print logo

Plantenes utviklingshistorie

Om planter, dyr, energi og de eldste organismer

Autotrofe og heterotrofe organismer

Autotrof og heterotrof er betegnelser på ulike måter som organismene skaffer seg energi på til livsprosessene (auto, gresk = selv; trof, fra gresk trophe = mat; hetero, gresk = forskjellig). En autotrof organisme er "selvmatende", det vil si den kan danne energirike, organiske forbindelser fra enkle, uorganiske forbindelser (karbondioksid og vann) ved bruk av energi fra omgivelsene. I fotosyntesen er energien sollys, i kjemosyntesen er den bundet i uorganiske molekyler og frigjøres ved oksidasjon, men ellers er kjemosyntesen helt lik fotosyntesen. I begge syntesetypene brukes energien til å spalte vannmolekyler (H2O) og bygge hydrogenet sammen med karbondioksid (CO2) til energirike karbohydratmolekyler. Alle grønne planter og andre eukaryoter som har klorofyll (planktonalger) er autotrofe og har fotosyntese. De aller fleste bakterier og alle dyr er heterotrofe; de kan ikke produsere sin egen næring ved hjelp av energi fra omgivelsene, men må fortære andre organismer for å skaffe seg energi. Noen få bakterieformer har imidlertid kjemosyntese og er autotrofe; eksempler er svovelbakterier som får energi til syntesen ved å oksiderer hydrogensulfid til svovel og videre til sulfat (H2S -> S ® SO4- - ) og jernbakterier som oksiderer toverdig jern til treverdig jern (Fe2+ -> Fe3+). I 1977 oppdaget en bemannet ubåt svovelrike varmtvannsutstrøminger på ca. 2500 m dyp utenfor Guatemala, hvor det lever autotrofe bakterier som danner livsgrunnlaget for et mangfoldig dyreliv.De eldste livsformene på jorda var sannsynligvis lignende former av autotrofe bakterier, og de fleste biologer tror at fotosyntesen ble utviklet hos organismer med kjemosyntese som utviklet klorofyll.

Akritarker hører til de eldste kjente mikrofossiler og finnes i marine avsetninger fra tidlig i jordas urtid og fram til i dag. Den biologiske opprinnelsen er usikker, men en regner at de er hvilesporer eller cyster, for en del sannsynligvis fra planktoniske algeformer. De var kuleaktige eller mer eller mindre kantete hylstre med pigger og utvekster av ulike slag. Da de finnes i paleozoiske og prekambriske bergarter hvor det er lite andre fossiler, kan de være til hjelp ved aldersbestemmelse. 
 

Makrofossiler og mikrofossiler 

Makrofossiler kan sees uten å bruke lupe eller mikroskop, men for nærmere undersøkelser brukes mikroskop. Mikrofossiler er fossiler som bare kan sees og studeres under sterk forstørrelse, og det må som regel benyttes spesielle prepareringsteknikker for å frigjøre dem fra bergarten de er oppbevart i. Plantemakrofossiler er svært sjelden hele planter, men avtrykk eller kullaktige rester av blad og stengler som oftest er mer eller mindre fragmentert. Fossile frø, frukter og andre fruktifikasjoner regnes som makrofossiler. Sporer og pollen (blomsterstøv) er plantemikrofossiler; akritarker og éncellete alger opptrer også som mikrofossiler. Det kan være titusener til hundretusener vel bevarte mikrofossiler i ett gram sediment, mens store antall av gode makrofossiler ikke er så vanlig. Fossilførende bergarter inneholder vanligvis både makro- og mikrofossiler. 
 

Stromatolitter 

Tueliknende til søyleformete kalkdannelser med lagdeling som er kjent fra tidlig prekambrium. Stromatolitter dannes i dag av matter av trådformete blågrønne bakterier (cyanobakterier) og grønnalger i tidevannssonen i grunne havområder. De slimete algetrådene fanger opp kalkslam som kittes sammen til lagdelte kalkstrukturer. Lagdelingen skyldes variasjoner i algenes tilvekst. Stromatolitter fra Raipasgruppen i Alta kan være 1950 - 2100 millioner år gamle og hører til de eldste spor etter liv vi kjenner i Norge. 
 

