Växternas evolution

Fossil är användbara för de utgör direkt bevis på att en viss organism (fossilet) fanns på den aktuella platsen vid den aktuella tidpunkten. Men fossil kan vara dåligt bevarade och därmed svåra att förstå. De utgör också en mycket liten del av den mångfald som fanns. De flesta organismer bryts ner och försvinner snabbt efter att de dött. Bara i undantagsfall, och under specifika omständigheter, finns potential för fossilbildning.

Idag kan man även använda molekylära data och släktträd för att rekonstruera evolution av organismers egenskaper och mångfald. Det är ofta mycket kraftfulla verktyg som fört evolutionsforskningen framåt på ett otroligt sätt de senaste decennierna. Men även molekylära data och moderna analysmetoder har sina svagheter. Man kan exempelvis inte få fram molekylära data av fossil som har miljontals år på nacken. Och släktträdsanalyserna kan vara komplexa med viss osäkerhet i resultaten som följd.

Släktträd, alltså hypoteser om släktskap mellan organismer, utgör annars en mycket viktig grund för nästan all forskning inom biologin. Att förstå ursprung, vad som är ett arv från anfäderna och vad som är evolutionära innovationer för en viss grupp organismer, är en nödvändig grund för studier av anpassning till miljön, det så kallade naturliga urvalet och många andra biologiska frågeställningar.

Evolutionen är inte "en stege mot förbättring"

Ibland tänker man kanske felaktigt att konsekvensen av evolution blir en slags linjära utvecklingslinjer; ”först kom den organismgruppen, sen kom nästa”. Ibland kan det till och med vara lätt att felaktigt föreställa sig att denna linje är någon slags ”stege mot förbättring”. Till exempel kanske man ibland tänkt på ormbunkar som en ”primitiv föregångare” till fröväxter.

Ingenting kunde vara mer fel. Evolutionen är inte på väg mot ett givet mål. Och ormbunksväxter och fröväxter är systergrupper. De härstammar från en gemensam anfader och har utvecklats parallellt under flera hundra miljoner år. Ingen av grupperna är mer ”primitiv” än den andra. För övrigt har alla organismer en blandning av primitiva egenskaper, ärvda från anfäder, och nyare innovationer som kanske är unika för gruppen. Därför är det missvisande att tala om en art eller organismgrupp som ”primitiv” eller ”avancerad”. Den är troligast både och på samma gång.

Växternas gemensamma ursprung kan spåras ca 470 miljoner år bakåt i tiden. Från denna tid (ordovicium) kommer de äldsta växtfossilen som är mikroskopiskt små sporer. Dessa liknar sporerna hos dagens levermossor vilket tyder på att de är en tidig växtgrupp på land. De äldsta fynden av växtdelar från mossor är från devon, för ca 400 miljoner år sedan. Sedan dess har många växtgrupper utvecklats. De växter som finns idag delas in i tre olika grupper av mossor samt lummerväxter, ormbunksväxter och fröväxter.

Mossor är egentligen ett samlingsnamn för tre grupper – levermossor, nålfruktsmossor och bladmossor – men om de har en gemensam förfader, är oklart. Det finns i dag ca 20 000 arter av mossor, varav ett drygt tusental i Sverige.

Mossor saknar egentliga rötter men de har fästorgan, rhizoider. De har heller inga kärl (ledningsvävnad) som kan transportera vatten och näringsämnen, något som andra växter har. Vatten tas istället upp av alla celler genom cellväggarna. De är beroende av vatten för den könliga förökningen.

Mossor förökar sig med ägg och spermier – och med sporer

Mossor förökar sig med sporer. En spor gror till den mossa som vi ser. På denna så kallade gametofyt bildas han- och honorgan. Spermierna som bildas i hanorganet behöver vatten för att kunna simma till och befrukta ägget i honorganet. Efter befruktning växer en ny individ upp, en så kallad sporofyt. Hos mossor består sporofyten endast av ett sporhus som ibland har skaft. I sporhuset bildas sporer som sprids, och cykeln börjar om.

