Примитивните водни лаборатории и Кислородната криза
Когато разглеждаме микроскопските остатъци от докамбрийските пластове, митът за бързото „зелено завоевание“ се разпада. Първичната биосфера остава заключена във водните басейни в продължение на милиарди години. Цианобактериите, чиито вкаменени строматолити се откриват в формацията Варавоона в Западна Австралия и в географски структури в Южна Африка, са първите биохимични фабрики, усвоили фотосинтезата. Техният метаболизъм използва слънчевата светлина, водата и въглеродния диоксид, за да синтезира органични съединения, изхвърляйки свободен кислород като отпадъчен продукт.
Този отпадък се оказва токсичен за тогавашния анаеробен свят. Натрупването на кислород първоначално се свързва с разтвореното във водата желязо, образувайки ивичните железни руди, които днес добиваме. Едва след като металните резервоари се насищат, газът започва да навлиза в атмосферата. Процесът, известен в геологията като Голямото окисление, настъпил преди около 2,45 милиарда години, срива тогавашните анаеробни екосистеми и предизвиква глобално застудяване. С течение на времето обаче точно този глобален шок създава озоновия екран, без който излизането на сушата би било физически невъзможно поради ултравиолетовото излъчване.
Същинските предци на сухоземните растителни организми не са самите бактерии, а последвалите ги многоклетъчни зелени водорасли от групата Charophyta. Техните фосилни ди следи в скални проби от Квебек и Скандинавия показват клетъчни структури, идентични с тези на съвременните сладководни видове. Тези организми са обитавали плитки, периодично пресъхващи басейни, където липсата на постоянна водна среда ги е принудила да развият първите химични механизми за устойчивост.
Физическата инженерия на излизането върху скалите
Преходът от водата към твърдата повърхност е изключително тежък инженерен проблем за живата клетка. Във водата организмът се поддържа от плътността на средата, а хранителните вещества се абсорбират през цялата повърхност. На сушата растението е принудено да се бори с гравитацията, да търси влага в суха среда и да се предпазва от изпарение.
За справяне с дехидратацията еволюцията създава кутикулата — синтезиран восъчен слой, който покрива външните клетки. Кутикулата обаче блокира газообмена, което налага появата на устниците: регулируеми пори, които се отварят и затварят според хидростатичното налягане в клетката. Без тази двойна система всяко излизане извън водата завършва с пълно изсушаване за броени минути.
Първите фосилизирани сухоземни екземпляри, като Cooksonia, открити в находища в Уелс и Подгория, датират от силура, преди около 425 милиона години. Тези растения са изключително прости — стъбла с височина едва няколко сантиметра, без листа и без истинска коренова система. Вместо корени, те са използвали ризоиди — нишковидни израстъци, чиято основна функция е била простото механично закрепване към ронливия скален substrat.
Закрепвайки се за повърхността, тези примитивни организми задвижват процес на биогенно изветряне. По отделяните от тях киселини скалите започват да се разпадат, смесвайки се с умиращата органична маса. Така се ражда първичната почва. Промените в почвения слой са анализирани детайлно в изследванията върху Devonien Sedimentation в Северна Америка, където ясно се вижда как с появата на растенията речните системи променят своя характер от блуждаещи плитчини към стабилни меандри.
