Елена ГолецВелико разнообразие зеленого мира в настоящем, но оно покажется буквально безграничным, если представить развитие зеленых растений на протяжении сотен миллионов лет. Любая былинка, мимо которой мы равнодушно проходим, имела очень длинный ряд поколений своих предков, и чем дальше вглубь веков, тем менее похожи были эти предки на современные формы.
Каждый организм слагается не только под влиянием настоящего, но и всего прошлого, вплоть до скрывающегося во мраке времен начала жизни.
Развитие органического мира
Картину развития органического мира, в частности развитие зеленых растений, нередко наглядно изображают в виде ветвистого дерева:
- Ствол дерева — это первичные зеленые организмы,
- крупные сучья — возникшие от них группы еще несложных растений,
- более мелкие ветви — изменившиеся потомки этих групп,
- концы веток — современные формы.
Некоторые ветви этого дерева засохли — это вымершие группы, исчезнувшие вследствие каких-то условий, оказавшихся для них неблагоприятными; иные ветви, наоборот, пышно разрослись, образовав множество ответвлений, — это группы растений, развившихся в благоприятных для их жизни условиях и давших много новых форм.
Такое наглядное изображение истории развития организмов, показывающее не только происхождение той или иной группы организмов, но и родство разных групп, носит название родословного дерева.
Еще наглядней можно представить эту эволюцию в виде движения реки, разделившейся на многочисленные протоки, то быстрые и стремительные, то медленные, суживающиеся и исчезающие.
При этом подобно тому, как в протоках и разветвлениях настоящей реки постоянно изменяются и количество уносимой воды и быстрота ее движения, так изменялись и формы растений великой реки жизни: одни быстро, другие подолгу оставаясь почти без изменений. Желая подчеркнуть это беспрерывное движение жизни как основное ее свойство, Тимирязев назвал биологию наукой о динамике органического мира.
Перемены на Земле
Много перемен произошло на Земле за ее многовековую историю. Изменялись очертания и рельеф суши, площадь и глубина мирового океана. Возникали новые горные хребты, разрушались горы старые, горные местности превращались в равнины. Менялись направление и характер ветров и морских течений. Состав атмосферы и воды океанов и морей со временем также изменялся.
Количество света и тепла, поступающее на землю от солнца, в разные времена было различным. Ученые считают, что даже положение земной оси по отношению к плоскости движения Земли вокруг Солнца не оставалось неизменным.
Все это вызывало существенные изменения в физических и химических условиях жизни. Геологи, изучающие тектоническое движение земной коры по характеру и составу отложений горных пород, по их форме и расположению, а также по другим данным, восстановили картину геологических изменений, происходивших на Земле.
Но самые ценные данные об этих изменениях получены на основе остатков жизни, сохранившихся в недрах Земли. Эти следы прошлой жизни изучает наука палеонтология. Она в значительной степени помогает геологии выяснить, какие изменения происходили в земной коре.
Остатки животных и растений называют палеонтологическими документами, то-есть очень достоверными материалами, по которым уверенно можно судить о том, какие события происходили на Земле в прошлом.
Палеонтологические документы
Обнаруживаемые в недрах земли палеонтологические документы издавна привлекали внимание ученых. Об этом писал, например, М. В. Ломоносов в своей работе «О слоях земных»:
Земная поверхность ныне совсем другой имеет вид, нежели каков был издревле… В холодных климатах показываются в каменных горах следы трав индийских с явственными начертаниями, уверяющими об их природе…
Таким образом, основываясь на том, что в холодных странах обнаруживаются следы южных растений, Ломоносов сделал совершенно правильное предположение: очевидно, в далеком прошлом условия жизни на севере были совершенно иные.
К сожалению, подробные документы находят сравнительно редко. Ведь нечасто бывали на Земле такие особо благоприятные условия, при которых нежные части растения могли бы оставить какой-то долговечный след.
