تاریخ فرگشتی گیاهان
فرگشت ریخت‌شناسی گیاه > ریشه‌ها

ریشه‌ها به دو دلیل برای گیاهان مهم هستند: نخست اینکه آن‌ها به بستر لنگر می‌اندازند. مهمتر از آن، آن‌ها منبع آب و مواد مغذی را از خاک فراهم می‌کنند. ریشه‌ها به گیاهان اجازه می‌دهند بلندتر و سریعتر رشد کنند.
فرگشت ریشه‌ها پیامدهایی در مقیاس جهانی داشت. آن‌ها با ایجاد اختلال در خاک و ترویج اسیدی شدن آن (با جذب مواد مغذی مانند نیترات و فسفات)، آن را قادر ساختند تا هوای عمیق‌تری داشته باشد و ترکیبات کربن را عمیق‌تر به خاک تزریق کرد که پیامدهای بسیاری برای آب‌وهوا دارد. این اثرات ممکن است آنقدر عمیق بوده باشد که منجر به انقراض دسته جمعی شود.
در حالی که آثاری از تأثیرات ریشه مانند در خاک‌های فسیلی در سیلورین پسین وجود دارد، فسیل‌های بدن نشان می‌دهد که گیاهان اولیه فاقد ریشه هستند. بسیاری از آن‌ها شاخه‌های سجده‌ای داشتند که در امتداد زمین پراکنده بودند، با تبرهای عمودی یا تالی‌هایی که این‌جا و آنجا نقطه‌گذاری شده بودند، و حتی برخی شاخه‌های زیرزمینی غیرفتوسنتزی داشتند که فاقد روزنه بودند. تمایز میان شاخه ریشه و تخصصی رشدی است. که در الگوی انشعاب آن‌ها و داشتن کلاهک ریشه متفاوت است. بنابراین، در حالی که گیاهان سیلورو-دوونی مانند Rhynia و Horneophyton دارای معادل فیزیولوژیکی ریشه بودند، ریشه‌ها - که به‌عنوان اندام‌های متمایز از ساقه‌ها تعریف می‌شوند - تا دیرتر وارد نشدند. متأسفانه، ریشه‌ها به ندرت در آثار فسیلی حفظ می‌شوند و درک ما از منشأ فرگشتی آن‌ها پراکنده است.
ریزوئیدها - ساختارهای کوچکی که همان نقش ریشه‌ها را ایفا می‌کنند، معمولاً یک سلول به قطر - احتمالاً بسیار زود فرگشت یافته‌اند، شاید حتی پیش از اینکه گیاهان زمین را مستعمره کنند؛ آن‌ها در Characeae، یک گروه خواهر جلبکی برای کاشت گیاهان شناخته می‌شوند. گفته می‌شود، ریزوئیدها احتمالاً بیش از یک بار فرگشت یافته‌اند. به‌عنوان مثال، ریزهای گلسنگ‌ها نقش مشابهی را ایفا می‌کنند. حتی برخی از جانوران (Lamellibrachia) ساختارهای ریشه مانندی دارند. ریزوئیدها به روشنی در فسیل‌های چرت Rhynie قابل مشاهده هستند و در بیشتر گیاهان آوندی اولیه وجود داشتند و بر این اساس به نظر می‌رسد که ریشه‌های گیاهی واقعی را پیش‌بینی کرده‌اند.
ساختارهای پیشرفته‌تر در چرت Rhynie و بسیاری دیگر از فسیل‌های مشابه در دوران اولیه دوونین ساختارهای خرس‌هایی را دارند که شبیه ریشه‌ها هستند و شبیه به آن‌ها عمل می‌کنند. رینیوفیت‌ها دارای ریزوئیدهای ظریف بودند و تری مروفیت‌ها و لیکوپودهای علفی چرت دارای ساختار ریشه مانندی بودند که چند سانتی‌متر به درون خاک نفوذ می‌کردند. با این حال، هیچ یک از این فسیل‌ها همه ویژگی‌های ریشه‌های نوین را نشان نمی‌دهند، به استثنای Asteroxylon که اخیراً به‌عنوان ریشه‌هایی شناخته شده است که مستقل از گیاهان آوندی موجود فرگشت یافته‌اند. ریشه‌ها و ساختارهای ریشه‌مانند در طول دوره دوونین به طور فزاینده‌ای متداول و عمیق‌تر شدند، با درختان لیکوپود که ریشه‌هایی به طول حدود ۲۰ سانتی‌متر در طول دوره ایفلین و گیوتین تشکیل دادند. در مرحله فراسنی پسین، نطفه‌هایی که تا عمق یک متری ریشه داشتند به آن‌ها پیوستند. بازدانگانی واقعی و سرخس‌های زیگوپترید نیز سامانه‌های ریشه زایی کم عمقی را در طول دوره فامنین تشکیل دادند.
ریزوفورهای لیکوپودها رویکرد کمی متفاوت برای ریشه زایی ارائه می‌دهند. آن‌ها معادل ساقه بودند، با اندام‌هایی معادل برگ که نقش ریشه‌چه را ایفا می‌کردند. ساختار مشابهی در lycopod Isoetes موجود مشاهده می‌شود، و به نظر می‌رسد این شواهدی باشد که ریشه‌ها حداقل دو بار به طور مستقل در لیکوفیت‌ها و دیگر گیاهان فرگشت یافته‌اند، پیشنهادی که توسط مطالعات نشان می‌دهد که ریشه‌ها آغاز می‌شوند و رشد آن‌ها توسط سازوکار‌های مختلف در گیاهان تقویت می‌شود. لیکوفیت‌ها و یوفیلوفیت‌ها.
سامانه آوندی برای گیاهان ریشه‌دار ضروری است، زیرا ریشه‌های غیر فتوسنتزکننده نیاز به تامین قند دارند و سامانه آوندی برای انتقال آب و مواد مغذی از ریشه به بقیه بخش‌های گیاه مورد نیاز است. گیاهان ریشه دار کمی پیشرفته‌تر از اجداد سیلوری خود هستند، بدون سامانه ریشه اختصاصی. با این حال، می‌توان به روشنی مشاهده کرد که تبرهای تخت خواب دارای رشدهایی شبیه به ریزوئیدهای بریوفیت‌های امروزی هستند.
در میانه تا پایان دوونین، بیشتر گروه‌های گیاهان به طور مستقل یک سامانه ریشه‌زایی با طبیعت ایجاد کرده بودند. با بزرگ‌تر شدن ریشه‌ها، می‌توانستند درختان بزرگ‌تر را حمایت کنند و خاک تا عمق بیشتری هوازدگی می‌کرد. این هوازدگی عمیق‌تر نه تنها بر کاهش CO۲ یادشده تأثیر داشت، بلکه زیستگاه‌های جدیدی را برای استعمار توسط قارچ‌ها و جانوران باز کرد.
امروزه ریشه‌ها تا حد فیزیکی رشد کرده‌اند. آن‌ها به اندازه ۶۰ متر خاک نفوذ می‌کنند تا از سطح آب استفاده کنند. باریک‌ترین ریشه‌ها تنها ۴۰ میکرومتر قطر دارند و اگر باریک تر باشند نمی‌توانند آب را انتقال دهند. در مقابل، نخستین ریشه‌های فسیلی بازیابی شده از ۳ میلی متر به کمتر از ۷۰۰ میکرومتر در قطر کاهش یافتند. البته تافونومی کنترل پایانی ضخامتی است که می‌توان دید.