Back to chapter

33.3:

הקולוניזציה של הארץ

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
The Colonization of Land

Languages

Share

לפני למעלה מ-3 מיליארד שנים, צורות חיים יכלו לשרוד רק באוקיינוסים. חלק מפרוקריוטים החלו לקלוט פחמן דו-חמצני לייצור סוכרים, הליך הנקרא פוטוסינתזה. האורגניזמים הפוטוסינתטיים שחררו חמצן, אשר הצטבר באטמוספירה.כיצד האורגניזמים המימיים התפתחו לאכלס אדמות? פרוקטריוטים פוטוסינתטיים חד-תאיים אכלסו לראשונה אזורים יבשתיים רטובים לפני למעלה משני מיליארד שנים. בניגוד לסביבת האוקיינוס, סביבות יבשתיות סיפקו הרבה אור שמש ופחמן דו-חמצני, שני מרכיבים חיוניים לפוטוסינתזה.צמחים ופטריות רב-תאיים פיתחו בהדרגה את היכולת לחיות ביבשה עד הגעת עידן האורדוביק לפני כ-485 מיליון שנים. אחת מההתאמות העיקריות לחיים על פני היבשה הייתה התמיינות התאים, שהפרידה מראש בין גבעול הסופג אור למבנים דמויי שורש העוגנים את הצמח ומאפשרים את ספיגתם של מים וחומרים מזינים. שינויים מבניים נוספים תרמו להצלחתם של צמחים יבשתיים.למשל, קוטיקולה שומנית הגבילה התאיידות. דופן התא ורקמה וסקולרית סיפקו תמיכה מבנית והקלו על הובלת המים בתוך צמחים גדולים יותר. לפני כ-450 מיליון שנה, פרוקי הרגליים היו בעלי החיים הראשונים שפיתחו את היכולת לחיות ביבשה.לאורגניזמים אלה היו שלדים חיצוניים והם היו אבותיהם הקדמונים של החרקים והסרטנאים של ימינו. טטראפודים, בעלי חיים בעלי ארבע רגליים, התפתחו לפני כ-400 מיליון שנים. התפתחות הריאות והשלד הפנימי באבותיהם הדגים היו גורם מכריע להתפשטות האדירה של קבוצה זו, שבסופו של דבר מנתה דו-חיים, זוחלים, ציפורים ויונקים.הן טטראפודים והן פרוקי רגליים מצאו שפע של משאבי מזון בצמחים שאכלסו את האדמה באותו זמן. בתהליך רציף זה, אכלסו צמחים, פטריות, ובעלי חיים את יבשות כדור הארץ, ובסופו של דבר התפתחו למינים המוכרים לנו כיום.

33.3:

הקולוניזציה של הארץ

Changes in the environment of the early Earth drove the evolution of organisms. As prokaryotic organisms in the oceans began to photosynthesize, they produced oxygen. Eventually, oxygen saturated the oceans and entered the air, resulting in an increase in atmospheric oxygen concentration, known as the oxygen revolution approximately 2.3 billion years ago. Therefore, organisms that could use oxygen for cellular respiration had an advantage. More than 1.5 years ago, eukaryotic cells and multicellular organisms also began to appear. Initially, all of these species were restricted to the oceans of Earth.

The first organisms to live on land were photosynthetic prokaryotes that inhabited moist environments near ocean shores. Despite the lack of water, terrestrial environments offered an abundance of sunlight and carbon dioxide for photosynthesis. Around 500 million years ago, the ancestors of nowadays plants were able to colonize drier environments, but they required adaptations to prevent dehydration. They developed methods for reproduction that did not depend on water and protected their embryos from drying out. These early plants furthermore evolved a vascular system that included roots to acquire water and nutrients and a shoot to obtain sunlight and carbon dioxide.

Plants and fungi appear to have colonized land at the same time. Their coevolution onto land is the result of the mutually beneficial relationship between many plants and fungi, seen in both modern organisms and some of the earliest plant fossils; Fungi aid in the absorption of nutrients and water while benefiting from the nutrients provided by the plant. 

Arthropods were the first animal species to colonize land, around 450 million years ago. The first tetrapods later evolved to live on land as well, finding an abundance of food in the plant species that had colonized the land. Amphibians dominated terrestrial animal life for 100 million years. Later, dinosaurs and then mammals would become the most abundant terrestrial animals.

Suggested Reading

Delwiche, Charles Francis, and Endymion Dante Cooper. “The Evolutionary Origin of a Terrestrial Flora.” Current Biology 25, no. 19 (October 5, 2015): R899–910. [Source]

Jill Harrison C. “Development and Genetics in the Evolution of Land Plant Body Plans.” Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 372, no. 1713 (February 5, 2017): 20150490. [Source]