Η εξέλιξη των πρώτων δένδρων

Εξελικτική Δημιουργία
Κεντρική Σελίδα   Εξελικτική πορεία

Στη διάρκεια της Τρίτης Δημιουργικής ημέρας, ο Θεός έπλασε τα δένδρα... δια της εξελίξεως!

Στο περιοδικό Science Illustrated Νο 43 του Οκτωβρίου 2008, στις σελίδες 80-85, υπήρχε ένα πολύ πληροφοριακό άρθρο του Gorm Palmgren για την εξέλιξη των πρώτων δένδρων του πλανήτη, με βάση τα ως σήμερα ευρήματα. Και βέβαια δεν εκπλήσσει το ότι και εδώ, τα ευρήματα είναι σύμφωνα με την Εξελικτική θεωρία, και με τις συνήθεις μεθόδους και πορίσματα χρονολόγησης άλλων ερευνών. Ακολουθεί το άρθρο:

.

Τα δέντρα έδωσαν ζωή στη Γη

Ένα σχεδόν άθικτο απολιθωμένο δέντρο, ύψους 8 μέτρων και ηλικίας 385 εκατομμυρίων ετών, μας βοήθησε να ανασυστήσουμε τη συναρπαστική ιστορία της εξέλιξης των δέντρων πάνω στη Γη. Τώρα γνωρίζουμε ότι, όταν εμφανίστηκαν τα πρώτα δάση, η κατάσταση στις στεριές του πλανήτη μας άλλαξε εντελώς.

Σε πολύ σημαντικά συμπεράσματα για την παλαιοβοτανική, και γενικότερα για την εξέλιξη της ζωής στη Γη, κατέληξαν ερευνητές του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης το 2005, όταν μελέτησαν ένα μοναδικό δενδρόλιθο που προερχόταν από την περιοχή Gilboa, 200 χλμ. Βορείως της Νέας Υόρκης. Η περιοχή ήταν ήδη γνωστή, καθώς εκεί είχαν εντοπιστεί το 1870 πάρα πολλά απολιθώματα. Η ηλικία τους υπολογίστηκε στα 365 εκατομμύρια χρόνια και αν όντως ήταν δέντρα, θα πρέπει να αποτελούσαν το πρώτο δάσος της Γης. Καθώς είχαν βρεθεί μόνο απολιθωμένοι κορμοί και όχι κλαδιά η φύλλα, οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι, μέχρι πρόσφατα, αν επρόκειτο πράγματι για δέντρα.

Στις πρόσφατες έρευνες τους, όμως, στάθηκαν τυχεροί. Δε βρήκαν μόνο κορμούς, αλλά κι ένα φυτό που έμοιαζε με φτέρη και είχε κάτι που θύμιζε φύλλα, με μίσχους που διακλαδώνονταν και σχημάτιζαν βεντάλια. Το εύρημα, πάντως, δεν ήταν κάτι καινούργιο. Σχεδόν παρόμοια απολιθώματα έχουν έρθει στο φως στο Βέλγιο και τη Βενεζουέλα. Παλιότερα, θεωρούσαν ότι επρόκειτο για δέντρα με πολύ χαμηλούς κορμούς τα ταξινόμησαν μάλιστα στο γένος προϊστορικών φυτών Wattieza. Οι επιστήμονες όμως, παραξενεύτηκαν από το γεγονός ότι στο Gilboa βρέθηκε το απολίθωμα ενός χαμηλού, σαν φτέρη, δέντρου ανάμεσα σε πολλούς ψηλούς κορμούς. Σύντομα, διαπίστωσαν ότι τα κομμάτια αυτά δεν ήταν άσχετα, αλλά ταίριαζαν μεταξύ τους. Τα συνδύασαν, λοιπόν, και κατέληξαν σε ένα σχεδόν άθικτο δέντρο, ύψους 8 μέτρων και ηλικίας 385 εκατομμυρίων ετών. Πρόκειται όντως για το αρχαιότερο πραγματικό δέντρο που έχει βρεθεί.

Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε πέρσι στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Nature, επιβεβαιώνει ότι οι κορμοί που βρέθηκαν στο Gilboa ανήκαν σε ένα δάσος με ψηλά δέντρα. Επιβεβαιώνει, ακόμη, ότι οι απολιθωμένες κορφές των φυτών Wattieza που έχουν εντοπιστεί σε διάφορα μέρη ανά την υφήλιο ανήκουν στο ίδιο είδος, που πιθανότατα σχημάτιζε δάση και σκέπαζε μεγάλες περιοχές της Γης.

 

Μικρά φυτά έγιναν μεγάλα δέντρα

Τα πρώτα χερσαία φυτό εμφανίστηκαν κατά την Ορδοβίκιο περίοδο, πριν από 465 εκατομμύρια χρόνια. Έπρεπε, όμως, να εξελιχθούν πρώτα σε δέντρα για να αρχίσουν να εξαπλώνονται πάνω στη γη και να αναπτύσσονται σε απόσταση από τις ακτές. Η ύπαρξη άφθονου νερού ήταν απολύτως αναγκαία για την επιβίωση αυτών των πρώτων χερσαίων φυτών. Δεν είχαν ρίζες για να απορροφήσουν πολύ νερό από το χώμα, ούτε αγγεία για να μεταφερθεί το νερό σε όλο το φυτό. Γι’ αυτό το λόγο, κατά τα πρώτα 50 εκατομμύρια χρόνια της ζωής τους στην ξηρά, τα φυτά είχαν ύψος μόνο μερικά εκατοστά και είχαν κυριολεκτικά τα «πόδια» τους μέσα στο νερό, για να διατηρούνται πάντα υγρά. Γύρω από το χωριό Rhynie της ανατολικής Σκοτίας, υπάρχουν άφθονα απολιθώματα αυτών των φυτών, ηλικίας 410 εκατομμυρίων ετών. Θα μπορούσαμε να τα παρομοιάσουμε με τα σημερινά βρύα.

Ξαφνικά, η εξέλιξη άρχισε να προχωρά με τεράστια άλματα. Τα μικρά φυτά μετατράπηκαν σε πανύψηλα δέντρα, ύψους 30 μέτρων, μέσα σε χρονικό διάστημα μικρότερο από εκείνο που χρειάστηκαν τα υδρόβια φυτά για να εγκατασταθούν στην ξηρά και να μεγαλώσουν δύο εκατοστά. Το πρώτο βήμα έγινε όταν ανέπτυξαν αγγεία, ώστε το νερό να μπορεί να μεταφερθεί σε όλα τα μέρη του φυτού. Το δεύτερο βήμα έγινε ουσιαστικά όταν τα φυτά άρχισαν να αναπτύσσουν γερούς ξυλώδεις κορμούς, για να μπορούν να στέκονται όρθια. Το στάδιο αυτό ολοκληρώθηκε όταν, πριν από 385 εκατομμύρια χρόνια, έκαναν την εμφάνιση τους τα πρώτα πραγματικά δέντρα σαν κι αυτά που βρέθηκαν στο Gilboa τα οποία ανήκουν στην ομάδα των Κλαδοξυλόψιδων (Cladoxylopsida).

Ο επόμενος μεγάλος σταθμός στην ιστορία των δέντρων σημειώθηκε 15 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, στα μέσα του Δεβόνιου, με το δέντρο Αρχαιοπτέρις. Τρεις βασικές καινοτομίες παρουσιάζονται: ρίζες, μεγάλα φύλλα και οι πρώτες μορφές σπόρων. Οι ρίζες ήταν σημαντικό πλεονέκτημα, καθώς έδωσαν στο δέντρο τη δυνατότητα να παραμένει σταθερά στερεωμένο στο έδαφος, παρ' όλο το εντυπωσιακό ύψος του, που έφτανε τα 30 μέτρα. Τα μεγάλα φύλλα του έδιναν τη δυνατότητα να αιχμαλωτίζει πολύ περισσότερη ενέργεια από το φως του ήλιου, για να μπορεί να μεγαλώνει. Η ανάπτυξη των σπόρων, όμως, ήταν μάλλον η πιο σημαντική καινοτομία, αφού επέτρεψε στο δέντρο να απαλλαχθεί από την εξάρτησή του από το νερό.

