Растения. Параллельный мир

— пельтаспермовые, семена которых располагались на органах, больше всего напоминавших зонт.

Все эти группы были чрезвычайно разнообразны, интересны и мало похожи на существующие сегодня растения.

Теперь давайте посмотрим, а как же развивается семенное растение. Начнём с того, что все семенные растения — разноспоровые. То есть, и у голо- и у покрытосеменных есть два вида спор — женские, относительно крупные и поэтому называемые мегаспорами, и мужские — помельче, за что их назвали микроспорами. Так же как и у споровых, у семенных растений из споры развивается заросток. Из мегаспоры — женский, из микроспоры — мужской.

Фото 11. Лист Ginkgo biloba (гинкго двулопастной). Подмосковье.

Так в чём же отличие семенных растений от споровых в таком случае?

А в том, что у семенных растений женская спора осталась в спорангии одна. В том, что она развивается в женский гаметофит на материнском растении под защитой специальной оболочки, а не выбрасывается в одноклеточном состоянии на волю ветрам и непогоде. В том, что и оплодотворение, и дальнейшее развитие зародыша тоже происходит без отрыва от «матери». И на почву попадает уже готовый к прорастанию организм. Правда, у наиболее древних и примитивно устроенных голосеменных, например, у того же Gink gobiloba, семя может опасть на землю и до оплодотворения. Тогда оплодотворение и развитие зародыша происходит уже на земле. В этом случае говорят, что на растении развивается не семя, а семязачаток, и в семя он превращается позже.

Фото 12. Ginkgo biloba. Побег с молодыми листьями.

Таким образом, получается, что у семенных растений гаметофит — не отдельно живущее существо, а как бы орган спорофита. В некотором смысле, даже его паразит, так как питается он не сам, как гаметофиты споровых растений, а «тянет соки» из спорофита. Говоря канцелярским языком, эдакий малолетний иждивенец.

Что же дало растениям «изобретение» семени? Самое главное — это то, что с момента появления на Земле семян, растениям больше не нужна была водная среда для размножения. Теперь они могли размножаться, по меткому выражению A. Л. Тахтаджяна, «в пустыне без дождя».

Ну что ж, как из женского спорангия (мегаспорангия) образовалось семя, мы в общих чертах познакомились. А что же происходило в это время с мужскими спорами (микроспорами)?

Понятно, что, после того как женский гаметофит стал развиваться внутри семязачатка, мужские споры должны были «научиться» оплодотворять яйцеклетки, спрятанные за стенкой спорангия. Поэтому микроспорам тоже пришлось меняться. Они стали многоклеточными, то есть превратились из спор в пыльцу. Каждая отдельная мужская «пылинка» теперь представляла собой не одноклеточную спору, а многоклеточное пыльцевое зерно. Одна из клеток этого пыльцевого зерна производила на свет два сперматозоида, а другая стала образовывать пыльцевую трубку. Эта трубка представляла собой сильно выросшую в длину, иногда даже ветвистую клетку, которая дорастала до яйцеклетки. Внутри пыльцевой трубки, в клеточном соке, плавали сперматозоиды.

В нужный момент стенка пыльцевой трубки лопалась, и сперматозоиды попадали к яйцеклетке. Со временем, у эволюционно продвинутых голосеменных, таких как хвойные, сперматозоиды потеряли жгутики и, следовательно, потеряли возможность самостоятельного перемещения. Такие сперматозоиды, называемые спермиями, изливались из пыльцевой трубки вместе с клеточным соком. Среди современных голосеменных растений подвижными сперматозоидами со жгутиками обладают лишь гинкго и саговниковые. Сперматозоиды же хвойных и гнетовых превратились в спермии.

Конечно же, превращение спор в пыльцу произошло не сразу, не «вдруг», а постепенно. Пыльцевые зёрна первых голосеменных, которые называют предпыльцой, по внешнему виду были неотличимы от настоящих спор. Более того, превращение споры в пыльцевое зерно у разных растений происходило в разное время.

Ну вот, после того, как мы с вами проследили процессы размножения споровых и семенных растений, можно заключить, что разница между этими двумя группами, по большому счёту, не очень-то и велика. И действительно, как мы увидим дальше, в истории растительного царства были растения, которые трудно однозначно отнести к споровым или к семенным. Они занимают особое, промежуточное положение и получили название предголосеменных. Да и среди современных споровых растений мы можем найти черты «голосемянности». Мы уже упоминали о папоротниках из класса ужовниковых, обладающих настоящей древесиной. Есть и ещё примеры. Так, у селагинелл в спорангии содержится лишь одна женская спора. И прорастает она, превращаясь тем самым в гаметофит, внутри оболочки спорангия. Для того чтобы называться семенным растением селагинелле не хватает, по большому счёту, лишь специального покрова, защитной оболочки вокруг спорангия.

