تاريخ تطور النباتات

ليس فقط انواع من عالم الحيوان لازال باقيا حتى اليوم من عصر الديناصورات مثل التمساح والسلاحف، بل ان هناك الكثير من الانواع النباتية التي لازالت باقية الى اليوم بدون تغيير كبير. هذا الامر تظهره لنا المستحاثات المتحجرة لتخبرنا ان النباتات خاضت عملية تطور طويلة لاتقل عن عملية التطور الدراماتيكي التي خاضتها الاجناس الحيوانية. ذلك بالتوافق التام مع نظرية التطور..

عندما كانت Leá Grauvogel Stamm لاتزال طفلة ذهبت مع والدها في احدى المرات الى شمال Alsace. مع جمعوا عثروا على حجر كبير وحملوه الى البيت وتركوه في الحديقة. بفضل برد الشتاء انشطر الحجر وظهر من داخله مستحاثة لنبتة من اعماق التاريخ.

اليوم اصبحت الطفلة عالمة في التشريح النباتي وتملك اكبر مجموعة من المستحاثات النباتية بين الهواة. المستحاثة لاتعطينا فقط القدرة على مقارنة التغيرات التطورية وتاريخ تطور النبتة وانما ايضا، ومن خلال المقارنة مع اشباههم من النباتات الحية، نعلم الطقس الذي كان في ذلك الوقت ويساعد ذلك بناء نظرية الحركة القارية: انطلاقا من نظرية قارة بنغيا، حيث القارات الحالية الخمس كانت قارة واحدة تسمى بنغيا في العصر الكاربوني.

تحاليل الحمض الاميني للنباتات التي تعيش اليوم اظهرت ان النباتات الاولى انحدرت عن الطحالب الخضراء التي تنتمي الى مجموعة kransalger. في الوقت الذي بقي القسم الاكبر من هذه المجموعة في الماء فإن جزء صغير منها تمكن من التلائم مع الحياة على اليابسة والبقاء عليها قبل 470 مليون سنة. لااحد يعلم شكل النباتات الاولى، من حيث ان المستحاثات الحجرية التي وصلتنا لنباتات تعود الى ماقبل 50 مليون سنة فقط وتصور لنا الشكل الخارجي البسيط عنها: . ان النبتة التي وصلتنا عبارة عن شرائط عارية بطول بضعة سنتيمترات تنتهي بما يشبه كرات صغيرة للابواغ. الشرائط تخرج مباشرة عن الارض وليس لها جذور وانما لديها مايشبه الخيوط قادرة على امتصاص الغذاء والماء. هذه النبتة حصلت على اسم Cooksonia, وقبل 400 مليون سنة كانت هذه النبتة مهيمنة على اليابسة.

التحدي الذي كان يقف امام النبات للتلائم مع الحياة على اليابسة كان بالدرجة الاولى بسبب الجاذبية الارضية. إذ عوضا عن ان تكون النبتة مكتفية بتوجيه جميع قواها نحو الحصول على الغذاء والطعام تصبح مضطرة ايضا الى الوقوف ضد الجاذبية، لان الماء لم يعد يحملهم الى الاعلى نحو الشمس. إضافة الى ذلك يوجد تحدي آخر حيث من الضروري ان تتطور لديها طريقة لرفع الماء من الجذور الى الاعلى.

من الواضح ان بين افراد نبتة كوكسونيا تحققت تحولات تحل كلا المشكلتين وقابلة للبقاء في الطقس المتزايد الجفاف. القنوات (الاوعية) التي نشأت لديها سمحت بتحقيق نقل المياه من خلال ظاهرة الاوعية الشعرية. غير ان هذه القنوات الشعرية كانت لها جدران صلبة مما اعطى النبتة قوة على الانتصاب واصبح بالامكان رفع الماء بعكس الجاذبية وحمل وزن النبتة في نفس الوقت. الاوعية الشعرية كانت نجاحا حقيقيا نجده باقي اليوم في جميع النباتات التي تنمو على اليابسة. لذلك تتقاسم جميع هذه النباتات الانتماء الى مجموعة نباتات الاوعية الشعرية. الصورة اعلاه تظهر مستحاثة للنبتة sterophyllites grandis من العصر الكاربوني وكان منتشرا على اليابسة ولازال احفادا له موجودة حتى اليوم في الغابات الرطبة.

