A földi növényvilág története nem a szárazföldön, hanem a vízben kezdődött. Az ősi óceánokat évmilliárdokon át mikroszkopikus cianobaktériumok népesítették be. Ezek oxigénnel dúsították a légkört, és alapvetően átalakították bolygónkat. Jóval később megjelentek az első szárazföldi növények is: kezdetben aprók és levéltelenek voltak, majd az evolúció során kialakultak belőlük a fák, cserjék, virágok és füvek.

## Mik voltak az első növények?

A válasz attól függ, mennyire tágan értelmezzük a növény fogalmát. Ha minden fotoszintetizáló szervezetet ide sorolunk, akkor a cianobaktériumok tekinthetők az elsőknek.

A cianobaktériumokhoz vezető fejlődési ág mintegy 3,4–2,9 milliárd éve vált külön más baktériumoktól. Ezeket az élőlényeket kékeszöld „algáknak” is nevezik, valójában azonban baktériumok. Elsőként végeztek oxigéntermelő fotoszintézist: ebben a folyamatban a víz szolgál elektrondonorként, melléktermékként pedig oxigén szabadul fel. Ezt megelőzően a Föld légköre nem tartalmazott oxigént.

Kolóniáik réteges mészkőszerkezeteket, úgynevezett sztromatolitokat építettek. Ilyenek napjainkban is előfordulnak az óceán egyes részein, például Ausztrália partjainál. Az ősi tengerek fenekén már 3,5 milliárd évvel ezelőtt léteztek ilyen telepek.

A cianobaktériumok által termelt oxigén oxidálta a vízben oldott vasat. A kicsapódó anyag vastag, sávos vasércképződményeket hozott létre. A mintegy 2,4 milliárd éve lezajlott nagy oxidációs esemény gyökeresen megváltoztatta az óceánok és a légkör kémiáját, és megteremtette az aerob, vagyis oxigént hasznosító szervezetek fejlődésének feltételeit.

## Az eukarióta algák megjelenése

Később endoszimbiózis révén alakultak ki az eukarióta algák: egy nagyobb sejt bekebelezett egy cianobaktériumot. Ezeknek a sejteknek már volt sejtmagjuk, kloroplasztiszaik pedig az egykori cianobaktériumok leszármazottai voltak.

Az eukarióta algák körülbelül kétmilliárd éve jelentek meg az óceánokban. Eleinte egysejtűek voltak, majd fokozatosan kialakultak a többsejtű, előbb fonalas, később lemezszerű formák. A zöld-, vörös- és más algacsoportok a tengeri fitoplankton alapjává váltak, és belőlük ered valamennyi mai fotoszintetizáló fejlődési vonal, köztük a szárazföldi növények ősei is.

Közöttük voltak a mai csillárkamoszatok ősei. Ez a csoport már rendelkezett néhány, a későbbi szárazföldi élet szempontjából döntő tulajdonsággal: képes volt a kiszáradástól védő viaszos kutikula előállítására, és sajátos sejtosztódási mód jellemezte.

## Az első szárazföldi növények

A szárazföldi növények legkorábbi megbízható nyomai mintegy 470 millió éves, középső ordovíciumi kőzetekből előkerült spórák. Erős, sporopolleninből álló burkuk maradt fenn. Az ezeket létrehozó növények kicsik és egyszerű felépítésűek lehettek.

E korai embriófitáknak még nem volt valódi gyökerük, levelük vagy fás szövetük. Teleptestük a nedves talajfelszínhez simult, a vizet és az ásványi sókat pedig egész felületükön vették fel. Felépítésük a mai májmohákéra emlékeztetett, és spórákkal szaporodtak.

Valószínűleg már ekkor szimbiózisban éltek gombákkal. A mikorrhiza segítette őket abban, hogy ásványi anyagokat nyerjenek a kezdetleges, tápanyagban szegény talajból. A szárazföld meghódításához további újításokra is szükség volt: védő kutikulára, a gázcserét biztosító pórusokra – amelyekből később a gázcserenyílások alakultak ki –, valamint a szállítószövetek kezdeményeire.