De äldsta fossila spåren av lummerväxter är från tidsperioden silur, för ca 425 miljoner år sedan. Nu levande lummerväxter är låga med ett krypande växtsätt, men under karbon, för drygt 300 miljoner år sedan, fanns det 35 meter höga och 2 meter breda träd.

Lummerväxter har kärl (ledningsvävnad) och rötter som transporterar vatten och näringsämnen inom växten. Kärlen ger också lummern en viss stadga, så att den kan växa på höjden. De är alltså kärlväxter liksom alla andra växter, utom mossor.

Lummerväxternas blad kallas mikrofyll. De är oftast små och har en ogrenad nerv. Mikrofyllen skiljer sig från andra växters blad i hur de ursprungligen har bildats, evolutionärt sett.

Det finns i dag ca 1 300 arter av lummerväxter, varav 9 förekommer i Sverige. Lummerväxtgruppen delas upp i tre grupper – braxengräsväxter, mosslummerväxter och lummerväxter.

• Braxengräs, som är en gräsliknande vattenväxt, är den av dagens lummerväxter som är närmast släkt med karbontidens 35 meter höga lummerträd.
• Flera arter av mosslummer kan du se i Edvard Andersons växthus. Vid första ögonkastet är de inte så anslående. Men titta noga längs marken så ser du deras små snirkliga former. De växer krypande längs kanterna runt planteringarna i Palmhallen, Tropikrummet och Ormbunksrummet.
• Revlummer och mattlummer tillhör båda gruppen lummerväxter. Om du går Evolutionsslingan utomhus så hittar du dem vid strandpromenaden, i ett stenfack intill klippan.

Lummerväxter förökar sig med ägg och spermier och sprids med sporer. Sporen gror till en liten förväxt där han- och honorgan bildas. Med hjälp av vatten simmar spermierna till äggcellen och där sker befruktningen. Från det befruktade ägget växer en ny lummerväxt upp som med tiden kommer bilda sporer i sporgömmen (sporangier). Sporerna sprids och livscykeln börjar om.

Lummerväxters förökning kan ta lång tid. För vissa arter kan det ta upp till 15 år för en spor att bli till en ny lummerväxt.

Du kan se ormbunkar på flera platser i Bergianska trädgården:

• Vid strandpromenaden finns Ormbunkslandet med skandinaviska och nordamerikanska ormbunkar.
• I Edvard Andersons växthus kan du bland annat se kvastormbunke, fågelbobräken och trädormbunkar. Dessutom finns Angiopteris evecta som tillhör en gammal grupp ormbunkar – Marattiidae som utvecklades under början av karbon, ca 350 miljoner år sedan.
• I Victoriahuset (öppet maj–september) finns bland annat mossbräken, en liten flytande vattenormbunke, och älghornbräken som växer på epifytträden.

De äldsta fossilen av ormbunksväxter är från mellersta devon (ca 390 miljoner år sedan). Från slutet av devon till och med perm (alltså för 350–250 miljoner år sedan) fanns det trädformade ormbunksväxter som tillsammans med lummerväxter byggde upp dåtidens sumpskogar. Norra halvklotets stenkol kommer av inte helt nedbrutna växtrester från dessa uråldriga ormbunks- och lummerskogar.

Ormbunkarna rullar upp bladen

Ormbunksväxter är kärlväxter med ett effektivt ledningssystem och rötter som transporterar vatten och näring till växtens alla delar.

Bladen hos ormbunksväxterna är så kallade äkta blad, megafyll. Det är samma typ av blad som alla växter har, utom lummerväxter (som har mikrofyll). Megafyllens evolutionära ursprung tror man är ett tillplattat grensystem som utvecklat vävnad mellan grenarna. Evolutionärt sett är de ursprungliga grenarna bladnerverna i dagens blad. Ormbunkarnas nya blad rullas upp, likt en snäckformad spiral, troligen för att skydda de unga sporgömmen som finns på bladens undersida. På engelska kallas de unga bladen för fiddle heads ("fiolhuvud"/fiolens snäcka).

