Kiedy widzisz roślinę, prawdopodobnie dziewięć na dziesięć razy będziesz patrzył na roślinę kwitnącą.
Kluczowe punkty:
- Rodziny roślin kwitnących po raz pierwszy pojawiły się co najmniej 140 milionów lat temu
- Ale nie różnicowały się w nowoczesne linie, które widzimy dzisiaj, aż do około 66 milionów lat temu
- Jest to pierwsze kompletne drzewo ewolucyjne 435 rodzin roślin kwitnących
Rośliny kwitnące, lub okrytozalążkowe, jak są również nazywane, stanowią 90 procent światowych gatunków roślin. To około 300 000 do 400 000 gatunków roślin okrytozalążkowych, w zależności od tego, kogo zapytacie.
Porównajcie to z około 10 000 gatunków paproci i 1 000 gatunków roślin okrytozalążkowych, które obejmują drzewa iglaste, a zrozumiecie, dlaczego biolog roślin Santiago Ramirez-Barahona z Narodowego Uniwersytetu Autonomicznego w Meksyku uważa rośliny kwitnące za „najważniejszą grupę roślin żyjących obecnie”.
Są one podstawowym źródłem pożywienia dla większości organizmów lądowych, w tym dla nas, a prawie wszystkie nasze uprawy rolne to – zgadłeś – rośliny kwitnące.
Ale rośliny okrytozalążkowe nie zawsze dominowały w naszych ekosystemach lądowych tak jak teraz.
Nowe globalne badanie opublikowane dziś w Nature Ecology & Evolution, którego dr Ramirez-Barahona jest głównym autorem, ujawniło pierwsze kompletne drzewo ewolucyjne 435 rodzin roślin kwitnących.
Śledzi ono, kiedy różne linie rozwojowe pojawiły się po raz pierwszy, a następnie zróżnicowały się, a także patrzy na to, jak różne rodziny roślin kwitnących rozprzestrzeniły się na całym świecie.
Używając molekularnych technik datowania zakotwiczone do 238 kopalnych kalibracji, badanie było w stanie przedstawić najbardziej kompleksowy duży obraz tego, co wiemy o rodzinach okrytozalążkowych do tej pory.
Quintessential late bloomers
Rośliny kwitnące po raz pierwszy pojawiły się co najmniej 140 milionów lat temu, według biologa ewolucyjnego i botanika Herve Sauquet z Australian Institute of Botanical Science, który jest również współautorem pracy.
Ale w porównaniu z innymi grupami roślin były one maruderami.
„Są one ostatnią główną linią roślin lądowych, które zaczęły się różnicować”, mówi dr Sauquet.
Więc podczas gdy większość rodzin roślin kwitnących miała swoje początki w okresie kredy (to się nazywa ich wiek macierzysty) z powrotem, kiedy dinozaury wciąż przemierzały Ziemię, nie widzimy tych rodzin różnicujących się w linie, które widzimy dzisiaj (znane jako ich wiek koronny) aż do około 66 milionów lat temu, po upadku dinozaurów.
I to odkrycie było wielką niespodzianką dla Dr Sauquet: „To zupełnie nowatorskie, że właściwie nie całe mnóstwo wydarzyło się aż do 66 milionów lat temu.”
Chociaż nie wiemy, co dokładnie się stało, może być wiele powodów tego lull.
Luka może faktycznie nie być luka w ogóle, ale może faktycznie odzwierciedlać wymierania, że nie mamy kopalny zapis z, mówi ewolucyjne botanik Pam Soltis z University of Florida, który nie był zaangażowany w badania.
Albo może to być związane z czasem, kiedy okrytozalążkowe zaczęły dominować w ekosystemach, argumentuje ekolog ewolucyjny Mark Westoby z Macquarie University, który również nie był zaangażowany w pracę.
„To wskazuje, że dominacja roślinności w miejscach, które zaczęły się dziać mniej więcej w tym samym czasie, była ważniejsza dla różnicowania się w wiele gatunków niż rodziny roślinne wywodzące się z ich charakterystycznych cech, co miało miejsce 30 do 40 milionów lat wcześniej”, mówi profesor Westoby.
Co ciekawe, długość tego opóźnienia różnicowania się we współczesne gatunki różni się w zależności od rodzaju ekosystemu, mówi dr Ramirez-Barahona.
„Kwitnące rodziny roślin w ekosystemach tropikalnych zajęło dużo czasu, aby rozpocząć ich dywersyfikacji … podczas gdy to opóźnienie wydaje się być krótszy w suchych ekosystemów, na przykład pustyni Ameryki Północnej lub Australii Środkowej,” mówi.
Koniec kredy był zły dla dinozaurów, ale dobry dla roślin kwitnących
Pod koniec okresu kredowego masowe wymieranie prawie zmiotło wszystkie dinozaury, ale pozostawiło rośliny okrytozalążkowe stosunkowo bez szwanku.
A kiedy się nad tym zastanowić, ma to sens, mówi botanik ewolucyjny Doug Soltis z Uniwersytetu Florydy, który nie brał udziału w badaniu.
„Mają nasiona, mogą przejść w stan uśpienia na … długi okres czasu,” mówi.
„Podkładka może siedzieć przez dziesięciolecia, a następnie wyskoczyć z powrotem, nasiona mogą być w glebie przez wiele, wiele lat. A dinozaur? Not so much.”
What’s more, „the changes that happened globally that brought the dinosaurs to extinction may have actually opened up habitats that allowed the angiosperms to move forward”, Professor Pam Soltis says.
Niektóre z australijskich roślin mogą nie być tak stare, jak mogłoby się wydawać
Powszechnie myślimy o Australii jako o starożytnym kontynencie, ale nie wszystkie nasze rośliny kwitnące są tak stare, jak mogłoby się wydawać, mówi dr Sauquet.
„Australia faktycznie ma całkiem sporo bardzo starych linii, które niekoniecznie są najwcześniejszymi rozbieżnymi liniami.”
Na przykład Austrobaileya scandens „liana, która rośnie tylko w wilgotnych tropikach w Queensland, przetrwała na własną rękę bez żadnych innych kuzynów przez co najmniej 130 milionów lat”, mówi dr Sauquet.
Ale większość gatunków australijskich eukaliptusów, które widzimy dzisiaj, pojawiły się dopiero w ciągu ostatnich 10 milionów lat.
To wspaniale widzieć badania łączące zarówno systematykę molekularną jak i paleobotanikę jak to wychodzi, mówi paleobotanik David Cantrill, który jest dyrektorem wykonawczym nauki w Royal Botanic Gardens Victoria.
„Fakt, że jesteśmy teraz w stanie przynieść te dwie bardzo różne dyscypliny razem, aby uzyskać te ewolucyjne wglądy jest jedną z ekscytujących rzeczy w tej dziedzinie w tej chwili,” profesor Cantrill mówi.
„Bardzo ważne jest zrozumienie, jak rośliny kwitnące stały się dominującą grupą w ekosystemach lądowych”, mówi dr Ramirez-Barahona.
„I jak fundamentalnie zmieniły oblicze Ziemi w stosunkowo krótkim okresie czasu według standardów geologicznych.”
Profesor Doug Soltis zgadza się z tym.
„Spójrzmy prawdzie w oczy, planeta działa w zasadzie z okrytozalążkowych”, mówi, biorąc pod uwagę, jak wiele innych organizmów – czy to ssaków, płazów, czy owadów – ewoluowało w odpowiedzi na rozprzestrzenianie się roślin kwitnących.