التاريخ التطوري للنباتات

لقد نتج عن تطور النباتات مجموعة كبيرة من الأشكال المعقدة، بدءًا من الحصائر الطحلبية البدائية، ومرورًا بالطحالب الخضراء البحرية وغير البحرية متعددة الخلايا والنباتات اللا وعائية البرية والسراخس والنباتات الذئبية، حتى الأشكال المعقدة من كاسيات البذور وعاريات البذور الموجودة في يومنا هذا. في حين أن العديد من الأشكال الأولى لا تزال تزدهر كما هو الحال في الطحالب الحمراء والخضراء البحرية، فإن الأشكال التي ظهرت مؤخرًا قد حلت مكان تلك النباتات التي كانت سائدة في البيئة سابقًا، مثل انتشار النباتات المزهرة في البيئات البرية بدلًا من نباتات عاريات البذور. هناك أدلة على أن البكتريا الزرقاء وحقيقيات النوى متعددة الخلايا تعيش في المياه العذبة على الأرض منذ مليار سنة، وأن الكائنات الحية الدقيقة متعددة الخلايا موجودة على الأرض منذ عصر ما قبل الكامبري، قبل حوالي 850 مليون سنة.
ظهر دليل على وجود نباتات الأرض الجنينية لأول مرة في منتصف العصر الأوردوفيشي (منذ حوالي 470 مليون سنة)، وبحلول منتصف عصر الديفون (قبل 390 مليون سنة)، كانت العديد من الميزات المتعارف عليها في النباتات البرية اليوم موجودة، بما في ذلك الجذور والأوراق. في أواخر العصر الديفوني (حوالي 370 مليون سنة)، كانت بعض أنواع النباتات مثل السرخس العتيق تحتوي على نسيج وعائي ثانوي ينتج الخشب وشكل غابات من الأشجار الطويلة.
لم تصب معظم مجموعات النباتات بأذى جراء حادثة انقراض العصر البرمي الثلاثي على الرغم من تغير هياكل البناء؛ ربما يكون هذا قد أوضح ظهور النباتات المزهرة في العصر الترياسي (منذ 200 مليون سنة تقريبًا)، وتنوعها لاحقًا في العصر الطباشيري والعصر الباليوجيني. كانت النباتات النجيلية هي أحدث مجموعة رئيسية من النباتات والتي تطورت حتى أصبحت مهمة في منتصف العصر الباليوجيني منذ حوالي 40 مليون سنة. طورت النباتات النجيلية –وكذلك العديد من النباتات الأخرى- آليات جديدة لعملية التمثيل الغذائي من أجل البقاء على قيد الحياة في ظروف انخفاض نسبة ثاني أكسيد الكربون، والجفاف في المناطق الاستوائية على مدى السنوات ال 10 السابقة.

عوامل تؤثر على بنية الورقة

العوامل الفيزيائية والفيسيولوجية المختلفة مثل شدة الضوء والرطوبة ودرجة الحرارة وسرعة الرياح وما إلى ذلك أثرت على تطور الأوراق وحجمها، حيث نادرًا ما تحتوي الأشجار العالية على أوراق كبيرة لأنها تتضرر من الرياح الشديدة. وبالمثل، فإن الأشجار التي تنمو في التايغا و المناطق ذات المناخ المعتدل يكون لها أوراق مدببة حيث يُحتمل أنها تمنع تكوّن الجليد وتقلل من فقد الماء بسبب النتح.
على المستوى الوراثي، أظهرت الدراسات التنموية أن قمع جينات KNOX مطلوب لبدء عملية تكوّن الأوراق، ويحدث هذا عن طريق جينات العوامل الأخرى التي لديها دور محفظ في تحديد أوراق الشجر البدائية هم الهرمونات النباتية: الأكسين، والجبرلين، والسيتوكينين التي تشفر عوامل النسخ.
يمكن لترتيب الأوراق على جسم النبات أن يحصد الضوء إلى الحد الأقصى وقد يكون متينًا وراثيًا. ومع ذلك، تعد طفرة في جين واحد فقط يسمى ABPHYL كافية لتغيير الافتراق الزاوي للأوراق، مما يعني أن التعديل التحولي لموضع واحد على الجينوم يكفي لإحداث التنوع.

الجذور

الجذور مهمة للنبات لسببين رئيسيين: أولًا، أنها توفر أساس ثابت تحت الأرض، ثانيًا، فهي توفر مصدرًا مهمًا للمياه والمواد المغذية من التربة؛ فالجذور سمحت للنباتات أن تنمو أطول وأسرع. كان لتطور الجذور عواقب على نطاق عالمي عن طريق تشتت التربة وتعزيز حمضها (عن طريق امتصاص المواد الغذائية مثل النترات والفوسفات)، وحقن مركبات الكربون في عمق التربة مع آثار كبيرة على المناخ. قد تكون هذه الآثار عميقة لدرجة أنها أدت إلى انقراض جماعي.
بينما توجد آثار للانطباعات الشبيهة بالجذور في التربة الأحفورية في العصر السيلوري المتأخر،  تظهر حفريات الجسم أقدم النباتات التي تخلو من الجذور. كان للعديد منها فروع ممتدة على الأرض، مع وجود محاور منتصبة منتشرة هنا وهناك، وبعضها ليست لها تأثير على الثغور.