 

Τα δάση κυριεύουν τα βουνά

Όπως οι σημερινές φτέρες, οι λειχήνες και τα βρύα, έτσι και τα πρώτα φυτά χρησιμοποιούσαν σπόρια για να πολλαπλασιαστούν. Τα σπόρια δεν αντέχουν στην ξηρασία και πρέπει να είναι διαρκώς υγρά, από τη στιγμή της γονιμοποίησης έως ότου φυτρώσουν και δώσουν νέα φυτά. Στα σποριόφυτα, ο χρόνος είναι μια εξαιρετικά σημαντική παράμετρος. Αρκεί μιας μέρας ξηρασία για να καταστραφεί ολόκληρη γενιά τέτοιων φυτών. Τα σπέρματα διαφέρουν από τα σπόρια: Είναι πολύ πιο ανθεκτικά, καθώς έχουν σκληρό περίβλημα, που τα προφυλάσσει από την ξηρασία, και κουβαλούν μαζί τους θρεπτικές ουσίες, έλαια η άμυλο. Οι σπόροι μπορεί να πέσουν σε «λήθαργο» στην ξερή γη και, μόλις εμφανιστούν οι κατάλληλες συνθήκες, να «ξυπνήσουν» και να φυτρώσουν.

Η Αρχαιοπτέρις δεν είχε πραγματικά σπέρματα, αλλά αντιπροσώπευε μια ενδιάμεση μορφή ανώτερη, πάντως, από τα σποριόφυτα. Όπως τα Κλαδοξυλόψιδα, έτσι και οι Αρχαιοπτέριδες, είχαν πάρα πολύ μεγάλη επιτυχία, και δεν άργησαν να εξαπλωθούν σε όλο τον κόσμο. Επηρέασαν πολύ την εξέλιξη της ζωής εν γένει, καθώς τα φύλλα τους έπεφταν στους καταρράκτες και απελευθέρωναν θρεπτικές ουσίες στο νερό, βοηθώντας έτσι να αναπτυχθούν νέα είδη ψαριών. Αυτά τα φυτά, ωστόσο, αντιπροσώπευαν ένα μεταβατικό στάδιο δεν μπόρεσαν να ανταγωνιστούν την επόμενη γενιά φυτών, που αναπαράγονταν με σπέρματα, γι’ αυτό και εξαφανίστηκαν στα τέλη τις Δεβόνιας περιόδου.

Επόμενος σταθμός στην εξελικτική πορεία των δέντρων ήταν τα Κορδαϊτώδη (Cordaitales), ο πρόγονοι των σημερινών κωνοφόρων. Ήταν τα πρώτα δέντρα που, πριν από 305 εκατομμύρια χρόνια, στα μέσα της Λιθανθρακοφόρου περιόδου, σχημάτισαν δάση στα Βουνά. Στα υψώματα και σε περιοχές μακριά από τις ακτές, τα σπέρματα ήταν απολύτως αναγκαία για τον πολλαπλασιασμό των φυτών. Τα «παλαιομοδίτικα» σποριόφυτα δεν μπορούσαν να επιβιώσουν παντού• περιορίστηκαν στα χαμηλά υψόμετρα και τους υγρότοπους, όπου για ένα διάστημα κυριαρχούσαν. Τα Κορδαϊτώδη απώθηκαν όμως παντού, κι έφτασαν σιγά - σιγά μέχρι τους υγρότοπους.

Τα πρώτα δέντρα επηρέασαν καταλυτικά το κλίμα της Γης και συνετέλεσαν στο να μειωθεί το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα από 4% σε λιγότερο από 1% μέσα σε μόλις 20 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό έγινε, πρώτον, γιατί τα δέντρα κατά τη φωτοσύνθεση τους απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα, και δεύτερον, γιατί υπολείμματα φυτών, σε πολύ μεγάλες ποσότητες, βυθίστηκαν στα βάθη της θάλασσας, ή κατέληξαν στο υπέδαφος, λόγω των κινήσεων του φλοιού της Γης. Τεράστιες ποσότητες άνθρακα εξαφανίστηκαν έτσι από τον αέρα και κατέληξαν σε υπόγειες «δεξαμενές», όπου, με το πέρασμα χιλιάδων χρόνων, μεταβλήθηκαν σε κοιτάσματα πετρελαίου και άνθρακα.

