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.

---

Теперь, несмотря на все указанные трудности, попытаемся представить себе ту обстановку, при которой произошло появление жизни на Земле.

* * *

Где именно на Земле возникла жизнь и какие организмы могли быть первыми? Существует много сторонников того взгляда, что жизнь возникла на дне первобытного океана и уже оттуда распространилась на сушу. Часто говорят даже более определенно, что жизнь должна была возникнуть на дне, под сильным давлением, т. е. в наиболее глубоких частях океана, И. Вальтер возражает весьма основательно на это следующим образом:

«На теперешней поверхности Земли приходится почти три восьмых на долю материков, одна восьмая на мелководные моря и четыре восьмых на глубоководные. Если бы это отношение существовало всегда, то мы должны были бы находить в слоях земной коры отложения и фауну глубоководных морей в 4 раза чаще, чем признаки мелководья. Напротив, несмотря на многочисленные трансгрессии прежнего времени, не знают (не принимая во внимание небольших исключений) почти ни одного отложения более древних периодов, которое было бы равнозначно теперешним глубоководным отложениям».

Значит, в более древние геологические времена глубоководных морей не было.

Далее И. Вальтер считает, что среди представителей современных нам морских животных мы не находим ни одной животной формы, характерной для древней фауны; все они принадлежат к числу типов, возникших значительно позднее. Кроме того, глубокие моря лишены света и потому в них нет зеленых растений, что очень затрудняет питание всех остальных организмов.

Поэтому глубоководная фауна не могла возникнуть на месте, а произошла от выходцев из светлых мелководных частей моря. То же относится, по-видимому, и к глубинным микроорганизмам.

Наш выдающийся микробиолог акад. В. Л. Омелянский приводит, противно предположению, что местами возникновения первичных организмов были океаны, следующие факты: «Мюнц находил нитрифицирующих бактерий на известняках вершины Фаульгорна в Бернском Оберланде. Они гнездятся в мельчайших трещинах скал, среди дикой и мертвой природы, в мрачных пропастях и расселинах, лишенных каких-либо признаков органической жизни».

Таким образом, перед нами выбор: либо мелководные морские бассейны, либо вечно влажные скалы горных высот или морских берегов? Но прежде чем остановиться на определенном решении о том, где зародилась жизнь, надо еще выяснить, каковы именно были древнейшие поселенцы Земли.

Какие организмы могли появиться первыми и где это могло произойти? Животные для своего существования нуждаются все до одного в органической пище. Они питаются или другими животными, или растениями. Следовательно, они не могли появиться в первый момент осуществления жизни на Земле, когда есть им было нечего. Среди растений известна также немногочисленная группа так называемых хищных или насекомоядных растений, которые ловят и переваривают насекомых или мелких животных. Гораздо обильнее так называемые сапрофиты, т. е. растения, питающиеся мертвым органическим веществом; сюда главным образом относятся грибы, плесени и бактерии, хотя и далеко не все.

Эти организмы, даже и те из них, которые организованы чрезвычайно просто, также нуждаются для своего зарождения в готовом уже органическом веществе и не могут быть признаны первичными организмами. Большинство растений, как то: водоросли, мхи и высшие растения, имеющие зеленую окраску, питаются, как уже было указано выше, не органическими веществами, а газами воздуха, водными растворами, содержащими в себе минеральные вещества, и солнечным светом, как источником силы. Они могли бы, следовательно, возникнуть самостоятельно, как только на Земле создались гидросфера и атмосфера, а температура упала ниже точки кипения. Но между ними совершенно нет организмов, настолько просто организованных, чтобы мы могли допустить их прямое образование, а не происхождение от других, более просто построенных организмов.

Наконец, среди бактерий мы находим группу таких простейших организмов, которые не нуждаются для своего существования ни в кислороде воздуха, ни в органическом веществе. Они черпают свою жизнь из чисто химических процессов, происходящих при преобразовании сернистых, железных и азотных окислов. Культура этих организмов в лаборатории нередко требует полного отсутствия органического вещества (как то было в известных опытах С. Виноградского над бактериями почвы) и минимальных количеств кислорода.

Такие организмы мы называем хемотрофными, поскольку дело касается их питания, и анаэробами, поскольку они мало заинтересованы в присутствии кислорода в окружающей их атмосфере. Здесь и крайняя простота структуры (капля живого вещества без разделения на ядро и протоплазму), и крайне примитивный образ жизни, развивающейся в минеральных растворах, иногда даже без помощи кислорода воздуха и без какой бы то ни было необходимости в предсуществовании других организмов. Единственное условие, которое они ставят окружающему их миру, это наличие таких веществ, которые могли бы дать материал для экзотермических реакций, т. е. химических реакций, обусловливающих переход потенциальной энергии в динамическую и ее освобождение; проще сказать. реакций, сопровождающихся выделением тепла.

Правда, В. Л. Омелянский, указав на широкое распространение бактерий в ископаемых остатках животных и растений (работы М. Рено), прибавляет: «возможно и даже вероятно, что первыми представителями организованного мира явились и не эти простейшие из теперь известных существ, не бактерии, не амебы, а какие-то другие более примитивные организмы, покуда нам неизвестные».

Бактерия бактерии рознь: есть бактерии сравнительно высоко организованные (Achromatium, Beggiatoa), но есть и почти невидимые с совершенно неразличимыми деталями строения, особенно среди микрококков. Есть бактерии со сложным питанием, или приуроченные к паразитированию в крови высших животных или человека и погибающие вне питающего их организма. Такие бактерии, несомненно, позднего происхождения. Первичными можно считать только бактерий, черпающих энергию своих жизненных проявлений из простейших экзотермических превращений вещества, из минеральных растворов.

Итак, кандидатами на признание их первичными организмами можно признать хемотрофных бактерий. Остается вопрос об обстоятельствах, при которых они могли возникнуть[17].

Рассмотрим сначала наше предположение, что жизнь возникла в мелководных морях первичного океана. Сторонники этого взгляда основываются на том, что в истории Земли осадочные пласты с морскими организмами древнее, чем пласты с остатками наземных обитателей, а также на том, что простейшие организмы: бактерии, жгутиковые, корненожки, амебы. инфузории и пр., живут преимущественно в воде или же в различных водных настоях и растворах. Тем не менее не исключена возможность, что жизнь на Земле появилась и прошла первые этапы своего развития прежде, чем успел образоваться первичный океан.

В первый период совместного существования литосферы, атмосферы и гидросферы очень обыкновенны были, по мнению занимавшихся этим вопросом ученых, вулканические явления.

Все вулканические извержения сопровождаются обильным выделением газов и паров. Констатировано выделение паров воды, углекислоты, водорода, углеводорода, хлористого водорода, хлористого натрия, хлористого аммония, хлорного железа. фтора, борной кислоты, фосфатов и многочисленных других веществ. Вода, нагретая до температуры около 1000°, является сильнейшим растворителем и, проникая в трещины горных пород, через толщи которых проходит при извержении, является причиной многочисленных химических преобразований. Железо и кремнекислота принимают деятельное участие в вулканических извержениях. Словом, вулканизм ведет к образованию необыкновенно мощных химических лабораторий, в которых разнообразие обменных и синтетических реакций уступает только массовому масштабу, в котором происходят невулканические явления. Мне самому пришлось посетить некоторые из вулканов Камчатки. Стоя на вершине одного из таких вулканов, видишь настоящий хаос. Лавы причудливыми пузыристыми глыбами громоздятся кругом. Все они сравнительно недавно остыли, ранее же были огненным потоком расплавленной каменной массы. Ни единой травки, ни одного пятна лишайника. Все кругом сожжено огнем извержения пли отравлено парами хлористого водорода; черные, бурые или темно-красные камни целым лабиринтом преграждают дорогу. Местами они пересыпаны грядами серого железистого песка, также выброшенного из жерла вулкана. Кое-где из трещин вырывается горячий пар. На крутых склонах правильного вулканического конуса все это образует величественную, но крайне мрачную безжизненную картину. Проявлений жизни здесь не ищи, хотя горячие пары, оседая на холодной поверхности пузыристых и неровных лавовых глыб, образуют уже среду, пригодную для некоторых бактерий.