Случалось иногда, что листок, упав на мягкий ил, покрывался им. Впоследствии ил уплотнялся, превращался в твердую породу, и исследователь, раскалывая такую слоистую породу на пластинки, обнаруживал вдруг отчетливый след листка или другой части древнего растения.
На южном и юго-восточном побережьях Балтийского моря находят куски янтаря, а в них очень хорошо сохранившиеся отпечатки мелких членистоногих животных (насекомые, паучки) и части растений (почки, листья, цветки, семена и проч).
Янтарь — это затвердевшая смола некоторых древних хвойных деревьев. Когда она вытекала из их поврежденных стволов и ветвей, в нее попадали мелкие животные и части растений.
Прошло много времени, смола превратилась в янтарь, и теперь мы иногда обнаруживаем в ней изумительно четкие и точные следы древней жизни.
Находят в земле и куски окаменелого дерева, целиком состоящие из минерального вещества. Они настолько точно сохранили строение древесины, что исследователю, рассматривающему тонкие пластинки окаменелости под микроскопом, кажется, что он видит древесину живого дерева.
Такая окаменелость образуется при особых условиях, когда происходит очень медленное замещение органического вещества дерева минеральными веществами, растворенными в воде. В результате этого дерево, сохраняя форму и строение, оказывается полностью минерализованным.
В большинстве случаев требуется очень большая и кропотливая работа, чтобы по сохранившимся полустертым следам восстановить прошлое растений. Тем не менее упорная исследовательская мысль проникла в глубины прошлого и по этим следам достаточно полно восстановила увлекательную историю развития зеленых растений за миллионы столетий.
По этим данным, развитие жизни, как и развитие всего существующего, не было плавным — происходило чередование периодов длительных, относительно спокойных и более коротких, но бурных.
Длительность бурных геологических революций определяется нередко миллионами лет. Все же такие революционные периоды в развитии жизни проходили много быстрее, чем периоды спокойные, эволюционные.
Деление истории жизни на отдельные этапы
Ученые, изучавшие развитие жизни на Земле, давно отметили неравномерность развития по качественно различным отложениям слоев и остаткам жизни, находимым в земле. Отсюда возникло деление истории жизни на отдельные этапы. Самые большие отрезки времени получили название эр. Продолжительность их обычно исчисляется сотнями миллионов лет.
- Очень длительный отрезок времени, называют азойской, — безжизненной эрой.
- Этап истории Земли, когда возникла первичная жизнь, получил название протерозойской эры (ранней жизни). Она продолжалась около 600 миллионов лет.
- Ее сменила эра палеозойская (древней жизни), длительность которой определяют в 325 миллионов лет.
- За ней следовала мезозойская эра (средней жизни), продолжавшаяся 115 миллионов лет.
- Кайнозойская эра (новой жизни, или современная эра), начало которой отстоит от нашего времени примерно на 70 миллионов лет.
Таким образом, жизнь существует на Земле не менее миллиарда лет.
Геологические периоды
Каждая эра делится на более короткие, исчисляемые обычно десятками миллионов лет, отрезки времени — геологические периоды. Эры и периоды характеризуются какими-либо особенностями в природе:
- усиленным горообразованием,
- бурными проявлениями вулканической деятельности,
- изменением размеров поверхности морей и суши вследствие повышения или понижения уровня мирового океана,
- изменением количества теплоты, поступающей от Солнца на Землю, и другими физико-географическими особенностями.
С этими изменениями тесно связаны изменения в органическом мире.
Поэтому, изучая развитие жизни, нельзя рассматривать ее вне географических и физических условий, в которых она проходила. Однако не всегда обстановка жизни далеких эпох ясна, в истории развития жизни вообще и растительного мира в частности имеется еще немало «белых пятен».
Даже два последних геологических периода кайнозойской эры, более близкие нашему времени — третичный и четвертичный, в течение которых формировались современные виды, — имеют свои, еще не решенные наукой загадки.
Однако работа, проделанная людьми науки в изучении прошлого земли, колоссальна. Теперь уже подробно изучены «руководящие ископаемые», то-есть следы жизни, характеризующие пласты земной поверхности, образовавшиеся в ту или иную эру, в тот или иной период этой эры.
