Триумф семян: Как семена покорили растительный мир и повлияли на человеческую цивилизацию
Шрифт:
Получившая известность благодаря простым рисункам, которые преобразили жанр детских иллюстрированных книг, история, придуманная Краусс, рассказывает также нечто важное о наших взаимоотношениях с природой. Даже дети знают, что мельчайшее зернышко содержит то, что Джордж Бернард Шоу назвал «неукротимой энергией» – искру жизни и все необходимые инструкции для произрастания моркови, дуба, пшеницы, горчицы, секвойи или любого другого из примерно 352 000 видов растений, образующих семена для размножения. Наша убежденность в способности семян давать всходы придает им исключительное значение в человеческой деятельности. Без посева семян и сбора урожая не существовало бы сельского хозяйства в том виде, в каком мы его знаем, а человечество по-прежнему представляло бы собой небольшие группы охотников, собирателей и пастухов. Более того, некоторые специалисты полагают, что Homo sapiens мог вообще не появиться в мире, лишенном семян. Весьма вероятно, что эти природные объекты – маленькое ботаническое чудо – проложили дорогу современной цивилизации, своей удивительной эволюцией
Мы живем в мире семян. Начиная с утреннего кофе с булочкой, одежды из хлопка и заканчивая чашкой какао, которую мы выпиваем перед сном, семена окружают нас целый день. Они снабжают нас едой и топливом, крепкими напитками и наркотическими веществами, ядами, маслами, красителями, волокнами и пряностями. Без семян не было бы хлеба, риса, бобов, кукурузы и орехов. Семена в буквальном смысле слова – хлеб наш насущный – основа питания, экономики и образа жизни людей во всем мире. Они также служат опорой существования дикой природы: семенные растения составляют более 90 % земной флоры и распространены сейчас настолько широко, что трудно представить себе Землю, заселенную 100 млн лет назад совершенно иными формами растений. Однако если повернуть стрелки часов в обратную сторону, то обнаружится, что когда-то семенные растения играли ничтожную роль в земной растительности, в которой господствовали споровые растения, такие как древовидные плауны, хвощи и папоротники, образовывавшие обширные леса и сохранившиеся до наших дней в виде каменного угля. Начав с весьма скромного положения, семенные растения уверенно завоевывали преимущество (сначала голосеменные: хвойные, саговниковые и гинкговые, а затем и покрытосеменные, или цветковые, растения в своем огромном разнообразии), пока, к нашему времени, водоросли и споровые растения не были оттеснены на задний план. Эта впечатляющая победа семенных видов вызывает закономерный вопрос: почему они оказались так успешны? Какие свойства и возможности позволили семенам и образующим их растениям столь существенно изменить нашу планету? Ответом служит эта книга, которая рассказывает не только о том, почему семена так успешно завоевали свое место в природе, но и о том, для чего они жизненно необходимы людям.
Семена питают. Семена содержат питательные вещества для зародыша растения – все, что необходимо ему на первых порах для развития корня и побега (стебля с листьями и почками). Каждый, кто когда-нибудь ел сэндвич с пророщенными семенами, воспринимает этот факт как должное, однако появление семян с запасом питательных веществ стало переломным этапом в истории растений. Концентрированный запас энергии в компактной переносной «упаковке» открыл широкую перспективу для эволюции и позволил семенным растениям распространиться по всей планете. Для человечества использование заключенной в семенах энергии подготовило почву для современной цивилизации. И по сей день основой рациона человека служат зерновые продукты – питание, предназначенное для зародышей растений.
Семена объединяют. До появления семян половое размножение растений было довольно примитивным (и требовало особых условий, например водной среды) и далеко не всегда успешным. Если растения вообще занимались этим, то обычно сами с собой, стараясь, чтобы процесс происходил быстро, тайно [5] и желательно хотя бы в пленке воды. Предпочтение отдавалось вегетативному и другим способам бесполого размножения как более надежным. Если все же имело место половое размножение, то это было скорее случайностью, чем закономерностью, и далеко не всегда получалось смешать гены от разных особей. С возникновением опыления, которое, как известно, предшествует образованию семян, растения получили возможность размножаться на воздухе, доставляя пыльцу к семязачаткам все более изощренными способами. Это было чрезвычайно важное нововведение: объединять гены двух родителей на материнском растении и упаковывать их в легко перемещаемые и готовые прорасти семена. В то время как споровые растения скрещивались лишь время от времени, семенные растения постоянно перемешивали гены. Их эволюционный потенциал оказался огромен, и не случайно Мендель сформулировал свои постулаты о наследовании признаков в результате тщательного изучения семян гороха. Наука могла бы еще долго дожидаться открытия генетических законов, если бы Мендель проводил свои исследования на спорах.
5
Интересно, что Карл Линней отнес все споровые растения (в том числе папоротники, плауны, хвощи и др.) к группе тайнобрачных, поскольку половое размножение у этих растений было неизвестно. Считалось, что половой процесс (брак) может быть только у цветковых (явнобрачных). – Прим. ред.
