تحاول هذه المقالة وضع ابتكارات النباتات الرئيسية في سياق جيولوجي، وتهتم فقط بالتكيفات والأحداث الجديدة ذات الأهمية البيئية الكبرى، لا ذات الفائدة الأنثروبولوجية فحسب. يعرض الجدول الزمني تمثيلًا بيانيًا للتغيرات؛ يحاول النص شرح طبيعة الأدلة وقوتها.
يمثّل تطور النبات جانبًا من جوانب دراسة التطور البيولوجي، ويشمل في الغالب تطور النباتات القابلة للعيش على الأرض، وتخضير مختلف المساحات الارضية عبر ملء منافذها بالنباتات الارضية، وتنويع مجموعات النباتات البرية.
النباتات المبكرة
يشير مصطلح النبات إلى تلك النباتات الارضية التي تشكل فرع النباتات الجنينية، الذي يضم الطحلبيات والنباتات الوعائية. ومع ذلك، فتفرع النباتات الخضراء يشمل بعض المجموعات الأخرى من حقيقيات النوى القادرة على التمثيل الضوئي، بما في ذلك الطحالب الخضراء. من المعتقد أن النباتات الأرضية تطورت من مجموعة من النباتات الكاريانية، وعلى الأرجح طحالب أرضية أحادية الخلية بسيطة شبيهة بالكلبسميريديوفيكيا.[1]
تطورت البلاستيدات الخضراء في النباتات من وجود علاقة نشوء تعايشي بين الكائنات الحية المجهرية، أي بين البكتيريا الزرقاء وبدائيات النوى وحقيقيات النوى التي لا تجري عملية التمثيل الضوئي، ما أنتج سلالة من الكائنات الحية حقيقية النوى قادرة على التمثيل الضوئي في بيئات المياه العذبة والبحرية. تطورت هذه التراكيب الذاتية أحادية الخلية في وقت مبكر إلى كائنات حية متعددة الخلايا كالنباتات الكريانية، وهي مجموعة من الطحالب الخضراء تعيش في المياه العذبة.
تبدأ الأدلة الأحفورية للنباتات قبل حوالي 3 مليار سنة مع أدلة غير مباشرة على عملية التمثيل الضوئي المنتجة للأكسجين في السجل الجيولوجي بشكل تواقيع كيميائية ونظائرية في الصخور وأدلة أحفورية على مستعمرات البكتيريا الزرقاء، والتركيب الضوئي للكائنات بدائية النواة. تستخدم البكتيريا الزرقاء المياه كعامل اختزال، وتنتج الأكسجين في الجو كنتاج ثانوي، وبالتالي تغيّر جو الاختزال المبكر للأرض إلى جو تطورت فيه الكائنات الحيوائية الحديثة. أكسد الأكسجين الذي تحرره البكتيريا الزرقاء الحديد الذائب في المحيطات، فترسب الحديد من مياه البحر وسقط إلى قاع المحيط ليشكل طبقات رسوبية من الحديد المؤكسد تسمى تكوينات الحديد الحزامية. هذه التكوينات هي جزء من السجل الجيولوجي للأدلة على التاريخ التطوري للنباتات عبر تحديد موعد نشوء عملية التمثيل الضوئي. يوفر ذلك أيضًا قيودًا زمنية عميقة على الموعد الذي يمكن أن تتوفر فيه كمية كافية من الأكسجين في الغلاف الجوي لإنتاج طبقة الأوزون الستراتوسفيرية التي تحجب الأشعة فوق البنفسجية. ارتفع تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي القديم فأصبح بمثابة السم للكائنات اللاهوائية، فأدى إلى جو مؤكسد للغاية، وفتح المجال لسيطرة الكائنات الحيوائية على الأرض.
تأتي الأدلة الأحفورية عن البكتيريا الزرقاء أيضًا من وجود ستروماتوليت في السجل الأحفوري لعصر ما قبل الكمبري. الستروماتوليت عبارة عن تراكيب ذات طبقات تتكون من حبس وتجليد وتدعيم الحبوب الرسوبية بواسطة الأغشية الحيوية الميكروبية، تمامًا كتلك التي تنتجها البكتيريا الزرقاء. الدليل المباشر للبكتيريا الزرقاء أضعف من الدليل على وجودها كمنتج أساسي للأكسجين الجوي. يمكن العثور على الستروماتوليت الحديثة التي تحتوي على البكتيريا الزرقاء على الساحل الغربي لأستراليا وغيرها من المناطق في الأهوار المالحة والمياه العذبة.
