Представляя сотни тысяч разновидностей и 96% всей земной растительности, цветковые растения являются самыми успешными наземными растениями на Земле. Как сделал орхидеи, маргаритки, и их род становится настолько доминирующим? Исследователи долго рисовали мелом его до своих цветов, включающих в список насекомых и других животных, чтобы помочь им воспроизвести и распространиться. Но два биолога растения кредитуют листья вместо этого.
Больше вен листа сделало растения лучшими фотосинтезаторами, отчетами дуэта, позволив покрытосемянным растениям перерасти их соревнование.Эти два исследователя – Тимоти Бродрибб, гидравлический физиолог в университете Тасмании в Австралии и Тейлоре Фейлде, теперь в университете Теннесси, Ноксвилла – учился, как листья транспортируют воду. Они заметили, что листья ранних покрытосемянных растений, казалось, содержали гораздо меньше вен, чем те из покрытосемянных растений, развившихся позже. «Мы были потрясены экстраординарным контрастом», Бродрибб вспоминает.
Их работа показала, что плотность вен важна для способности растения фотосинтезировать. Для роста растения должны взять в двуокиси углерода через клапаны в листьях, названных устьицами. Когда открытый, устьица теряют воду, таким образом, чем более эффективный транспорт воды для пополнения потерянной влажности, тем больше устьиц, которые могут остаться открытыми и принять двуокись углерода. Исследователи задались вопросом, дало ли развитие большего количества вен за лист покрытосемянным растениям повышение, они должны были стать широко распространенными.
На основе полевых исследований в 13 странах более чем 6 лет дуэт исследовал жилкование 504 цветковых растений и 225 других растений, включая 166 вымерших видов, и искал тенденции в образцах жилкования в течение времени. Кроме того, они измерили обмен водной и двуокиси углерода в листьях от 35 разновидностей цветущих и нецветущих растений.«Доказательства преобразования на жилковании были удивительно ясны», говорит Бродрибб. Ранние покрытосемянные растения имели простые образцы листа с немногими венами.
Но приблизительно 100 миллионов лет назад, более новые разновидности покрытосемянных растений удвоились, утроились, и, в конечном счете, увеличили 10-кратным число вен листа, бригада, о которой сообщают онлайн на прошлой неделе в Письмах об Экологии.Согласно модели исследователей физиологии растений, утроение плотности вены удвоило бы фотосинтетическую способность растения. Brodribb и Feild утверждают, что больше фотосинтеза означало больше углерода для роста.
И это дало бы покрытосемянным растениям энергию выдвинуть конкурентов как хвойные деревья из навеса приблизительно 150 миллионов лет назад, делая покрытосемянные растения самой продуктивной группой наземных растений в мире. Цветы играют роль в диверсификации, бригада заявляет, но вены листа помогают этим растениям стать настолько богатыми.
«Важность плотности вены прежде так ясно никогда не представлялась», говорит Питер Вилф, палеоботаник в Университете штата Пенсильвания, университете Парк. «Работа служит первой количественной, физиологической, и филогенетической основой для понимания, почему, когда, и как покрытосемянные растения развили намного более высокие интенсивности фотосинтеза, чем другие растения». Эта бумага будет, вероятно, очень влиять, добавляет Лорен Сэк, физиолог растения и эколог в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес, поскольку палеобиологи могут теперь лучше оценить фотосинтез для окаменелостей с глубокого времени.