Бесшумная эволюция деревьев

Задолго до того, как деревья появились на Земле, животные и другие земные растения были разбросаны по суше. И наземные животные появились раньше, чем земные растения. Да-да, именно в таком порядке. Как же это все произошло, и откуда они взялись?

Деревья эволюционировали из океанических водорослей, но они не просто однажды стали расти на берегах водоёмов. Они развивались спокойно в течение миллионов лет после того, как первые растения появились на суше.

Они вышли из океана, где  несколько миллиардов лет назад развилась первая жизнь.  Появлению деревьев предшествовал очень долгий период, полный исторических поворотов и эволюционной борьбы, в результате которой растения покинули океан и вышли на сушу. Эволюционируя и развиваясь в течение миллиардов лет, бывшие океанические водоросли превратились в могучие деревья, которые мы видим сегодня. И само их существование теперь является залогом существования всего живого на планете.

Около 550 миллионов лет назад был период так называемого «взрыва» жизни на планете. Почти все группы животных, существующих на сегодняшний день – а также многие уже исчезнувшие – впервые появились на Земле в это время. Это был кембрийский период, а бурное развитие животного мира, которым он характеризовался,  получило название «кембрийский взрыв».

Земные растения развивались немного медленнее – около 90 миллионов лет после выхода из океана. Первые деревья развились спустя примерно 100 миллионов лет после появления первых земных растений. Океан сыграл важнейшую роль в жизни всего живого на земле – как растений, так и животных. Не будь защиты его недр на первых порах развития жизни, то, возможно, наша планета по сей день была бы необитаемой.

По данным палеонтологов, первая жизненная форма в виде бактерий датируется периодом около 3,5 млрд. лет назад. Эти бактерии появились в океане после того, как поверхность (кора) начала охлаждаться и стабилизироваться,  суша стала обретать конкретные очертания, появились облака, дождевая вода из которых впоследствии образовались моря и океаны. Атмосфера была совершенно иной, нежели сегодня, и поверхность не была защищена от солнца. Этот период известен как докембрийский. В это время произошло окончательное формирование Земли и Солнечной системы в целом. Миновав газообразное и расплавленное состояние, остыв до нормальной температуры, Земля вместе с другими планетами стала частью Солнечной системы.

…около 470 миллионов лет назад Земля могла показаться безжизненной, суровой и бесплодной. Нет ни деревьев, ни растений, живущих на ней. (NASA фото поверхности Марса)

Первыми растениями на Земле были растения группы сине-зеленых водорослей, которые, по данным палеонтологов, появились и жили в океане примерно 3,4 миллиарда лет назад, защищенные от вредного излучения солнца. В океанах, эти растения могли расти и осуществлять фотосинтез, так как вода, поглощая вредные солнечные излучения, защищала их. 

Хотя первыми жизненными формами на планете были животные, но, фактически, именно растения положили  начало развития наземных животных. В процессе своей жизнедеятельности растения вырабатывали всё больше кислорода, одновременно уменьшая концентрацию углекислого газа в атмосфере, что стало немаловажным фактором для развития животной жизни на планете (Журнал Science, август 2001).

Тем не менее, если бы вы вернулись на 470 миллионов лет назад, Земля могла бы показаться безжизненной, суровой и бесплодной. Не было деревьев, и вообще никаких растений, живущих на ней!Первые растения на планете начали появляться задолго до того, как деревья начали бороздить своими корнями жесткую поверхность Земли, примерно 460 миллионов лет назад в период Ордовика. Первыми растениями были водоросли, которые переходили из водоёмов в болотистые и влажные места на суше. Необходимость преодолеть практически железную твёрдость земной коры потребовала последовательного роста и диверсификации наземных растений, в том числе и эволюции их в деревья. 

Из океана на сушу 

Чтобы перейти из воды на сушу, растениям необходимо было адаптировать свой организм для жизни на земной поверхности: изменить структуру своего тела, чтобы оно могло поддерживать свою массу в воздухе (при жизни в океане вода выполняла эту функцию); обеспечить системы транспорта воды и питательных веществ; создать средства защиты от высыхания, солнечной радиации и перепадов температуры. Очевидно, что будь это просто, растения вышли бы из воды намного раньше. Но процесс подготовки адаптации занял достаточно большой промежуток времени, что обусловило довольно позднее появление растений на суше.

