они также создали огромное количество ниш для других растений и животных, так что на каждом гектаре поверхности Земли появилось в десятки раз больше видов, чем если бы ангиоспермы не появились, когда они появились", - говорит Бентон.

В свою очередь, увеличение продуктивности означает, что эти растения производят и продают больше энергии.

"Они также могут улавливать гораздо больше энергии Солнца, чем хвойные и их родственники, и эта дополнительная энергия проходит через всю экосистему", - говорит эволюционный биолог Эрве Соке из Сиднейского Королевского ботанического сада.

Реконструкция раннего ангиосперма, Archaefructus sinensis, на основе ископаемых данных. 

Появившиеся новые источники пищи, от сочной растительности до заманчивых высокоэнергетических лакомств для опылителей, создали множество мутуалистических отношений между этими растениями и животными, запустив каскад других новых возможностей для биоразнообразия, вплоть до самых хищников.

"Ангиоспермы также способствуют эволюции опыляющих их животных, в основном насекомых, и могут создавать сложные лесные структуры, которые являются домом для тысяч видов", - объясняет Соке.

Наконец, по мере роста численности цветущих захватчиков, они также начали влиять на местный климат. Более высокая скорость транспирации означает, что растения забирают больше воды из почвы и передают ее в атмосферу, изменяя климат и водные циклы. 

Это позволило ангиоспермам увеличить площадь влажных тропиков и, следовательно, расширить подходящие места обитания для многих других видов, от лягушек до грибов и даже для предшествующих им растений, таких как папоротники. Это была беспроигрышная ситуация.

"С другой стороны, хвойные леса, например, вокруг семейства сосновых, содержат меньше видов других растений и животных, и они, вероятно, никогда не были столь богаты видами", - отмечает Соке.

Бентон и его коллеги предполагают, что различия в генетике позволили ангиоспермам диверсифицироваться гораздо больше, чем другим растениям. Несмотря на дупликацию генома в прошлом (черта, характерная для всех растений, которая может привести к увеличению числа хромосом), они имеют относительно небольшие геномы с меньшим числом хромосом. Возможно, именно механизмы, уменьшающие их геномы, позволяют цветковым растениям так легко создавать новые генотипы.

Ангиоспермы демонстрируют значительно более высокий уровень изобретательности и гибкости признаков - способности к быстрой физиологической эволюции - чем гимноспермы, такие как хвойные, объясняют исследователи.

Возможно, это позволило цветковым растениям открыть совершенно новый режим жизни на Земле. В конечном счете, он стал нашим режимом.

Обзор был опубликован в журнале New Phytologist.