Развитие водорослей
Развитие водорослей дало начало жизни на Земле. Древнейшие водоросли - эти первенцы зеленого мира - уже в первую раннюю эру (протерозойскую) были очень многочисленны и разнообразны. Они заполняли все места водоема, к которым проникал хотя бы слабый свет.
Водоросли создали условия для развития животных с обменом веществ, основанном на использовании кислорода: свободный кислород возник, как полагают, в воде, а следовательно, и в атмосфере, в результате фотосинтеза у водорослей.
Растительная жизнь в древнем океане
О богатстве растительной жизни в древнем океане можно отчасти судить по современным водорослям, производящим очень много зеленой массы. Вычислено, что гектар поверхности моря по производительности зеленой массы равняется двум гектарам сельскохозяйственных культур.
Можно предположить, что и в те далекие времена, когда существовали лишь низшие водоросли, зеленая масса морей была не менее значительной, чем теперь. Об этом свидетельствуют крупнейшие скопления нефти и горючих сланцев, сохранившиеся в древнейших геологических отложениях.
Одноклеточные существа
Очень интересной группой являются жгутиковые - одноклеточные существа. Среди них есть:
- виды с зеленым хлорофилловым питанием;
- виды, не имеющие хлорофиллового питания, живущие за счет готовых органических веществ;
- и такие, которые питаются и тем и другим способами.
Учитывая эту особенность жгутиковых, некоторые ученые считают их родоначальной группой, от которой произошло все современное разнообразие растений и животных.
Размножение одноклеточных водорослей
Очень важное событие в жизни одноклеточных водорослей - возникновение полового размножения. Среди современных простейших есть такие, которые размножаются лишь простым делением. Несомненно, этот способ размножения сохранился с тех времен, когда других еще не существовало.
Но, вероятно, на очень ранней ступени развития зеленых одноклеточных водорослей у них, кроме простого деления клетки, возникло и «смешанное» размножение - половое, когда два растения, сливаясь вместе, образуют одну клетку (зиготу), и бесполое, при котором эта зигота снова может размножаться простым делением.
Полагают, что такой «смешанный» способ размножения создал наилучшие возможности для приспособляемости к условиям окружающей среды.
За счет водорослей жило и развивалось животное население моря. Но животные вели более активную жизнь, поэтому их развитие пошло значительно дальше, чем водорослей. Уже в первые периоды палеозойской эры существовали высокоорганизованные животные, вплоть до первичных водных позвоночных.
Разнообразие водорослей
Постепенно водоросли приобрели известное разнообразие, особенно когда возникли многоклеточные их виды. Это имело исключительно большое значение для развития жизни на Земле. Хотя одноклеточные организмы довольно легко приспосабливаются к условиям существования (о чем говорит чудесный по разнообразию форм мир одноклеточных), все же возможности для этого у них несравнимо более ограниченные, чем у многоклеточных.
Известно, что одноклеточные организмы приспосабливаются к среде благодаря образованию в их протоплазме различных включений (белков и других), играющих важную роль в их жизни. У многоклеточных же усложнение обмена веществ происходит в результате образования специализированных тканей, выполняющих в жизнедеятельности организма строго определенные функции.
Многоклеточность намного расширила приспособляемость водорослей, а это обеспечило им дальнейшее развитие, в результате чего для некоторых из водорослей открылся новый путь - путь на сушу. На многообразие водорослей, вероятно, повлияли различные условия освещения в море, в связи с чем возникли пигменты, из которых образовался впоследствии хлорофилл, (подробнее: Распространение и морфология хромопластов).
Но не все водоросли зеленые. В разных условиях фотосинтеза, очевидно, имеют значение разные цвета спектра, поэтому окраска водорослей бывает различной.
Группы водорослей
Водоросли разбивают на группы (типы):
- самые простые - сине-зеленые (являющиеся, как полагают, и самыми древними),
- наиболее глубоководные - красные, или багрянки,
- затем - бурые, зеленые, золотисто-зеленые, диатомовые и другие.
Одноклеточные первичные водоросли сыграли важную роль в развитии жизни на Земле.
Они дали новый, прогрессивный способ размножения, заключающийся в чередовании бесполого и полового размножения, что улучшило приспособляемость организмов к условиям существования; создали благоприятные условия для развития разнообразнейшего мира водных животных; наконец, из них развились многоклеточные формы водорослей, среди которых оказались растения, способные «выйти» на сушу.
Из воды на сушу
Не очень многим отличались первые наземные зеленые растения от своих водных сородичей, но эти отличия имели весьма существенное значение для их развития.
Дарвин открыл важную закономерность развития: новый признак, возникший у организма в определенных условиях, будет развиваться и совершенствоваться, если сохранятся условия, вызвавшие появление этого признака.
Такие признаки «подхватываются естественным отбором», то-есть приобретают устойчивость в жизни организма, усиливаясь из поколения в поколение. Поэтому в развитии организмов самые незначительные свойства могут оказаться ведущими, если они в данных условиях полезны организму.
Ведущие свойства в развитии водорослей
Какие же свойства были ведущими в развитии водорослей в тот период, когда у них начали появляться первые признаки наземных растений?
Борьба с высыханием
Прежде всего это были свойства, предохранявшие водоросли от быстрого высыхания; история развития сухопутных растений - это история их борьбы с высыханием. Началось это, очевидно, с того, что оболочки наружных клеток водорослей становились все более и более плотными.
Такое явление первоначально могло возникнуть где-либо в прибрежье, где растения время от времени оказывались под действием атмосферного воздуха, например в условиях морских приливов и отливов и в других подобных местах.
В дальнейшем это повело к образованию различных плотных тканей, не только защищавших растения от быстрого высыхания, но и служивших им механической защитой в условиях воздушной среды менее плотной и более подвижной, чем вода.
Приспособление к питанию
Одновременно происходили и другие изменения водорослей, вызванные прежде всего приспособлением к питанию в новых условиях. Наземные их части приспособлялись к ассимиляции из воздуха углекислого газа, а подземные, образовавшиеся из ризоидов, (образований у некоторых водорослей, с помощью которых растение прикрепляется ко дну водоема) - к снабжению водой и минеральными солями.
В связи с этим возникли проводящие пути между наземными и подземными частями водорослей.
Совершенствовались способы размножения растений
В процессе естественного отбора менялись, развивались и совершенствовались способы размножения в воздушной среде. Впоследствии это привело к сложным формам размножения, наблюдаемым у позднейших высших цветковых растений. Условия, в которых зарождалась наземная жизнь, не могли быть везде одинаковыми.
Поэтому водоросли, приспосабливавшиеся к существованию на суше, были довольно разнообразными. Это, в свою очередь, определило известное разнообразие наземного зеленого мира с самого начала его возникновения.
По мере того, как зеленая полоса, окаймлявшая водоемы, становилась шире, усложнялась связь между видами растений и между растениями и природными условиями их существования, например почвой.
Морской отлив
Борьба за существование
Между растениями возникли разнообразные отношения, которые Дарвин назвал борьбой за существование.
Под этим выражением он подразумевал и отношения «борьбы» (то-есть когда одна форма, оказавшаяся лучше приспособленной к данным условиям, чем другая, вытесняет последнюю), и такие, когда одни организмы своим существованием создают благоприятные условия для жизни других, и, наконец, отношения, при которых взаимная связь между разными организмами становится настолько тесна, что один из них уже не может существовать без другого («взаимопомощь», симбиоз).
В процессе жизни наземных растений создавались и условия, необходимые для этой жизни, образовывалась почва - среда водного и минерального питания. Всякая почва - продукт исторического развития.
Первобытная почва, возникшая в эпоху освоения суши зеленым миром, развивалась как сложное природное образование, в создании которого участвовали и зеленые растения (а впоследствии и животные), и минеральные вещества, и микроорганизмы (бактерии и мельчайшие грибки), и лишайники. Последние представляют биологически сложные растения, состоящие из одноклеточных водорослей и простейших грибов.
Они составляют один организм, причем продукты жизнедеятельности водоросли (органическое вещество) используются грибом, а продукты жизни гриба (некоторые неорганические вещества) используются водорослью. Такие отношения и являются примером ярко выраженного симбиоза. Очень интересна роль лишайников в почвообразовании.
Это крайне неприхотливые организмы, способные существовать в условиях, в которых не могут жить другие зеленые растения. Можно предположить, что они и были в числе первых поселенцев суши и участников в создании первых древних почв. Остатки водорослей, выброшенных прибойной волной на берег, также обогащали органическим веществом почву.
В почве поселились бактерии и простейшие грибы. Постепенно, вместе с усложнением растений и продвижением их все дальше вглубь материка, усложнялся и химико-физический состав почвы. Таковы предположения об условиях превращения водорослей моря в наземные растения.