Первыми растениями были водоросли, которые прошли довольно тернистый путь от своих водных предков, в итоге пустив корни в скалистую поверхность Земли. (Фото: Университет Сонома)

Деревья впервые появились и стали покрывать поверхность планеты около 370 миллионов лет назад. Сегодня мы настолько привыкли к ним, зависимы от них, что трудно поверить в то, что животные могли существовать без деревьев и в то, что они эволюционировали совсем не одновременно.

Деревья с их большими и толстыми корнями помогли разрушить скалистую структуру земной поверхности, что позволило образоваться почве. Появление почвы дало стимул для развития множества новых видов растений, в том числе и других деревьев. Это был своеобразный взрыв развития растений на планете, который обеспечил развитие всё большего числа наземных животных, включая млекопитающих. (Имейте в виду, что первые наземные животные – насекомые – были травоядными, что повлекло за собой необходимость развития всё большего числа разнообразных растений). Но каким было первое дерево? И что сделало его деревом? 

Первое дерево и леса 

Прежде всего, важно понимать, что именно наличие древесины делает деревья уникальными относительно других растений. Древесина является гораздо более жёстким, толстым и плотным волокном, необходимым деревьям, чтобы поддерживать свою форму под давлением собственного веса. Так как растения начинали развиваться и диверсифицироваться, среди них проходил естественный отбор, что делало необходимым для растений становиться более сильными, прочными, устойчивыми к негативным влияниям внешней среды. Таким образом, можно ассоциировать  развитие древесины с развитием деревьев.

Самый древний из современных видов деревьев – Archaeopteris. Его ветви и листья похожи на папоротник, а основания ветвей напоминают современную древесину.

Archaeopteris, самое древнее из современных деревьев, образовывало первые леса, покрывавшие большую часть земной поверхности. 

Деревья сегодня 

Сегодня существует около 100,000 известных видов деревьев, распространённых по всему миру, сообщает Институт мировых ресурсов. В недавнем докладе по окружающей среде Программы ООН, Всемирный центр мониторинга подтвердил, что более 8000 видов деревьев находятся под угрозой исчезновения, а 976 из них – в критическом состоянии. 

Желтый – Северная Америка; зеленый – Южная Америка; голубой – Африка; красный – Евразия; синий – Австралия; сиреневый – Антарктида. (Источник: Геологическая служба США)

Деревья развивались примерно 180 миллионов лет после кембрийского взрыва, когда материки были сосредоточены, в основном, в южном полушарии, и началось формирование Пангеи. Так как материки были расположены очень близко друг к другу, леса могли распространяться по земле довольно быстро.

Значение деревьев 

Деревья имеют важнейшее значение для жизнеобеспечения планеты, на всех уровнях. Во всем мире леса чрезвычайно важны для жизнедеятельности экосистем и обеспечения их функций, биоразнообразия и экономики. Главные функции лесов включают регулирование климата, кругооборот и распределение питательных веществ, а также предоставление сырья и ресурсов. Деревья очищают воздух и производят кислород, помогают почве удерживать влагу, защищают животных и другие растения от солнца и других вредоносных факторов, а также служат местом обитания животных и растений. Они помогают регулировать климат, циркулирование и распространение питательных веществ, обеспечивают нас сырьём и другими ресурсами. И не забывайте, какую красоту они дарят нам из года в год!

Некоторые экономические оценки – в том числе доклад Марка Бэрд, Индонезия, регионального директора Всемирного банка – гласят, что леса обеспечивают около US $ 1,000.00 / га - около $ 4 трлн в год в форме товаров и услуг (Источник: Forest Crime as a Constraint on Development, 9/13/2001). Тем не менее, г-н Бэрд отмечает, что эта цифра «не включает потери биоразнообразия, для которых не существует единой методологии оценивания».