المجموعة النباتية في الحقبة الاولية
المجموعة النباتية في العصر الكامبري
كانت النباتات المبكرة صغيرة أو أحادية الخلية أو خيطية وكان تشعبها بسيطًا. يعتبر تحديد أحافير النباتات في الطبقات الكمبرية مجالًا غير مضمون في التاريخ التطوري للنباتات، نظرًا لطبيعة هذه النباتات الصغيرة والرخوة. من الصعب أيضًا التمييز في حفرية من هذا العصر بين مجموعات متشابهة ذات أنماط متفرعة بسيطة وليست جميعها نباتات. تشكل الطحالب الجيرية الخضراء الاستثناء الوحيد، إذ وجدت احافير لها تعود للعصر الكمبري الأوسط.
المجموعة النباتية في العصر الأوردوفيشي
تغير تطور النبات بشكل كبير في العصر الأوردوفيشي مع ظهور أولى الأبواغ في السجل الأحفوري (عثر على أبواغ في العصر الكمبري أيضًا). من المحتمل أن النباتات الأرضية الأولى كانت على هيئة نباتات صغيرة تشبه النباتات الكبدية عندما ظهر دليل على بداية استيطان اليابسة من رباعيات الأبواغ في منتصف العصر الأوردوفيشي.
المجموعة النباتية في العصر السيلوري
ظهرت السجلات الأحفورية الأولى للنباتات الوعائية، أي النباتات البرية التي تحتوي على أنسجة وعائية، في العصر السيلوري. صُنّفت أقرب ممثلات معروفة لهذه المجموعة (معظمها من نصف الكرة الشمالي) في جنس الكوكسونيا. كانت لتلك النباتات أنماط متفرعة بسيطة جدًا، تنتهي ببوغيات مسطحة. برزت بحلول نهاية العصر السيلوري نباتات أكثر تعقيدًا كالزوستيروفيلات، وانتشرت النباتات الذئبية على نطاق واسع.
المجموعة النباتية في العصر الدينوفي
في العصر الديفوني، كانت النباتات تستعمر الأرض، انضمت النباتات الأولية للبسط البكتيرية والطحلبية خالقًة التربة الأولى وآويةً لبعض المفصليات كالسوس والعقارب وكثيرات الأرجل. لم تكن للنباتات الديفونية المبكرة جذور أو أوراق شبيهة بالنباتات الأكثر شيوعًا اليوم، ولم يكن لدى الكثير منها أنسجة وعائية على الإطلاق.[2]
بحلول أواخر العصر الديفوني، كانت غابات النباتات البدائية الكبيرة موجودة، إذ تطورت النباتات الذئبية والسراخس وعاريات البذور البدائية. لمعظم هذه النباتات جذور وأوراق حقيقية،[3] وكان الكثير منها طويلًا إلى حد ما.
المجموعة النباتية في العصر الفحمي
كانت أولى النباتات البرية في العصر الكربوني مشابهة جدًا لنباتات العصر الديفوني السابق، ولكن ظهرت مجموعات جديدة أهمها الكنباثيات والسرخيات وغيرها.
المجموعة النباتية في العصر البرمي
بدأ العصر البرمي في الوقت الذي كانت فيه نباتات العصر الكربوني ما تزال مزدهرة. في منتصف العصر البرمي كان هناك تحول كبير في الغطاء النباتي. استُبدلت الأشجار الذئبية المحبة للمستنقعات من العصر الكربوني بصنوبريات أكثر تطوراً وقدرة على التكيّف مع الظروف المناخية المتغيرة. استمرت النباتات الذئبية وغابات المستنقعات بالهيمنة على قارة جنوب الصين لأنها كانت قارة معزولة قابعة بالقرب من خط الاستواء. شهد العصر البرمي بزوغ العديد من مجموعات الصنوبريات المهمة، بما في ذلك أسلاف العديد من الأسر الحالية. ظهرت الجنكة والسيكيدات خلال هذه الفترة. انتشرت الغابات الكثيفة في العديد من المناطق بمزيج متنوع من مجموعات النباتات. ازدهرت النباتات الضخمة خلال هذا الوقت؛ ربما كان بعضها جزءًا من سلالة النبات المزهرة، على الرغم من أن الزهور لم تتطور إلا في وقت لاحق.[4]
المجموعة النباتية في حقبة الحياة الوسطى
المجموعة النباتية في العصر الترياسي
على اليابسة، شملت النباتات في هذا العصر النباتات الذئبية والسرخس النخلي والجنكيات والسرخسيات اللسانية: سيطرت الصنوبريات في نصف الكرة الأرضية الشمالي، بينما سيطرت السرخسيات البذرية في النصف الجنوبي منها في بداية العصر الترياسي.
