Прочетете статия на списание National Geographic за това как са се появили цъфтящите растения през периода Креда и получете информация, факти и още за цветята и праисторическия свят.

През лятото на 1973 г. в зеленчуковата градина на баща ми се появиха слънчогледи. Те сякаш поникнаха за една нощ на няколко реда, които той беше дал назаем през същата година на нови съседи от Калифорния. По онова време само на шест години, първоначално бях отблъснат от тези гигантски растения. Такива странни и живи цветя изглеждаха неуместни сред уважаваните боб, чушки, спанак и други зеленчуци, които винаги сме отглеждали. Постепенно обаче блясъкът на слънчогледите ме спечели. Техните огнени ореоли облекчиха зеления монотон, който до края на лятото управляваше градината. Учудих се на птици, които се бяха прилепили с главата надолу към рошавите, златни дискове, крила, пърхащи, грабещи семената. Слънчогледите определиха цветята за мен през това лято и промениха възгледа ми за света.

растения

Цветята имат начин да направят това. Те започнаха да променят начина, по който светът изглеждаше почти веднага след появата им на Земята преди около 130 милиона години, по време на Кредовия период. Това е сравнително скоро в геоложко време: Ако цялата история на Земята се компресира в час, цъфтящите растения биха съществували само през последните 90 секунди. Но след като се утвърдиха преди около 100 милиона години, те бързо се разнообразиха в експлозия от сортове, които установиха повечето от семействата цъфтящи растения в съвременния свят.

Днес цъфтящите растителни видове превишават с двадесет на един тези на папратите и конусовидните дървета или иглолистни дървета, които са процъфтявали 200 милиона години преди появата на първия цъфтеж. Като източник на храна цъфтящите растения осигуряват на нас и на останалия животински свят храната, която е от основно значение за нашето съществуване. По думите на Уолтър Джъд, ботаник от Университета на Флорида, „Ако не бяха цъфтящите растения, ние, хората, нямаше да сме тук“.

От дъбове и палми до диви цветя и водни лилии, през километрите на царевичните ниви и цитрусовите градини до градината на баща ми, цъфтящите растения дойдоха да управляват света на ботаниката и земеделието. Те също така царуват в ефирно царство, търсено от художници, поети и обикновени хора в търсене на вдъхновение, утеха или просто удоволствие от гледането на цвят.

„Преди да се появят цъфтящите растения - казва Дейл Ръсел, палеонтолог от Държавния университет на Северна Каролина и Държавния музей на природните науки, - светът беше като японска градина: мирен, мрачен, зелен; обитаван от риби, костенурки и водни кончета. След цъфтящите растения светът стана като английска градина, пълна с ярки цветове и разнообразие, посещавана от пеперуди и медоносни пчели. Сред зеленината цъфтяха цветя с всякакви форми и цветове. "

Тази драматична промяна представлява един от най-големите моменти в историята на живота на планетата. Какво позволи на цъфтящите растения да доминират толкова бързо в световната флора? Какво беше голямото им нововъведение?

Ботаниците наричат ​​цъфтящите растения покритосеменни, от гръцките думи за "съд" и "семе". За разлика от иглолистните растения, които произвеждат семена в отворени шишарки, покритосеменните растения затварят семената си в плодове. Всеки плод съдържа един или повече плодове, кухи камери, които защитават и подхранват семената. Нарежете домат например наполовина и ще намерите плодове. Тези структури са определящата черта на всички покритосеменни растения и един от ключовите фактори за успеха на тази огромна растителна група, която наброява около 235 000 вида.

Кога и как са се появили първите цъфтящи растения? Чарлз Дарвин размишлява върху този въпрос, а палеоботаниците все още търсят отговор. През 90-те години открития на вкаменени цветя в Азия, Австралия, Европа и Северна Америка дадоха важни улики. В същото време областта на генетиката донесе изцяло нов набор от инструменти за търсене. В резултат на това съвременната палеоботаника претърпя бум, различен от самия експлозия на Кредови цветя.

Сега ловци на изкопаеми в стар стил с лопати и микроскопи сравняват записките с молекулярни биолози, използвайки генетично секвениране, за да проследят съвременните растителни семейства назад до техния произход. Тези две групи изследователи не винаги пристигат в едно и също място на раждане, но и двата лагера се съгласяват защо търсенето е важно.

„Ако имаме точна картина на еволюцията на цъфтящо растение - казва Уолтър Джъд, - тогава можем да знаем неща за неговата структура и функция, които ще ни помогнат да отговорим на определени въпроси: С какви видове може да се кръстосва? видове опрашители са ефективни? " Това, казва той, ни отвежда към все по-разумни и продуктивни методи на земеделие, както и по-ясно разбиране на по-големия процес на еволюция.