Трудности, которые были преодолены, заключались в том, что пласты Земли, образовавшиеся в то или иное геологическое время, часто расположены в разных местах в неодинаковом порядке. Расположение пластов зависело прежде всего от того, как менялся лик Земли, сменялась на различных участках Земли суша морем, море — сушей. Наиболее ценными документами о прошлой жизни обычно являются остатки жизни, сохранившиеся в морских отложениях.
Первые зеленые растения
Долгое время прямых доказательств, свидетельствующих о заселении растениями суши, не было, так как ископаемых остатков первых наземных растений долгое время не находили. Лишь около пятидесяти лет назад в Англии обнаружили ископаемые остатки, по которым можно было судить о первых зеленых растениях.
Псилофиты
Организация этих растений, по сравнению с водорослями, была довольно высокой: они имели подобие стебля и корней и у них были образования, из которых впоследствии развились листья. Эти наземные растения получили название псилофитов, то-есть голых растений.
Найдены остатки нескольких видов псилофитов — от очень простых и невысоких (около 30—40 сантиметров) до более сложных, достигавших 3 метров высоты. Эти растения относятся к девонскому периоду — второму периоду древней эры, и, конечно, они не были первыми вышедшими из воды представителями наземного мира.
Псилофиты были еще очень несовершенными наземными растениями. Однако у них уже имелись различные ткани, отсутствовавшие или неразвитые у водорослей:
- лубяные клетки, по которым продвигались органические вещества;
- твердая кожица на стеблях, предохранявшая клетки от высыхания, с устьицами (подобными устьицам на листьях современных растений);
- особые выросты тела, игравшие роль органов питания водой и минеральными веществами из почвы.
Таким образом, псилофиты уже имели много приспособлений, необходимых для развития на суше.
По остаткам псилофитов можно судить и о формах размножения этих растений: у них обнаружены органы спорообразования, вырабатывавшие клеточки размножения —споры, распространявшиеся по воздуху.
Размножение папоротникообразных
Конечно, ископаемые растения не дают полного представления о том, как происходило у псилофитов размножение, но в этом отношении нам могут помочь близкие к ним современные папоротникообразные (папоротники, плауны, хвощи).
Споры у папоротника развиваются в особых споровместилищах, или спорангиях, образующихся на листьях растения, и переносятся ветром. Попав на влажную землю, спора начинает свое развитие.
Но что развивается из споры? Папоротник? Нет! Растение как бы возвращается к своему далекому прошлому: из споры образуется едва видимая, состоящая из однородных клеток пластинка, подобная водоросли и прикрепленная к земле ризоидами.
На этой пластинке, называемой заростком папоротника, образуются органы с мужскими и женскими клетками (у некоторых папоротников на отдельных растениях развиваются только мужские или только женские клетки).
Слияние клеток осуществляется с помощью воды, в которой подвижная мужская клетка способна передвигаться. Воды требуется очень немного — достаточно дождевой капельки, упавшей на заросток, чтобы мужская клетка проникла к женской и произошло оплодотворение.
Из оплодотворенной клетки развивается уже наземное растение с корнем, стеблем и листьями, на которых вновь образуются спорангии со спорами; затем круг жизни папоротника повторяется.
Очевидно, так же размножались и псилофиты, которые могут быть названы земноводными растениями. До некоторой степени они подобны земноводным животным, вышедшим на сушу из воды несколько позднее: как у тех, так и у других оплодотворение совершалось при посредстве воды.
Выход из воды первых животных
Первые земные растения, утвердившись на суше, постепенно создали условия для выхода из воды первых животных, например кистеперых рыб, обладавших тройным дыханием: жаберным, легочным и кожным.
Эти рыбы имели твердые плавники, опираясь на которые они могли выползать на сушу. Еще раньше их появились на земле предки современных насекомых — разные членистоногие: пауки, скорпионы, древние многоножки и другие.
