Pień przeciętnej wielkości drzewa w lesie liściastym zajmuje powierzchnię kilku metrów kwadratowych gleby. Jednocześnie całkowita powierzchnia tego drzewa osiąga 11 000 metrów kwadratowych (jak wyliczono na przykładzie losowo wybranego buka) i generuje niezmierzoną liczbę mikrosiedlisk – zarówno za życia, jak i po śmierci. Pień i jego zakamarki, bielmo, łyko, drewno, wewnętrzna i zewnętrzna strona liści, korzenie, dziuple, gałęzie, porastające drzewo epifity (w tym mchy), a także pnącza, grzyby oraz porosty, różnorodne gniazda ptaków i ssaków, owoce, pąki, kwiaty… Pojedynczy organizm staje się ekosystemem dla setek innych organizmów. A teraz pomyśl, że drzewa wykazują tendencję do skupiania się w skupiska, kępy, a wreszcie w lasy. Niewyobrażalna paleta możliwości. Jedna z nich dawno temu wywarła znaczący wpływ na ewolucję naszych przodków, umożliwiając dokonanie się pewnej spektakularnej rewolucji i powstanie adaptacji, bez której świat jaki znamy nie mógłby istnieć – ale o tym później.
Drzewo to sposób rośliny na jak najbardziej efektywne wykorzystanie dostępnej powierzchni i dostępnych zasobów. Wykorzystywanym przez rozmaite, także odległe taksonomicznie organizmy o niskim stopniu pokrewieństwa – a zatem stanowi jeden z najbardziej powszechnych i ewidentnych przykładów ewolucji konwergentnej. Rozwiązanie w postaci masywnego pnia zwieńczonego koroną produkującą substancje odżywcze w procesie fotosyntezy i zasilanego przez system korzeniowy okazał się na tyle uniwersalny, że niezależnie stosują go lub stosowały widłaki, paprocie oraz skrzypy, nagozalążkowe i okrytonasienne. Za każdym razem przyjmują formę, którą nazywamy tak samo bez względu na to, jak daleki dystans dzieli je na drzewie filogenetycznym.
Proces przemiany świata przez drzewa zaczął się w późnym dewonie – z tego okresu pochodzą najstarsze ich skamieniałości. Jednak okres gwałtownej ekspansji drzew przypada na karbon zwany epoką lasów. Dominowały widłaki, w tym wysokopienne sygilarie oraz olbrzymie, dorastające do 40, a nawet 50 metrów lepidodendrony. Charakteryzowały się m.in. bardzo szybkim wzrostem (choć ograniczonym brakiem komórek zwanych merystemami wtórnymi, które wyewoluowały dopiero u nagonasiennych), systemem korzeniowym utworzonym z tzw. stigmarii, czyli kłączy tworzących szeroką podstawę i odchodzących od nich odnóg zwanych apendiksami, oraz pustymi wewnątrz, zielonymi pniami – lasy karbońskie były więc zdecydowanie bardziej zielone, niż lasy współczesne.
Sygilarie – to m.in z takich widłaków powstały złoża węgla kamiennego. Źródło – https://alchetron.com/Sigillaria#sigillaria-8c7f869b-add3-40ba-8c0b-3fc4497b670-resize-750.jpeg
Lepidodendron. Władca karbońskiej puszczy. Źródło – https://zywaplaneta.pl/polska-w-przeszlosci-geologicznej/polska-karbon/lepidodendron-widlaki-karbon/
Równie liczne i tworzące gęste skupiska skrzypy wyrastały z podziemnych kłączy, których sieć pełniła funkcję kotwiczącą w wilgotnym gruncie – z jednego kłącza wyrastało kilka skrzypów, tak jak to się dzieje i dziś. Z tym , ze skrzypy karbońskie osiągały 30 metrów wysokości (rodzaj Calamites – kalamity). Pnie skrzypów także były puste w środku. Najbardziej zróżnicowane morfologicznie paprocie były już zauważalnie mniejsze i w przypadku form drzewiastych nie przekraczały 8 metrów wysokości. Pod koniec karbonu pojawiły się pierwsze nagonasienne, czyli prekursorzy dzisiejszych drzew szpilkowych – kordaity. W przeciwieństwie do skrzypów, paproci i widłaków preferowały one gleby suche zamiast bagiennych.