المجموعة النباتية في العصر الجوراسي
خفت الظروف القارية المميزة للعصر الترياسي خلال العصر الجوراسي، خاصة على خطوط العرض العليا؛ سمح المناخ الدافئ الرطب للغابات المورقة بتغطية جزء كبير من الأراضي. سيطرت الصنوبريات على الغطاء النباتي تمامًا كما حدث خلال العصر الترياسي، كانت المجموعة الأكثر تنوعًا وتشكل غالبية الأشجار الكبيرة.[5]
المجموعة النباتية في العصر الطباشيري
انتشرت النباتات المزهرة المعروفة أيضًا باسم كاسيات البذور خلال هذه الفترة، إلا أنها لم تصبح سائدة حتى قرب نهاية العصر الطباشيري. ساعد ظهور النحل في تطورها فشكّلت كاسيات البذور والحشرات أفضل مثالٍ على التطور المشترك.[6]
المجموعة النباتية في حقبة الحياة الحديثة
بدأت حقبة الحياة الحديثة مع انقراض العصر الطباشيري الثلاثي. أصبح هذا العصر عصر السافانا، أو عصر النباتات المزهرة والحشرات التي يعتمد أحدها على الآخر. قبل 35 مليون عام، تطورت الأعشاب من بين كاسيات البذور. منذ حوالي عشرة آلاف عام، اكتشف البشر الزراعة في الهلال الخصيب في الشرق الأوسط. بدأ تدجين النباتات بزراعة محاصيل بداية العصر الحجري الحديث. تسببت هذه العملية من إنتاج الغذاء، إضافة إلى تدجين الحيوانات، بزيادة هائلة في عدد البشر واستمرت هذه الزيادة حتى وقتنا الحاضر. نشات في أريحا (فلسطين المحتلة) مستوطنة تضم حوالي 19,000 شخص. كانت الصحراء خضراء وفيها أنهار وبحيرات وأبقار وتماسيح ورياح موسمية. قبل 8 آلاف عام، ظهر القمح (الخبز) في جنوب غرب آسيا بسبب تهجين القمح المائل بعشب الماعز. قبل 6500 عام، دجّن نوعان من الأرز: الأرز الآسيوي، والأرز الإفريقي.
المراجع
- Del-Bem, Luiz-Eduardo (2018). "Xyloglucan evolution and the terrestrialization of green plants". New Phytologist. 219 (4): 1150–1153. doi:10.1111/nph.15191. PMID 29851097.
- Kotyk, M.E.; Basinger, J.F.; Gensel, P.G. & de Freitas, T.A. (2002), "Morphologically complex plant macrofossils from the Late Silurian of Arctic Canada", American Journal of Botany, 89, صفحات 1004–1013, doi:10.3732/ajb.89.6.1004, PMID 21665700
- Lang, William H.; Cookson, Isabel C. (1935). "On a flora, including vascular land plants, associated with Monograptus, in rocks of Silurian age, from Victoria, Australia". Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 224 (517): 421–449. Bibcode:1935RSPTB.224..421L. doi:10.1098/rstb.1935.0004.
- Simon, L.; Bousquet, J.; Levesque, C.; Lalonde, M. (1993). "Origin and diversification of endomycorrhizal fungi and coincidence with vascular land plants". نيتشر. 363 (6424): 67–69. Bibcode:1993Natur.363...67S. doi:10.1038/363067a0.
- Haines, Tim. 2000. Walking with Dinosaurs: A Natural History, (New York: Dorling Kindersley Publishing, Inc.) (ردمك ). Page 65.
- Coiro, Mario; Doyle, James A.; Hilton, Jason (2019). "How deep is the conflict between molecular and fossil evidence on the age of angiosperms?". New Phytologist (باللغة الإنجليزية). 0 (ja). doi:10.1111/nph.15708. ISSN 1469-8137. PMID 30681148.