Как цветковые растения захватили Землю

Среди различных проблем и загадок, волнующих палеонтологов и специалистов по эволюции, есть не только загадки вымирания тех или иных групп организмов, но и загадки появления и распространения живых существ. Одна из таких загадок, интересовавших еще Чарльза Дарвина – внезапное, практически взрывное распространение цветковых (покрытосеменных) растений в меловом периоде.

Последний период Мезозоя – мел, у многих ассоциируется с динозаврами, как и вся Мезозойская эра. Это верно, но меловой период был прежде всего веком цветковых растений. Это был период, когда покрытосеменные вышли из тени, из своих небольших, "окраинных" экологических ниш и захватили практически всю Землю, изменив тем самым ее биосферу.

Во времена Дарвина это событие казалось почти мгновенным. Палеонтологических данных было мало и цветковые растения, как казалось тогда исследователям, появлялись в середине мела буквально «ниоткуда». Поэтому Дарвин в одном из своих писем даже назвал быстрое появление и возникновение цветковых "ужасной загадкой", не укладывающейся в его теорию.

Тут надо отметить, что Дарвин был очень честен по отношению к своим читателям и прямо говорил о тех вещах, которые не мог объяснить. Сейчас понятно, что все произошло не мгновенно, хотя, конечно, довольно быстро в геологическом плане. Цветковые растения возникли в юрском периоде или в начале мела. Достоверные отпечатки цветковых найдены в отложениях возрастом 140 миллионов лет, а к началу аптского века (125 миллионов лет назад) они уже прочно закрепились в тех экологических нишах, которые по каким-то причинам не могли занять голосеменные.

А затем началось "завоевание" Земли. Если 105 миллионов лет назад покрытосеменные составляли от 5 до 20 процентов от всех видов растений в различных экосистемах, то 65 миллионов лет назад – в конце мела, уже все 80%. Основной всплеск численности и разнообразия цветковых пришелся на средний мел.

Естественно, замена голосеменных растений покрытосеменными не могла не повлиять на других членов экосистемы. Началась бурная эволюция насекомых, тесно связанных с цветковыми растениями, изменения коснулись и динозавров – многие палеонтологи считают, что расцвет гадрозавров и цератопсов в позднем мелу связан именно с покрытосеменными, которыми питались эти травоядными.

Но что помогло цветковым так широко распространится по Земле? Во-первых, конечно, коэволюция с насекомыми – опылителями. Но только ли один этот фактор имел значение? Специалисты по экологии и эволюции Франк Берендс (Frank Berendse) и Мартин Шеффер (Marten Scheffer) из Университета Вагенингена в Нидерландах (Wageningen University) считают что нет, были и другие причины. Голландские экологи сравнили скорость роста голосеменных и покрытосеменных растений. Покрытосеменные оказались быстрее. Если наводнение или лесной пожар уничтожали на каком-то участке старую растительность, состоявшую из голосеменных, то новые голосеменные там уже не вырастали – просто не успевали, так как покрытосеменные с большей скоростью роста уже занимали территорию.

Эту идею экологи и палеонтологи выдвигали и раньше, до исследования голландцев. Но Берендс и Шеффер обратили внимание еще на один фактор. Обладающие более мясистыми, небольшими, легко разлагающимися листьями и стеблями, покрытосеменные стали быстро формировать питательную почвенную подстилку, на которой они росли еще лучше. Голосеменные хорошо приспособлены к жизни на бедных почвах – не даром сейчас они хорошо растут на песчаных грунтах или вдоль насыпей железных дорог, а вот на питательных почвах им с покрытосеменными не тягаться.

Видимо, возникла положительная обратная связь – цветковые растения удобряли почву и тем самым изменяли среду "под себя". Особенно важным оказалось то, что среди покрытосеменных возникло много травянистых растений. Ведь до них, в юрском периоде и ранее, травы в нашем понимании не было. Конечно, были небольшие травянистые хвощи и папоротники, но их стебли жестче, тверже, они перегнивают медленнее. А вот обычные (теперь обычные) травы имеют короткий жизненный цикл, быстро отмирают и легко разлагаются, удобряя почву. Получается, что если на каком-то участке селились покрытосеменные, то почва на нем и вокруг него становилась плодороднее, покрытосеменные на ней росли еще лучше и участок, захваченный ими, расширялся.

Гипотеза голландских специалистов опубликована в журнале "Ecology Letters", об их исследовании пишут "BBC" и "ScienceDaily"

P.S. Интересно, что массовое распространения травы в современных экосистемах затрудняет съемку различных научно-популярных фильмов о динозаврах и других древних животных, живших на Земле до начала мела. Ведь сейчас довольно сложно найти места, похожие на ландшафты юры или триаса - лишенные привычной нам травы и другой покрытосеменной растительности.