Az első növények, köztük a mohák és a korai edényes növények, nem emelkedtek magasra. Nedves területeken összefüggő zöld szőnyegeket alkottak. Ezek gyorsították a kőzetek mállását és a talajképződést, emellett szén-dioxidot vontak ki a légkörből, így az éghajlatra is hatottak.

## Az edényes növényektől az első erdőkig

A szilur időszakban, körülbelül 443–419 millió éve jelentek meg az első edényes növények, például a riniofiták – régebbi nevükön pszilofiták – és a Cooksonia. Utóbbinak egyszerű, levéltelen, elágazó száracskái voltak, amelyek végén spórákat tartalmazó sporangiumok fejlődtek. Kezdetleges kutikulájuk és szállítószöveteik már lehetővé tették, hogy szélesebb körben elterjedjenek a szárazföldön.

A szilur és a devon idején, 440–360 millió éve kifejlődött a valódi xilém és floém. Ezek a vizet, ásványi anyagokat és tápanyagokat szállító szövetek lehetővé tették, hogy a növények magasabbra nőjenek.

Ebben az időszakban jelentek meg a korai korpafüvek, zsurlók és páfrányok csoportjai. A devon közepére már valódi gyökérrel és levéllel rendelkező növények is léteztek, amelyek létrehozhatták az első erdőszerű társulásokat. Az egyik legkorábbi fa, az Archaeopteris akár 30 méter magasra is megnőhetett.

## Óriásnövények és a kőszén kialakulása

A karbon időszakban, 360–300 millió éve az óriási spórás növények uralták a tájat. Hatalmas területeket borítottak az ősi korpafüvekből, zsurlókból és páfrányfákból álló erdők. A lepidodendronok akár 40 méteresre is nőhettek; mellettük sigillariák, calamitesek és termetes páfrányok éltek.

Maradványaik a mocsarakban felhalmozódva idővel vastag feketekőszén-telepekké alakultak. Ezek az erdők a légkör összetételét is jelentősen módosították: csökkentették a szén-dioxid koncentrációját, miközben az oxigén szintje rekordmagasságba emelkedett.

## A mag felszabadította a növényeket a víztől

A spórás növények legfontosabb korlátja az volt, hogy szaporodásuk vízhez kötődött: a hímivarsejtek csak vizes közegben juthattak el a petesejtekhez. Ezt a problémát a magvas növények oldották meg.

Az első magok a devon végén, páfrányszerű növényeken jelentek meg. A mag védte és tápanyagokkal látta el az embriót, a beporzást pedig a szél végezte. A nyitvatermők – köztük a tűlevelűek, cikászok és páfrányfenyők – első magvas növényekként már nem függtek a víztől a szaporodás során.

A mezozoikumban, 250–66 millió éve a nyitvatermők váltak a szárazföld meghatározó növénycsoportjává. A cikászok például olyan elterjedtek voltak, mint napjainkban a pálmák.

## A virágos növények felemelkedése

Az első zárvatermők, vagyis virágos növények körülbelül 130 millió éve, a kréta időszakban jelentek meg. Legfontosabb evolúciós újításaik a virág és a termés voltak.

A virágok vonzották a rovarokat, ezzel hatékonyabbá tették a beporzást. A kettős megtermékenyítés során létrejövő táplálószövet, az endospermium javította az embrió tápanyagellátását. A termés közben védelmet nyújtott a magoknak, és elősegítette terjedésüket.

A kréta végére a virágos növények már az ökoszisztémák többségében uralkodóvá váltak. Napjaink növényvilágának zömét is ők alkotják, a füvektől egészen a fákig.

## Miért volt döntő a szárazföld meghódítása?

A növények megtelepedése felgyorsította a talajok kialakulását, növelte a légkör oxigéntartalmát és csökkentette a szén-dioxid szintjét. Ezzel hozzájárult ahhoz, hogy az állatok is kijuthassanak a szárazföldre, és kialakulhassanak az összetett szárazföldi ökoszisztémák.

Az ősi növények több jellegzetessége ma is megfigyelhető. A mohák és a májmohák számos olyan vonást őriztek meg, amely az első szárazföldi növényeket jellemezte. Egyes korpafű- és zsurlófajok közel állnak a paleozoikumi formákhoz, míg a páfrányfenyő és a cikászok a nyitvatermők élő kövületei: évmilliók óta csaknem változatlan formában léteznek.