Trái Đất của chúng ta hiện nay quả thực là một thiên đường xanh tươi, với hàng triệu loài thực vật đa dạng phủ kín mọi ngóc ngách trên cạn. Nhưng không phải lúc nào nó cũng như vậy. Hành trình của thực vật để chinh phục đất liền chắc chắn là một cuộc chiến đấu khốc liệt và đầy thử thách.
Trái Đất hoang vu – nơi khởi nguồn của sự sống
Hành tinh của chúng ta được hình thành cách đây 4,5 tỷ năm. Vào thời điểm đó, Trái Đất nguyên thủy là một thế giới cằn cỗi và khắc nghiệt, nơi khí quyển chứa đầy khí độc hại, còn bề mặt chỉ là những đảo núi lửa xa xôi nổi giữa đại dương mênh mông. Bầu khí quyển thiếu ôxy, đầy khí hydro, khí heli, khí nhà kính và hơi nước. Nhiệt độ bề mặt có thể lên tới hàng trăm độ C. Thậm chí có bằng chứng về sự tồn tại của các dòng chảy magma ở dạng lỏng trên bề mặt. Chắc chắn là một nơi không thể có sự sống.
Thế nhưng, sự sống đã khởi phát từ rất sớm trong lịch sử hành tinh, ngay cả khi mặt đất còn quá khắc nghiệt. Cách đây 4 tỷ năm, những hình thức sống sơ khai đã xuất hiện tại đáy đại dương, nơi đủ ấm áp và ổn định để cho phép sự sống hình thành. Đó chính là tổ tiên xa xưa của tất cả các sinh vật hiện đại, kể cả thực vật, dưới dạng vi sinh vật đơn bào. Chúng sống quanh các miệng phun trào núi lửa dưới đáy đại dương, nơi nhiệt độ có thể lên tới hàng trăm độ C nhưng áp suất rất cao tạo môi trường ổn định. Các nghiên cứu hóa thạch cho thấy các cấu trúc tế bào và phân tử cổ xưa tương tự sinh vật hiện đại. Điều đó chứng tỏ sự liên tục giữa sự sống ban đầu và sinh vật bây giờ.
Sau hàng trăm triệu năm tiến hóa, cuộc sống đã di cư từ độ sâu lên vùng nước nông gần bề mặt, nơi ánh sáng mặt trời có thể đến được. Ở đây, tổ tiên của thực vật đã phát triển một kỹ năng mới cách mạng – quang hợp – sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra năng lượng từ carbon dioxide. Đây là bước đột phá quan trọng, chuẩn bị cho hành trình chinh phục đất liền của thực vật. Các nhà khoa học cho rằng quang hợp xuất hiện lần đầu cách đây khoảng 2.5 tỷ năm trước. Quá trình này cho phép sinh vật tích lũy năng lượng và chất hữu cơ từ ánh sáng thay vì chỉ phụ thuộc vào các chất hữu cơ sẵn có. Điều đó đã mở ra một kỷ nguyên mới cho sự sống.
Lên cạn – một thách thức vĩ đại
Sau gần 500 triệu năm tồn tại dưới nước, cách đây 470 triệu năm, một số loài thực vật tiên phong đã bắt đầu leo lên bờ, một bước tiến đột phá trong tiến hóa của chúng. Các nhà khoa học vẫn chưa rõ lý do tại sao thực vật lại quyết định mạo hiểm ra đất liền. Có thể do cạnh tranh quá khốc liệt dưới nước, hoặc do sự gia tăng dần của các vùng đất do các hoạt động kiến tạo.
Nhưng để sống sót trên đất liền khô cằn là một thách thức vô cùng lớn. Không còn sự ổn định của môi trường nước, thực vật phải đương đầu với sức nặng của trọng lực, gió mạnh, nhiệt độ khắc nghiệt dao động từ -20 tới 60 độ C và tia cực tím gây hại. Và tệ hơn nữa, không có nhiều chất dinh dưỡng trong đất và đá khô cằn. Hầu hết các khoáng chất quan trọng đều bị kẹt trong các mảng đá cứng.
Lớp vỏ sáp bảo vệ mà thực vật phát triển để ngăn ngừa mất nước đã chứng minh là một con dao hai lưỡi. Chúng khiến hấp thu chất dinh dưỡng trở nên khó khăn hơn. Kết quả là, nhiều loài thực vật tiên phong nhanh chóng bị chết khô trên đất. Chỉ có rất ít loài có thể bám trụ, và chủ yếu là các loài tảo xanh và rêu. Chúng sống quanh các vũng nước ngọt và khe suối nơi có nhiều chất dinh dưỡng hơn.