Развитие растительного мира в каменноугольном периоде
Особенно быстрое наземное развитие растительного мира происходило в четвертом периоде палеозоя, названном каменноугольным (карбон), так как к этому времени относится возникновение самых крупных залежей каменного угля.
В карбоне растительный мир был очень богат, но он еще тяготел к воде. Отмирая, растения падали в болото, где они росли, и подвергались здесь воздействию микроорганизмов, изменявших их состав. Основа этих процессов заключается в том, что микроорганизмы — бактерии и простые грибки, разрушая некоторые вещества растений, увеличивали процентное содержание углерода в растительной массе.
Вся эта масса под давлением налегавших сверху слоев и под влиянием повышенной температуры спрессовалась, образуя постепенно твердый каменный уголь, содержащий в некоторых случаях до 96 процентов и более чистого углерода (например, донецкий антрацит).
Каменный уголь — не только ценнейший источник энергии и химического сырья. Он является также замечательным архивом прошлого, в котором сохранилось много остатков и следов растительной жизни того времени.
А жизнь эта была уже очень богата. Псилофиты давно отмерли, дав разнообразнейшее потомство, заселявшее все влажные, болотистые места прибрежья. Физические условия благоприятствовали жизни этих растений: на всей Земле климат был теплый и влажный, без резких колебаний температуры в течение года.
Небо постоянно закрывали серые облака, яркие солнечные лучи не достигали земной поверхности. Каменноугольные растения были растениями рассеянного солнечного света.
По мнению ученых, причиной такого «тепличного» климата на Земле являлось большее, чем в настоящее время, содержание в воздухе углекислого газа, который уменьшал отдачу Землей тепла в мировое пространство.
Существуют и другие предположения о причинах климатических особенностей того времени.
Леса каменноугольного периода
В каменноугольный период на прибрежьях мелководных водоемов и по их заливам росли роскошные леса. Эти леса состояли не из деревьев, а из гигантских древовидных растений до 30 метров высотой и до 1,5—2 метров толщиной, похожих по строению на современные плауны, хвощи и папоротники.
Прямые колонны стволов чешуедревов (лепидодендронов), покрытых ромбовидными образованиями, напоминающими чешую рыб, вильчато разветвлялись, образуя пышные кроны из листьев до метра длиной. Лапчатораспростертые огромные корни удерживали этих великанов в болотистой почве. Примерно такими, же были и другие «деревья», относящиеся, как и чешуедревы, к группе плаунов.
Меньшие размеры имели древовидные папоротники. Они были представлены весьма разнообразными формами — от сравнительно крупных деревьев, внешне похожих на пальмы, до небольших травянистых растений часто с красивыми, собранными пучком перистыми листьями, напоминающими некоторые папоротники наших лесов.
Потомки этих древних растений — современные древовидные папоротники — сохранились до нашего времени и насчитывают 150 родов, около 6000 видов. Особенно много их в Новой Зеландии и Южной Америке.
У нас из папоротникообразных сохранились лишь немногие травянистые растения, обычно встречающиеся в лесах с относительно влажной почвой.
Очень похожи на современные членистые хвощи, но значительно крупнее их так называемые каламиты, которые образовали сплошные причудливые заросли каменноугольных лесов.
Среди каменноугольных гигантов того времени выделялась группа кордаитов (голосеменных растений). Четко вырисовывались они своими красивыми вершинами на сером фоне всегда пасмурного неба. К концу палеозоя папоротникообразные стали вымирать, приходить в упадок, кордаиты же, наоборот, представляли в этот период развивающуюся, прогрессивную группу. Это были предки наших елей, сосен и других хвойных деревьев, относящихся к голосеменным.
В огромных каменноугольных лесах обитал богатый животный мир. Кистеперые рыбы дали новые формы — большеголовых, с гладкой кожей, но еще со слабыми конечностями земноводных позвоночных. Было множество разнообразных членистоногих, особенно пауков, многоножек и других.