Елизабет Цимер, молекулярен биолог от института Смитсониън, преосмисля този процес през последните години. Цимер работи върху дешифрирането на генеалогията на цъфтящите растения чрез изучаване на ДНК на днешните видове. Нейната работа се ускори в края на 90-те години по време на финансирано от федерално ниво изследване, наречено Deep Green, разработено за насърчаване на координацията между учените, изучаващи еволюцията на растенията.

Цимер и нейните колеги започнаха да търсят в своите споделени данни групи растения с общи наследствени признаци, надявайки се в крайна сметка да идентифицират общ прародител на всички цъфтящи растения. Досегашните резултати показват, че най-старата жива линия, достигаща най-малко 130 милиона години, е Amborellaceae, семейство, което включва само един известен вид, Amborella trichopoda. Често описвано като „жив вкаменелост“, това малко дървесно растение расте само на Нова Каледония, южен тихоокеански остров, известен сред ботаниците със своята първобитна флора.

Но ние нямаме Амборела отпреди 130 милиона години, така че можем само да се чудим дали е изглеждала по същия начин като днешния сорт. Имаме вкаменелости от други изчезнали цъфтящи растения, най-старите заровени в утайки на възраст 130 милиона години. Тези вкаменелости ни дават единствените осезаеми намеци за това как са изглеждали ранните цветя, което предполага, че те са били мънички и без украса, без ефектни венчелистчета. Тези цветя, които не обичат, предизвикват повечето представи за това, което прави цветето цвете.

За да видите как може да изглежда първият примитивен покритосеменник, Отлетях за Англия и там се срещнах с палеоботаника Крис Хил, по-рано с Природонаучния музей в Лондон. Хил ме закара през подвижната провинция до Smokejacks Brickworks, кариера на юг от Лондон. Smokejacks е сто фута дълбока (30 метра дълбока) дупка в земята, широка колкото няколко футболни игрища, която предлага много повече от суровина за тухли. Глините му с цвят на ръжда са съхранили хиляди фосили от преди около 130 милиона години. Тръгнахме към дъното на кариерата, слязохме на колене и започнахме да копаем.

Скоро Хил вдигна парче кал. Той ми го представи и посочи отпечатък от мъничко стъбло, завършващо в рудиментарно цвете. Вкаменелостта приличаше на единичен кълн, откъснат от глава броколи. Първото цвете в света? По-скоро като прототип на цвете, каза Хил, който направи първоначалните си изкопаеми тук в началото на 90-те години. Официално го нарече Bevhalstia pebja, думите се издигаха от имената на най-близките му колеги.

През моята лупа вкаменелостта на Бевхалстия изглеждаше малка и нестабилна, незабележителна трева, която бих могъл да видя да расте във водата близо до ръба на езерце, където Хил вярва, че е израснал.

„Ето защо мисля, че може да е примитивно цъфтящо растение“, каза Хил. "Bevhalstia е уникален и не може да бъде назначен за всяко съвременно семейство растения. Затова започваме, като го сравняваме с това, което знаем." Стъблата на някои съвременни водни растения споделят същите модели на разклоняване като Bevhalstia и растат малки цветни пъпки в краищата на определени клони. Бевхалстия също има поразителна прилика с вкаменелост, съобщена през 1990 г. от американските палеоботаници Лео Хики и Дейв Тейлър. Този екземпляр, миниатюрно 120-годишно растение от Австралия, отглежда листа, които не са нито папратови, нито игловидни. Вместо това те са инкрустирани с жилки като листата на съвременните цъфтящи растения.

По-важното е, че екземплярът на Хики и Тейлър съдържа вкаменени плодове, които някога са затваряли семена, нещо, което Хил се надява да открие, свързано с Бевхалстия. И на двете растения липсват дефинирани цветни листенца. И двете са по-примитивни от магнолията, наскоро детронирана като най-ранното цвете, въпреки че все още се счита за древна линия. И двамата, заедно с неотдавнашна находка от Китай, известна като Archaefructus, подкрепиха идеята, че първите цъфтящи растения са били прости и незабележими.

Както всички пионери, ранните покритосеменни стартираха на границите. В свят, доминиран от иглолистни дървета и папрати, тези новопристигнали ботаници успяха да се докоснат до зони с екологични смущения, като заливни заливи и вулканични райони, и се адаптираха бързо към новата среда. Изкопаемите доказателства карат някои ботаници да вярват, че първите цъфтящи растения са били тревисти, което означава, че не са отглеждали дървесни части. (Последните генетични изследвания обаче показват, че повечето древни покритосеменни линии включват както тревисти, така и дървесни растения.) За разлика от дърветата, които се нуждаят от години, за да узреят и да раждат семена, тревистите покритосеменни живеят, размножават се и умират в кратки жизнени цикли. Това им позволява да засеят бързо нови почви и може би им е позволило да се развиват по-бързо от конкурентите си, предимства, които може би са помогнали да породят тяхното разнообразие.

