Автор: Георгий Водянов
Когда распустились первые цветы? Какими они были? Как смогли завоевать столь огромное место под солнцем в такие короткие сроки, потеснив всяких там голосемянных? Что Чарльз Дарвин называл «отвратительной тайной» растений? Об этом всем и пойдет речь.
Самые древние достоверные остатки покрытосеменных (цветковых растений) датируются меловым периодом (приблизительно 140 миллионов лет назад). Базируясь на современных данных, можно предположить, что предки покрытосеменных пытались расцвести еще в триасе (220—202 миллионов лет назад).
Когда
Меловой период… Забавное времечко — развитие динозавров достигает абсурдного апогея: травоядные зауроподы (например 40-метровый титанозавр) — самые крупные сухопутные существа на все времена — неторопливо топтали землю всей своей 80-тонной массой, лениво взирая на более мелких собратьев. И хищники были им под стать: хорошо знакомый герой блокбастеров Тиранозавр рекс жил именно в меловом периоде. В небесах парили чудовищные 15-метровые кетцалькоатли — самые крупные живые существа, когда-либо поднимавшиеся в небо.
А потом все вымерли.
Что смело гигантов со сцены — вспышка сверхновой, метеорит, вулканизм — науке не известно: существуют одни лишь предположения. Кстати, есть и «цветочная теория».
Что же до всего остального, то в течение мелового периода продолжался раскол материков. Лавразия и Гондвана распадаются на части. Южная Америка и Африка удаляются друг от друга, и Атлантический океан становится все шире и шире. Африка, Индия и Австралия тоже бегут в разные стороны, и к югу от экватора в итоге образуются гигантские острова.
Погода портится: холодает, на полюсах формируются ледяные шапки. Зимы становятся суровее. Температура падает местами ниже +4 градусов. Для динозавров мелового периода этот перепад был резким и весьма ощутимым. В конце периода температура вновь резко поднимается.
Вот в таких условиях и появляются самые-самые первые цветы. Так что некий не в меру галантный ящер грандиозных размеров вполне мог преподнести своей даме букет свежих полевых цветов.
Где
Еще Дарвин высказал предположение, что цветковые растения «должны были широко развиваться в какой-то изолированной области, откуда им благодаря географическим переменам удалось, наконец, вырваться и быстро распространиться по свету».
Где же находится эта прародина? Вероятно, это были низкие широты, тропики и, возможно, субтропические районы. Какие именно — до сих пор служит предметом дискуссий.
Одни исследователи высказываются за Юго-Восточную и Восточную Азию и Меланезию, то есть области, прилегающие с запада к Тихому океану (в меловом периоде это территория юго-восточной части материка Лавразия). В этом районе сосредоточены ареалы многих древних и примитивных покрытосеменных, а кроме того, сравнительно легко просчитываются вероятные пути миграций древнейших цветковых отсюда в другие области земного шара.
Согласно другой точке зрения, покрытосеменные возникли на древнем материке Южного полушария — Гондване, и успели широко расселиться на его просторах до того, как Гондвана окончательно раскололась на современные материки к югу от экватора — Южную Америку, Африку, Австралию, Антарктиду. Эта гипотеза особенно привлекательна тем, что позволяет объяснить своеобразие и сходство флоры континентов и субконтинентов Южного полушария, разделенных сейчас практически океанскими пространствами.
Откуда
Покрытосеменные, несмотря на все старания отыскать их предков, остаются «круглыми сиротами». До сих пор не обнаружено ни одной переходной формы, про которую можно было бы с уверенностью сказать: «от нее пошел славный род цветковых». У ботаников спала бы гора с плеч, если бы удалось отыскать, условно говоря, яблоки на елке, иначе получается, что самые совершенные на планете растения возникли внезапно и вдруг, сразу во всем своем великолепии.
Предками покрытосеменных назначались самые разные группы растений. Их пытались вывести и от плауновидных, и от псилофитов, и даже от мхов. Но, скорее всего, предка цветковых надо искать среди голосеменных растений. Уж очень много у них общего.
К сожалению, ни одно из известных нам растений, вымерших ли или живущих до сих пор, на роль непосредственного прародителя цветковых не подходит.
Улики
Неизвестно, предположительно, вероятно… Да-да, пока путешествия во времени не подешевеют, палеоботаника так и останется довольно «туманной» наукой. Ученые, в лучших традициях Эркюля Пуаро, пытаются восстановить картину «преступления», располагая лишь отпечатками в окаменевшей глине. Только нет вот свидетельских показаний и чистосердечного признания — события произошли сотни миллионов лет назад.
А есть только окаменелости — и если для мечущихся животных шанс попасть в асфальтовую яму, отложения мягкого ила, подходящее болото не так уж и призрачен, то для неподвижных растений он исчезающе мал. Чтобы получился хороший отпечаток, должны сойтись много чудесных совпадений — осадочные породы, мягко прессующие вещественное доказательство, отсутствие вулканов и замешкавшие «санитары леса»… А ботаникам нужен не просто отпечаток листа, а нежного цветка, причем, цветка мало живущих (по геологическим меркам) переходных форм.
«Таким образом, уверенно ответить на вопрос о предках цветковых растений сейчас так же невозможно, как и во времена Чарльза Дарвина, — отмечают известные авторитеты в области палеоботаники. — Ископаемых остатков каких-либо растений, которые могли бы служить приемлемым связующим звеном между покрытосеменными и другими группами сосудистых растений, совершенно не известно. Следовательно, нам приходится полагаться на дедукцию и умозаключения».
В общем, ученые до сих пор так и не обнаружили следов плавной эволюции цветковых.
Какой же можно сделать вывод из всего сказанного? Надо искать. Скорее всего, в осадочных породах раннего мела (а может быть, поздней юры?), где-то в Африке или в Южной Америке нас ждут еще окаменелые остатки голосеменного растения — предка всех Angiospermae.
Экспансия (Как)
В раннем мелу цветковые растения играли ничтожную роль в растительном покрове Земли и встречались довольно редко. Однако к середине мелового периода (приблизительно 100 млн. лет назад) происходит одно из наиболее глубоких и резких изменений растительного мира суши, и цветковые растения за сравнительно короткий промежуток времени, исчисляемый всего несколькими миллионами лет, широко распространяются по всему земному шару.
Изменяя форму и вкус плода, покрытосеменные могут «вербовать» в распространители семян кого угодно и что угодно. А если поблизости не найдется никого и ничего, то семена из плода «научатся» вылетать под давлением, как, например, у бешеного огурца. Цветок идеально приспособлен для опыления опять-таки кем угодно и чем угодно: насекомыми, птицами, млекопитающими, ветром или водой.
Эволюционная пластичность цветка такова, что если поблизости найдется кто-то или что-то, способное переносить пыльцу, можно быть уверенным: цветок научится использовать это в своих интересах. Как правило, процесс взаимодействия выгоден обеим сторонам, и цветы расплачиваются с опылителями своим очередным уникальным изобретением — нектаром.
Еще одно мастерски используемое покрытосеменными «оружие» — неотения, то есть способность организма к размножению на ранних стадиях роста. Благодаря ей деревья покрытосеменных научились «превращаться» в траву. Каждая травинка является по сути тем же, что и огромное дерево в начальной стадии развития — проростком, обретшим способность размножаться. Но главным ее секретом является не миниатюрный размер, а бешеный темп жизни, длящийся порой лишь один год. За это время растение успевает дать многочисленное потомство, способное не только удержать завоеванную предками территорию, но и захватить новую. А оно ее непременно захватит, поскольку однолетние формы куда более оперативно подстраиваются к требованиям окружающей среды — непрекращающаяся битва человека с сорняками служит великолепной иллюстрацией к мощи этого оружия цветковых.
Цветковые оказались единственной группой растений, способной к образованию сложных многоярусных сообществ, состоящих главных образом, а иногда почти исключительно, из самих цветковых.
Однообразные темные леса из голосеменных растений сменились новым зеленым растительным покровом, ко¬торый в виде зеленых лугов с пестрой мозаикой цветов, зарослей, кустарников и боль¬ших лесных массивов и различными оттенками зеленых красок покрыл на суше все подходящие места.
Какие
Какими же были первые цветы? Принято считать, что они напоминали нынешние магнолии: крупные одиночные обоеполые цветки с большим количеством лепестков, чашелистиков, плодолистиков и тычинок. Однако такие типы относятся уже к среднему мелу. Общий же облик древнейших покрытосеменных пока не реконструирован. Собственно, цветков в нижнем мелу пока не находили, а встречались лишь плоды, соплодия, изолированные чашечки. Ни одна из этих находок не позволяет с уверенностью нарисовать образ предка.
Но уже в позднем мелу покрытосеменные оказались доминирующей формой растительной жизни, и во многих узнаются представители современных семейств (например, бук, дуб, клён и магнолия).
