Владимир Цимбал - Растения. Параллельный мир

• Название: Растения. Параллельный мир
• Автор: Владимир Цимбал
• Издательство: Век 2
• Жанр: Научпоп
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-85099-185-2

Цимбал Владимир Анатольевич — любитель и коллекционер растений. Много лет занимается морфологией, физиологией и историей растений, ведет просветительскую работу.

В своей книге автор приглашает нас в удивительный и порой загадочный мир растений. Доступно и просто даже для неподготовленного читателя в книге рассказывается о строении растений, законах их жизнедеятельности, об истории растительного мира. В увлекательной, почти детективной форме, автор говорит о многих загадках и гипотезах, связанных с изучением растений, с их возникновением и развитием.

Книга содержит большое количество рисунков и фотографий автора и рассчитана на широкий круг читателей.

Все рисунки и фотографии в книге принадлежат автору.

Издание подготовлено при поддержке Фонда Дмитрия Зимина «Династия».

Фонд некоммерческих программ «Династия» основан в 2001 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании «Вымпелком». Приоритетные направления деятельности Фонда — поддержка фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение.

«Библиотека Фонда „Династия“» — проект Фонда по изданию современных научно-популярных книг, отобранных экспертами-учеными. Книга, которую вы держите в руках, выпущена под эгидой этого проекта.

Более подробную информацию о Фонде «Династия» вы найдете по адресу www.dynastyfdn.ru.

На обложке — Гинкго двулопастной (Ginkgo biloba) на фоне отпечатка листа вероятного предка гинкговых — псигмофиллума распростёртого (Psygmophyllum expansum).

---

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.

Рис. 4. Ландшафт раннего девона.

Такую картину мы бы увидели в конце силура и начале девона. Позже, примерно в конце раннего девона, картина меняется. Возникают разнообразные, очень отличающиеся друг от друга растения. Возникают и новые жизненные формы растений, кустарники и деревья. Но, несмотря на это разнообразие, по всей Земле распространены в основном одни и те же роды и даже виды высших растений. Считается, что это связано с тем, что в девоне не было такой ярко выраженной климатической зональности, которую мы наблюдаем сегодня. Правда, при этом совершенно непонятно, по какой причине мог сложиться такой ровный климат на всей планете.

Поначалу, до середины девона, растёт разнообразие риниофитов (рис. 5). Среди них появляются растения, обладающие признаками плауновидных (например, дрепанофиковые), членистостебельных, папоротников. К этому же времени относятся остатки некоторых мхов. Несомненные родственники плауновидных жили уже в раннем девоне, первые папоротники — в среднем, а членистостебельные и голосеменные появляются лишь в позднем девоне.

Рис. 5. Псилофиты (по Доусону и Мейену).

Были в то время растения, сочетавшие в себе признаки плаунов и членистостебельных, папоротников и плаунов, членистостебельных и папоротников. А были и растения, совершенно отличные от всего, что мы видим в наши дни. Например, позднедевонская Pseudobornia, крупное, в 20 метров высотой, споровое дерево с членистым стволом и трёхметровыми ветвями, покрытыми мутовками сильнорассечённых лентовидных листьев. На концах верхних веток псевдоборнии находились стробилы с очень большим количеством спорангиев.

Ну а что же стало с псилофитами? Дав жизнь своим более совершенным продвинутым в эволюционном смысле потомкам, сами они постепенно вымирают и окончательно исчезают с лица Земли в позднем девоне. Возможно, живущие до сих пор мхи и два рода псилотовых — последние близкие родственники некогда многочисленной группы, так сказать, обломки некогда величественной империи.

В середине девона появляются прогимноспермы — предголосеменные растения. Это споровые деревья с листвой, как у папоротников, но с древесиной, не отличимой по строению от древесины настоящих голосеменных. Наиболее известен из них род Archaeopteris (рис. 6) — крупное, с диаметром ствола более метра, дерево, остатки которого очень многочисленны по всему миру в породах конца девонского и начала каменноугольного периода.

Рис. 6. Archoeopteris (археоптерис). По внешнему виду он напоминал современные хвойные, но размножался с помощью спор, как папоротник. В средней части папоротниковидного листа, вместо перышек, видны многочисленные спорангии на тонких ножках. Поздний девон.

К концу девонского периода, именно тогда, когда на сушу выбрались первые «четырёхногие рыбы», на Земле уже шумели самые настоящие леса из древовидных плауновидных, членистостебельных, древовидных папоротников и голосеменных растений.

Ведь, как вы помните, первые семена найдены в отложениях позднего девона. Каким же растениям принадлежит честь называться первыми семенными растениями на Земле?

Вопрос этот очень интересен и важен. Давайте поговорим об этом подробнее.

Распространение семенами — более совершенный и, главное, более эффективный механизм размножения, чем размножение спорами. Это доказывается хотя бы тем, что сегодня семенные растения преобладают в зелёном покрове Земли. Число видов, разнообразие семенных растений огромно по сравнению со споровыми. Практически везде вокруг нас, даже на болотах и в тундре, мы встречаем растения, которые распространяются семенами. Как говорится, это факт, и с ним не поспоришь. Поэтому нет ничего удивительного в том, что структуры, в чём-то похожие на семязачаток, появлялись в ходе эволюции растений не раз.

Другими словами, разные группы растений пытались «изобрести» семязачаток сами по себе, независимо от других. Так, из отложений каменноугольного периода палеоботаникам известны ископаемые органы размножения членистостебельных (род Calamocarpon) и плауновидных (Lepidocarpon), которые обладали многими признаками семязачатков. Но природа не повторяется, и устройство этих органов было иным по сравнению с настоящими семенами.

Мы уже знаем, что семязачаток — это, по существу, спорангий с единственной оставшейся женской спорой и окружённый защитной оболочкой — интегументом. Но образовываться эта защитная оболочка может разными путями. У Lepidocarpon, «семяподобного» органа плауновидных, она образовалась из листа, на котором сидел спорангий. То есть, на листе вокруг спорангия образовался вырост, сначала в виде кольцевого валика, потом — в виде почти закрытой капсулы, которая и закрыла спорангий со всех сторон, оставив лишь тоненькую щель для попадания мужских спор.

У первых же настоящих голосеменных интегумент образовался, видимо, из сросшихся кольцом стерильных, то есть не производящих споры, спорангиев. Эта гипотеза подтверждается тем, что даже у некоторых современных растений интегумент сохранил разделение на лопасти. Такую картину мы можем наблюдать у некоторых ныне живущих саговниковых, например, у энцефаляртоса. Известны такие разделённые на «дольки» интегументы и у древних, палеозойских семенных папоротников.