陸上の植物の葉形の進化は,大気中のCO2の減少と関連しており,それは古生代後期に起きました

科学分野:

• パレオボタニーは古植物学です.
• 進化生物学の進化生物学について
• バイオフィジックス 生物物理学

背景:

• 枝分かれした静脈と平らな構造を特徴とするメガフィルの葉は,約3億6000万年前,デボニア後期に広く広がった.
• これは,シルウリア紀後期/デボニア紀初期に,単純で葉のない血管性植物による土地の初期植民に続いて起こった.
• メガフィルの出現における進化的遅延は,未だに説明がつかないままである.

研究 の 目的:

• 大気中の二酸化炭素レベルとメガフィルの葉の緩やかな出現の間の因果関係を調査する.
• 葉の進化に関する初期の陸上の植物の生体物理的制約を理解する.

主な方法:

• 化石葉の特徴に関する定量分析.
• 異なる大気条件下での植物生理学的生物物理モデリング.
• 葉のない茎と初期の平らな葉を比較したシミュレーション.

主要な成果:

• 大気中の二酸化炭素 (pCO2) の偏圧の有意な低下 (90%の減少) が後期パレオゾーイク時代に重要な要因として特定されています.
• シミュレーションによると,ストマトの密度が低い初期の平地層の葉は,高い太陽の遮断と低い透気による致死的な過熱を経験していたことを示しています.
• デヴォン後期と炭鉱期の平地層の葉は,以前のシミュレーションと比較して,かなり高いストマト密度を示した.

結論:

• 平らな葉の進化は,適切な透気を可能にするのに十分な口腔密度に依存していた.
• ストマタル密度の増加により,より高い透汗率が認められ,これは太陽放射線に直面した葉の生存可能な温度を維持するために不可欠です.
• 初期のメガフィルのストマト密度の増加は,大気中のpCO2の減少によって引き起こされる生体物理的必要性と一致しています.