على عيدان كوكسونيا البدائية ظهرت كما لو كانت رؤوس فروع جديدة تبرز من الساق، لايمكن اعتبارها " اشواك" للدفاع عن النفس ضد الحيوانات آكلة النباتات، كما يمكن ان يعتقد للوهلة الاولى لانه في ذلك الوقت لم تكن هناك حيوانات كبيرة تهدد النباتات، وانما كانت الجنين الذي اصبح الاوراق لاحقا. هذه الرؤوس الجديدة زادت من مساحة النبتة الخضراء واصبح بالامكان استهلاك كمية اكبر من غاز الكربون في عملية التمثيل الضوئي.

الى ماقبل 385 مليون سنة كان طول النباتات نادرا مايزيد عن نصف المتر، ولكن لاحقا تطورت انواع جديدة اصبحت اكثر ارتفاعا. الاشجار الحشائشية الاولى من فصيلة Pteridium aquilinum كانت تصل الى بضعة امتار، وعند بداية العصر الكاربوني قبل 365 مليون سنة وصل ارتفاعها الى ثمانية امتار كقاعدة. في ذلك الوقت كان الطقس دافئ ومستقر مما جعل التطور يزدهر. النباتات تطورت لها اوراق حقيقية لتظهر اول النباتات الحقيقية من صفوف Pteris aquilina; Lycopsida; Equisetum. مايجمع هذه الصفوف ان تكاثرهم كان من خلال الابواغ ، وهو الامر ذاته الذي كان يميز النباتات المائية، حيث عملية التلقيح تحدث في الماء ولاتحدث الا في الماء، ولذلك كانت النباتات الاولى لازالت تعتمد على بيئة ذات رطوبة عالية .

لهذا السبب فإن لحظة ظهور النباتات التي تتكاثر بالبذور كان تعبير عن مرحلة تاريخية جديدة وقفزة هائلة وهو الامر الذي حدث تماما قبل بداية عصر ترياس، ذات العصر الذي يعتبر بداية انشقاق القارة الى قارتين، والمستحاثات النباتية تشير الى ان كل من هذه القارات لم تكن تملك الطقس ذاته. على القارة الجنوبية بقيت هناك نباتات ذات الابواغ والتي تحتاج الى جو رطب ودفئ، في حين كان الطقس على القارة الشمالية بارد وجاف مما سمح للنباتات ذات البذور ان تصبح هي السائدة.
المجموعة الجديدة من النباتات لم تعد مرتبطة بالرطوبة كما ان البذرة كانت محمية بالعديد من طبقات غشائية، بحيث ان النواة قادرة على تحمل الجفاف. النباتات ذات البذور الاولى كانت ايضا تشبه مجموعة Pteris aquilina. كانت لاتملك زهور وانما تنشأ البذور كل واحدة على حدى إما مباشرة على الورقة او على . انساغها. احدى المستحاثات الحجرية تبدو مشابهة للنوع المسمى اليوم Pecopteris miltani.

وعلى الرغم من ان النباتات ذوات البذور امتلكت افضلية واضحة على سابقتها في إستراتيجة التكاثر الا انهم احتاجوا الى مئة مليون سنة حتى تمكنوا من التسييد على الارض، ساعدهم في ذلك تزايد الجفاف. في العصر الكربوني بدأ الطقس ينحو نحو البرودة وتقل الرطوبة، وفي الطريق الى نهاية العصر الجيلوجي البيرم قبل 245 مليون سنة كانت نباتات الصفوف الثلاثة المذكورة سابقا قد تخلت عن تسييدها لتسود نباتات التكاثر بالبذور في الغابات الواسعة. Voltzia كانت احدى اوائل النباتات التي عوضت تكاثر الابواغ بتكاثر البذور بدون حاجة للرطوبة ولازال النمط موجودا عند الصنوبر الياباني