Когда-то деревья были распространены практически в каждом уголке земного шара, но сегодня они составляют около 9,6 млрд. гектаров (FAO оценки лесных ресурсов 2000). Вот так! Можно подумать, что деревьев очень много! Но дело в том, что деревья сегодня охватывают всего лишь 29,6% поверхности Земли.

Бореальные леса Канады – самые большие девственные леса из оставшихся на Земле. Они охватывают 35% территории страны и служат домом крупнейшему в мире стаду карибу, второй по величине популяции волков, полярным, белым медведям и гризли. Около трёх миллиардов птиц гнездятся здесь ежегодно. (Источник: Фонд Дэвида Сузуки)

Кроме того, только одна пятая часть первоначального лесного покрова в мире по-прежнему состоит из больших районов относительно неосвоенных лесов. Такие леса называют лесным рубежом, крупнейший из которых находится  в России.

Но прежде чем мы начнем обвинять человеческую жадность, стоит отметить важный экологический принцип о том, как развитие и жизнедеятельность всех видов флоры и фауны  зависит друг от друга. Данный принцип звучит так: некоторые виды должны вымирать для того, чтобы новые виды могли жить и развиваться.

Возьмем, например, динозавров. Они вымерли около 65 миллионов лет назад вместе с  70% существовавших в то время видов – для того, чтобы обеспечить «пространство» для эволюции новых видов. Люди появились в самом конце этой эволюционной цепочки. Грубо говоря, если бы динозавры не вымерли, люди, возможно, вообще не появились бы. 

Компромиссы 

Смогли бы люди добиться прогресса и увековечить свой вид, если бы леса продолжали доминировать  во всех уголках нашей планеты? Стремительное развитие человека и увеличение его потребностей стали важными факторами в обеспечении равновесия лесов и сохранения многих видов деревьев сегодня.

«Компромиссы, компромиссы…», говорит Эмили Мэтьюс, старший научный сотрудник в Институте мировых ресурсов в Вашингтоне, округ Колумбия. «Все думают о компромиссах. От чего мы, люди, готовы отказаться, взамен на те природные «товары» и «услуги», без которых нам не прожить?»

Данное изображение показывает покрытие земной поверхности лесами перед воздействием цивилизации сегодня. Около 80% от первоначальной части неосвоенных лесов исчезли. (Предоставлено: Институт мировых ресурсов) 

Всё большая часть  природной среды неизбежно будет исчезать, говорит г-жа Мэтьюс. «Но нужно ли нам губить столько, сколько мы губим сейчас? Вопрос в том, можем ли мы быть умнее, обеспечивая своё развитие в будущем?» В самом деле!

Процесс естественного отбора для деревьев продолжается, но промышленная революция создала основу для непомерных потребностей человека в земле, которая населена деревьями. При существующих достижениях медицины и технологии, число людей будет расти со скоростью, превосходящей любой другой вид, существовавший на Земле на протяжении 4,5 миллиардов лет. И это будет означать, что потребность в природных ресурсах будет расти в геометрической прогрессии.

Этот снимок со спутника Земли показывает наиболее густонаселённые районы земного шара путём фиксации количества используемого света. Если сравнить эту фотографию с аналогичной, но сделанной 8000 лет назад, то можно четко увидеть причины и последствия вырубки лесов, особенно в Европе, на востоке США и в Азии. (фото NASA)

Итак, вырубка лесов людьми происходит в первую очередь для обеспечения ресурсами, необходимыми для постройки городов, а также для сельского хозяйства. Индустриализация также внесла значительный вклад в потерю нашего лесного покрова. Если учесть, что население мира увеличилось более чем на 5 миллиардов людей с момента начала промышленной революции, то можно просто представить, сколько лесов мира необходимо для удовлетворения потребностей человека.

По оценкам ООН, около 1 млрд людей жили на планете в 1800 году - в первые годы промышленной революции. Население увеличилось примерно до 1,7 млрд. к 1900 году и до 2,5 млрд. к 1950 году. Тогда произошёл взрыв человеческой расы! В течение 50 лет численность населения увеличилась в 2,5 раза, и сегодня достигла примерно 6,3 миллиардов.

