Ботаника антрополога. Как растения создали человека. Ёлки-палки - Станислав Владимирович Дробышевский

* * *

Мхи – неприметные выживальщики, скромно обрастающие все углы и вроде бы не претендующие на что‐то большее. Но вместе с лишайниками они были принципиально важны для эволюции, ведь они своими телами на голом песке и камнях создавали и продолжают создавать почву, на которой после могут расти более продвинутые растения. Одновременно, мхи – отличное место жизни для массы мелких существ – многоножек, пауков, скорпионов, тихоходок, ногохвосток и многих прочих. Без этой мелюзги, полезшей на сушу в ордовике, силуре и девоне, наши предки никогда не покинули бы родные воды и до сих пор были бы рыбами.

О РОДСТВЕННИКАХ

Тихоходки – тип Tardigrada – знамениты своей неубиваемостью: они переносят 10 лет высыхания до 1 % воды от нормального, 30 лет при –20 °C, 8 часов в жидком гелии при –271 °C (если что, это всего на пару градусов теплее абсолютного нуля!) и 20 месяцев в жидком кислороде при –193 °C, 10 часов при +60–65 °C и 1 час при +100 °C, атмосферу сероводорода и углекислого газа, давление 6000 атмосфер, облучение в 570 тысяч рентген (при этом выживает половина тихоходок, а для человека смертельны 500 рентген). Наконец, тихоходки провели десять дней в открытом космосе на теневой стороне Международной космической станции, а когда их запустили обратно отогреться, – оклемались и зашевелились. Конечно, даже тихоходок можно убить: когда их посадили на солнечную сторону МКС, космическая радиация их всё ж таки спалила. Но живучесть их запредельна.

Дело в том, что, тихоходки живут на мхах, и, как и сами мхи, они впервые оказались на суше в её первозданном необустроенном виде, то есть на раскалённых камнях и гольном песке, так что были вынуждены приспосабливаться к чрезвычайно резким перепадам условий: то вокруг вода, то всё высохло на десять лет. Сами тихоходки пока ещё не в курсе, что они вышли на сушу, некоторые живут в глубоководных океанических впадинах, а некоторые – в капельках воды на мхе. Для нас росинка на мху – это суша, а для тихоходки – всё тот же пространный водоём.

В чуть меньшей степени по тем же причинам живучесть развилась и у прочих пионеров суши – мокриц, скорпионов и многоножек.

Плауны, хвощи и папоротники – уголь прогресса

Девон

Сосудистые растения составляют почти всю зримую флору и при этом помещаются в один-единственный отдел-тип Tracheophyta (он же составляет надотдел или группу отделов Telomophyta). Главная особенность сосудистых, как легко догадаться, – наличие сосудов. А сосуды – мёртвые клетки, предназначенные для перекачки воды со всем хорошим вдоль организма. Получается, главное достижение сосудистых растений – способность убивать собственные клетки. Если же эти мёртвые клетки сделать ещё и толстостенными, то получается механическая ткань, поддерживающая тело в мало-мальски стоячем положении.

ДЛЯ ПУЩЕЙ ТОЧНОСТИ

У растений есть две главные проводящие ткани – ксилема и флоэма. Ксилема (она же древесина) прокачивает воду с минеральными веществами снизу-вверх, от корней к листьям; она обычно располагается в глубине стебля. Флоэма (вторичная кора, луб) в большинстве случаев качает воду с нафотосинтезированной глюкозой сверху-вниз, от листьев к корням (иногда ещё и к концам ветвей – к цветам и зреющим плодам); она обычно располагается ближе к поверхности стебля, под первичной корой. Для наглядности можно представить растение в виде фонтана, где по центру вода поднимается, а по сторонам – падает обратно.

К проводящим клеткам и в ксилеме, и во флоэме добавляется механическая ткань – склеренхима.

Сосуды ксилемы – сквозные целлюлозные трубы без цитоплазмы и ядра; они делятся на две главные версии – трахеиды и трахеи. Трахеиды короткие – 0,1–10 мм, остро скошенные на концах и имеют отверстия по бокам. Трахеиды есть у всех сосудистых растений. Трахеи длинные – до 10 см, с прямыми торцами и имеют отверстия только на концах. Трахеи независимо возникли у гнетовых и покрытосеменных. Существует великое множество вариантов сосудов: утолщения стенок формируют кольчатые, спиральные, сетчатые, пористые и прочие трахеи. Есть даже мнение, что именно по сосудам, а не всяким там цветочкам-ягодкам и пестикам-тычинкам, получается наилучшая систематика.

Либриформ – древесинная-ксилемная часть механической ткани-склеренхимы, механические волокна с утолщёнными стенками, служащие для прочности. Полноценный либриформ есть только у покрытосеменных, отчего они могут быть не только деревьями, но и густоветвящимися.

Ситовидные элементы флоэмы, как уже сказано, качают воду с раствором сахаров сверху-вниз. Однако моносахариды всегда стремятся заполимеризоваться, нерастворимый крахмал мог бы забить клетки до полной непроходимости; дабы этого избежать, нужны специальные ферменты, а для сего нужен биосинтез, а потому ситовидные элементы не могут быть совсем мёртвыми трубками, как сосуды. Ситовидные элементы делятся на две главные версии – ситовидные клетки и ситовидные трубки с клетками-спутницами. Ситовидные клетки имеют ядро, остро срезаны наискось на концах и имеют ситовидные поля по бокам. Ситовидные клетки имеются у споровых и голосеменных. Ситовидные трубки с клетками-спутницами формируются из клетки-предшественницы, делящейся вдоль: из одной половинки получается ситовидная трубка – без ядра, с ситовидными полями на перпендикулярных торцах, длиной до 0,3–2 мм; из второй половинки получается клетка-спутница – с ядром и множеством митохондрий, отчего там идёт метаболизм для перевода полимеров в мономеры и обеспечения энергии для транспорта. Ситовидные трубки с клетками-спутницами имеются у покрытосеменных.

Лубяные волокна – флоэмная часть склеренхимы; исходно они имеют хлоропласты и митохондрии, но после теряют весь живой протопласт; длиной могут быть до 40–500 мм.

Как легко заметить, общие тенденции эволюции ксилемы и флоэмы едины: в более простой версии трахеиды и ситовидные клетки у голосеменных короткие, скошенные на концах и с дырочками по бокам; в более продвинутой версии трахеи и ситовидные трубки у покрытосеменных длинные, с прямыми концами и без дырочек по бокам.

—

Иногда более продвинутые, нежели мхи, растения называют полиспорангиофитами, хотя это название не имеет ни ранга, ни законного латинского имени. Самые простейшие полиспорангиофиты класса Horneophytopsida, включающие всего три рода из конца силура и начала девона – Horneophyton lignieri, Tortilicaulis offaeus, T. transwalliensis и Caia langii; иногда сюда добавляются несколько видов Salopella и Tarrantia, и иногда, напротив, исключаются тортиликаулис и кайя, и остаётся лишь хорнеофитон. Внешне они выглядели как двоящиеся веточки и тем были похожи на более продвинутых риниофитов. Однако внятной проводящей системы – в особенности в ризоидах – хорнеофитопсиды не имели, или их сосуды были чрезвычайно простыми, а спорофитная колонка выглядела как у мхов Sphagnum и Andreaea. Посему считать их полноценными сосудистыми растениями тоже невозможно. Возможно, в их жизненном цикле гаметофит всё ещё был