De allra flesta nu levande ormbunkar växer på land. De har ofta en krypande eller rundad jordstam från vilken bladen bildas. Det finns dock ormbunkar med stam som kan bli 20 meter höga och några arter som lever i vatten. De flesta ormbunkarna idag finns i tropikerna där de växer både på marken och på andra levande växter (epifytiskt). Till exempel har Costa Rica, med en yta som är mindre än Svealand, tre gånger fler ormbunksarter än hela Nordamerika! I Sverige finns det ca 45 arter.

Ormbunksväxternas livscykel

De första växterna på land spreds med sporer, men för ca 365 miljoner år sedan, under devon, uppstod fröväxter. De första fröväxterna var nakenfröiga. Med det menas att deras fröanlag ligger oskyddat, naket. Kottepalm, liksom tall och gran, är några exempel på nakenfröiga växter som finns idag.

Kottepalmerna hade störst spridning och flest arter under trias, jura och krita (för 252–66 miljoner år sedan). Kanske var de föda åt växtätande dinosaurier som Stegosaurus. Dagens kottepalmer växer i subtropiska områden på flera kontinenter, både i regnskogar och ökenliknande busklandskap samt på savanner. Idag finns bara ca 300 arter i två familjer och alla är mer eller mindre utrotningshotade. Du kan se flera arter av kottepalmer inne i Tropikrummet i Edvard Andersons växthus.

Kottepalmer är inte nära släkt med palmer

Kottepalmer liknar ofta palmer med en stam utan sidogrenar och en rosett av stora palmlika blad i toppen. De kan lätt skiljas från palmer genom de stora, ofta halvmeter långa, kotteliknande bildningarna som finns i toppen. Dessutom är bladen oftast hårda och styva. Vissa arter blir över 10 meter höga medan andra får en mycket kort eller underjordisk stam, vilket ger intrycket av att de saknar stam.

Nästan vart du än vänder dig idag så är det troligt att du kan få syn på en blomväxt. Men så har det inte varit under den allra störst delen av historien – då fanns de inte.  De första landlevande växterna var mossor. Man har hittat fossila sporer från växter som liknar dagens levermossor, ca 450 miljoner år gamla. De äldsta fossilen av blomväxter är ”bara” cirka 130 miljoner år gamla, från tidsperioden krita. I slutet av krita ökade antalet blomväxter.

För 66 miljoner år sedan skedde ett massutdöende troligen på grund av av ett meteoritnedslag. Då dog exempelvis dinosaurierna ut och även många växtarter. Men blomväxterna hämtade sig relativt snabbt och fortsatte sedan att öka kraftigt i antal och artrikedom. Idag finns det ungefär 300 000 kända blomväxtarter. De utgör ca 90 % av alla landväxtarter! Varför blomväxter snabbt ökade i artantal med början under kritaperioden, till att bli ett så dominerande inslag i dagens vegetation, vet man inte säkert. Det finns många teorier och det troligaste är kanske att det berodde på en kombination av många orsaker.

Blommor har ståndare och pistill som innehåller växtens könliga förökningsorgan. Rosor, gräs, björkar, orkidéer, näckrosor ser olika ut, men alla är de blomväxter! För att befruktning ska ske måste ståndarnas pollen överföras till pistillens märke, se bild nedan. Detta kallas pollination och det kan ske på olika sätt, till exempel med hjälp av vinden eller insekter. Blommor hos vindpollinerade arter är enkla och oansenliga. De insektspollinerade arterna måste på något sätt locka till sig en insekt. Lockmedel kan vara doft, nektar, färg och pollen.