Согласно Продовольственной и сельскохозяйственной организации (FAO) в период 1990 – 2000 гг. около 2 процентов мировых лесных массивов – примерно 10 млн га – были потеряны без возможности восстановления. Это число продолжает расти. 

Сегодня леса в основном переоборудованы для сельского хозяйства, жилищного строительства и расширения города, чтобы удовлетворить растущие потребности растущего населения. И в этом заключается ключ к нашей дилемме. 

Динамика вырубки лесов 

Дело в том, что в развивающихся странах леса вырубаются высокими темпами, но не возобновляются, потому что их население растет, и его развитие требует более широкого использования земли для сельского хозяйства, жилья и дорог», констатирует Эмили Мэтьюс.

«В развивающихся странах, даже при пересадке, есть большой чистый убыток», говорит г-жа Мэтьюс. Почему? «Их население быстро растет, они строят свою экономику, увеличивая производство продуктов питания. Некоторые развивающиеся страны также являются крупными производителями и экспортерами древесины для промышленного использования».

По словам г-жи Мэтьюс, «в развитых странах, лесной покров достаточно стабилен, но есть еще и определенное истощение природных лесов. Иными словами, население развитых стран несколько стабилизировалась, но проблема регулирования вырубки до конца так и не решена. Разница в том, что они в большинстве случаев возобновляют вырубленный лес, высаживая новые деревья». Однако г-жа Мэтьюс поспешила подчеркнуть, что новые посадки не эквивалентны старому лесу и не могут целиком возместить его потери.

Китай является исключением среди развивающихся стран. В период с 1990 по 2000 год в Китае был установлен рост количества лесных площадей, равный 1,2% (FAO оценки лесных ресурсов, 2000 год) благодаря посадке новых деревьев. 

Ключевой момент: стабилизация роста населения 

Конечно, стабилизация роста населения людей и рационального использование ресурсов сегодня являются ключевыми факторами для решения большинства экологических, социальных и экономических проблем, а также проблем здравоохранения. Поскольку человеческая популяция растет, необходимость стабилизации этого роста выступает не только логичной, но необходимой.

По данным American Forests, в здоровом городе должно быть не менее 40 процентов площади покрыто лесными насаждениями в целях обеспечения его экологической, экономической и социальной устойчивости. В сельских районах необходимо установить норму, по меньшей мере, в 50 процентов. Но для многих стран, спрос на лесные ресурсы даёт дорогу массовой вырубке лесов. 

Фото: город Каменец-Подольский, Украина.

Тем не менее, говорит Дебора Ганглофф, исполнительный директор American Forests, стремительный рост человеческого населения помог нам осознать важность деревьев. «Понимание изменений, которые мы сделали в окружающей среде, помогает нам понять, каким образом мы можем принять меры для её восстановления» говорит г-жа Ганглофф. «Мы знаем, что посадка деревьев является одним из наиболее эффективных способов капитализации природных услуг нашей экосистемы».

Если цивилизованный мир будет разумен в данном вопросе, наши леса будут и впредь развиваться – тихо, как защитники жизненно важных органов планеты.

Тем не менее, если в мире падёт последнее дерево, то оно падёт так же бесшумно, как первое дерево в своё время появилось и развилось на поверхности Земли. 

Знаете ли вы? 

• Сегодня на планете осталось лишь три больших лесных массива: леса Амазонки в Бразилии и бореальные леса в России и Канаде. 
• Более половины растительного мира и животных живет во влажных тропических лесах. Первоначально эти леса покрывали площадь в два раза большую, чем сегодня. (Источник: Rainforest Action Network).
• Весь кислород Земли возобновляется путем фотосинтеза, который растения используют для создания глюкозы (их собственные продукты питания) и кислорода. 
• Первые динозавры на Земле появились только около 140 млн лет назад, в то время как первые деревья появились 230 миллионов лет назад.
• Деревья производят природные химические вещества, антифризы, которые могут предохранить их от замерзания при температуре до -40 градусов по Цельсию.
• Среднее дерево поглощает около 4,5 кг загрязнителей из воздуха каждый год.

Источник: ecology.com

• < Энергетика: сколько стоят пищевые отходы?
• То что вы не знали о бабочках >

Комментарии: