Следы трав индейских

Мейен Сергей Викторович

Как обычно бывает в филогенетике (так же поступают при установлении отцовства), предков подбирали методом исключения. После того как зоологи построили филогенетическую линию, идущую от млекопитающих через рептилий и амфибий к рыбам, возникло представление, будто население суши произошло от обитателей морей. Вполне естественной показалась и мысль, что растения суши тоже взяли начало от водных растений. Вывести высшие наземные растения из высших же, но водных растений было невозможно. Взгляды исследователей обратились к водорослям. Дальше пошли методом исключения. Из современных многоклеточных водорослей только зеленые, красные и бурые могли быть претендентами на предковое положение. Сейчас большинство филогенетиков, интересующихся происхождением высших растений, выводят их из зеленых водорослей, хотя есть сторонники ставить в корни высших растений бурые и красные водоросли.

К сожалению, как в прошлом веке, так и сейчас палеоботаника

ничего не может предложить участникам спора. Она свидетельствует только о том, что в кембрии и ордовике уже были разнообразные морские водоросли. Хотя вывести из этих древнейших водорослей высшие растения не легче, чем из современных, этот факт важен. Он позволил заключить, что многоклеточные морские водоросли старше высших растений и потому действительно могли быть их предками. Дальше было достаточно не удержаться от соблазна превратить принципиальную возможность в историческую гипотезу. А чтобы гипотеза превратилась в убеждение, достаточно привыкнуть к ней. И еще надо, чтобы у гипотезы не появилось серьезных противников.

Гипотеза о происхождении высших растений от морских водорослей подкреплялась и косвенной аналогией. По берегам современных морей можно видеть несколько поясов растительности. Некоторые водоросли всегда живут в воде. Другие заселяют приливно-отливную полосу. Третьи довольствуются лишь брызгами прибоя. Им хватает этой воды для жизни и размножения. Немало водорослей живет на суше. Этот ряд вполне можно прочитать как протокол выхода растений из моря на сушу. И даже если не делать этого, вполне можно предположить, что, следуя похожему ряду, растения когда-то выбирались на сушу, попутно становясь настоящими высшими растениями, развивая способность образовывать стебли, проводящую систему, корни, распространять споры по воздуху, обходиться без водной среды при размножении. Короче говоря, история выхода растений на сушу и возникновения высших растений не была реконструирована по палеоботаническим документам, а была гипотетически вычитана из разнообразия форм и условий жизни современных растений.

Сам по себе этот прием неизбежен, когда мы хотим реконструировать прошлое или когда невозможно проследить все стадии процесса, происходящего в наше время. В этих случаях исследователи пользуются методом, который известный французский философ А. Бергсон назвал «кинематографическим». Приняв, что некие объекты развиваются по одному и тому же правилу, мы наблюдаем разные фазы развития на разных объектах, получаем отдельные «кадры» происходящего процесса, а затем мысленно нанизываем эти кадры на воображаемую киноленту. Так мысленно восстанавливается процесс. Именно таким способом Гарвей когда-то пришел к выводу, что не только птицы, но и млекопитающие развиваются из яйца. Эмбриология научилась прослеживать онтогенез одной яйцеклетки не так уж давно, а наиболее фундаментальные открытия были сделаны отцами эмбриологии К.-Э. фон Бэром и К.-Ф. Вольфом с помощью кинематографического метода. Они прослеживали разные стадии развития зародыша, сравнивая разные зародыши.

Так же поступают и геологи. Когда они утверждают, что море размывает берег, окатывает камни и намывает пляжи, то это не значит, что они годами сидели на одном месте и следили, как море, подмыв в каком-то одном месте берег, взялось за рассыпавшиеся камни и одни из них окатало в гальку, а другие истерло в песок. Все происходило иначе. Геологи сравнивали форму камней, разбросанных вдоль берега и в разной степени окатанных, сравнивали прибрежные скалы и рассеянные в воде камни, анализировали минеральный состав песка на пляже и пород на прилежащем берегу. Они видели, как время от времени происходят обвалы берегов, как таскает прибрежная волна песок и камни. Так реконструировались кадры, а из них складывалась «кинолента» процесса, происходящего хотя и на наших глазах, но чрезвычайно медленно.

