Jeszcze ponad pół miliarda lat temu na lądach nie było ani jednego drzewa. Nie było też łąk, krzewów ani kwiatów. Trudno to sobie wyobrazić, bo współcześnie lasy zajmują około jednej trzeciej powierzchni lądów i odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu całej planety. Regulują klimat, magazynują węgiel, wpływają na obieg wody i stanowią dom dla ogromnej części życia na Ziemi.
Tymczasem przez większość historii naszej planety lądy były niemal całkowicie pozbawione roślinności. Jak doszło do tego, że z nagich skał i błot wyrosły pierwsze lasy? Odpowiedzi dostarczają geologia i paleobotanika, czyli nauka badająca kopalne rośliny.
Zanim pojawiły się rośliny
Gdybyśmy przenieśli się na Ziemię sprzed 500 milionów lat, krajobraz wyglądałby bardzo obco. Kontynenty przypominałyby miejscami rozległe skaliste pustkowia, poprzecinane rzekami i płytkimi zbiornikami wodnymi.
Najwcześniejszymi organizmami kolonizującymi lądy były prawdopodobnie glony, mikroorganizmy oraz być może porosty. Nie tworzyły jednak rozbudowanych ekosystemów przypominających współczesną roślinność.
Pierwsze rośliny lądowe pojawiły się około 500–470 milionów lat temu, na przełomie kambru i ordowiku. Były niewielkie i przypominały współczesne mchy. Nie miały drewna, liści ani korzeni w dzisiejszym rozumieniu tego słowa.
Rewolucja roślin naczyniowych
Kolejnym wielkim krokiem było pojawienie się roślin naczyniowych około 430 milionów lat temu, w sylurze.
Rośliny te wykształciły tkanki przewodzące wodę i substancje odżywcze. Dzięki temu mogły transportować wodę na większe odległości wewnątrz organizmu, rosnąć wyżej i skuteczniej konkurować o światło.
Nie były jeszcze imponujące, bo większość z nich osiągała zaledwie kilkadziesiąt centymetrów wysokości. Jednak z punktu widzenia ewolucji był to przełom. Od tej chwili rośliny mogły zacząć budować coraz bardziej skomplikowane organizmy.
Jak powstały korzenie?
Przez długi czas rośliny radziły sobie bez prawdziwych korzeni. Dopiero we wczesnym dewonie, około 410 milionów lat temu, zaczęły rozwijać struktury pełniące ich funkcję.
Świetnym źródłem wiedzy o tym etapie ewolucji jest słynne stanowisko Rhynie Chert w Szkocji. Zachowały się tam wyjątkowo dobrze skamieniałe rośliny, które pokazują początki przystosowań do życia na lądzie.
Korzenie okazały się wynalazkiem o ogromnym znaczeniu. Pozwalały pobierać więcej wody, stabilniej zakotwiczać roślinę w podłożu, a także przyspieszały rozpad skał i tworzenie pierwszych gleb. Zanim pojawiły się rozbudowane systemy korzeniowe, gleby w znanej nam postaci praktycznie nie istniały.
Pierwsze drzewa świata
Około 390 milionów lat temu pojawiły się progymnospermy – wymarła grupa roślin będąca przodkami późniejszych roślin nasiennych. Dysponowały już rozwiniętymi korzeniami i potrafiły osiągać znacznie większe rozmiary niż ich poprzednicy. Kilka milionów lat później na Ziemi pojawiły się pierwsze prawdziwe drzewa.
Jednym z najbardziej znanych było Archaeopteris. Roślina ta mogła osiągać nawet 30 metrów wysokości, czyli tyle, ile współczesny dziesięciopiętrowy budynek. Miała drewniany pień, rozłożystą koronę i przypominające paprocie liście. Co ciekawe, Archaeopteris łączył cechy różnych grup roślin. Pod wieloma względami przypominał współczesne drzewa, ale rozmnażał się jeszcze za pomocą zarodników, podobnie jak paprocie.
Najstarsze lasy na Ziemi
Jedne z najstarszych znanych lasów świata rosły około 385–386 milionów lat temu na obszarze dzisiejszego stanu Nowy Jork w USA.
Przez wiele dziesięcioleci za najstarszy las uznawano stanowisko Gilboa, odkryte w latach 20. XX wieku. Zachowały się tam skamieniałe pnie drzew oraz systemy korzeniowe znajdujące się dokładnie w miejscu, gdzie rosły setki milionów lat wcześniej.
Dzięki temu naukowcy mogli odtworzyć wygląd jednego z pierwszych leśnych ekosystemów w historii naszej planety.
Co interesujące, w zapisie kopalnym nie odnaleziono dotąd wyraźnych etapów pośrednich pomiędzy niską roślinnością a rozległymi lasami. Nie oznacza to oczywiście, że takie etapy nie istniały. Po prostu zapis geologiczny jest niepełny, a wiele śladów mogło nie przetrwać do naszych czasów.
Odkrycie, które zmieniło historię najstarszego lasu świata
W 2019 roku naukowcy opisali kolejne niezwykłe stanowisko znajdujące się w miejscowości Cairo, również w stanie Nowy Jork. Odkryto tam rozległą sieć skamieniałych korzeni należących do kilku różnych grup drzew. Analizy wykazały, że las ten jest prawdopodobnie nieco starszy od słynnego Gilboa.
Znalezisko było dużym zaskoczeniem. Pokazało bowiem, że już 386 milionów lat temu istniały złożone ekosystemy leśne składające się z różnych gatunków drzew i zajmujące rozległe obszary.
Badacze porównują znaczenie tego odkrycia do odnalezienia brakującego rozdziału w bardzo starej kronice dziejów życia na Ziemi.
Jak pierwsze lasy zmieniły planetę?
Pojawienie się drzew było jednym z najważniejszych wydarzeń w historii Ziemi. Rozrastające się korzenie zaczęły rozkruszać skały i przyspieszać proces tworzenia gleb. Coraz większe ilości materii organicznej trafiały do osadów. Drzewa wiązały również ogromne ilości dwutlenku węgla, wpływając na skład atmosfery.
Niektórzy badacze sugerują nawet, że rozwój rozległych lasów mógł przyczynić się do późnodewońskich zmian klimatycznych poprzez intensywne usuwanie CO₂ z atmosfery. Skala tego wpływu pozostaje przedmiotem badań, ale nie ma wątpliwości, że pojawienie się drzew zmieniło funkcjonowanie całego systemu ziemskiego.
W pewnym sensie współczesne lasy są spadkobiercami rewolucji, która rozpoczęła się prawie 400 milionów lat temu.