Быстро бегали насекомые, похожие на современных тараканов, лесных клопов, но в десятки раз крупнее их. Летали огромные стрекозы с размахом крыльев до 75 сантиметров, а также насекомые, похожие на современных поденок, но более крупные.
Весь этот многообразный мир растений и животных тяготел к воде — и те и другие оставались еще земноводными. Лишь к концу каменноугольного периода климат постепенно становится суше, континентальнее.
Развитие зеленых растений в конце палеозоя
Конец палеозоя (пермский период) характеризуется постепенным вымиранием гигантских древовидных плаунов, хвощей, папоротников. Однако некоторые мелкие формы этой группы приспосабливаются к изменяющимся условиям существования и, пережив всю среднюю эру, переходят в новую.
История развития каменноугольной растительности — интересный пример богатейшего расцвета и затем, с изменением условий, постепенного захирения и вымирания многих форм когда-то мощной ветви растительного мира.
И когда в лесу ваше внимание привлекут стелющиеся плауны, изящные перистые пучки «мужского папоротника», треугольные расчлененные листья папоротника-орляка, различные членистые хвощи — вы сможете представить их далеких предков каменноугольного периода, но в десятки раз более крупных и в сотни раз более разнообразных.
Развитие зеленых растений в мезозойской эре
«Тепличный» климат каменноугольного периода постепенно становится более сухим. Это изменение климата продолжается в течение всего пятого (пермского) периода палеозоя, и к началу мезозойской эры оно уже сильно отразилось на развитии растений и животных суши. У тех и других появились отчетливо выраженные приспособления к жизни в более сухом климате.
Лишь во влажных местах прибрежья и низин сохранились формы, господствовавшие в каменноугольном периоде. Эти растения доживают свой век. На смену им приходит растительность нового типа.
Большие площади суши покрывают леса, но они совсем иные по сравнению с каменноугольными. Эти леса состоят преимущественно из голосеменных растений, размножающихся уже не спорами, а семенами. Это была новая растительная форма, имевшая, несомненно, более богатые возможности развития, чем споровые.
Оплодотворение у них не зависело от воды: мужские клетки (пыльца) переносились ветром. Кроме того, семя содержало некоторый запас готовых питательных веществ, необходимых на первое время жизни и развития молодого организма.
Мезозойские леса были светлыми лесами. Как правило, деревья были ниже и толще, чем древовидные растения каменноугольного времени, расстояние между ними было больше.
Из растений, составлявших эти леса, выделялись три главные группы.
Первая группа растений — саговые пальмы
В первой группе растений мезозойских лесов много было похожих на пальмы саговников с толстыми, хорошо защищенными от высыхания стволами, с раскидистыми перистыми жесткими листьями на вершине. Эти растения, как полагают, потомки семенных папоротников, дожили до наших дней и встречаются в теплых странах.
Вторая группа растений — семейство гинкговых
Вторая группа была представлена семейством гинкговых — красивые крупные деревья с очень интересными, похожими на маленькие веера, треугольными листьями. Впоследствии они медленно вымирали, и к нашему времени сохранился всего один вид. Это — тщательно охраняемое гинкго, «священное» дерево в Китае и Японии.
Гинкго — растение, размножающееся семенами. Однако способ оплодотворения у него еще старый, присущий папоротникообразным. У папоротников оплодотворение осуществлялось с помощью воды.
Естественно, что эта группа в дальнейшем, при увеличении сухости климата, оказалась менее жизнеспособной, и в пластах Земли позднейшего времени остатки гинкго встречаются все реже. Линия жизни семейства гинкговых становится все тоньше, она почти прервалась.
Вот почему сохранившийся еще один-единственный вид можно назвать «обломком прошлого», «живым ископаемым», дошедшим до наших дней. И только человеку, быть может, удастся задержать полное вымирание этого интересного живого памятника далекого прошлого. У нас гинкго можно видеть в некоторых ботанических садах.