Первое найденное палеоботаниками настоящее семя (хотя правильнее называть его семязачаток) появилось на свет в конце девонского периода (роды Hydrasperma и Archaeosperma), и было это более чем 360 миллионов лет назад. Голосеменные царили на Земле почти 200 миллионов лет, и хотя большинство их видов вымерло (сейчас живёт всего лишь около 800 видов голосеменных, из них около 600 — хвойные), но и сегодня они занимают огромные пространства на нашей планете. Вспомним хотя бы нашу тайгу.

А почему всё же «голосеменные»? Почему эти растения получили такое название? Ведь спорангий с мегаспорой, как уже отмечалось, окружён и защищён у них особым покровом. Покров этот называется интегументом. Все прекрасно представляют себе семечко сосны сибирской — «кедровый орешек». Он-το ведь весь окружен плотной защитной оболочкой — скорлупой.

Ну, во-первых, дело в том, что окружён-то он окружён, да не весь. У всех голосеменных есть в защитной оболочке семени отверстие с узеньким каналом. Называется оно микропиле («малые ворота» в переводе) и нужно для того, чтобы мужские микроспоры могли попасть к женской мегаспоре. А во-вторых, семена голосеменных действительно не очень сильно «одеты» по сравнению с семенами цветковых. Конечно, встречаются голосеменные, которые обзавелись в процессе эволюции яркими и сочными покровами семян, очень похожими на плоды покрытосеменных. Все мы знаем, что шишки можжевельника или тисса часто неправильно называют «ягодами». Семена эфедры называют «степной малиной». Семена саговниковых имеют ярко окрашенную мясистую и сочную кожуру. То же самое можно сказать о семенах гинкго. Но всё же все эти «ягоды» по сути своей — лишь мягкая скорлупа, защитная кожица семени. Они имеют принципиально другое происхождение по сравнению с плодом цветковых растений.

Ну а что же у нас с покрытосеменными, чем они отличаются от голосеменных?

Произошедшие от какого-то голосеменного предка цветковые пошли ещё дальше по пути защиты семени. Они окружили его ещё одним покровом — видоизменённым листом — плодом, и теперь даже пыльца не могла уже беспрепятственно попасть на микропиле. Теперь улавливать пыльцу пришлось специальному приспособлению — рыльцу пестика, а мужской пыльцевой трубке пришлось в прямом смысле прорастать сквозь ткани плода. Причём во многих случаях, чтобы добраться до яйцеклетки, расти ей приходится очень далеко. Так, например, у кукурузы пыльцевая трубка (а ведь это одна клетка!) должна прорасти через весь початок, то есть вытянуться приблизительно на 30 см.

Пришлось покрытосеменным «придумывать» и новый механизм оплодотворения, так называемое «двойное оплодотворение», характерное только для цветковых. Как мы уже знаем, у голосеменных в пыльцевой трубке содержатся два спермия. Но один из них «пропадает зря» и погибает. У цветковых же растений оба спермия сливаются с двумя разными яйцеклетками. Из одной из них вырастает впоследствии зародыш, а из другой — эндосперм, специальная ткань, запасающая питательные вещества. Поэтому, конечно, сам термин «двойное оплодотворение» не точен. Конечно же, одна яйцеклетка сливается с одним спермием, и это слияние ведёт к образованию зародыша будущего растительного организма. Оплодотворение здесь происходит совершенно так же, как и у других организмов на Земле. Но то, что параллельно с обычным оплодотворением у покрытосеменных растений происходит ещё и оплодотворение сестринской яйцеклетки, из которой по невыясненным пока причинам развивается не новый организм, а лишь питательная ткань, является удивительным и необъяснённым пока явлением в мире живой природы.

Вообще-то различий между голо- и покрытосеменными растениями очень много. Строение проводящих тканей стебля у них разное. Пыльца голо- и покрытосеменных чётко различается даже под обычным микроскопом. У них даже листья разные, и любой ботаник по одному листу определит, к какому из этих двух отделов относится растение. Конечно, и это правило не без исключений. И листья бывают похожими, и ботаники бывают разные. Пыльца цветковых прорастает на поверхности плода, а не попадает прямо на микропиле семязачатка, как у голосеменных. Гаметофиты цветковых крайне редуцированы. Фактически, от мужского гаметофита у них осталась лишь пыльцевая трубка.

И это ещё далеко не все различия. Познакомиться детально с устройством, ростом и размножением растений можно в узкоспециализированных изданиях. Мы же лишь отметим ещё то, что подавляющее большинство растений, окружающих нас сейчас — это цветковые. Количество видов цветковых растений больше, чем у всех остальных высших растений вместе взятых. Более того, покрытосеменные растения, в отличие от всегда древовидных голосеменных, бывают и травянистыми.

Фото 13. Phoenix dactylifera (финиковая пальма). Пальмы — очень влаголюбивые растения. Финиковая пальма — одна из немногих, способных расти в пустыне, но и ей требуются близко залегающие грунтовые воды или обильный ежедневный полив.

Итак, получается, что все травы, пальмы, все привычные для жителя России лиственные деревья являются растениями цветковыми (фото 13, 14 и 15), даже если цветки их малозаметны, невзрачны и совсем не напоминают роскошные розы или магнолии.

Покрытосеменные дали огромное количество разнообразнейших форм — от ряски на поверхности лесного пруда до огромных африканских баобабов, от пустынных кактусов, похожих, по меткому выражению Чапека, на воинственных эльфов, до нежнейших орхидей дождевого леса, и с полным правом считаются самыми совершенными существами растительного царства.

Фото 14. Sorbus aucuparia (рябина перистолистная). Этой рябине специально, в течение многих лет, садовник придавал причудливую форму. Москва, ВВЦ.

Фото 15. Cypripedium ventricosum (башмачок вздутый). Подмосковье.

Ну вот, некоторые необходимые для дальнейшего разговора термины мы с вами определили. Кратко и, конечно же, весьма поверхностно, рассмотрели и две фазы жизненного цикла высших растений и особенности их размножения. Но есть ещё один вопрос, который нам придётся обсудить, прежде чем перейти к следующей главе.

Вопрос этот касается правил, по которым растениям, да и вообще всем живым существам, даются названия. Эти правила называются правилами номенклатуры. Они весьма многочисленны и, к тому же, не всегда соблюдаются. Поэтому мы не будем обсуждать их тут очень уж подробно, но с основными законами придётся разобраться.

Во-первых, все знают, что названия растениям даются на латинском языке. Как часто бывает, то, что знают все, не совсем правда. Записываются названия действительно латинскими буквами и по правилам латинской грамматики, но вот слова-то, в основном, греческие. Поэтому, если вы купите латино-русский словарь для того, чтобы переводить названия растений, то вы там мало что найдёте.

Теперь немного о том, что называется классификацией растений, а именно, об отделах, порядках, семействах и так далее. Здесь очень кратко постараемся описать систему, по которой учёные распределяют растения «по полочкам». Хотите, запоминайте, хотите — нет. Ничего интересного в самом перечислении таксонов нет, но вот если вас действительно интересуют растения, если вам захочется почитать ещё что-нибудь о них или, чем чёрт не шутит, даже заняться их изучением, то эта информация вам пригодится.

Название любого растения состоит всегда из трёх слов. Первое слово — это всегда название рода, второе — название вида. Здесь всё точно, как у людей. Скажем, Достоевский Фёдор означает, что этот человек из рода Достоевских, а чтобы отличать его от других родственников, ему даётся имя Фёдор. У растений это будет выглядеть так: Pinus sibirica. Это растение из рода сосна (Pinus), а вид — сибирская. Как видите, небольшое отличие от наших с вами имён и фамилий всё-таки имеется — у растений видовой эпитет пишется с маленькой буквы. Если бы имя и фамилию великого русского писателя писали бы по правилам ботанической номенклатуры, то получилось бы так: Достоевский фёдор. Третье слово в названии растения — это фамилия описавшего его учёного. Поэтому слово это всегда пишется с большой буквы. Иногда, в тех случаях, когда речь идёт о всемирно известных биологах, их фамилию допускается писать сокращённо. Так, название Ginkgo biloba L. означает, что автором имени для гинкго двулопастного является Карл Линней. Очень часто, даже в специальной литературе, приводятся названия растений, состоящие лишь из названия рода и видового эпитета, хотя такое написание, строго говоря, противоречит правилам номенклатуры. Как вы видите, на это же нарушение пошёл и автор данной книги.

Если тот или иной вид растений имеет садовую форму или сорт, выведенный человеком, то их название пишется в конце и заключается в кавычки. Часто, когда мы смотрим на ценники в магазинах, продающих растения, мы можем прочитать что-то вроде «Variegata» (пёстролистная) или «Gold Star». Эти названия придумывает тот или иной селекционер на своё собственное усмотрение, и сортов у растений может быть очень много, вспомните хотя бы яблоню. Да что яблоня! Коллекция семян разновидностей пшеницы, собранная в своё время в Ленинграде, насчитывала 54 тысячи образцов!

Но рассмотрение садовых форм и сортов растений выходит за рамки данной книги, поэтому оставим эту тему уважаемым селекционерам и садоводам.

Итак, перечислим ещё раз основные группы, входящие в царство растений: отдел, класс, порядок, семейство, род, вид.

Все эти группы учёные называют таксонами. То есть класс — это таксон, и род — тоже таксон. Каждый род включает несколько видов, каждое семейство — несколько родов, каждый порядок — несколько семейств и так далее. Поэтому иногда говорят, что отдел — таксон более высокого ранга, чем класс, а род — более высокого ранга, чем вид. Для наглядности разберём пример с конкретным растением — можжевельником обыкновенным — Juniperus commu nis. Получим следующую картину:

вид: Juniperus communis (можжевельник обыкновенный),

род: Juniperus (можжевельник)

семейство: Cupressaceae (кипарисовые)

порядок: Cupressales (кипарисовые)

класс: Pinopsida (хвойные или пинопсиды)

отдел: Gymnospermae (голосеменные или гимноспермы)

На этом примере хорошо видно, что названия таксонов имеют разные окончания. Поэтому, если вы встретите название таксона, оканчивающегося на — opsida, можете быть уверены, что это класс. Если название оканчивается на — асеае, перед вами семейство, а на — ales — порядок.

В повседневной жизни мы, как правило, называем и различаем растения по родам. Мало кто может назвать видовой эпитет даже привычных деревьев, кустарников или трав. «Дуб», «берёза», «сосна», «сирень», «крапива» — это названия родов. А ведь, например, берёз в средней полосе России произрастает несколько разных видов.

Ну вот, пожалуй, тот минимальный объём знаний, которого пока нам с вами достаточно, чтобы начать разговор о том, с чего всё начиналось, о том пути, который прошли растения за сотни миллионов лет своего существования.

Глава 2. История растений

Поражающее впечатление производят огромные

чёрные стволы окаменелых деревьев, иногда даже с сучьями.

Гиганты давно исчезнувших лесов, теперь ставшие

железом и кремнем, лежат поперёк выработок,

и часто ход огибает такое дерево сверху или снизу,

не в силах пробить его крепкое тело.

И. А. Ефремов. Путями старых горняков.

Растения, как и все другие организмы на Земле, как и наше с вами человеческое общество, имеют свою историю. И, как и всякая другая история, возникновение и развитие растений изучается наукой — палеоботаникой. И, как и всякая наука, палеоботаника обязана руководствоваться в своих выводах фактами и только ими. Какие же «документы», какие свидетельства можно считать неоспоримыми фактами, когда мы говорим о растительном мире прошлого? Понятно, что никаких свидетельств очевидцев, никаких зарисовок и описаний древних растений нам никто не оставил. Поэтому палеоботанику приходится ограничиваться лишь одним — ископаемыми остатками растений. Никаких других источников информации о прошлой растительной жизни не существует в принципе. Ископаемые остатки (или фоссилии) бывают разные. С. В. Мейен разделял их на три группы:

Во-первых, отпечатки на камне (фото 16). Они получаются, когда от самих тканей растения ничего не осталось, а есть лишь оттиск на породе. Это не простой механический отпечаток, а продукт довольно сложного и продолжительного взаимодействия ткани растения с породой, в результате которого даже на грубом, крупнозернистом песчанике орган растения воспроизводится с довольно тонкими внешними признаками, такими, как жилкование листа или ребристость стебля.

Во-вторых, так называемые фитолеймы — они получаются, когда ткани растения превращаются в уголь, то есть углефицируются (фото 17). В этом случае мы видим на камне чёрную угольную плёнку в форме, к примеру, листа. К сожалению, этот уголь не сохраняет для нас внутренней структуры растения, но зато внешний покров, так называемую кутикулу, из образцов с хорошо сохранившейся фитолеймой, можно отделить рассмотреть под микроскопом, на таких препаратах можно увидеть строение устьиц, покровных клеток эпидермы, различных желобков, микронеровностей, выростов, свойственных тем или иным растениям, и по этим признакам определить растение, «положить его на причитающуюся ему полочку». Такие исследования микроструктуры органов помогли решить многие серьёзные вопросы, связанные с родством растений, их происхождением. Например, много лет считалось, что в конце каменноугольного и в пермском периоде на территории нынешней Сибири располагалась обширная «кордаитовая тайга». Этот термин был введён в литературу одним из известнейших советских палеоботаников, Африканом Николаевичем Криштофовичем, и оказался хоть и красивым, но неточным. Более поздние исследования микроструктуры листьев европейских и американских настоящих кордаитов (род Cordaites) и сибирских растений (род Rufloria), показали, что устьица руфлорий расположены узкими полосками между жилками на нижней стороне листа, а у кордаитов — разбросаны по всему листу. Потом выяснилось, что и органы размножения этих растений сильно различаются. Впрочем, об этих растениях речь пойдёт чуть позже, когда мы будем говорить о растениях каменноугольного и пермского периодов.

Фото. 16. Отпечаток листа голосеменного растения. Ранняя пермь. Здесь и далее длина масштабного отрезка — 1 см.

Фото 17. Лист того же растения, что и на фото 16, но с сохранившейся фитолеймой.

В-третьих, это «настоящие» окаменелости, или петрификации (фото 18). К этому виду фоссилий относятся части растений, сохранившие для нас свой объём и внутреннюю структуру. Так происходит, когда органическое вещество постепенно и очень медленно замещается неорганическим, например, окисью кремния. Порою сохранность таких образцов удивительна. В микроскоп на них можно рассмотреть каждую клетку строения организма, различить начинающие прорастать споры в спорангиях растений, которым уже перевалило за 400 млн. лет. К петрификациям относятся и целые окаменелые стволы деревьев, такие, как широко известный триасовый «каменный лес» из Аризоны.

Фото 18. Окаменевший ствол хвойного дерева. Кайнозой.

Вот, собственно, и все виды «документов», по которым палеоботанику нужно восстановить облик растения, показать, где оно росло, каков был в то время и в том месте климат. Лишь по остаткам на камне можно определить, как растения менялись, как новые виды приходили на смену старым, чем растения одной области отличались от другой.

И всё бы ничего, если бы нас не поджидали ещё три серьёзные трудности. Дело в том, что растения редко попадают в захоронения, а значит, редко сохраняются для нас в ископаемом виде. Природа вообще неплохая хозяйка и не разбрасывается так просто органическим веществом. Все умершие организмы, как правило, поедаются и перерабатываются другими существами. Опавшие листья, ветки, стволы деревьев, не проросшие семена — всё это перегнивает, поедается червями, насекомыми и их личинками, разрушается и усваивается грибами. Практически единственный шанс для растения попасть в виде окаменелости на стол учёного — упасть в воду. Здесь, без доступа кислорода, погрузившись в ил, лист имеет шанс вновь увидеть солнечный свет через миллионы лет. Я пишу здесь «практически» потому, что есть и другие возможности для растения «сохраниться в веках». Например, лес у подножия горы может быть засыпан вулканическим пеплом после извержения или песком во время обвала. Но такие местонахождения ископаемых растений настолько редки, что по всему миру их можно пересчитать по пальцам.

Поэтому надо признать, что остатки, по которым палеоботаники открывают историю растительного мира, принадлежат растениям, которые росли рядом с водоёмами. Растений древних возвышенностей и пустынных мест мы не знаем. Лишь их пыльца или крылатые семена порой долетали до болот, озёр и морских заливов, на дне которых и накапливались. Но по одной лишь пыльце или по отдельному семечку мало что можно сказать о материнском растении.

Вторая проблема заключается в том, что растение никогда не попадает в захоронение целиком, а лишь в «разобранном» виде. На камнях мы находим отдельный лист (как правило, даже не целый, а обрывок), изолированное семя, кусочек какой-то ветки без листьев, обрывок подземного побега или вообще что-то непонятное и непохожее на то, что мы знаем по современным, окружающим нас растениям. Палеоботаник в большинстве случаев даже не знает, одному или разным растениям принадлежат эти разрозненные ветки, семена, шишки и листья. Только если мы находим какие-то органы в прикреплении друг к другу, мы можем сказать уверенно, что это части одного растения. Но такие находки относительно редки. Поэтому учёные вынуждены давать разные родовые названия для каждого из частей растения. Например, уже упоминавшееся растение с листьями рода Rufloria, имело мужские шишки рода Cladostrobus, женские шишки рода Vojnovskia, а более мелкие, чешуевидные листья — Nephropsis. А названия для всего растения целиком, «в сборе», просто нет. Можно называть его «растение с листьями руфлория», а можно — «растение с шишками войновския». То же самое и с более известными растениями, такими, как кордаиты (ведь род Cordaites был предложен лишь для листьев) и такими, как всем известные каменноугольные плауновидные лепидодендроны (род Lepidodendron — род для обозначения отпечатков стволов с характерным, «чешуеподобным» рисунком коры).

Работу палеоботаника по этим причинам С. В. Мейен сравнивал с работой криминалиста — надо собрать «улики», то есть разрозненные остатки растений, и сложить из них, как из рассыпавшейся мозаики, общий облик растения, восстановить условия, в которых развивалось растение, определить его родственников. С этой задачей нельзя справиться, в свою очередь, без знания современных растений, с которыми можно провести какие-то аналогии. Но делать это нужно крайне осторожно, так как в прошлом существовали растения, совершенно непохожие на нынешние.

Третья проблема широко известна и давно освещена в различной литературе, как в научной, так и в популярной. Это проблема пресловутой «неполноты палеонтологической летописи», на которую ссылался ещё Чарльз Дарвин. Говоря проще, это означает, что мы знаем лишь небольшую часть от общего количества видов живых существ, когда-то обитавших на Земле. Если выразить это в числах, выглядит очень удручающе. Так, в учебнике «Эволюционное учение» А. В. Яблоков и А. Г. Юсуфов пишут о том, что нам известно только 3 % от предполагаемого количества видов аммонитов, обитавших на Земле в юрском периоде. А ведь эти головоногие моллюски, родственники современных осьминогов, имели толстую и прочную раковину, которая была способна прекрасно сохраняться в осадочных породах. Что уж говорить об организмах мягкотелых, без скелетных элементов! По самым же пессимистическим данным, которые можно найти в литературе, получается, что нам известно лишь 0,15 % от общего числа видов живших когда-либо животных и растений. То есть из каждых десяти тысяч видов, мы что-то знаем лишь о пятнадцати. На эти цифры часто ссылаются люди, считающие, что невозможно делать какие-либо выводы на базе таких «незначительных» знаний. Это мнение не совсем верно: ведь эти проценты — лишь общий усреднённый показатель, что-то вроде «средней температуры по больнице», а сообщества, населявшие многие конкретные географические области в определённое время, весьма хорошо изучены. Настолько хорошо, что для них возможно реконструировать пищевые цепи (кто кого ел), климат, характерные ландшафты. Да и подсчёт этих самых процентов сам по себе не вызывает особого доверия. Действительно, а исходя из каких соображений, подсчитано общее количество видов, живших на Земле?

Есть и другая, оптимистическая точка зрения. Вот что писал в 1984 году в одной из своих работ, посвященной голосеменным растениям, С. В. Мейен: «…эта неполнота (геологической летописи — В.Ц.), по-видимому, воспринимается преувеличенной по крайней мере в отношении семейств и таксонов более высокого ранга. Показательно, что новые надродовые таксоны голосеменных как правило устанавливаются для растений, которые известны уже давно, но включались в иные таксоны… Так, из 27 вымерших семейств… 24 были фактически известны по тем или иным остаткам ещё в прошлом веке… Таким образом, в последние полвека мы может быть не нашли ни одного растения, которое знакомит нас с действительно новым семейством голосеменных.

Это тем более существенно, что в последние 50 лет палеоботанические исследования охватили все страны и все отрезки геологического разреза».

Так что же выяснили палеоботаники по этим довольно разрозненным и запутанным материалам? Начнём с самого начала — от кого произошли высшие растения?

Надо сказать, что вопросы вроде «с чего всё началось» или «что было в самом начале», — самые интригующие. Не зря детей больше всего интересует «откуда они взялись?». Как зародилась жизнь, как появилась Вселенная — эти вопросы постоянно обсуждаются на страницах научно-популярных изданий. Почему так? Ведь в самом процессе развития жизни или в эволюции Вселенной гораздо больше тайн и загадок.

Может быть, нам кажется, что именно в самом начале заложена программа всего дальнейшего развития? Может быть, нас привлекает всё, что было очень давно; и чем древнее, тем загадочнее? А может быть, интересен резкий переход между «ничего не было» и «что-то появилось»? Может быть и так. Но только резких переходов природа не любит. Как правило, оказывается, что и до того, как «ничего не было» много чего уже было. Надо просто получше поискать. Именно так и получается с нашим предметом — растениями.

До высших растений суша, видимо, уже была заселена. Кем? По мнению современных исследователей, её покрывали заросли грибов, лишайников, водорослей. Скорее всего, скопления бактерий — бактериальные маты — покрывали влажные прибрежные участки. Кого же из них выбрать в прародители наземных растений?

Подавляющее большинство учёных считает, что высшие растения произошли от водорослей. Но любое мнение, а особенно «общепринятое», нуждается в аргументации, в фактах, подтверждающих его. Какие же факты говорят в пользу водорослевого предка?

Начнём с того, что ни грибы, ни лишайники не могли быть предками высших растений. Грибы — отдельное, самостоятельное царство живой природы с иным способом питания, иной физиологией. И вообще, по последним исследованиям, грибы ближе к животным, чем к растениям. А лишайник — это симбиоз гриба и водоросли. Форма совместного проживания двух разных организмов.

Во-вторых, водоросли появились на нашей планете гораздо раньше наземных растений. Остатки водорослей известны с докембрийских времён, тогда как следы существования высших растений появляются в геологической летописи спустя 200 миллионов лет, лишь в силурийском периоде. Таким образом, получается, что, на первый взгляд, кроме водорослей, на роль предков и претендовать-то особенно некому.

В-третьих, чередование поколений «гаметофит — спорофит» является общим для высших растений и некоторых водорослей.

Существуют и некоторые другие общие черты. Так, у многих высших растений сохраняется подвижность мужских половых клеток — сперматозоидов, что расценивается учёными как «наследие прошлого». Как уже мы отметили, активно, с помощью жгутиков, перемещаются сперматозоиды не только споровых растений, но и древних голосеменных, а именно — саговниковых и гинкго. Кстати, сперматозоиды саговников — самые большие в природе. Они достигают размера 0,3 мм и хорошо различимы невооружённым глазом.

Что ещё говорит о связи водорослей и высших растений? Строение некоторых органов клетки — хлоропластов. Это именно те органы, в которых содержится пигмент хлорофилл, и именно в них происходит фотосинтез. Эти органы клетки, или, как их раньше называли, органеллы, одинаковы у высших растений и зелёных водорослей. Да и характер ветвления у водорослей и первых известных нам наземных растений — псилофитов очень похож.

Вот, пожалуй, и всё, что свидетельствует в пользу теории водорослевого происхождения высших растений. Убедительно? Да, пожалуй. Но всё же надо помнить, что это лишь гипотеза. К этой точке зрения все привыкли, и иные варианты происхождения растений суши серьёзно уже даже и не рассматриваются. Во всех учебниках обычно указывается, что водоросли — предки высших растений. Правда, учёные расходятся во мнении, какой же отдел — бурых или зелёных водорослей, — дал начало высшим растениям, но в том, что «сначала была водоросль» все солидарны.

Но различия между высшими растениями и водорослями всё же огромны. Условия жизни на суше, по сравнению с морем, различаются столь же сильно, как на Марсе по сравнению с Землёй. И если здесь и есть преувеличение, то оно весьма небольшое. Водоросль прекрасно защищена под водой от воздействия солнечного излучения, от резких перепадов температуры, от ветра и механических повреждений. Водоросли не нужны ни механические ткани, придающие жёсткость стеблю, ни кутикула — защитный покров, препятствующий испарению воды, ни проводящая система, переносящая воду и питательные вещества к органам растения. Не нужны водоросли и сами органы — ни корни, ни листья. Не нужен водоросли и устьичный аппарат — сложнейшая система, поддерживающая водно-газовый баланс растения. Все эти различия приводят к тому, что вывести даже самых просто устроенных псилофитов из водорослей, мягко говоря, очень сложно.

Силурийский и Девонский периоды. Самое начало

Остатки первых высших растений — псилофитов (или проптеридофитов, или риниофитов — называйте, как больше нравится) появляются в отложениях конца силурийского периода, образовавшихся около 420 миллионов лет назад (см. геохронологическую таблицу). Правда, надо отметить, что споры подобных растений появляются в геологической летописи немного раньше — в самом начале силура, 435 миллионов лет назад. Есть даже сообщения о нахождении спор высших растений в породах ордовика. Конечно, словосочетание «немного раньше» применительно к периоду в 15 млн. лет звучит довольно странно, но геологическое времяисчисление имеет свои особенности.

Геохронологическая таблица

Скорее всего, эти высшие растения не были пионерами суши. Как уже упоминалось, наверняка до них скалы и пески древних континентов покрывали слоистые поселения бактерий — бактериальные маты, а также лишайники, грибы и водоросли, которые в буквальном смысле подготовили почву для первых наземных растений. Примечательно, что столь древние создания живут на Земле и сегодня. Слоистые «ковры» бактерий и водорослей и сейчас процветают в тех местах, где достаточно влаги и где их не поедают другие, более высокоорганизованные организмы. Следы существования подобных скоплений одноклеточных организмов встречаются в виде окаменелостей в горных породах с докембрийских времён. Они называются строматолитами, что можно перевести с греческого как «ковровые камни» (фото 19).

Впервые остатки псилофита были найдены в 1859 году канадским геологом Дж. Доусоном в отложениях нижнего девона. Это растение получило название Psylophyton princeps Dows., что можно перевести как «первичное голое растение». Родовое название псилофитон получил из-за сходства с современным псилотом, и это название стало именем целого отдела растительного царства. Но вот сам псилофитон первичный плохо вписывался в существовавшую тогда классификацию, и его открытие прошло практически незаметно для широких слоев населения.

