☞ 지금으로부터 약 5억년 전 고생대 오르도비스기 육상에는 살아있는 생명체가 없었다. 세균은 물론이고 나무나 가녀린 풀잎 하나조차 보이지 않는 황량한 세상이었다. 연못은 있었지만 심지어 그 위엔 수초도 자라지 않았다. 대신 물속은 시아노박테리아나 녹조류, 갈조류 같은 생물들로 가득했다.
☞ 생물이 물속에서 살면 육지에 비해 편리한 점이 많은데, 우선 강한 자외선으로부터 보호되고, 온도 변화가 크지 않아 안정적인 환경에서 살 수 있으며, 부력을 이용해 중력을 거슬러 이동하거나 성장하기 쉽고, 생물체에게 가장 중요한 요소중 하나인 물을 얻기 쉽다.
식물이 육지에 산다는 것은 이 모든 장점을 포기해야 하는 어려운 문제이며, 육상에서 생존하기 위해서는 강한 자외선을 견디고, 심한 일교차와 건조한 환경에 버티면서 몸무게를 지탱할 수 있는 튼튼한 구조를 가지고 있어야 한다.
☞ 그래서 갈조류가 뿌리, 줄기, 잎으로 분화된 듯한 복잡한 구조를 가지기 때문에 최초로 육상에 진출했을 것 같지만, 최초로 육상에 상륙했을 것으로 추정되는 것은 녹조류이다. 그 이유는 녹조류의 표면에는 큐티클층이 발달해 있어, 체내의 수분 증발을 막아 건조한 환경에도 견딜 수 있게 해주고, 몸을 지탱해 주는 규티클층이 육지 생활의 필수조건을 충족시켰기 때문이다. 갈조식물은 큐티클층이 없어서 건조에 약하여 보다 많은 시간을 기약하게 된 것이다.
☞ 대기 중의 오존량이 현재와 거의 같아져 식물이 상륙할 수 있게 된 것은 고생대 오르도비스기(약 4억 8,500만년~4억 4,350만년전)에서 실루리아기(약 4억3500만년 전~4억1000만년 전)에 이르는 시기로 추정된다.
실루리아기가 끝날 무렵 양치식물의 일종으로 최초의 육상 관다발 식물로 알려진 쿡소니아(Cooksonia)가 육상에 등장했다. 실루리아기 말에 번성했던 작은 식물인 이 쿡소니아는 줄기 안에 물과 양분이 이동하는 통로인 관다발을 가진 최초의 식물로 추장되며, 1937년 웨일스 지방의 지층에서 발견되었는데, 황량한 육지에 뿌리를 내리고 진화하면서 다른 생물들이 육지에 살 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 매우 중요한 의미를 갖는다.
☞ 화석상의 기록으로는 쿡소니아가 선태식물(이끼류)보다도 오래된 것으로 알려져 있으나, 이것은 선태식물이 화석화하기 어려웠기 때문일 것으로 추측된다. 현재에는 논란의 여지가 있기는 하지만, 녹조류에서 선태류를 거쳐 양치류로 진화해 왔다는 설이 유력한 가설로 인정되고 있다.
☞ 쿡소니아가 실루리아기 후반에 육지에 정착한 후, 육상식물들은 빠르게 진화하기 시작했다.
스코틀랜드의 라이니지방에서 발견된 라이니 쳐트(Rhynie Chert)이다. 데본기 초기(약 4억 1000만년 전)에 퇴적된 이 쳐트 층에는 다양한 식물 뿐만 아니라, 박테리아나 버섯 같은 균류 등 화석으로 남기 힘든 다양한 생물들이 보존되어 있어 당시의 식물들의 구조를 알수 있는데, 우선 뿌리가 발달하지 않아서 줄기의 일부가 뿌리 역할을 대신했으며, 잎이 발달하지 않아 줄기가 광합성을 담당했고 잎이 진화해서 만들어진 꽃도 없어, 당시 식물들은 지금의 이끼나 고사리처럼 씨앗 대신에 포자(홀씨)를 퍼뜨려 번식하였을 것으로 추정된다.
또한 튼튼한 뿌리도 없고, 줄기도 가늘어 성장에 한계를 보여 사람 허리정도 높이까지 밖에 자라지 못했을 것으로 추측된다.
☞ 식물의 뿌리와 잎이 제 모습을 갖추기 시작한 것은 데본기 중기(약 3억9000만년전후)부터인데. 식물의 키가 커지고 가지를 뻗어 더 많은 잎을 펼칠 수 있다면 좀 더 많은 햇빛을 쬘 수 있고, 포자나 씨앗을 더 멀리 퍼뜨릴 수 있는 장점이 있어 이러한 방향으로 진화를 하였고, 생존에 유리한 조건을 갖춘 덩치 큰 식물들이 점점 많이 살아남아 번성하게 되어, 육지에 숲이 우거지게 되었다.
☞ 원시 양치류는 솔잎란류와 석송류, 고사리류 등으로 진화하여 데본기 중기(약 3억9000만년 전)무렵에는 식물의 뿌리와 잎이 제 모습을 갖추기 시작하였고, 이후 석탄기에는 약 50m에 달하는 나무들이 울창한 숲을 이루게 되었다.
아직 나무를 썩힐 미생물이 등장하지 않아, 쓰러져 죽은 나무들은 첩첩히 쌓여 두터운 석탄층을 이루었고, 현재 화석연료층의 대부분이 동 시기에 형성되었다.
☞ 물속의 다양한 조류들이 광합성 활동을 열심히 한 덕분에 지구 대기의 약 10% 이상이 산소로 채워지게 되고, 그 산소의 일부가 번개의 방전 등에 의해 오존이 되어 오존층을 형성함으로써 강한 자외선을 막아주어 식물의 육상진출이 먼저 진행되고, 동물들도 풍부한 산소를 바탕으로 육상에 진출하게 되었다.
☞ 대기 중에 산소농도가 증가함에 따라 광합성 생물의 에너지 대사계가 발달되어 산소 호흡이 가능하게 되고, 그 후에 산소 호흡을 하며 녹색 식물을 먹이로 하는 종속 영양 동물이 출현하게 되었다. 당시의 식물과 동물이 각자 환경에 적응하면서 여러 갈래의 진화 경로를 밟아 현재와 같은 다양한 생물종으로 진화하게 된 것이다.