«Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорчевывали леса, чтобы получить таким путем пахотную землю, и не снилось, что они этим положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их, вместе с лесами, центров скопления и сохранения влаги. Когда аль­пийские итальянцы вырубали на южном склоне гор хвойные леса, так заботливо охраняемые на северном, они не предви­дели, что этим подрезывают корни высокогорного скотовод­ства в своей области; еще меньше они предвидели, что этим они на большую часть года оставят без воды свои горные источники, с тем чтобы в период дождей эти источники могли изливать на равнину тем более бешеные потоки».— Эти сло­ва Ф.Энгельса приводят нередко в тех случаях, когда хотят подчеркнуть, как сложны и часто совсем не очевидны взаи­мосвязи, казалось бы, различных явлений в природе. Но сей­час, обращаясь к приведенной цитате из «Диалектики приро­ды», мы хотим подчеркнуть другое, ясно видимое в ней об­стоятельство,— огромнейшее значение растений в организа­ции природных комплексов.

Всем хорошо известны папоротники — растения с широ­кими, перистыми листьями. Во влажных и тенистых лесах они образуют подчас густые заросли.

Широко известна и связанная с папоротниками легенда. По древнему поверью, раз в году, в летнюю ночь на Ивана Купала, распускается огненный цветок папоротника, и тому, кто найдет его, откроются богатые клады.

На самом деле — и это тоже известно многим — цветов у папоротника не бывает. Папоротники и папоротникообраз­ные лишь отдаленная родня цветковых растений. Даже их листья, сложным рисунком своим напоминающие птичье пе­ро, ботаники называют не листьями, а вайями.

Поразительное разнообразие ныне живущих форм расте­ний — отличное пособие для биолога-эволюциониста, пытаю­щегося воссоздать историю развития зеленого царства. Ведь живущие ныне одноклеточные растения, колонии водорослей, грибы, мхи, папоротники и все другие формы растительной жизни — это в известной мере отражение определенных этапов эволюции и конкретных путей ее.

Первыми представителями жизни на Земле были однокле­точные организмы, населявшие океан, который в геологически далекие времена покрывал всю поверхность нашей планеты.

Одно из главнейших проявлений жизни — размножение. Каждый живой индивидуум представляет собой слишком хруп­кую и недолговечную конструкцию, и только воспроизводя се­бе подобных, живые существа смогли завоевать планету.

Мы уже упомянули, что одно из главнейших свойств жи­вых организмов, которым они коренным образом отличаются от неживой природы, заключается в способности воспроизво­дить себе подобных. Однако если бы это подобие было пол­ным, если бы дети были во всем похожи на родителей, то ста­ла бы невозможной эволюция, не совершенствовались бы фор­мы жизни. 

Кроме того, непрерывное изменение условий жиз­ни на Земле требует от живых организмов наследственной гибкости. Потомкам приходится жить в условиях, отличных от тех, в которых жили предки. Некогда, например, вся по­верхность планеты была покрыта водой первобытного океа­на. Позднее океан отступил, обнажив участки-суши. Способ­ность изменяться, способность приобретать новые качества помогла живым существам: выйти из воды и завоевать мате­рики. Изменялся климат Земли, наступали эпохи великих оледенений. И снова наследственная гибкость помогала жи­вым организмам выжить, приспособиться к новым условиям существования. Кстати говоря, изменение жизненных условий зависело не только от каких-то внешних причин, но бы­ло в известной степени итогом жизнедеятельности самих ор­ганизмов. Мы знаем, что нынешнее соотношение составляю­щих земную атмосферу газов, среди которых более 20%, па­дает на долю кислорода, сложилось в результате деятельно­сти зеленых растений. Когда-то атмосфера была иной, бед-< ной кислородом, но более богатой углекислым газом.

До сих пор мы рассматривали лишь вертикальную линию родства у растений — родственные отношения потомков а предков. Как пришлось убедиться, они достаточно сложны. Но столь же непросто разобраться в горизонталях родства, проследить, кто мать и кто отец растения. Вспомним, на­пример, плеть огурца, на которой вперемежку цветут и жен­ские, и мужские цветки. Хотя это еще не самый сложный слу­чай: ведь большинство растений имеет обоеполые цветки.

Многие века — от античных времен и по-чти до начала но­вой истории — ученые не могли дать определенного ответа на вопрос, есть ли пол у растений. В самом конце XVII века немецкий ботаник Рудольф Камерариус подвел итоги своих наблюдений и экспериментов в «Письме о поле у растений» и, казалось, утвердил в науке истину о том, что растение мо­жет принести жизнеспособные семена лишь тогда, когда в цветке сливаются два — мужское и женское — начала. Но эти наблюдения и эксперименты не были восприняты всеми его современниками как очевидные.

