Når kom planter?

Når kom planter: Evolusjon og opprinnelse på jorda

De første fotosyntetiske organismene oppstod i havet for over 1,4 milliarder år siden, mens de første landplantene koloniserte landjorden i Ordovicium for rundt 450 millioner år siden. Hele, intakte fossiler av landplanter dukker opp tidlig i Devon for cirka 408 millioner år siden.

Når kom planter egentlig på jorden?

Svaret på når kom planter avhenger helt av om du mener de første fotosyntetiske organismene i havet eller de første landplantene. De eldste sporene fra landplanter er funnet i bergarter fra Ordovicium for rundt 450 millioner år siden, mens hele, intakte fossiler av landplanter dukker opp tidlig i Devon for cirka 408 millioner år siden.

Før landjorden ble grønn, utspilte hele den tidlige historien seg under vann. Encellede fotosyntetiske eukaryoter - forfedrene til dagens alger og planter - oppstod i urhavet for over 1,4 milliarder år siden.

Det tok altså nesten en milliard år før disse organismene klarte å tilpasse seg et liv på tørt land. Ganske utrolig. Jeg husker selv hvor forvirret jeg ble da jeg først leste om dette under biologistudiene, fordi ulike lærebøker opererte med helt forskjellige tidspunkter. Sannheten er at overgangen skjedde gradvis, og det er nettopp en spesifikk tilpasning - som de fleste overser - som gjorde at de første landplantene overlevde uten røtter, noe jeg kommer tilbake til lenger ned.

Fra alger i havet til de første landplantene i Ordovicium

Overgangen fra vann til land krevde drastiske biologiske endringer for å hindre uttørking og skader fra UV-stråling. I Ordovicium (perioden fra 485 til 443 millioner år siden) klarte etterkommere av grønnalger å etablere seg i fuktige kystsoner, og etterlot seg mikroskopiske sporer datert til 450-470 millioner år tilbake i tid.

Disse aller første landplantene lignet trolig på dagens levermoser. De var bittesmå, manglet ekte røtter og hadde ingen indre rørsystemer (ledningsvev) til å frakte vann oppover i kroppen. Derfor var de helt avhengige av å vokse helt nede ved bakken i fuktige omgivelser. Tenk deg et teppe av grønt slim og mose langs kanten av urtidens elver og innsjøer. Fysisk sett var det et ekstremt tøft miljø med brennende sol og store temperatursvingninger. For å formere seg produserte de sporer med et ekstremt slitesterkt ytre skall som tålte tørke, og det er nettopp disse mikrofossilene geologer finner i dag.

Hvorfor tar ulike kilder feil om årstallene?

Når du søker etter når oppsto de første plantene, vil du ofte møte tall som spriker med titalls millioner år. Dette skyldes hovedsakelig forskjellen mellom molekylære klokker og fysiske fossilfunn.

Molekylære analyser av arvestoffet til nålevende planter antyder at landplantene kan ha skilt lag med grønnalgene allerede i Kambrium for rundt 500 millioner år siden. Fysiske fossiler - som sporer fra Ordovicium og makrofossiler fra Silur og Devon - gir derimot de konkrete bevisene vi kan ta og føle på. I tillegg regner enkelte forskere grønnalger inn i planteriket, mens andre kun definerer landplanter (embryofytter) som ekte planter. Det er ikke rart man blir svimmel.

Fossile sporer mot komplette planter i Devon

Hovedforskjellen mellom plantefunn fra Ordovicium og Devon handler om bevaring av selve plantestrukturen. Mens Ordovicium hovedsakelig gir oss løse sporer på mikrometernivå, byr tidlig Devon (rundt 408 millioner år siden) på komplette fossile planter med stilker, forgreninger og sporehus.

Sjelden har et paleobotanisk skifte vært så tydelig som mellom disse to periodene. De tidligste plantene manglet hardt vev som lignin (vedstoff), noe som gjorde at hele planten råtnet lenge før den rakk å bli forsteinet.

Bare de mikroskopiske sporene overlevde tidens tann. Utover i Silur og inn i tidlig Devon utviklet planter som Cooksonia og Rhynia enkle ledningsvev og stivere stilker. Dette gjorde dem i stand til å vokse noen centimeter opp i luften - og ga dem et solid skjelett som faktisk kunne bevares i bergartene. Den hemmeligheten jeg nevnte tidligere om hvordan rotløse planter overlevde på land? Svaret er sopp. De inngikk en livsviktig symbiose med mykorrhizasopp som hentet vann og mineraler fra jorden i bytte mot sukker fra fotosyntesen.

Tidslinje for planterikets evolusjon

For å plassere Ordovicium og Devon i en større sammenheng, er det nyttig å se på den geologiske tidsskalaen steg for steg. Planteriket gikk fra enkle encellede alger til komplekse frøplanter gjennom flere hundre millioner år.

Her er de viktigste milepælene i planterikets historie: Prekambrium (over 1,4 milliarder år siden): De første fotosyntetiske eukaryotene (rødalger og grønnalger) oppstår i havet etter å ha tatt opp cyanobakterier som senere blir til kloroplaster.

Ordovicium (ca. 450 millioner år siden): De første landplantene koloniserer fuktige landområder, dokumentert gjennom fossile sporer fra mose-lignende vekster. Silur (ca. 425 millioner år siden): De første tidlige karplantene (som Cooksonia) dukker opp med enkle rørsystemer for vanntransport. Tidlig Devon (ca. 408 millioner år siden): Hele, velbevarte fossile landplanter blir vanlige i bergartene, og plantene utvikler etter hvert ekte røtter, blader og vedvev. Karbon (ca. 360-300 millioner år siden): Enorme sumpskoger av kjempebregner og kråkefotplanter dekker kontinentene og senker atmosfærens CO2-nivå drastisk.

Mange tror at dinosaurene vandret rundt i blomsterenger, men evolusjon av planteriket viser at blomsterplantene kom mye senere i Kritt-tiden. Det tok lang tid. Da jeg først prøvde å tegne opp denne tidslinjen for å få oversikt, bommet jeg fullstendig på skalaen - jeg tegnet avstanden mellom alger og landplanter altfor kort, og ble helt matt da jeg innså at livet var bundet til havet i nesten en milliard år før den første mosen krøp på land.

Hvordan de første landplantene forandret jordkloden

Inntoget av planter på land var ikke bare en biologisk milepæl, men en geologisk revolusjon som omformet hele atmosfæren og klimaet. Ved å trekke karbondioksid ut av luften og akselerere forvitringen av stein, skapte de første landplantene selve jordsmonnet og gjorde landjorden beboelig for dyr.

Før Ordovicium var kontinentene bare golde, steinete ørkener uten matjord. Etter hvert som de tidlige plantene og soppene brøt ned berggrunnen kjemisk, ble store mengder karbon bundet i sedimenter og havet.

Atmosfærens innhold av CO2 sank kraftig fra nivåer som tidligere var mange ganger høye enn i dag. Denne nedkjølingen bidro trolig til en stor istid mot slutten av Ordovicium for rundt 445 millioner år siden. Samtidig økte oksygennivået i luften, noe som la til rette for at leddyr og senere virveldyr kunne ta steget opp på land. Uten disse bittesmå, rotløse pionerene ville jorden sett helt annerledes ut i dag.

Sammenligning: Plantefunn i Ordovicium mot Devon

Ordovicium (ca. 450 millioner år siden)

- Hovedsakelig mikroskopiske sporer og fragmenter av ytterhud (kutikula)

- Begrenset til fuktige soner langs elver, innsjøer og kystlinjer

- Lavtvoksende, mose-lignende planter uten røtter, blader eller ledningsvev

- Svært sjelden som hele planter fordi de manglet stivt vedstoff

Tidlig Devon (ca. 408 millioner år siden)

- Hele, intakte makrofossiler av stilker, forgreninger og sporehus

- Kunne spre seg lenger innover på tørt land takket være bedre vanntransport

- Tidlige karplanter med indre rørsystemer for transport av vann og næring

- God bevaring fordi cellene inneholdt mer motstandsdyktige stoffer

Jakten på de mikroskopiske sporene i Skottland og Oslo-feltet

Henrik, en masterstudent i geologi ved Universitetet i Oslo, skulle kartlegge overgangen mellom Ordovicium og Silur i bergartene rundt Oslofjorden. Han håpet å finne synlige fossiler av urgamle landplanter i skiferlagene, men ble skuffet etter ukesvis med feltarbeid i regnvær og kalde fingre mot våt stein.

Han fant tusenvis av marine fossiler som trilobitter og armfotinger, men ikke en eneste plantestilk. Frustrasjonen vokste fordi han trodde området manglet spor etter tidlig landvegetasjon helt.

Veilederen hans foreslo at han sluttet å lete med lupe i felt og heller løste opp steinprøver i syre på laboratoriet for å se etter mikrofossiler. Da Henrik la prøven under mikroskopet, dukket det opp karakteristiske grupper av fire sammenhengende sporer (tetrader).

Oppdagelsen bekreftet at landplanter hadde vokst på nærliggende landområder for rundt 450 millioner år siden, og lærte ham at de viktigste sporene etter livets historie ofte er usynlige for det blotte øye.