Η μεγάλη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα είχε σαν αποτέλεσμα η θερμοκρασία στη Γη να μειωθεί σημαντικά και να επέλθει μια νέα περίοδος παγετώνων, εξαιτίας της οποίας έλαβε χώρα ένας μαζικός αφανισμός της χλωρίδας και της πανίδας, κυρίως στις θάλασσες. Στην ξηρά, οι επιπτώσεις δεν ήταν τόσο μεγάλες. Η περίοδος αυτή συμπίπτει με τη «χρυσή εποχή» της Αρχαιοπτέριδος, πριν από 365 εκατομμύρια χρόνια. Τα δένδρα εκμεταλλεύθηκαν μάλιστα τις αλλαγές στην ατμόσφαιρα, καθώς το ψυχρότερο κλίμα τους έδωσε τη δυνατότητα να αναπτύξουν μεγάλα φύλλα. Κατά το Πέρμιο, βίαιες τεκτονικές δυνάμεις έφεραν μεγάλες αλλαγές στην επιφάνεια της Γης και σχημάτισαν την υπερήπειρο Παγγαία. Το κλίμα έγινε πιο θερμό και πιο ξηρό – μια χρυσή εποχή για τα δένδρα που είχαν γνήσια σπέρματα, όπως το Ginko, που απογονοί του ζουν ακόμη ανάμεσά μας.

 

 

Από κύτταρο σε δέντρο

Τα δέντρα επηρέασαν καθοριστικά το περιβάλλον τους και υπήρξαν η κινητήριος δύναμη για να διαμορφωθεί ο πλανήτης μας όπως τον ξέρουμε σήμερα. Τα δέντρα με τις βαθιές ρίζες έδωσαν αποφασιστική ώθηση στην εξέλιξη, αλλάζοντας τις φυσικοχημικές συνθήκες τόσο στη γη όσο και στην ατμόσφαιρα.

 

Θρυμμάτισαν τα γυμνά πετρώματα και δημιούργησαν χώμα

Πριν από 370 εκατομμύρια χρόνια, η επιφάνεια της γης ήταν ψυχρή, γυμνή και βραχώδης. Τα πρώτα δέντρα, όμως, χρειάζονταν σταθερό έρεισμα, κι έτσι ανέπτυξαν ισχυρό ριζικό σύστημα, που είχε την ικανότητα να θρυμματίζει τα πετρώματα. Επιπλέον, η έκλυση οργανικών οξέων μετέτρεπε τις πέτρες σε χώμα. Η ατμόσφαιρα περιείχε τότε 15 φορές περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα απ' ό,τι σήμερα, και καθώς το αέριο διαλυόταν στο νερό και σχημάτιζε ανθρακικό οξύ, η διάσπαση των πετρωμάτων έγινε εντονότερη και δημιουργήθηκε χώμα και λάσπη με μεγάλη περιεκτικότητα σε πυριτικά άλατα.

Το οξυγόνο από τις ρίζες των δέντρων και το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα διασπούσαν τα πυριτικά άλατα και απελευθέρωναν ιόντα και άλλα άλατα, που οι ρίζες απορροφούσαν για να θρέφουν το φυτό. Καθώς οι θρεπτικές ουσίες κατέληγαν σε λίμνες και καταρράκτες, άρχισαν να ευδοκιμούν τα φύκη. Αυτά, με τη σειρά τους, έγιναν τροφή διαφόρων μικροοργανισμών, και, σαν αποτέλεσμα, αυξήθηκε η διάσπαση οργανικής ύλης.