Можно с определенной степенью вероятности воссоздать некоторые черты ранних цветковых растений. Это были древесные растения, скорее всего небольшие деревья. Листья были вечнозеленые. Первоначально цветки были, вероятно, лишены лепестков, которые возникли позднее.
Вот и всё, что можно сказать о первых цветковых. Не особенно много.
Амборелла волосистоножковая (Amborella trichopoda), эндемик Новой Каледонии, одно из наиболее древних цветковых растений, сохранившихся до наших дней. Отделившись от других цветковых растений примерно 130 миллионов лет назад, амборелла с тех пор изменилась весьма незначительно.
Отвратительная тайна
Однако нельзя сказать, что цветковые задавили остальную флору только количеством. Они превзошли конкурентов и по качеству, сумев создать в невероятно короткий срок до 250 000 видов.
Именно этот стремительный, взрывной рост видообразования Дарвин никак не мог объяснить и в сердцах сознавался: «Быстрое, насколько мы можем судить, развитие всех высших растений — отвратительная тайна». С его теорией эта загадка согласовывалась и впрямь не лучшим образом, ведь Дарвин утверждал: «Естественный отбор никогда не может делать внезапных больших скачков, а всегда подвигается короткими, но верными, хотя и медленными шагами!» Выходило так, что столь быстрые события попросту «не имели права быть». Но они были.
Более столетия спустя, некоторые ведущие палеонтологи (Аксельлорд, Болд, Нолл и Ротвелл) до сих пор называет эту проблему «отвратительной».
Геноцид (в самом прямом смысле)
Исходя из современных представлений получается так, что в меловой период кайнозой подтачивал мезозой изнутри — неспешно, но неумолимо и постоянно, пока, наконец, тот не рухнул окончательно. И главными виновниками разрушения мезозоя являются… цветы, точнее, цветковые растения.
Вслед за флорой, несколько запаздывая, начала меняться и фауна. В конце раннего мела появляются первые млекопитающие, все многочисленнее и разнообразнее становятся птицы. В середине мела обнаруживаются древнейшие змеи, возникают муравьи, увеличивается число видов бабочек. Это еще не катастрофа для «верхних этажей» здания, но уже первый звонок о ее приближении. Да и динозаврам пришлось постараться, особенно растительноядным: чтобы приноровиться к новой диете, у них появились клювы, мощные зубные батареи, приспособленные к перетиранию высокоабразивной пищи. Такой пищей являются травянистые покрытосеменные, на которых обязательно бывают минеральные частицы из почвы.
Но предел приспособляемости динозавров был не бесконечен, а новые формы жизни и не могли останавливаться в своем эволюционном творчестве. Возникают злаковые пастбищные системы, способные поддерживать огромные стада копытных — и те оказываются гораздо более проворными едоками, чем динозавры. Травянистые формы покрытосеменных образуют дернину, сковывают овраги, сокращая эрозию почв и смыв органики в водоемы, и это наносит жестокий удар водной фауне. Начинается великое меловое вымирание, которое завершает собой мезозой.
В новую эру вошли уже только те, кому разрешили это сделать цветковые растения. Даже сам Homo sapiens в известной степени — продукт мира, в котором полными хозяевами стали цветковые. Все наше меню практически целиком состоит как из самих покрытосеменных, так и из тех, кто ими питается.
Кстати
Для тех, кто успел забыть: в странном наборе слов: Карбон, Пермь, Триас, Юра, Мел… —речь идет о геологических эрах и периодах.
Эра — крупный этап геологической истории и развития жизни на Земле. Продолжительность — сотни или десятки миллионов лет.
Эры геологической истории Земли:
- Архейская (4600 млн лет назад) — появление бактерий и одноклеточных водорослей.
- Протерозойская (2700 млн лет назад) — появление многоклеточных.
- Палеозойская (550 млн лет назад) — бурное развитие рыб, первые пресмыкающиеся.
- Мезозойская (230 млн лет назад) — первые млекопитающие и птицы.
- Кайнозойская (70 млн лет назад) — появление человека.
Эры подразделяются на геологические периоды, соответствующие времени образования горных пород. Продолжительность периодов — десятки миллионов лет. На периоды принято разделять три последние эры:
- палеозойская эра: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский периоды;
- мезозойская эра: триасовый, юрский, меловой периоды;
- кайнозойская эра: палеогеновый, неогеновый, четвертичный (антропогеновый) периоды.
Наверх