Dobytie súše: 3. časť – Stručná história terestrializácie

Maiocercus celticus - trigonotarbidný pavúkovec z karbónu.

V dávnej geologickej minulosti sa život presunul z vody na súš a nebolo to jednoduché. Právom môžeme kolonizáciu súše označiť ako jej dobytie. V mori sa naďalej rozvíjali nespočetné formy života, okrem nich však na Zemi pribudli suchozemské tvory, a medzi nimi aj my, ľudia. Kým sa ale na scéne objavil človek, kontinentálne ekosystémy počas miliónov rokov prechádzali veľkými zmenami. Mnohé z nich boli pritom vyvolané samotnými živými organizmami.

Terestrializáciu možno pokladať za tretiu najvýznamnejšiu udalosť v dejinách života na Zemi, hneď po jeho vzniku a po objavení sa mnohobunkovosti. Nešlo však o dramatický okamih, tak ako sa to kedysi myslelo, išlo skôr o veľmi pomalý a postupný proces. Suchozemské prostredia boli postupne osídlené stále vyššími organizmami. To bolo umožnené premenou biotopov priamo organizmami.

Kambrium-ordovik (cca pred 540-440 miliónmi rokov)
S kolonizáciou súše pravdepodobne začali rôzne mikroorganizmy ako baktérie, riasy a huby. V tesnom závese ich nasledovali rôzne skupiny článkonožcov. Podľa najnovších výskumov sa to mohlo odohrávať už v období kambria, takže asi pred pol miliardou rokov! V tom čase sa však na súši zrejme dlho nezdržiavali. Z obdobia ordoviku, teda asi pred 480 miliónmi rokov, poznáme článkonožce, ktoré zrejme ešte žili na rozhraní vodného prostredia a súše. Z tohto obdobia máme aj doklady o prvých rastlinách na súši. Rastliny a článkonožce teda kolonizovali pevninu súčasne. Avšak na rozdiel od článkonožcov, ktoré na súš vkročili viackrát v niekoľkých nezávislých vlnách, rastliny zrejme osídlili pevninu len jediný raz, takže v ich prípade išlo o skutočne historický okamih, ktorý zmenil takpovediac všetko.

Asi takto nejako mohli vyzerať prvé pokusy rastlín dobyť súš (zdroj: http://commonfossilsofoklahoma.snomnh.ou.edu/terrestrialordovician).

Silúr (cca pred 440-420 miliónmi rokov)
Prvé cievnaté rastliny pochádzajú z obdobia asi pred 450 miliónmi rokov. Iba o niečo mladšie sú najstaršie známe suchozemské viacnôžky a pavúkovce. Prvé suchozemské rastliny mali stonky vysoké iba niekoľko centimetrov a boli obmedzené na vlhké miesta. Zvyšovanie rozmanitosti rastlín na súši a vznik nových druhov suchozemských ekosystémov boli v období silúru pred 430 miliónmi rokov v plnom prúde. Stonky silúrskych rastlín niesli výtrusnice a tie boli plné výtrusov. Výtrusy majú pevné a odolné obaly, čo živým bunkám pomáha prežiť vysušenie a šíriť sa vzduchom. Odolné bunkové steny zvýšilii aj zachovanie výtrusov vo fosílnom stave.

Pneumodesmus newmani zo silúrskych hornín Škótska - najstaršia mnohonôžka na svete a zároveň najstarší známy suchozemský článkonožec na svete. Vľavo: fosília; vpravo: rekonštrukcia.

Devón (cca pred 420-360 miliónmi rokov)
Na začiatku devónu, teda asi pred 400 miliónmi rokov už vegetácia vytvárala množstvo odumretej rastlinnej hmoty. O ich rozklad sa starali huby a takisto stále hojnejšie článkonožce. Korene primitívnych rastlín si hľadali cestu dole a trhali tak pôdu. Objavovali sa aj baktérie, ktoré sa takisto dali do spracovania rastlinnej hmoty a umožnili vznik prvých pôd.

Spoločenstvo húb (tie faloidné útvary vľavo) a rastlín zo skorého devónu (zdroj: http://commonfossilsofoklahoma.snomnh.ou.edu/silurian-devonian-on-land).