اليوم توجد انواع قليلة باقية من انواع نباتات الابواغ واغلبيتهم يعود الى المجموعة الاولى. نباتات التكاثر البذري نشأ عنهم الكثير من الفصائل والانواع في جميع الاتجاهات. احدى تشكيلات هذه العائلة تشبه " شجرة المعبد" الصينية ويطلق عليها Gingko adiantodes, ولديها اوراق عريضة ومسطحة وقد ظهرت بعد الصنوبريات، وكانت قبل 65 مليون سنة تغطي القارة الشمالية، في حين ان النوع الحالي Gingko biloba ينبت في الصين فقط. في عصر ازدهارها كانت تغطي مساحة ثلاث ارباع غابات شمال الكرة الارضية. شجرة اخرى هي النخل الصنوبري Cycadophyta ومظهرها الخارجي يوحي انها من النخل الحقيقي وعلى الرغم من تراجع انتشارها عما كان عليه قبل 65 مليون سنة الا انها لازالت موجودة في الغابات الاستوائية. واخيرا نشير الى اشجار الصنوبريات وهي أكبر مجموعة من اشجار التكاثر البذري اليوم.

في ملايين السنوات اللاحقة وقفت النباتات امام تحدي اصطفائي جديد، هذا التحدي هو ظهور الديناصورات التي سادت في الارض والقسم الاكل للاعشاب منهم شكل تحديا حقيقيا. في البداية كانت النباتات تملك اوراقا طرية، وبفضل اصطفاء الحيوان لها بالدرجة الاولى تزايدات فرص الاشجار التي تملك اوراقا قاسية والاشجار التي تحمي بذورها في صنوبرة قاسية. غير ان هذا التطور عطل جهود هذه المجموعة على التركيز على التكاثر والانتشار.

غير ان إن قدوم آكلة النباتات يعني عامل جديد يدخل في الاصطفاء، وهو الامر الذي سمح بنشوء فرص جديدة للانتقاء وبالتالي لتطور طرق جديدة للتكاثر. لقد تطور اسلوب التكاثر عن طريق الزهور والثنائية التلقيح. هذا الاسلوب احتاط اصطفاء من قبل آكلي النباتات انفسهم، من خلال اختيار التغيرات التي تحمل نشاء اكثر ودهن اكثر، الامر الذي سمح بإستغلال آكلات النباتات لنشر البذور. هذه الطريقة سمحت بإنتاج كمية كبيرة من البذور وبالتالي لم يعد آكلي النباتات تهديد وانما حلفاء يجري التعاون معهم. وهؤلاء الحلفاء بالذات كانوا اوائل محسني انتاج الزهور والثمار لدى النباتات. النخيل البدائي Sabalites primeaeva كانت من احدى الاشجار البدائية التي نشأ فيها الزهور وانتشرت قبل 65 مليون سنة. لازال اليوم توجد نخلة تشابهها هي Washingtonia filifera.

لايعلم العلماء الوقت الذي نشأت فيه نباتات الزهور والثمار لوجود قطع قليلة للغاية من مستحاثات الاجداد الاولى لهذه الانواع إضافة الى ان معطياتها غير دقيقة. على الاغلب نشأت هذه المجموعة في بداية عصر الكريتا قبل 120-130 مليون سنة. احدى المستحاثات الحجرية تعود الى ماقبل 100 مليون سنة ولديها قرابة مع نبتة اوروبية اليوم تسمى Liquidambar europaeum. غير انها كانت ناجحة للغاية بحيث انها انتشرت بسرعة وخلال بضعة ملايين من السنين اصبحت انواعها تعد بالمئات. في 65 مليون سنة الاخيرة اصبح النباتات ذات الزهور تملك ممثليها في جميع انحاء الارض وظروفه على اليابسة.؟ وسيبقى الامر كذلك الى حين اصطدام النباتات بتحديات جديدة.

من المثير في هذا الصدد ان احدى النبتات ، وتحديدا Wollemia nobilis, عائلة (Araucariaceae), ، جرى اكتشاف وجودها على قيد الحياة في عام 1994 في محمية طبيعية في جنوب واليز الجديدة في استراليا، وكان يعتقد انها انقرضت قبل مليونين سنة، وعلى كل حال تبقى هذه النبتة الوحيدة على قيد الحياة من مجمل العائلة التي تنتمي اليها. وقد تم العثور على 76 نبتة فقط منها، ليجري غلق المحمية الطبيعية على الزوار لحماية النبتة.

تصنيف : التراث,بيولوجيا,فيزياء الكون