Третья группа растений — хвойные деревья
Третья группа растений мезозойских лесов — хвойные деревья. Сначала в лесах преобладали хвойные, принадлежащие к семейству араукариевых, — красивые растения, в немногих формах дожившие до нашего времени и растущие кое-где в Южной Америке и Австралии. Как переселенцев их можно видеть в некоторых парках Черноморского побережья, на Кавказе и в Крыму, а также изредка в виде комнатного растения.
Другие хвойные — секвойи, высочайшие и долговечные деревья, — теперь также представляют вымирающую группу. Они в ничтожном количестве сохранились в Северной Америке (Калифорния). В последние десятилетия секвойи не без успеха выращивают у нас в Крыму и на Кавказе.
Позже других, к концу мезозойской эры, в большом количестве видов существовали деревья, близкие к современным хвойным. Приспосабливаясь к изменяющимся условиям, они прошли через весь последний отрезок истории развития органического мира и лишь в сравнительно небольшом числе видов дожили до нашего времени. Это — современные сосны, ели, лиственницы, кедры, пихты и другие. За многие миллионы лет своего существования они приобрели большую жизненную стойкость.
Об этом свидетельствует большая распространенность этих форм, завоевавших огромные пространства умеренного пояса.
Приведем в качестве примера хотя бы лиственницу, занимающую очень большие площади. Только в Росии ею покрыто около 340 миллионов гектаров. Места ее обитания весьма разнообразны. Она растет на каменистых, влажных и заболоченных почвах. Ее можно встретить в горах, долинах, в местностях с довольно высокими температурами и в зоне вечной мерзлоты. Лиственница заходит на Крайний Север, дальше, чем любой другой вид дерева.
Но не у всех хвойных деревьев выработалась такая широкая приспособляемость. Очень много видов хвойных, существовавших в мезозое и позднее, до нас не дошло, и только находимые в земле остатки этих растений свидетельствуют о видовом богатстве этой группы в прошлом.
Мир животных мезозойской эры
Растительность мезозоя — голосеменные — тесно связана с расцветом очень многообразного мира животных того времени. В основном — это мезозойские пресмыкающиеся, ящеры, потомки пресмыкающихся пермского периода, в свою очередь происшедших от земноводных каменноугольного периода.
Как разнообразны были эти ящеры! Это был какой-то сказочный мир чудовищ, иногда невероятно крупных, которые буквально заполняли и сушу, и воду, и воздух.
Здесь были и растительноядные громадины, пожиравшие огромное количество зеленой массы, и хищные — бегающие, прыгающие, лазающие, летающие — животные. Некоторые наземные пресмыкающиеся в процессе приспособления переселились снова в воду, где жили когда-то их далекие предки, и дали разнообразные формы водных ящеров. В отложениях мезозоя найдено очень много остатков этого интересного мира чудовищ.
Совершенно очевидно, что производительная сила наземного зеленого мира была в то время очень велика, так как все эти разнообразные животные жили, главным образом, за счет голосеменных мезозоя. Об этом свидетельствует и то обстоятельство, что мезозой добавил к имевшимся в Земле запасам каменного угля довольно значительные новые.
Смена видов растений и животных
С обеднением видов голосеменных беднеет также мир ящеров и их спутников. На смену им приходят новые жители нашей планеты: из растений — покрытосеменные, из животных — млекопитающие и птицы. Это еще раз подтверждает наличие тесной связи между растительным и животным мирами.
Интересно, что млекопитающие — самая высокоорганизованная в настоящее время форма животных — возникли очень давно, в начале мезозоя, но в то время их было очень немного.
Очевидно, во времена господства голосеменных и ящеров не было условий для широкого развития млекопитающих, и лишь с гибелью этих форм они начали свое бурное развитие. То же можно сказать и о птицах, которые появились еще в середине мезозоя.
Загадка покрытосеменных
Исследователи растительного мира были крайне озадачены той быстрой переменой в составе растительного и животного мира, которая произошла в конце мезозойской эры. Встречающиеся в изобилии в древних слоях мезозоя остатки голосеменных растений, в более поздних слоях начинают попадаться все реже и реже.