В сущности, ответ на вопрос, вынесенный в название гла­вы, мы уже дали несколькими страницами выше: цветок — орган полового воспроизведения и размножения растений. Правда, у водорослей, мхов, папоротников эти функции вы­полняются и без цветков, но у них оплодотворение осущест­вляется во влажной среде. Цветок, у семенных растений по­зволяет обеспечить оплодотворение вне водной среды.

И все-таки мы не случайно еще раз вернулись к этому вопросу. Нам важно выяснить не только для чего существу­ет цветок, но и как, каким образом он исполняет роль, отве­денную ему природой. А она, эта роль, несмотря на то что жизнь цветка, как правило, относительно коротка, отнюдь не эпизодична, а главное — непроста. 

Даже самая богатая выставка, на которой продемонстри­ровали бы своих питомцев цветоводы целой страны, не смог­ла бы все-таки дать полного представления о всем разнооб­разии форм, размеров, красок и о всех особенностях строения цветков, созданных природой. Однако некоторые основные мо­менты в развитии и структуре цветка у всех растений оста­ются строго неизменными. А потому можно говорить о неко­ем условном цветке, обобщенном макете, детали которого с теми или иными отклонениями в «конструкции» входят в цвет­ки всех растений.

Цветок служит растению для полового воспроизведения и размножения себе подобных, для репродукции. Эта функция его осуществляется в репродуктивных органах, которые мож­но считать главными. Но в осуществлении опыления — по крайней мере в тех цветках, где этот акт может происходить только с помощью насекомых,— важнейшее значение имеют неполовые, так называемые стерильные органы цветка. Раз­нообразные и причудливые подчас формы лепестков не при­хоть природы, а сохраненная естественным отбором целесо­образность, соответствие выполняемым целям. (Происхожде­ние слова не лишне напомнить тем, кто весьма часто употреб­ляет его по привычке, не задумываясь о том, с какими имен­но целями сообразна та или иная функция жизни, та или иная конструкция живого органа).

Цветок в самом деле прекрасен. И, поскольку приходится задавать вопрос о его происхождении, он сам собой форму­лируется приведенными в заголовке словами из пушкинской «Русалки»...

Разнообразие растительных форм позволяет проследить эволюцию высших растений — цветковых. Казалось бы, раз­нообразие форм цветков могло бы оказать столь же сущест­венную помощь в изучении происхождения цветка. Однако до сих пор вопрос о том, как возник цветок, еще далек от своего окончательного решения.

Со времен Гёте, с конца XVIII века, считалось, что гене­ративные органы цветка — гинецей и андроцей — есть видоизмененные (претерпевшие метаморфоз) листья. Эта точка зрения и сейчас еще имеет своих приверженцев. Но более значительная часть морфологов сегодня придерживается так называемой «теломной» теории. Она говорит о том, что прообразом органов воспроизведения цветка следует считать не лист, а телом — репродуктивный стеблевой орган простей­ших покрытосемянных. Листоподобные же изменения в орга­нах цветка являются вторичными и возникли (как и сами ли­стья растения) вследствие приспособления к тем или иным условиям обитания.

Следует снова вернуться мыслью к папоротникам. Когда- то эти растения задали нашим внимательным предкам пер­вую загадку. Они были во всем на первый взгляд похожи на все прочие растения, и в то же время никто не видел их цве­тения. Бессильные найти точное, научное объяснение этому явлению, предки дали ему объяснение поэтическое, придумав легенду о цветке Ивановой ночи. Но с той поры как наука, отыскав заростки папоротников и открыв у них чередование поколений, опровергла легенду, возникла вторая загадка. На этот раз она относилась к цветковым растениям и спрашива­ла. о том, как же у них происходит смена полового и беспо­лого поколений.

Для того чтобы ответить на нее, потребовался великий и скрупулезный труд ботаников, проследивших, как развивают­ся мужские и женские генеративные органы растений, как зарождаются в них пыльца и семяпочки, что само по себе и является половым — гаметофитным — поколением цветко­вых, или, иначе, родителями тех ростков, которые взойдут из семян.

Итак, в предыдущей главе мы оставили тычинку, начав­шую развиваться из зачатка, в самом начале ее роста. Он продолжается далее, причем клетки чаще делятся и активнее растягиваются по длине бугорка, чем поперек него. Деление клеток поверхностного слоя происходит всегда перпендику­лярно к поверхности роста. Клетки же основной ткани зачат­ка делятся в это время в самых разных направлениях.

Итак, мы остановились на том, что в недрах цветка завер­шилось образование отцовского и материнского полового по­коления: мужских гаметофитов — пылинок и Женских — за­родышевых мешков. Период подготовки к половому воспро­изведению закончился. Но для его осуществления необходимо слияние мужской и женской половых клеток. Впрочем, у цветковых растений сливаются не сами половые клетки, но лишь ядра их.

Мужские половые клетки цветковых растений не имеют никаких приспособлений к самостоятельному движению. По­этому особенно важной становится роль посредников, перено­сящих пыльцу с цветка на цветок: ветра и насекомых-опыли­телей. Кстати, не только насекомые принимают участие з столь важном для растений процессе опыления. В тропичес­ких странах огромное количество растений приспособилось к опылению с помощью птиц — колибри, нектарниц и про­чих. Очень часто опылителями служат летучие мыши.

Но все же основными помощниками в опылении для большинства видов цветковых растений являются насекомые. Многие, очень многие цветки обладают хитроумнейшими приспособлениями для привлечения насекомых и для обеспече­ния с их помощью переноса пыльцы с тычинок одного цветка на рыльце другого. Перекрестное опыление в таком случае оказывается возможным исключительно с помощью того или иного вида насекомых, и если этих насекомых нет, растение часто оказывается бесплодным.

Эмбриология — это, по сути дела, наука о бессмертии, о том, как в недрах старого, может быть, уже отживающего, организма зарождается новая юная копия его. Как правило, новый организм несет в себе черты не одного, но двух пред­ков, в этом и состоит сущность полового воспроизведения. Копия оказывается, таким образом, в некоторых чертах от­личной от оригинала, от облика своих прародителей. Эта отличия, новые качества новой жизни — благодатный мате­риал для эволюции. Естественный отбор отбраковывает но­вые, но неудачные качества и сочетания их и лелеет те, что лучше прочих отвечают тем или иным условиям жизни, и те, что оказываются совершенными в любых условиях.

Бессмертие — это не просто непрерывная цепочка жизни, но цепочка жизни, постоянно изменяющей свою форму, по­стоянно совершенствующейся. Половое воспроизведение жи­выми организмами себе подобных и предназначено, с одной стороны, именно для обеспечения наибольших возможностей совершенства в потомстве.

Запас питательных веществ, которые нужны зародышу как для становления его в недрах семени, так и на первых этапах самостоятельной жизни, накапливается в эндосперме. Последний можно, пожалуй, сравнить с наполненной прови­зией дорожной котомкой. 

Эндосперм — это своеобразное, характерное лишь для высших растений образование. Запас питательных веществ есть и в рыбьей икринке, и в курином яйце. Но и икринка; и яйцо — это одиночные клетки, яйце­клетки. А семя растения — целый комплекс, в который вхо­дят и развившийся из яйцеклетки зародыш, и представляю­щий собой самостоятельное многоклеточное образование эн­досперм.

Но что такое эндосперм в эволюционном смысле? Каково его происхождение?

Приходится признать, что в нашей небольшой брошюре загадок и предположений чуть ли не больше, чем окончатель­ных и категорических ответов. Вот и о происхождении эндо­сперма существуют лишь предположения. В частности, была высказана мысль, что эндосперм является преобразованным в процессе эволюции дополнительным сестринским зароды­шем. Эта мысль поддерживается тем, что у иных растений а зародышевом мешке одновременно развиваются несколько зародышей: один, как и положено, из яйцеклетки, а другие из синергид (сестринских клеток яйцеклетки в микропильном полюсе зародышевого мешка) или даже из клеток окружаю­щих тканей.

Параллельно с ростом эндооперма, с накоплением и «увя­зыванием в котомку» запаса питательных веществ в семени идет подготовка к трудной дороге самостоятельной жизни и самого зародыша.

Яйцеклетку зародышевого мешка, преобразованную в ре­зультате оплодотворения, называют зиготой. По сути дела, с момента слияния со спермием она становится первой клеткой нового поколения — спорофита. В ней присутствует отныне полный — двойной — набор хромосом.

Зигота обычно еще долгое время находится в покое и не приступает к делению до тех пор, пока в семяпочке не будут созданы оптимальные условия для ее развития. Впрочем, «долгое время» — понятие относительное. У коксагыза, на­пример, оно тянется 5—6 часов, после чего происходит пер­вое деление зиготы. У какао это первое деление наступает через 14—15 дней после оплодотворения, а у паразитного ра­стения омелы — даже через два месяца.

Покой зиготы тоже относителен. В промежутке между оплодотворением и первым делением в ней непрестанно про­исходят внутренние изменения, она словно «созревает» для дальнейшего развития.

О том, как расселяются семена, можно писать приключенческие повести. