Владимир Комаров - Происхождение растений

• Название: Происхождение растений
• Автор: Владимир Комаров
• Жанр: Биология
• Год: 1961

Миллиарды лет назад наша Земля была голой, безжизненной планетой. И вот на ее поверхности появилась жизнь — те первые, самые примитивные формы живых существ, развитие которых привело к бесконечному разнообразию окружающей нас природы. Как же происходило это развитие? Как появились на Земле животные, растения, как они видоизменялись? На некоторые из этих вопросов ответит данная книга. Ее автор, выдающийся советский ученый академик В. Л. Комаров, описал в ней историю растительного мира Земли — от простейших одноклеточных бактерий до современных нам высокоразвитых цветковых растений. Этот долгий путь развития автор рисует в тесной связи с общей историей Земли, с изменениями ее природных условий, рельефа, климата. Книга написана популярно, легко читается и принесет большую пользу самому широкому кругу читателей, обладающих элементарными сведениями из области биологии в объеме школьного курса.

---

Рис. 2. Вскрытая лесная почва каменноугольного периода с древесными пнями лепидодендронов и их корнями — стигмариями. Окрестности г. Глазго (Шотландия)

В общем, сопоставляя данные палеонтологической летописи и сравнительную морфологию современных нам растений, мы получаем следующую последовательность их развития:

1. Бактерии, амебообразные организмы и жгутиковые.

2. Водоросли циановые, зеленые, бурые, красные и пр.

3. Мхи и печеночники.

4. Грибы и лишайники.

5. Папоротники, хвощи, плауны, семенные папоротники.

6. Голосеменные (включая шишконосные) растения.

7. Покрытосеменные или цветковые растения.

Немало растений, покрывавших некогда Землю обширными лесами или образовавших заросли иного типа, вымерли без остатка. Зато другие, хотя бы и сильно видоизменившись в общих своих чертах, дожили до нас, начав свое существование за несколько геологических периодов до нашего времени.

Бактерии существовали в отложениях всех геологических периодов, водоросли появляются значительно позднее, плауновые еще позднее, а покрытосеменные растения — только в более молодых отложениях.

Рис. 3. Отпечаток листьев клена Acer trilobatum (Sternb.) на камне. Третичные отложения Европы. Из коллекции Ботанического института АН СССР

Остановимся теперь еще на том, как принято обозначать последовательно налегающие один на другой осадочные слои, от древнейших времен до нашего времени.

1. Самая древняя, соответствующая нижним, наиболее глубоко залегающим слоям полной серии, группа осадочных пород носит название архейской, т. е. изначальной, или азойской, т. е. безжизненной. К ней относятся массы гнейса, слюдяного сланца, глинистого сланца, кварцита и мрамора. Так как большинство отложений этой группы подверглось позднейшим изменениям, то остатки растений в ней разрушились бесследно.

В раннюю пору геологии кристаллические сланцы считались первозданным слоем земной коры. Позднее, однако, убедились в том, что кристаллические сланцы созданы из других горных пород процессом превращения их в гнейсы[26]. Осадочные породы могут при перемещениях частей земной коры опускаться на глубину, где высокое давление и чрезвычайно высокая температура их совершенно перерабатывают, выкристаллизовывается в их толще целый ряд минералов, а остатки животных и растений бесследно исчезают. Порода становится «немою».

Рис. 4. Папоротник Pteris Dolitzkii Palib. Из третичных отложений Акчагыла (Сев. Кавказ). Из коллекций Ботанического института АН СССР

2. Палеозойская группа, т. е. группа с остатками древней жизни. Слои этой группы распадаются на пять систем, именно кембрийскую, силурийскую, девонскую, каменноугольную и пермскую. В период образования палеозоя сложились основы современных океанов и материков. Создались уже понятные нам условия жизни. Понятно, что слои этой группы, начиная с девонских, уже богаты остатками растений и дают возможность ясно представить себе растительность этих отдаленных времен. В палеозойскую эру развились уже почти все типы животных, но не все одновременно, и в различные ее периоды выделялись то ракообразные, то головоногие моллюски, то брахиоподы, панцирные рыбы, насекомые и даже амфибии. К концу палеозоя появились также и пресмыкающиеся, но птиц еще не было.

3. Мезозойская группа слоев, т. е. группа с остатками жизни, соответствующей среднему периоду ее развития. Эта группа слоев разделяется на три системы: триасовую, юрскую и меловую. В мезозойскую эру конфигурация земной поверхности сохраняет в общем черты, выработанные грандиозными горообразовательными процессами конца палеозоя. Характерной ее особенностью являются сухие солнечные климаты, распространившиеся на больших протяжениях тогдашних материков. В биологическом отношении мезозойская эра является веком саговников и шишконосных среди растений и веком белемнитов и аммонитов среди морских животных, крупных пресмыкающихся, особенно динозавров на материках. К концу ее появляются сразу в большом количестве покрытосеменные растения, а также птицы и млекопитающие среди животных.

4. Кайнозойская группа, т. е. группа пластов с остатками жизни, соответствующей новому периоду ее развития. Эта особенно богатая остатками жизни группа делится на две системы: третичная система и четвертичная система.

К началу кайнозоя произошли на земле крупные изменения физико-географических условий, которые к концу его привели к современному распределению воды и суши, к современным очертаниям материков. Совершенно исчезли аммониты, белемниты и динозавры; сильно поредели саговники, зато распространились леса из широколиственных деревьев и пространства, поросшие травой. Развитие в конце кайнозоя ледниковых отложений способствовало выработке северных растений и окончательно придало растительности земного шара ее современные черты.

Сколько же времени потребовалось на все это? В средней части Германии толща палеозойских слоев имеет более 5000 м мощности. Несомненно при этом, что часть их размыта и уничтожена. Сколько же времени понадобилось на отложение всех этих слоев и их последующие преобразования? Геологи часто говорят, что определить длительность той или иной эпохи в годах они вовсе не могут. Измерение толщи осадочных образований позволяет говорить лишь об относительном летосчислении, выражающем большую или меньшую древность данной толщи относительно другой.

Тем не менее попытки выразить продолжительность геологических периодов в миллионах лет были, и мы должны дать о них понятие. Немецкий ученый Арльд[27] собрал имевшиеся к 1907 г. в астрономической и геологической литературе данные о продолжительности главнейших периодов истории Земли и выразил их сравнительную продолжительность в единицах, равных каждая примерно 10000000 лет. Составленная им табличка дает следующие цифры:

1 Стадия планетной туманности неопределенно долгое время 2 Период белой звезды 13,5 3 -»- желтой звезды: с температурой около 15 000° 12,5 4 -»- красной звезды с температурой 3000–4000° 2,75 5 -»- образования литосферы 10,5 6 -»- безводный, предшествующий образованию первого океана; продолжение формирования твердой земной коры 9,5 7 Образование морей; жизни еще нет 12,25 8 Архейский период, впервые обильное развитие жизни, следы которой позднее уничтожились 9,5 10 Палеозойский период 7,5 11 Кайнозойский 0,3

По Арльду, общая продолжительность земной истории 79,05 х 10 000 000 = 790 050 000 лет. Из них только последние 18 050 000, т. е. около 4,5 %, соответствуют периоду развития жизни на Земле. Позднее подсчеты солевого баланса на Земле, и, особенно, подсчет времени, потребного для того, чтобы радиоактивный распад руд, содержащий радий, дал современное нам состояние запаса этих руд, привели к все увеличивающимся цифрам[28].

В дальнейшем, характеризуя развитие растительности в каждой группе слоев, мы постараемся дать общую картину не только для растительного пейзажа, но также и для климата, и для общей географии соответствующей эпохи. Неправильно было бы говорить только о растениях, не упоминая о главнейших условиях их жизни. Свойства каждого организма слагались исторически благодаря взаимодействию его с внешней средой. Такова диалектика эволюции.

Глава VI АРХЕЙСКАЯ ГРУППА СЛОЕВ

В архейский период произошло первое пробуждение жизни на Земле. Впервые в историю поверхностных явлений земной коры вошел новый химический активный фактор, который впоследствии созданием известняков, мела и пр. и концентрацией значительных запасов солнечной энергии в каменных углях, нефтях и пр. так сильно преобразовал эту поверхность.

Океаны архейского периода имели вначале воду, подогретую еще внутренней теплотой Земли. Можно думать, что возникшие к этому времени в вулканических ключах или иных мелких, теплых и сильно минерализованных водоемах или на влажной поверхности орошаемых водой скал хемотрофные организмы могли дать в прибрежной полосе мелководных морей значительные скопления жизни у поверхности воды. Мы не знаем, как скоро мог появиться хлорофилл, зеленое красящее вещество растений, но думаем, что он должен был появиться. С момента появления хлорофилла среда бактериеобразных организмов кембрия началось расслоение и должны были выработаться циановые или синезеленые водоросли. Началась утилизация углекислоты, которой было, по-видимому, весьма много, появились первые количества свободного кислорода, что в свою очередь сделало возможным появление первых простейших животных, хотя бы близких к амебам и корненожкам. Возникновение простейших, особенно одноклеточных, водорослей и грибов также может быть отнесено к этому периоду. Появление зеленых организмов, хотя бы и в форме одноклеточных водорослей, создало сейчас же избытки пищевых веществ. Эти организмы имеют в своих клетках особые тела — хроматофоры, в которых заключено зеленое вещество — хлорофилл. Здесь идет процесс усвоения солнечных лучей — фотосинтез, идет диссоциация углекислоты, поглощение углерода и освобождение кислорода. Такой процесс питания называется аутотрофным, т. е. самостоятельным, и сопровождается одновременно усвоением элементов воды и азота, а также и усвоением элементов золы. Процесс этот чрезвычайно продуктивен, производится больше вещества, чем его нужно самому организму.