Зато все чаще находят следы покрытосеменных цветковых растений: широколиственных деревьев (платаны, магнолии, пальмы, дубы, клены, буки, лавры) и многочисленных трав.
Количество видов этих растений беспрерывно увеличивается и достигает максимума к концу третичного периода кайнозойской эры (начался около 70 миллионов лет назад).
Одновременно идет вымирание мезозойских пресмыкающихся и развитие млекопитающих и птиц.
Такая быстрая смена одной группы растений другой не случайна. Она вызвана резкими изменениями в неживой природе. Известно, что геологические революции, то-есть значительные, изменения физических условий жизни, влекут за собой большие перемены в развитии организмов. Однако не всегда легко установить возникновение новых форм, отвечающих изменившимся условиям жизни.
Выяснение происхождения покрытосеменных представляет большую трудность из-за отсутствия достаточного палеонтологического материала. До сих пор наука об ископаемых не выяснила, кто были прямые предки покрытосеменных, почему они так быстро завоевали первенство в зеленом мире, какие условия способствовали гибели большинства видов голосеменных и другие вопросы.
Ученым ясно, что общая причина появления покрытосеменных — перемена условий существования. Эта перемена была значительной и довольно быстрой.
В то время, когда растительные и животные организмы теряли свою приспособленность, какая-то группа растений, наоборот, проявила наибольшую приспособленность к новым условиям, и какое-то новое качество жизни дало им исключительное разнообразие в приспособлениях.
Разнообразие покрытосеменных растений современного, послетретичного и, особенно, третичного времени действительно велико. Только на небольшой площади луга можно обнаружить сотни разнообразных видов растений, все они относятся к покрытосеменным. Наши лиственные леса также полностью состоят из покрытосеменных деревьев и трав. А каким разнообразием покрытосеменных отличаются леса субтропиков и тропиков!
Даже пресные водоемы оказались заполненными множеством покрытосеменных, переселившихся сюда с суши. Все это, несомненно, указывает на превосходство покрытосеменных перед голосеменными.
Преимущество покрытосеменных над голосеменными
Полагают, что преимущество покрытосеменных над голосеменными заключается в основном в способах размножения покрытосеменных. Эти растения обладают самыми совершенными цветками, плодами и семенами.
У голосеменных семяпочка, из которой образуется семя, лежит в чешуйке шишки открыто, без всякой защиты, голо. Покрытосеменные же образуют семяпочки в завязи (пестике) — органе, отсутствующем у голосеменных.
Благодаря этому у покрытосеменных семяпочка лучше защищена от разных неблагоприятных воздействий на нее среды, чем у голосеменных. Да и сам цветок у покрытосеменных достиг высокой степени совершенства и при разнообразии строения приобрел большую приспособленность к опылению.
Учеными сделано много различных научных предположений, объясняющих перемену в растительном мире, но наиболее вероятное высказал русский ботаник профессор М. И. Голенкин. Он считал, что в последний, меловой, период мезозойской эры на Земле происходили значительные климатические изменения, в результате которых облачность постепенно уменьшалась, облака, скрывавшие Солнце, рассеивались, и лучи Солнца стали непосредственно падать на растения.
Древние голосеменные растения оказались плохо приспособленными к такому яркому прямому солнечному освещению, и по мере увеличения солнечных дней гибли.
Сохранились лишь некоторые голосеменные, природа которых оказалась пластичней.
Они дошли до нашего времени, приспособившись к новым условиям. Покрытосеменные же в этих новых условиях проявили еще большую степень приспособляемости, чем голосеменные, и по закону естественного отбора вытеснили многие виды голосеменных.
Действительно, приспособленность покрытосеменных к разнообразным световым условиям и к жизни в сухих и влажных местах очень велика. Покрытосеменные обильно растут и в солнечных степях, и в полупустынях, и в темных, влажных лесах.