De første landplantene

Karsporeplanter

De eldste kjente karplantene produserte sporer til spredning av kjønnsgenerasjonen og kalles derfor karsporeplanter. Karsporeplantene omfatter i dag bregner (ca. 10 000 arter), kråkefotplanter (ca. 1000 arter) og snelleplanter (25 arter) og er den eldste gruppen av nålevende høyere planter. Makrofossiler av sikre karplanter er ikke funnet i lag eldre enn silur. Den eldste er Cooksonia, som ble ca. 6 cm høy. Ved begynnelsen av devonperioden, for ca 400 millioner år siden, hadde det utviklet seg et stort antall urteformete karsporeplanter, bl.a. Zosterophyllum som kråkefotplantene har utviklet seg fra, og Rhynia som er utgangspunktet for bregnene og snelleplantene (kjerringrokk). Disse plantene hadde ikke ekte røtter, men krypende jordstengler med utvekster som kunne ta opp vann; egentlige blad hadde de heller ikke, men noen hadde skjellformete utvekster som kan ha fungert som blad.
De tre gruppene av karsporeplanter som lever i dag, fantes allerede i devon, og mot slutten av devonperioden hadde de utviklet store trær. De fortsatte gjennom karbon hvor de var dominerende i sumpskogene som ble omdannet til kull, særlig skjelltrærne Lepidodendron og Sigillaria og snelletrærne Calamites. Noen av dem var 30-50 meter høye. Psaronius er eksempel på en stor trebregne. De treformete kråkefot- og snelleplantene døde ut i perm; de nålevende artene er alle urter. Blant bregnene er det fortsatt noen som er trær.
 

Til venstre: Skjelltreet Sigillaria som kunne bli 30 m høyt.
 

Kull

Naturlig kull er en karbonrik, brennbar bergart som er dannet av planterester; trekull er ingen bergart, men laget ved forkulling av ved. Utgangsmaterialet for naturlige kull er torv eller lignende konsentrasjoner av planterester. For å bli omdannet til kull må planterestene bli overleiret av flere hundre til noen tusen meter tykke sedimenter og bli utsatt for jordvarme. I de øvre ti tusen meter av jordskorpen øker temperaturen gjennomsnittlig ca. 3º C for hver hundre meter. De opprinnelige planterestene består av ca. 60 % karbon, resten er mest oksygen og hydrogen, og mindre mengder for eksempel nitrogen og svovel. Når det lages trekull, skjer brenningen under høy temperatur og uten oksygentilførsel, slik at alt unntatt karbon forbrenner fullstendig; trekull er praktisk talt rent karbon. Dannelsen av naturlige kull tar millioner av år under temperaturer fra 50º til litt over 100º C. Hvilken type av kull som blir resultatet, brunkull, steinkull eller antrasitt, avhenger av hvor høy temperaturen har vært. Noen få hundre meter overleiring gir svak temperaturstigning og dannelse av brunkull; overleiring på 1500-3000 m og temperatur 75-100º fører til steinkull; større overleiring fører til høyere temperatur og dannelse av antrasitt. Karboninnholdet i naturlige kulltyper øker fra 65% til 98% fra brunkull til antrasitt; torv har omkring 60% karbon. I motsetning til trekull inneholder naturlige kull også oksygen og hydrogen, som er bundet til karbon i komplekse molekyler som ingen enda har vært i stand til å analysere i detalj. Et av de viktigste plantestoffene i kulldannelsen er lignin. Ved består av ca. 2/3 cellulose og resten lignin. Cellulose brytes lett ned av mikroorganismer, mens lignin blir ufullstendig nedbrutt og virker hemmende på nedbrytningen av andre plantestoffer. Det er en viktig bestanddel i det vi kaller humus, som har en komplisert og ufullstendig kjent kjemi. Under dannelsen av kull blir lignin og humus omdannet til stadig større og mer kompliserte molekyler som utgjør hoveddelen av kullmassen.

På Spitsbergen tar norske og russiske gruver ut tertiære kull, dannet for 50-60 millioner år siden, mens en tidligere russisk gruve i Pyramiden var basert på kull dannet i karbontiden, for ca 300 millioner år siden. På Bjørnøya ble det tidligere tatt ut devonske kull.

Angiospermer - dekkfrøete blomsterplanter
Framveksten av angiospermene i løpet av krittperioden (145-65 millioner år siden) var en revolusjon i utviklingen av plantelivet på jorda. De utkonkurrerte storparten av de eldre plantegruppene og har de siste 60-70 millioner år vært helt dominerende. I dag er det i overkant av 250 000 arter av angiospermer, dvs. ca. 95% av alle artene av høyere planter som lever på jorda.
Angiospermene utviklet seg sannsynligvis fra en spesialisert gruppe av frøbregner. Det kan ikke pekes på globale klimatiske eller andre miljømessige omveltninger som årsak til deres raske framvekst. Forklaringen ligger heller i utviklingen av blomsterorganene og deres spesielle form for befruktning som ga dem et overlegent potensiale for utvikling av variasjon i spredningsmåter for pollen og for frø og frukter.

 

 
 

Over:
Til venstre: Nålevende Metasequoia fra Botanisk hage, Oslo. 
Til høyre: Tertiære fossile planter fra Spitsbergen, bl.a. slektninger av Metasequoia.
 
 


Lepidodendron; trær, sen devon - midtre perm

Av Hans Arne Nakrem, Svein B. Manum
Publisert 5. feb. 2009 14:14 - Sist endret 27. feb. 2013 12:32