Vznik pôdy neskôr umožnil rozvoj skutočných lesov. Lesy v tom čase však boli tvorené stromovitými plavúňmi a papraďami a na tie dnešné lesy sa podobali iba minimálne. Navyše v podraste by ste našli iba málo známych živočíchov a zo stavovcov iba podivné rybovité tvory viazané na vodu. Tu sa trochu pristavíme. Devón sa často označuje vekom rýb. Z tohto obdobia poznáme úžasnú diverzitu rôznych rybovitých stavovcov a medzi nimi treba hľadať aj predkov všetkých suchozemských štvornožcov žijúcich dnes. Pôvodne sa myslelo, že sa tetrapódy prvýkrát vyvinuli, keď sa pomaly presúvali na súš. Najnovší výskum však ukázal, že rané tetrapódy žili v potokoch a malých riekach. Ich pádlovité končatiny boli viac uspôsobené na plávanie než na kráčanie. Mali dokonca podvojnú dýchaciu sústavu – mali pľúca a mohli dýchať vzduch, zostali im však aj vnútorné žiabre. Na počudovanie prakticky všetky kľúčové prispôsobenia na život na súši vznikli vo vode. Koncom devónu asi pred 360 miliónmi rokov napokon došlo k prvým krokom tetrapódov na súši. Pre dané tvory to boli iba drobné krôčiky, pre celé nadchádzajúce pokolenie štvornožcov to bol ohromný skok.

Predné končatiny vybraných rybovitých stavovcov a primitívnych tetrapódov (zdroj: http://www.devoniantimes.org/).

A keď sme pri všetkých tých krokoch a skokoch, pozrime sa na počet prstov na končatinách primitívnych štvornožcov. Kedysi sa myslelo, že počet prstov päť je akosi ukotvený v samotnom telovom pláne stavovcov. Ukázalo sa však, že to nie je pravda. Niektoré primitívne štvornožce na polceste ku obojživelníkov mali dokonca sedem alebo osem prstov! Ich počet sa ustálil na čísle päť až neskôr.

Vráťme sa ale do devónu. Počas tohto obdobia rastliny zmohutneli až nakoniec dorastali do výšok až 40 metrov. Vďaka prvým lesom sa pevninské masy postupne stávali zelenšími, čím prispievali organickým materiálom do pôd a vytvárali nové biotopy pre bezstavovce.

Neskorodevónske lesy (zdroj: http://commonfossilsofoklahoma.snomnh.ou.edu/late-devonian).

Karbón (cca pred 360-300 miliónmi rokov) 
Neskôr v karbóne pre asi 320 miliónmi rokov sa ďalej rozvíjali semenné rastliny, teda priami predchodcovia dnešných typov, a práve v tomto období dosiahli masívny rozvoj stromové formy viacerých skupín rastlín nezávisle na sebe. V tom čase dochádza aj k ďalšej významnej evolučnej udalosti. Živé tvory prvýkrát dobývajú vzduch! V prostredí karbónskych lesov sa do vzduchu vzniesol prvý okrídlený hmyz. A tetrapódy sa konečne oslobodili od vodného zovretia – objavujú sa totiž plazy kladúce vajcia so škrupinou. Začína sa veľká výprava do vnútrozemia! To je ale už iný príbeh a dáme mu priestor v samostatnom príspevku niekedy nabudúce.

Karbónsky prales (zdroj: http://commonfossilsofoklahoma.snomnh.ou.edu/carboniferous).

Seriál o dobytí súše na viventibus esse
Prvá časť: Je život na súši taký samozrejmý?
Druhá časť: Prekonávanie fyziologických bariér. 

Niekoľko zaujímavých odkazov

• Ako presne vyzeralo prvé spolunažívanie suchozemských organizmov, teda húb a primitívnych rastlín, nie je celkom známe...link

• Názornému prehľadu dobývania súše rastlinami sa venuje táto stránka.

• Zhrnutie terestrializácie pre náročnejších (aj s odkazmi na odbornú literatúru) nájdete tu.

• Vynikajúca stránka o období devónu vrátane prehľadu o prvých tetrapódoch: www.devoniantimes.org.
• Stručný príspevok o najstarších suchozemských živočíchoch... pdf.