В связи с этим было сделано и другое предположение: древнейшие покрытосеменные, очевидно, являлись жителями горных местностей. Здесь, в горных условиях, и развивалась замечательная приспособленность этих растений к яркому солнечному освещению и к недостатку влаги. Условия горных местностей неблагоприятны для сохранения следов жизни. Поэтому от ранних покрытосеменных и сохранилось так мало ископаемых остатков.
Современными учеными сделаны крупные успехи в выяснении истории развития цветков покрытосеменных. Большую помощь в этом исследовании оказала сравнительная анатомия, в изучении вопросов развития жизни всегда дополняющая данные палеонтологии.
Методы сравнительной анатомии основаны на следующем. Развитие любых групп организмов в любые эпохи истории жизни не имело равномерного характера, в этом развитии никогда не было плавной постепенности. Геологические эволюции сменялись геологическими революциями.
В соответствии с этим и приспособленность у организмов возникла в самых различных направлениях, естественный отбор «подхватывал» самые разнообразные приспособления, полезные в данных условиях. Вот почему сохранились не только формы с новыми, прогрессивными, качествами, но и формы, имевшие низшую организацию.
Поэтому наряду с существованием высших групп организмов, существуют также и низшие группы, сохранившие признаки более древних форм. Вместе с покрытосеменными мы находим и голосеменные и папоротникообразные.
Если рассматривать современные покрытосеменные, состоящие из многих семейств, то обнаруживаются среди них и более прогрессивные семейства, ушедшие вперед в своем развитии, и семейства, сохранившие признаки древних покрытосеменных. Если сравнивать не только различные виды современных покрытосеменных, но и ископаемые формы их предков, то можно объяснить тот путь, по которому шло развитие от папоротникообразных к голосеменным, а от них к покрытосеменным.
Цветок покрытосеменных
В результате такого изучения ученым удалось выяснить, как возникло сложнейшее и прекраснейшее образование в природе — цветок покрытосеменных. Оказывается, он образовался из цветка-шишки древних голосеменных. От древних голосеменных пошло развитие ветви, давшей разнообразнейшие формы цветка современных покрытосеменных.
Но самое интересное, что этот путь развития оказался в тесной связи с развитием совершенно другой группы живых организмов — с насекомыми. Некоторые из этих животных (предполагают, что это были жуки) приспособились к питанию пыльцой голосеменных и стали опылителями цветков древних голосеменных растений. Возникшая связь между растениями и насекомыми стала взаимно полезной.
Естественный отбор принял особое направление, которое можно назвать «взаимным отбором»: в процессе жизни шло приспособление цветков растений к насекомым, а насекомых — к строению цветков. Так как эти отношения проявлялись между разнообразными растениями и разными семействами насекомых, возникли очень различные формы соответствия строения цветка определенному насекомому, соответствие строения насекомого цветку.
Как и в других случаях эволюции, получились различные ступени совершенства этой связи. Если жуки-опылители мало изменились в процессе опыления, если есть растения, опыляемые разнообразными «мало специализированными» насекомыми, то есть и примеры очень большой и тесной связи между строением цветка и строением насекомого (бабочки, пчелы, шмели и другие).
Рассматривая развитие зеленых растений класса покрытосеменных, можно сделать очень интересный вывод: развитие покрытосеменных неотделимо от развития насекомых.
Эти растения свой путь развития от голосеменных к покрытосеменным прошли в тесном содружестве с насекомыми.
Полагают, что даже покрытосеменные, опыляющиеся в настоящее время ветром (злаки и другие), прошли этап опыления насекомыми, но на какой-то ступени развития снова вернулись к опылению ветром. Понятно поэтому, что опыление ветром у покрытосеменных много совершенней, чем у голосеменных.
Развитие зеленых растений до настоящего времени хранят загадку, но великий архив Земли далеко еще не исчерпан. Много новых документов о прошлом наших зеленых друзей, несомненно, будет обнаружено, новые исследования полнее вскроют и тайну возникновения покрытосеменных.