Фото 19. Строматолит. Следы жизнедеятельности бактерий, образовывавших слоистые «ковры» на мелководье. Отшлифованный спил. Пермский период. Приуралье.

Более поздние находки псилофитов (роды Rhynia, Aglaeophyton, Horneophyton, Asteroxylon) в виде прекрасно сохранившихся остатков стали сенсацией в 20-х годах прошлого века. История их открытия в отложениях нижнего девона в Шотландском местечке Райни и изучения палеоботаниками Кидстоном и Лэнгом довольно хорошо освещены в литературе. Именно после открытия этих растений в научных и популярных изданиях стали широко писать о псилофитах, как о первых растениях суши. Менее известно, что через 16 лет после выхода в свет работ по описанию растений из деревни Райни, в 1937 г., Лэнгом в Великобритании были найдены остатки ещё более древнего растения — Cooksonia. Куксонию обнаружили в верхнесилурийских песчаниках, и до сих пор она является самым древним достоверно известным высшим растением. Позже остатки куксонии были обнаружены в Чехии, на Украине, в США, Казахстане и Сибири.

Рис. 3. Cooksonia (куксония) — первое высшее растение на Земле?

Что же представляло собой это растение? Это были небольшие, не больше 5 см высотой, ветвящиеся зелёные стебли с одиночными спорангиями на верхушке. Ветвились они самым примитивным образом — стебель вильчато делился на две равные части. Такое ветвление называется дихотомическим.

Скорее всего, они были однолетними и росли «по колено» в воде. У этих самых первых высших растений не было ещё ни листьев, ни настоящих корней (рис. 3).

Они прикреплялись к почве с помощью подземной части стебля с выростами — ризоидами.

Почему же, несмотря на то, что растения из Райни моложе, чем куксония, они часто упоминаются в научно-популярной литературе как первые растения суши? Видимо, только благодаря тому, что они очень хорошо изучены. Дело в том, что растениям из Райни «повезло». Точнее, повезло нам. Они росли на болоте, вода в котором содержала кремниевую кислоту, и их остатки, пропитавшись солями этой кислоты, сохранили для нас тончайшую микроструктуру этих существ.

Растения такого облика, даже более того — тех же родов, были распространены тогда практически по всему миру. Родов этих очень мало. Даже с учётом некоторых проблематичных, ещё плохо изученных остатков растений, которые вполне могут оказаться вовсе и не псилофитами, а водорослями, этих родов едва ли наберётся более трёх десятков. Не будем забывать и о том, что многие из них указаны для разных органов, которые могли принадлежать одному естественному роду растений. Возможно, что некоторые остатки псилофитов, описанные, как самостоятельный род, принадлежат гаметофитам растений другого рода.

Находки остатков псилофитов известны на всех континентах. Судя по изученным материалам, растительность Земли того времени была довольно однообразной и покрывала лишь хорошо увлажнённые территории — мелководья морских и континентальных водоёмов. Никаких лесов наша планета ещё не знала.

Да и про животный мир суши того времени также нельзя сказать, что он отличался большим разнообразием. Среди зарослей высших растений, относимых к одному отделу — псилофитов, ползали животные преимущественно одного типа — членистоногие. Многоножки, некоторые паукообразные да ещё, пожалуй, черви — вот и все, кого мы могли бы увидеть на побережье, если бы могли оказаться в то время на Земле.

Крупных высших растений тогда не было, чего совсем не скажешь о низших.

В отложениях позднего силура и девона довольно часто попадаются остатки, напоминающие окаменевшие стволы деревьев метровой толщины. Стволы эти состоят из переплетающихся между собой трубочек диаметром до семи сотых долей миллиметра. Некоторые из этих трубочек покрыты ямками, совсем как клетки древесины хвойных. Поэтому эти стволы были описаны под самостоятельным родовым названием Prototaxites (в переводе — предтиссовик), а покрытые кутикулой листоподобные пластины этого же существа — под родовым именем Nematophyton. Что представлял собой нематофитон (он же прототакситес) не ясно до сих пор. Наземную водоросль? Лишайник? Гигантский гриб? Располагались ли его стволы вертикально или лежали на земле? В любом случае, такое существо не могло не придавать ландшафту совершенно фантастический вид. Возможно, что нематофитон выглядел так, как показано на рис. 4, изображающем болото раннего девона. Тогда, видимо, не существовало ещё никаких других высших растений, кроме псилофитов. На переднем плане — заросли зостерофиллум, чуть дальше — псилофитон.