Семена выживают. Каждому садовнику известно, что семена, хранившиеся в течение зимы, можно посеять следующей весной. На самом деле многие семена нуждаются в заморозках, пожарах и даже прохождении через пищеварительную систему животных, чтобы дать всходы. Семена некоторых видов растений десятилетиями остаются в почве, прорастая только при правильном соотношении освещения, влажности и питательных веществ, создающем условия для роста растения. Эта способность к состоянию покоя выделяет семенные растения из всех других, позволяя им сочетать узкую специализацию и широкое разнообразие. Для человечества овладение способами хранения и обработки покоящихся семян дало возможность заниматься сельским хозяйством, и это умение продолжает определять судьбы народов.
Семена защищаются. Практически каждый организм старается защитить свое потомство, но растения снабдили свои семена поразительным и зачастую смертоносным арсеналом. Средства обороны семян включают удивительные (а иногда и удивительно полезные для нас) приспособления – от непроницаемой оболочки и зазубренных шипов до различных химических соединений, благодаря которым мы получили специи – острый перец, мускатный орех, гвоздику, – не говоря уже о ядах, таких как стрихнин. Исследование механизмов защиты растений проливает свет на одну из главных движущих сил эволюции в природе, а также на то, как люди приспособили защитные средства растений для собственных нужд, начиная с острого соуса табаско и фармацевтических препаратов до самых любимых всеми продуктов из семян – кофе и шоколада.
Семена путешествуют. Подбрасываемые штормовыми волнами, гонимые ветром или скрытые в мякоти плодов, семена нашли бесчисленные способы распространения. Приспособления семян к перемещению открыли семенным растениям доступ к местам обитания по всему земному шару, способствовали их разнообразию и обеспечили людям наиболее важные и ценные продукты – от хлопка и капка до застежки-липучки и яблочного пирога.
Эта книга представляет собой одновременно исследование и приглашение к размышлению. Как и сами семена, первоначально она была небольшого объема, но мой интерес рос по мере того, как любопытство вело меня по проложенному семенами извилистому пути эволюции, естественной истории и человеческой культуры. Бродя по джунглям и занимаясь собственными исследованиями в лаборатории, я погрузился в эту тему и дал ей раскрыться, подталкиваемый моим одержимым семенами сыном и направляемый садоводами, ботаниками, земледельцами, историками и монахами, путешественниками и исследователями, которых я встречал на своем пути, не говоря уже о самих великолепных и загадочных растениях, а также зависящих от них зверях, птицах и насекомых. Помимо того что мы можем рассказать множество увлекательных историй о природе семян, у них есть еще одна замечательная особенность – за ними не нужно далеко ходить и долго искать. Семена – неотъемлемая часть нашего мира. Поэтому неважно, предпочитаете ли вы кофе, шоколадное печенье и орехи или попкорн, соленые крендельки и бокал пива, я приглашаю вас поудобнее устроиться с вашей любимой закуской, приготовленной из семян, – путешествие начинается!
Семена питают
Глава 1
Семя на каждый день
Я испытываю глубокую веру в семена.
Убедите меня в том, что у вас есть семя, и я готов ждать чуда.
При нападении гремучая змея, как подсказывают нам физические законы, не может сделать бросок дальше, чем на длину своего тела. Голова и передняя часть змеи подвижны, но хвост остается на месте. Тем не менее каждый, кто подвергся нападению, знает, что эти змеи способны летать по воздуху, как зулусские копья или кинжалы в фильмах про ниндзя. Та, что встретилась мне, вынырнула из кучи сухих листьев и с быстротой молнии бросилась на мой ботинок размытым пятном из клыков и ярости. Я узнал в ней американскую копьеголовую змею, прославившуюся на всю Центральную Америку роковым сочетанием сильного яда и вспыльчивого характера. Должен покаяться, что, отражая нападение этой агрессивной особы, я отпихивал ее палкой.
Как ни странно, исследование семян во влажных тропических лесах чревато многочисленными столкновениями со змеями. Этому существует простое объяснение: наука любит прямые линии. Линии и взаимосвязи, к которым они приводят, проявляются везде – от химии до сейсмологии, но для полевого биолога самая распространенная линия – это трансекта [6] . Не важно, считаете ли вы семена, изучаете следы кенгуру, определяете виды бабочек или отыскиваете обезьяний помет, перемещение по прямой как стрела трансекте, проложенной через ландшафт, – часто лучший способ получения объективных данных. Подобный метод исследования прекрасен, потому что позволяет тщательно изучить все, встреченное на пути, пересекающем по прямой болота, заросли, колючий кустарник и много чего еще, что в противном случае вы предпочли бы обойти. И он так же ужасен, потому что не позволяет избежать неприятностей на пути, пересекающем по прямой болота, заросли, колючий кустарник и много чего еще, что в другом случае вы предпочли бы обойти. Включая змей.
6
Трансекта – проложенная по земле на пробном участке изучаемого биоценоза узкая и очень длинная прямоугольная площадка для исследования размещения видов, численности, проективного покрытия, продуктивности и других параметров. Иногда трансекту разрывают в серию площадок (метод пунктирной трансекты). – Прим. ред.