 

Άλλαξαν τελείως το κλίμα

Οι οργανικές ύλες συγκεντρώθηκαν σε μεγάλες ποσότητες στη γη και στο βυθό λιμνών και θαλασσών. Πολύ μεγάλο μέρος τους αποκόπηκε τελείως από το φυτικό κόσμο και κατέληξε στα βάθη της γης, όπου, με την πάροδο των αιώνων, μετατράπηκε σε κοιτάσματα γαιάνθρακα και πετρελαίου. Η περιεκτικότητα διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα μειώθηκε σημαντικά, καθώς μεγάλο μέρος του άνθρακα εξαφανίσθηκε από το φυσιολογικό του κύκλο. Η θερμοκρασία της Γης σημείωσε δραματική πτώση, και, 360 εκατομμύρια χρόνια πριν, άρχισε μια περίοδος παγετώνων. Τα παγόβουνα έφτασαν μέχρι τους τροπικούς και το 75% όλων των ειδών αφανίστηκε.

 

Δημιούργησαν τεράστια βιοποικιλότητα

Τα δέντρα δημιούργησαν νέους βιότοπους για διάφορους οργανισμούς, που προηγουμένως μπορούσαν να αναπτυχθούν αποκλειστικά και μόνο στο νερό ή σε υγρότοπους. Τα νέα δάση συνέβαλαν στο να δημιουργηθούν πολύπλοκες φυτοκοινότητες και νέες συνθήκες ζωής, τόσο ψηλά, στις κορυφές των δέντρων, όσο και στη σκιά τους, όπου αναπτύχθηκαν θάμνοι, πόες και φρύγανα. Η εξάπλωση των δασών από τα χαμηλά υψόμετρα προς τις κορυφές των βουνών, σε όλο τον πλανήτη, δημιούργησε μια μοναδική βιοποικιλότητα. Όταν αποτραβήχτηκαν οι πάγοι, υπήρχαν ήδη οι βάσεις για να αναπτυχθούν νέα είδη στο ζωικό βασίλειο.

 

Τα μεγάλα μανιτάρια προηγήθηκαν των δέντρων

Οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να εξηγήσουν τι ακριβώς ήταν αυτοί οι δενδρόλιθοι γιγάντια απολιθώματα σαν κολόνες, με ύψος 8 μέτρα και πλάτος 1 μέτρο που είχαν βρεθεί στο Κεμπέκ του Καναδά το 1857 και η ηλικία τους υπολογίστηκε στα 420 εκατομμύρια χρόνια. Το αρχικό συμπέρασμα ήταν ότι επρόκειτο για υπολείμματα κορμών τεράστιων κωνοφόρων, που ίσως ήταν τα πρώτα δέντρα στη Γη. Τους έδωσαν την ονομασία Prototaxites, θεωρώντας ότι είναι πρόγονοι του ίταμου (Taxus), που ανήκει στην οικογένεια των Ταξιδών. 15 χρόνια αργότερα, ένας επιστήμονας ισχυρίστηκε ότι πρόκειται μάλλον για φύκη. Όλο τον 20ό αιώνα, αυτοί οι δενδρόλιθοι ήταν στο επίκεντρο ζωηρών επιστημονικών συζητήσεων. Τελικά, το 2001, ένας Αμερικανός επιστήμονας υποστήριξε μια άλλη εκδοχή, ότι τα απολιθώματα δεν ήταν ούτε δέντρα ούτε φύκη, αλλά μανιτάρια. Η θεωρία του δεν έπεισε πολλούς μέχρι που μια επιστημονική ομάδα του Πανεπιστημίου του Σικάγου απέδειξε πέρσι ότι πράγματι οι απολιθωμένοι κορμοί ήταν μανιτάρια.

Οι ερευνητές ανέλυσαν τα ισότοπα άνθρακα στα απολιθώματα και τα συνέκριναν με την κατανομή που γνωρίζουμε ότι υπήρχε τότε στην ατμόσφαιρα. Αν τα απολιθώματα προέρχονταν από φυτά που έκαναν φωτοσύνθεση και έπαιρναν τον άνθρακα που χρειάζονταν από το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας, θα έπρεπε να έχουν την ίδια κατανομή ισοτόπων με την ατμόσφαιρα. Όμως αυτό δεν ίσχυε. Έτσι οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πρόκειται για μανιτάρια, που έπαιρναν άνθρακα διασπώντας νεκρούς ζωικούς η φυτικούς οργανισμούς (σαπρόφυτα). Το γένος Prototaxites θεωρείται σήμερα ότι περιλάμβανε γιγάντια μανιτάρια, που έμοιαζαν με κωνοφόρα.