Докато този така наречен тревист навик можеше да им даде предимство пред бавнорастящите дървесни растения, козът на покритосеменните растения беше цветето. С прости думи, цветето е репродуктивният механизъм на покритосеменните растения. Повечето цветя имат както мъжки, така и женски части. Размножаването започва, когато цвете пуска във въздуха прашец, микроскопични пакетчета генетичен материал. В крайна сметка тези зърна почиват върху стигмата на друго цвете, малък поленов рецептор. В повечето случаи стигмата е разположена на върха на стъблоподобна структура, наречена стил, който излиза от центъра на цвете. Омекотено от влагата, поленовото зърно отделя протеини, които химически разпознават дали новото растение е генетично съвместимо. Ако е така, поленовото зърно покълва и израства тръба надолу през стила и яйчника и навътре в яйцеклетката, където настъпва оплождане и семе започва да расте.

Изхвърлянето на прашец на вятъра е метод за възпроизвеждане, който се удря или пропуска. Въпреки че опрашването с вятър е достатъчно за много растителни видове, директното доставяне от насекоми е далеч по-ефективно. Насекомите несъмнено са започнали да посещават и опрашват покритосеменните растения веднага след появата на новите растения на Земята преди около 130 милиона години. Но ще минат още 30 или 40 милиона години, преди цъфтящите растения да привлекат вниманието на опрашителите на насекоми, като парадират с крещящи венчелистчета.

"Венчелистчетата не са се развили преди между 90 и 100 милиона години", каза Else Marie Friis, ръководител на палеоботаника в Шведския природонаучен музей в покрайнините на Стокхолм. „Дори тогава бяха много, много малки.

Внимателна жена с къса кестенява коса и интензивни очи, Фриис наблюдава това, което според много експерти е най-пълната колекция от вкаменелости на покритосеменни растения, събрани на едно място. Крехките цветя избегнаха унищожението, колкото и да е странно, благодарение на силната жега от отдавнашни горски пожари, които ги изпекоха на въглища.

Фрис ми показа изкопаемо цвете на 80 милиона години, не по-голямо от периода в края на това изречение. Покрито с чисто злато за максимална разделителна способност под електронен микроскоп, едва ли ми се стори цвете. "Много изследователи бяха пренебрегнали тези малки, прости цветя," каза тя, "защото не можете да схванете тяхното разнообразие без микроскопа."

Затова примижахме през мощната й лупа и направихме фигуративна разходка из Кредовия свят на малки и разнообразни покритосеменни растения. Уголемени стотици или хиляди пъти, вкаменените цветя на Friis наподобяват набръчкани луковици или репички. Мнозина държат малките си венчелистчета да бъдат затворени, скривайки плодовете вътре. Други достигат широко отворени в пълна зрялост. Плътни снопчета поленови зърна се прилепват един към друг на възли.

Някъде между 70 и 100 милиона години броят на цъфтящите растителни видове на Земята експлодира, събитие, което ботаниците наричат ​​„голямото излъчване“. Искрата, която запали тази експлозия, каза Фрис, беше венчелистчето.

"Венчелистчетата създадоха много повече разнообразие. Това вече е широко прието понятие", каза Фрис. В новата си фина част, веднъж пренебрегнати покритосеменни растения се открояват в пейзажа, примамвайки опрашители на насекоми, както никога досега. Размножаването буквално излетя.

Взаимодействието между насекоми и цъфтящи растения оформя развитието на двете групи, процес, наречен коеволюция. С течение на времето цветята еволюираха с арестуващи цветове, примамливи аромати и специални венчелистчета, които осигуряват площадки за кацане на техните опрашители на насекоми. Най-горното в пакета за ползи за насекомите е нектарът, хранителна течност, която цветята предлагат като вид търговска стока в замяна на разпространението на полени. Предците на пчелите, пеперудите и осите растат в зависимост от нектара и по този начин се превръщат в агенти на транспортиране на цветен прашец, като по невнимание отнасят зърна, закачени за мънички косми по телата им. Тези насекоми биха могли да вземат и доставят цветен прашец при всяко посещение на нови цветя, повишавайки шансовете за оплождане.

Насекомите не бяха единственият задължителен вид за подпомагане на транспортирането на цъфтящи растения до всяко кътче на Земята. Динозаврите, най-големите хамали и шейкъри, които светът някога е познавал, булдозеха през древни гори, без да искат, разчиствайки нова земя за покритосеменни растения. Те също така засяват семена по цялата земя чрез храносмилателните си пътища.

По времето, когато се появи първото цъфтящо растение, динозаврите, които ядат растения, са съществували от милион векове, като през цялото време живеят на диета от папрати, иглолистни дървета и друга първична растителност. Динозаврите са оцелели още 65 милиона години и някои учени смятат, че е имало достатъчно време за големите влечуги да се адаптират към нова диета, включваща покритосеменни растения.

