植物は古代から現代までどのように生き残ってきたのでしょうか?

親愛なる友人の皆さん、地球は何十億年も存在し、動物は驚異的な進化を遂げてきましたが、植物はどうでしょうか。どのように進化したのでしょうか?

実際、地球上の最初の植物には葉がなかったのです。 （注意：現代の植物は古代の植物とは異なります。これは単に理解を容易にするためです。）当時の植物はこのように見えたはずです。

では、なぜ現代の植物は枝や葉が茂っているのでしょうか?葉はどのように進化したのでしょうか?今日は植物の進化の歴史について4つの側面からお話します。

01. 地球上の植物の歴史

ここで、地球上の植物の歴史を簡単に振り返ってみましょう。最も古い植物の祖先は、約30億年前に生息していた光合成細菌のグループであると考えられます。

実際、最も古い光合成細菌は緑色の細菌ではなく、現在でも存在する紫色の細菌です。緑色のバクテリアはついに決定的な勝利を収めました。その理由は、光の選択的吸収に関係していると考えられます。なぜなら、最初から緑色の光を反射するから、世界は緑色なのです。

これは地球の歴史の中で最も偉大なページです。それは私たちの最終的な姿の基礎の一つでもあります。

なぜなら、光合成細菌の出現により、地球上に酸素が現れ始め、地球上に生命が誕生したからです。彼らがいなければ、私たちの惑星は火星のようになるでしょう。酸素とオゾン層があれば、紫外線を恐れる必要はなくなりました。なぜ生物は海で育つのでしょうか？海は数え切れないほどの光線、特に紫外線を遮ることができるからです。

その後、ある時点で、これらのバクテリアは、海水中の無数の緑藻である最古の植物へと進化しました。

約 4 億年前、シルル紀後期 (4 億 4000 万年前～ 4 億 1000 万年前) に、地球上で新たな偉大な章が始まり、植物が出現し始めました。この着陸は地球を変えました。

競争相手がいなかったため、すぐに（約1億年後）、地球は緑に覆われました。

植物の光合成により、地球上の酸素含有量は徐々に増加しました。約1億年にわたる野生の成長の後、石炭紀（3億6000万～2億8000万年）には、地球上の酸素含有量は30％を超える前例のない高さに達しました。酸素濃度が高かったため、体長が 1 メートルを超えるトンボなど、無数の巨大動物や先史時代の怪物が誕生しました (その理由は、酸素含有量の増加により昆虫の成長が可能になったことにも変わりありません。多くの昆虫は、体全体または体の一部にある気管を通じて酸素を吸収するためです。同じ環境であれば、体が大きいほど気管 (呼吸器系) が大きくなります。しかし、酸素濃度が高い場合、生物は体が大きくなった分、より多くの酸素を供給するために呼吸器系の容積を増やす必要がないため、呼吸器系が体の大きさを制限する効果が減り、生物はより大きな体の大きさに進化することができます)。

しかし、植物史上初の危機が起こったのです！

02. 最初の植物危機は何でしたか?

この危機に関しては、やはり植物の光合成の原理から始めなければなりません。

光 + 水 + 二酸化炭素 = グルコース + 酸素

この式では、光は太陽から来ており、水は地球上に豊富にあり、中心的な制限要因である二酸化炭素は植物の首に巻き付くロープになります。

当時、植物は狂ったように二酸化炭素を吸収し、その結果、一瞬にして地球上の二酸化炭素が足りなくなってしまったのです！ ！ ！ああ、しまった、二酸化炭素が足りないのか？そうですね、今の温室効果を見ると不思議に思いませんか？

しかし実際には、地球上には光合成に十分な二酸化炭素が存在しません。植物は生きるために二酸化炭素に依存しています。二酸化炭素がなくなると植物は生きられなくなり、無数の植物が死んでしまいます。こうして地球上の最初の危機が誕生した。この危機は地球（自然）をほぼ破壊しました。

03. 葉植物の誕生

この時、一部の植物は新しい道を探し始め、葉が舞台に現れ始めました（進化論の核心である、突然変異はランダムであり、選択は方向性があることを覚えておいてください。ここで、葉はランダムに現れ、二酸化炭素の濃度が低いのは単なる自然選択プロセスです。この2つの間には直接の因果関係はありません）。なお、ここに描かれているのはジュラ紀に出現した被子植物で、それ以前は裸子植物でした。藻類、苔、シダ、裸子植物、被子植物

葉の出現は植物の進化の歴史における重要なページです。葉の出現により、植物はもはや光合成のために幹や枝に頼らず、葉を使って光合成を行うようになりました。

植物の葉は、植物の光合成範囲を数百万倍以上に拡大します。さらに、葉は空気中の薄い二酸化炭素を光合成に有効活用できるようになります。

それで植物は生き残ったのです。

しかし、悲劇は続く。

葉が現れることで、植物はより多くの二酸化炭素を吸収できるようになり、生き残ることができますが、本質的には、地球上の二酸化炭素は依然として減少しており、その減少率は加速しています（吸収力が増しています）。二酸化炭素の新たな供給源がなければ、すべての植物は死ぬか、窒素固定などの他のガスに切り替えるでしょう。

04. 天才的なひらめき：菌類

しかし、このとき、菌類が地球を救ったのです。この内容については、偉大なパブロフの著作を参照することができます。

おそらく最初は、植物繊維を分解すること、さらには動物の胃を分解することについて誰も考えなかったのでしょう。植物の死骸が大量にあり、ゴミの楽園となっている。ある日、地球はもはやそれに耐えられなくなります。すると菌類がその才能を発揮し始めました。彼らは植物を分解し、炭素循環がうまく流れるようにし、最後の欠けていた環を埋めました。

これが今日のグリーンな世界です。

補足: 人に魚の釣り方を教えなさい。私は植物学や地質学を学んでいるわけではないので、執筆の過程で抜け漏れや原則的な間違いが多数あることは避けられません。もちろん、石炭紀の地球の形状など、私もかなり怠け者です。

この記事の主な参考文献には以下の内容が含まれますが、これらに限定されるものではなく、いずれも非常に興味深いものです。

1. ハリソン CJ、コーリー SB、モイラン EC、他。葉の進化における保存された発達メカニズムの独立したリクルートメント[J]。ネイチャー、2005年、434(7032):509-514。

2. Edwards, D.、Feehan, J.、Smith, DG アイルランド、ティペラリー州産の晩期ウェンロック植物相。ボット.J.リン。社会86、19–36（1983）。

3. Gifford, EM & Foster, AS『維管束植物の形態と進化』（フリーマン、ニューヨーク、1989年）。

4. Boyce, CK & Knoll, AH 古生代維管束植物における葉の発達潜在能力の進化と複数の独立した起源。古生物学28、70-100（2002）。

5. ケンリック、P. & クレイン、PR「陸上植物の起源と初期の多様化：系統分類学的研究」（スミソニアン協会出版、ロンドン、1997年）。

また、植物に興味のある方はドキュメンタリー『地球の育て方（植物の歌・地球栽培計画）』を視聴できます。このドキュメンタリーは、この記事の執筆中にも参考にされました。