Примерно так же поступили и при реконструкции заселения суши растениями. Были взяты две «киноленты». Одна изображала происхождение высших растений от морских водорослей и была сначала составлена только из современных растений, а затем современные растения были заменены девонскими формами. Другая «кинолента» была составлена из кадров, изображающих современные растения, живущие вблизи береговой линии водоемов. Совместив эти ленты, мы получим нынешние представления о том, как растения завоевывали континенты. Эта схема стала подтверждаться палеонтологическими документами уже в нашем веке, когда начались детальные исследования девонских растений и когда удалось как следует разобраться в последовательности напластований силурийских и девонских отложений. Если оставить в стороне вызывавшие споры находки ордовикских и более древних растений, а взять только несомненные остатки высших растений девона и верхов силура, то складывается такая картина. В самых верхах силура встречаются очень однообразные остатки простейших высших растений,

относимых к роду куксония и внешне сходных с риниями. В низах девона, отвечающих жединскому веку, примерно та же картина. В отложениях следующего, зигенского века мы находим уже множество разнообразных высших растений, принадлежащих нескольким родам (рис. 4). С этого времени высшие растения разбиваются на две группы. Одна из них пойдет к плауновидным, в том числе к древовидным лепидодендронам каменноугольного периода (они сыграли большую роль в накоплении углей Донбасса, западноевропейских и североамериканских угленосных бассейнов). Сейчас потомки этой группы представлены травянистыми плаунами и немногими другими растениями. Вторая группа поведет к папоротниковидным, голосеменным и покрытосеменным.

Детальное изучение самих девонских растений и тех отложений, в которых они погребены, показало, что некоторые из них вели полуводный образ жизни. Нижними частями они сидели в воде и высовывали наружу лишь оси с органами размножения. Казалось бы, все свидетельствовало о том, что в отложениях верхов силура — нижней части девона запечатлен процесс выхода растений на сушу.

Эта вполне правдоподобная картина тем не менее не дает ответа на два вопроса. Во-первых, непонятно, кому принадлежат споры с трехлучевой щелью, встречающиеся в более древних силурийских отложениях. Где те растения, которые продуцировали эти споры? На материале из Прибалтики было показано, что оболочки таких спор закономерно распространены в морских осадках. Силурийская палеогеография Прибалтики реконструирована довольно хорошо. Во всяком случае известно, с какой стороны располагался здесь берег моря. Если наложить на палеогеографическую карту количество трехлучевых спор, встречающихся в пробах, то можно ясно видеть, как обилие спор увеличивается по направлению к берегу. В противоположном направлении в пробах увеличивается количество остатков различных морских водорослей. Д. Грей и А. Буко, собравшие материалы, сделали вывод, что эти споры принадлежат высшим наземным растениям. Они отметили сходство силурийских спор с теми, которые извлечены из спорангиев высших растений девона.

Рис. 4. Различные девонские проптеридофиты («псилофиты»): вверху слева и в центре — савдония (Sawdonia, по А. Р. Ананьеву и С. А. Степанову); справа вверху и внизу — пертика (Pertica, no Э. Касперу и Г. Н. Эндрьюсу); внизу слева — зостерофилл (Zosterophyllum, по Д. Уолтону)

Получается какая-то несуразица. Споры вроде бы документировали заселение суши уже с начала силура. А остатки стеблей и других частей растений документируют заселение суши в конце силура — начале девона. Длительность силура сейчас принимают примерно в 35 млн. лет. В масштабе всей земной истории, длившейся миллиарды лет, это не так много, но для тех, кто занимается силурийскими и близкими по возрасту отложениями, расхождение почти на целый период обращается в невыносимое противоречие.

Второй вопрос, на который не дает ответа принятая сейчас гипотеза, касается растений верхов силура и девона. После того как были открыты и изучены различные девонские растения, в литературе появились реконструкции девонских ландшафтов. На них изображают берег моря, вдоль которого и чуть поодаль рассажены ринии и их современники. Некоторые из них лишь торчат из воды, а остальные вполне освоились на суше. Пейзаж довольно унылый, ибо население берега низкорослое, листьев еще нет, одни только голые или шиповатые прутья. Вот здесь-то и возникает вопрос: как эти растения после смерти попадали в захоронения? Известно, что растительный остаток может захорониться на века, лишь попав в воду. Иначе при доступе кислорода он быстро истлеет. Обычно палеоботаники имеют дело с листьями, опавшими с деревьев и занесенными в воду, болотными и водными растениями. Если растения живут в стороне от воды, то скорее всего от них сохранятся лишь рассеявшиеся по воздуху споры, пыльца или семена. Обычная трава, растущая по берегам рек и озер, может захорониться на века лишь в исключительных случаях. Поэтому об истории злаков и полыней палеоботаники судят только по остаткам пыльцы.

В девоне настоящих болот еще не было. Поэтому мы не находим в девонских отложениях пластов углей, а те, которые известны, образовались из остатков водорослей (их раньше ошибочно принимали за остатки высших растений). В конце силура — начале девона не было растений с опадающими листьями, так как еще не было самих листьев. Почему же низкорослые девонские растения, изображаемые на реконструкциях по берегам водоемов, попадали в воду и захоронялись? Какие у них были для этого преимущества перед современной травой?