Często można się spotkać z opiniami, jakoby karbońskie lasy ulegały licznym i ogromnym pożarom, bardziej katastrofalnym niż obecnie. Miałoby to być spowodowane wysoką zawartością tlenu w powietrzu. Przy stężeniu tego gazu wynoszącym 35% pożary wybuchają bardzo łatwo, choćby przy uderzeniu pioruna podczas burzy, a ogień ze znaczną łatwością trawi nawet mokre drewno. Przeprowadzono symulacje, które jednoznacznie wykazują, że znane nam lasy przy tak wysokiej zawartości tlenu płonęłyby niemal non-stop i na olbrzymia skalę. Właściwie nie miałyby szans przetrwać w dłuższej perspektywie. Wydaje się więc, że drzewa karbońskie musiały być wyposażone w jakieś mechanizmy obronne. I rzeczywiście – korony osadzone były na wysokich pniach (drzewa przypominały wtedy pokrojem raczej palmy, niż sosny czy dęby), pnie pokrywała bardzo gruba kora z bogata zawartością substancji żaroodpornej – w tym ligniny (widłaki) i krzemionki (skrzypy). Zresztą, także współcześnie znane skrzypy są niemal zupełnie niepalne. Prawdopodobnie pożary nie były więc ani bardziej wyniszczające niż obecnie, ani nawet częstsze – dziś przyczyną wielu z nich jest działalność człowieka.
W karbońskim lesie doszło do istotnej także z naszego punktu widzenia przemiany ewolucyjnej, która być może nie byłaby możliwa bez istnienia karbońskich drzew. A jeśli by do niej doszło, to zapewne znacznie później – i nie wiadomo, jakim torem potoczyłoby się życie. W paleozoiku kręgowce wyszły na ląd. Nadal jednak uzależnione były od wody, gdyż ich rozwój zarodkowy mógł odbywać się wyłącznie w środowisku wodnym – w stawie, zatoczce, czy choćby bajorze. Na lądzie rybia ikra oraz płazi skrzek szybko wysychają. Aby kolonizacja i eksploracja nisz lądowych mogła nabrać rozpędu, ewolucja „zmuszona” była wymyślić jakiś sposób. Najlepiej, aby zwierzę zabrało staw ze sobą. Albo jego ekwiwalent. I tak się właśnie stało, a sposób okazał się iście genialny. Powstało jajo otoczone skórzastą otoczką (jak u żółwi czy krokodyli) a wreszcie twardą skorupką mineralną (jak u ptaków) zawierające owodnię i omocznię. Taka skórzasta czy mineralna otoczka posiada liczne pory umożliwiające wymianę gazową, a więc oddychanie zarodka. W omoczni gromadzą się toksyczne produkty przemiany materii. Owodnia stanowi substytut środowiska wodnego i w niej zarodek przechodzi embriogenezę. Na ziemi pojawiają się owodniowce – zauropsydy (węże, żółwie, krokodyle, jaszczurki i dinozaury – w tym ptaki), a po nich synapsydy (ssaki). Pionierzy poszukują miejsc dogodnych do złożenia jaj – takich, które stanowiłyby ochronę przed potencjalnymi zagrożeniami, zwłaszcza drapieżnikami. Odkrycia paleontologiczne wskazują, że pierwsze owodniowce rozwijały się wewnątrz pustych pni widłaków i kalamitów. To właśnie drzewa oferowały najlepsze i najbezpieczniejsze miejsca do gniazdowania. Okazały się być zbawieniem.
My także jesteśmy owodniowcami. Co prawda nie składamy jaj do pni drzew, ani nigdzie indziej. Wciąż jednak rozwijamy się w jaju i w owodni – a skład płynu owodniowego zbliżony jest do składu wody morskiej. Co więcej – w pewnym dość dosłownym sensie wciąż wykluwamy się z jaja. Oocyt kobiety otoczony jest tzw. osłonka przejrzystą zona pellucida. Przed implantacją zapłodnionej komórki jajowej w ścianie macicy zarodek przebija osłonkę przejrzystą.
Komórka jajowa. Zona pellucida to osłonka przejrzysta. Źródło – https://www.invitra.com/en/zona-pellucida/
I tak to natura tworzy raz po raz skomplikowaną, wielopoziomową sieć powiązań i zależności, często trudno dostrzegalnych i nieoczywistych. Na ostateczny sukces tego czy innego gatunku składa się cały szereg ewolucyjnych czynników rozłożonych w czasie i przestrzeni. Jeśli podczas spaceru natkniesz się na niepozorny skrzyp polny, być może spojrzysz na niego nieco inaczej niż dotąd – jako na potomka wielkich kalamitów, które dały schronienie naszym odległym przodkom. Kto wie czy bez tej znaczącej, choć nieintencjonalnej przysługi mógłbyś dziś czytać te słowa.
Las karboński. Pnie drzew zwykle przedstawiane są jako brązowe, tak jak w tym przypadku. W rzeczywistości były one zielone. Źródło – https://www.scribd.com/article/536316186/Journey-To-The-Carboniferous-Period