Команда исследователей из Йельского университета, похоже, разгадала великую тайну связанную с растениями, из-за чего они пустили корни в землю.
Растения появились около 500 миллионов лет назад, и их сосудистые системы были очень и очень простыми. Внутри корней и стеблей у них были пучки «соломинок», отвечающих за всасывание воды и питательных веществ из окружающей среды. Однако около 420 миллионов лет назад система соломинок претерпела серьезные изменения, поскольку соломинки разделились на более сложные формы, структуры и размеры.
В течение почти 100 лет ученые не знали, почему эволюция благоприятствовала этим более сложным внутренностям. Теперь новый анализ летописи окаменелостей предполагает, что более современная сосудистая система была бы более устойчивой к засухе.
Авторы приходят к выводу, что нехватка воды могла быть тем, что впервые сформировало внутреннюю часть растений.
Первые растения, существовавшие на Земле, были небольшими и несложными формами, напоминающими мох. У них не было корневой системы, что наводит на мысль, что они встречались только в районах с обильным количеством воды.
По мере того, как растения продвигались глубже в более засушливые районы, им приходилось разрабатывать новые способы захвата воды, солнечного света и питательных веществ, а также защищать себя от испарения и обезвоживания. Именно в это время пригодились ветви и корни. Однако эти структуры также поставили новые задачи.
Во время засухи растения могут легко высыхать, создавая воздушный пузырь, чем-то похожий на эмболию, которая блокирует поток воды через корни. В простой и примитивной сосудистой системе воздушный пузырь внутри растения может легко распространяться в другие каналы или «соломинки», создавая блокировку для поступления большего количества воды и питательных веществ. Результат может вызвать отмирание тканей и даже убить все растение.
Путем моделирования разнообразных сосудистых систем некоторых современных и вымерших растений, сохранившихся в летописи окаменелостей, исследователи показали, что более сложный сосудистый рисунок может блокировать пузырьки воздуха, предотвращая их распространение на другие части растения.
«Каждый раз, когда растение отклоняется от этой цилиндрической сосудистой системы, каждый раз, когда оно немного меняется, растение получает награду в виде своей способности пережить засуху», объясняет физиолог растений Крейг Бродерсен из Йельской школы окружающей среды. «И если эта награда будет постоянно присутствовать, то она заставит растения двигаться от старой цилиндрической сосудистой системы к этим более сложным формам».
Исследователи отмечают, что благодаря этим небольшим изменениям растения смогли противостоять засухе и стать теми лесами, которые мы видим сегодня.
Эти находки раскрывают интересные аспекты прошлого нашей планеты, а также помогают объяснить, как возникло большое разнообразие сосудистых форм, наблюдаемых у современных растений.
Кроме того, знание того, как растения справляются с нехваткой воды, может помочь подготовить флору к быстрым изменениям климата, которые могут произойти в будущем. Если бы можно было вырастить лучшую корневую и сосудистую системы, некоторые культуры могли бы прокормить нас в будущем.