„Точно преди динозаврите да изчезнат, мисля, че много от тях се подлагаха на цъфтящи растения“, казва Кърк Джонсън от Денвърския музей на природата и науката. Джонсън е открил много вкаменелости на възраст между 60 и 70 милиона години от места в региона на Скалистите планини. От тях той заключава, че хадрозаврите или динозаврите с патица са се подхранвали от големи покритосеменни листа, които са се развили в топла климатична смяна точно преди края на Креда. Позовавайки се на утайки, които точно преди изчезването на динозаврите, той каза: "Намерих там само няколкостотин проби от нецъфтящи растения, но открих 35 000 екземпляра покритосеменни растения. Няма съмнение, че динозаврите са яли тези неща."

Ранните покритосеменни растения са с нисък растеж, факт, който подхожда на някои динозаври по-добре от други. „Брахиозаврите имаха дълги вратове като жирафи, така че бяха лошо оборудвани за ядене на новата растителност“, казва Ричард Цифели, палеонтолог от университета в Оклахома. "От друга страна кератопсианците и динозаврите с патица са истински машини за косене." Зад тези косачки покритосеменните растения се приспособяват към прясно нарязана земя и продължават да се разпространяват.

Динозаврите изчезнаха внезапно преди около 65 милиона години и на тяхно място застана друга група животни - бозайниците, които се възползваха много от разнообразието от плодове с ангио-сперма, включително зърнени храни, ядки и много зеленчуци. Цъфтящите растения от своя страна се възползваха от предимствата на разпространението на семена от бозайници.

„Това бяха две кралства, които си направиха ръкостискане“, казва Дейвид Дилчър, палеоботаник от Флоридския музей по естествена история. - Ще те храня, а ти ще отнесеш генетичния ми материал на известно разстояние.

В крайна сметка хората еволюираха и двете царства си направиха ново ръкостискане. Чрез селското стопанство покритосеменните растения задоволиха нуждата ни от препитание. Ние от своя страна взехме някои видове като царевица и ориз и им дадохме безпрецедентен успех, отглеждайки ги на обширни полета, опрашвайки ги умишлено, консумирайки ги с удоволствие. На практика всяка немесена храна, която ядем, започва като цъфтящо растение, докато месото, млякото и яйцата, които консумираме, идват от добитък, угоен на зърнени култури - цъфтящи растения. Дори памукът, който носим, ​​е покритосеменна.

Естетично също покритосеменните поддържат и обогатяват живота ни. Дошли сме да ги оценяваме само заради красотата им, ароматите им, приятелството им във ваза, гърне, на Свети Валентин. Някои цветя говорят древен език, където думите не достигат. За тези по-ослепителни играчи - орхидеите, розите, лилиите - светът става все по-малък, кръстосан всеки ден чрез поставяне на джет цветя в товарните трюмове на търговски транспортни самолети.

„Опитваме се да доставим цветя навсякъде по света в рамките на 24 часа след изрязването им“, заяви Ян Ланинг, старши консултант в Холандския борд за търговия на едро, световен турникет за декоративни цветя. „Бизнесът наистина се глобализира.“

Прибирайки се от лабораторията на Фриис в Швеция, бях спрял в Холандия, най-големият износител на рязани цветя в света. Помолих Ланинг да се опита да обясни смисъла на избраната от него работа. Той се наведе напред с готов отговор.

"Хората са очаровани от цветята, откакто съществуваме. Това е емоционален продукт. Хората са привлечени от живите същества. Миризмата, зрението, красотата са съчетани в едно цвете." Той се усмихна на аранжировка от ароматни лилии на бюрото си. "Всеки понеделник цветар доставя свежи цветя в този офис. Това е необходим лукс."

По-късно същия ден в музея на Ван Гог в Амстердам забелязах група почитатели, претъпкани преди картина. Направих си път там и натиснах сред тях. Изведнъж се загледах в „Слънчогледи“, една от най-известните творби на Ван Гог. В картината цветята се навеждат от ваза, космати и разрошени. Пренесоха ме в моята боса младост на ръба на градината на баща ми във влажна лятна вечер жива с светулки и ропот на цикади.

Тълпата продължи напред, а аз бях сам със „Слънчогледи“. Моето търсене беше стигнало до това неочаквано заключение, изображение на първото цвете, което си спомням. Ван Гог издигнал ли е цветето до форма на изкуство, или цветето е впрегнало гения на Ван Гог, за да се увековечи в масла и мазки? Цъфтящите растения са завладели не само земята. Те са изпратили корени дълбоко в нашите умове и сърца. Знаем, че преминаваме през техния свят като през музей, тъй като те бяха тук много преди да пристигнем и може да останат дълго след като ни няма.