Nhưng thực vật không dễ từ bỏ. Chúng đã tìm ra một giải pháp – hợp tác cộng sinh với nấm, những sinh vật đầu tiên chinh phục thành công đất liền. Nhờ khả năng phân giải hóa học tảng đá và khai thác dưỡng chất, nấm đã chia sẻ dinh dưỡng với thực vật để đổi lấy đường – sản phẩm quang hợp có giá trị. Người ta ước tính mối quan hệ hỗ trợ cộng sinh này đã xuất hiện cách đây khoảng 400 triệu năm.
Nhờ mối quan hệ hỗ trợ lẫn nhau này, thực vật đã có thể bám trụ lâu dài trên đất liền. Sau hàng triệu năm, chúng đã phát triển những thích nghi quan trọng như rễ, lá, thân cây, tạo nên hệ sinh thái đất liền phức tạp đầu tiên trên Trái Đất. Rễ giúp hấp thu nước và dưỡng chất. Lá cung cấp diện tích quang hợp lớn hơn. Còn thân cây cho phép thực vật vươn cao hơn để cạnh tranh ánh sáng.
Thời kỳ hoàng kim và suýt diệt vong
Cách đây 400 triệu năm, thực vật đã bắt đầu lan rộng trên toàn cầu. Chúng đã biến đổi bề mặt đất đá thành một thảm thực vật xanh mướt, với các khu rừng rậm rạp khổng lồ. Đây thực sự là thời kỳ hoàng kim của thực vật. Các khu rừng giàu oxy phủ kín hành tinh, tạo môi trường thuận lợi cho các loài động vật tiến hóa. Chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu toàn cầu.
Tuy nhiên, sự thành công rực rỡ này cũng mang theo hậu quả nguy hiểm. Cây cối hấp thụ một lượng lớn CO2 khỏi khí quyển để quang hợp, nhưng khi chết đi lại không phân hủy hết. Kết quả là nồng độ CO2 giảm sút mạnh. Theo ước tính, lượng CO2 trong khí quyển đã giảm 90% so với thời kỳ đầu của địa chất. Điều này đã làm mát toàn cầu đi rất nhiều.
Khoảng 300 triệu năm trước, hành tinh đã ở bên bờ vực của một sự kiện cầu băng toàn cầu, khi mà toàn bộ Trái Đất có thể bị đóng băng hoàn toàn. Khi đó, băng vĩnh cửu có thể đã phủ kín cả xích đạo. Nhiệt độ toàn cầu giảm khoảng 5 độ C. Ánh nắng mặt trời bị phản xạ lại không gian bởi bề mặt băng tuyết, khiến Trái Đất càng lạnh hơn nữa. Điều đó đồng nghĩa với sự tuyệt chủng của hầu hết các dạng sống.
Rất may mắn là kiến tạo mảng – các tấm thạch quyển khổng lồ bên dưới bề mặt Trái Đất – đã kịp thời can thiệp. Chúng nâng các rặng núi lên cao, thay đổi hệ thống khí hậu toàn cầu. Điều này đã giúp giải phóng CO2 trở lại khí quyển, làm tan băng, cứu rỗi thực vật khỏi bờ vực diệt vong.
Các hoạt động của kiến tạo mảng còn giúp lộ ra các mỏ than đá và dầu mỏ – nhiên liệu hóa thạch chứa hàm lượng carbon cao. Sự phun trào của các núi lửa cũng giải phóng thêm CO2. Tất cả đã làm tăng lượng khí nhà kính trở lại và ấm Trái Đất lên. Kết quả là băng tan, cứu thực vật thoát khỏi nguy cơ tuyệt chủng.
Sau sự kiện này, cuộc sống thực vật đã phục hồi và tiếp tục phát triển đa dạng. Cho đến ngày nay, thực vật vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng khí hậu của hành tinh, để Trái Đất vẫn là ngôi nhà ôn hòa của sự sống.
Hành trình chinh phục đất liền của thực vật thật sự đáng kinh ngạc. Từ những sinh vật đơn bào nguyên thủy, chúng đã vượt qua vô vàn thử thách để biến đổi toàn bộ bề mặt Trái Đất. Thực vật đã hợp tác để tồn tại, tiến hóa để thích nghi và cạnh tranh để thống trị. Dù gần như bị hủy diệt bởi chính thành công của mình, thực vật vẫn tìm cách phục hồi và giữ gìn sự sống.
Chính nhờ sức mạnh phi thường đó mà thực vật đã viết nên câu chuyện đáng kinh ngạc về sự sống trên cạn của hành tinh xanh này. Câu chuyện ấy còn chưa kết thúc. Ngày nay, do tác động của con người, Trái Đất lại đứng trước nguy cơ khí hậu thay đổi và nhiều loài có thể tuyệt chủng. Liệu thực vật có thể một lần nữa cứu lấy hành tinh khỏi thảm họa? Chỉ có thời gian mới có thể trả lời câu hỏi đó.