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2008年12月06日

地球環境の主役~植物の世界を理解する~⑥海の消滅という逆境から植物の陸上進出は始まった

前回、海中における植物(藻類)の進化を紹介しました Razz
今回は、海から陸上へと、どのように植物が適応・可能性収束していったかを考えてみました Rolling Eyes
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(このきれいな写真はhttp://ogatour.cocolog-nifty.com/blog/2006/06/index.htmlサイト様よりお借りしました m065 。)


 
m221 なぜ植物は水中から陸上へと進出してきたのか?
30億年前に地球上に生物が誕生して以来、生物の進化の場は水中のみでした。
それから、植物が水中から陸上に進出してきたのは、地球の歴史の中でも4.1~4.3億年前になります。
この時期は、「シルル紀」と呼ばれ、昆虫類や最古の陸上生物が出現した時期でもあります。

シルル紀初期には、赤道付近にシベリア大陸、ローレンシア大陸、バルティカ大陸にはさまれた「イアペトゥス海」という浅い海が広がり、多くの生物が繁栄していました。
しかし、4.2億年前にはこの3つの大陸が徐々に近接していくことで、イアペトゥス海は消滅 m252 してしまいしました。
その結果、イアペトゥス海に生息していた植物(藻類)達は必然的に陸上への進出という、逆境のレールに乗らなければならなかったと仮設をたててみました。

では、海から地上へ、どのように進出⇒進化・適応してきかを考えて見ましょう m049
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m221 コケ植物の進出
まず初めに陸上へ適応していった種が、浅瀬の海に生息していた緑藻類という藻類の仲間と想定されます。
地表の隆起に伴い、必然的に地上に進出してきたこの種は、比較的まだ湿潤だった大地(表皮)を足がかりに、コケ植物として生息域を広げていきました。
このコケ植物が生息域を広げていくことが、地表の保水力も上昇していき、後に続くシダ植物等の進出につながっていくのです。

m132 ちなみに、植物が緑色しているのはなんで m050
m133 陸上へ進出してきた植物が緑色の色素を持っているのは、これら緑藻類をもとに進化してきたからなのです。
海中の藻類には、それぞれが持つ色素の色によって緑藻類、褐藻類、紅藻類など、いくつかの種に分かれています。
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(この写真、http://www.suisansc.or.jp/04kyoshitu.htmlサイト様よりお借りしました m065 。)

その色素の違いは光合成で活用する光 m034 の種類によって決定されます。水面近くで生息している緑藻類は、広い波長の範囲で光合成できるよう適応するために緑色の色素(クロロフィル)を選択しました。
必然的な浅瀬の海からの進出が、植物が緑たる所以につながっているのです Shocked

 
m221 シダ植物の進出
コケ類の進出に続き、シダ類の進出が始まります。その上で改めて、陸上という環境は水中(海)とは著しく異なる外圧 m005 m006 m007 m008 m009 で構成されていることを認識しなければなりません。
大きくまずは、
①水分・養分を吸収する仕組み
②光合成・二酸化炭素を吸収する仕組み

にどのように適応していくかが鍵となります。
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(この写真、緑藻類についてはhttp://nihon.matsu.net/seimei/10.rikujou_he.html様のサイトを参考とさせていただきました。)

 
海中の藻類の時は、①②の機能を一体的に有していました。
しかし地上においては今まで海流によって運ばれてきた、水分・養分を確実に吸収するために「根」やそれらを体の隅々まで届けるために「維管束」という機関を発達させることで適応してきました。
また、②の光合成に対しては、植物体が空気に直接触れるようになるので「気孔」をつくることで適応してきました。
そして、それらの分化した機能を乾燥という最大の外圧に対し、「クチクラ層」という蝋を主成分とする表皮の外側を透明な膜で覆うことで、適応してきました。
それぞれの機能分化⇒高度化を追求した結果が、陸上植物の骨格(基礎)をつくっていったのです。

 
m221 植物地上進出による緑の大地へ
生息域であった海の消滅から始まった逆境に対し、進化適応してきた陸上植物は、やがて海中よりもはるかに豊かな二酸化炭素・光を源に、新たな生息域を開拓していきました。
陸上植物 m147 の誕生により、昆虫・動物 m172 が地上に進出していき、それまでの荒涼とした大地は、 m147m146 の大地へと変わってったのです。
改めて、緑の存在とは、全ての生命につながりを感じる気付きの一つですね Razz

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comments

彼ら、地上に進出した植物よりも先に地上に上がっていた生物はいなかったんだろうか?細菌類とか。
光合成を行なう植物が最初だったというのが面白い。自らエネルギーを作り出す生物でないと生きてゆけないというのは、地上がそれだけ不毛だったということですね。

  • hihi 2008年12月06日 19:47

「植物が緑色なのはなんでか?」
いますごく気になっているテーマです。
光のスペクトルの中央にある緑を、植物が光合成効率を高めるために戦略的に取り込んだのだろう。
というあたりまではなんとなく推定しているのですが、なぜ光合成をするために緑色が有利なのか、知りたいところです。わかったら教えてください。

  • finalcut 2008年12月06日 19:58

二十数億年かけて浅海から陸へ。不思議なドラマですね。また海藻の色が光合成に使う光の波長によって違う話にも妙に感心しました。

  • kz2022 2008年12月06日 21:39

hihiさん、コメントありがとうございます!。
地上の生命をつくっていった、地上植物の進化は引き続き発信していきますので、また応援よろしくお願いしますね!。

  • egisi 2008年12月13日 02:44

finalcutさん、こんにちは!。
緑色と光合成の関係の話は、調査してまた発信しますね。
また、こういう日々みなさんがおもうなんでに応えていけるよう頑張っていくのでよろしくお願いします!。

  • egisi 2008年12月13日 02:45

kz2022さん、こんにちは!。
コメントありがとうございます。
海から生まれた命の進化の過程は、植物の歴史と密接に関係しており、知れば知れるほど面白いですね。
次回も、地上植物の進化にスポットを当てていくので応援よろしくお願いします!。

  • egisi 2008年12月13日 02:47
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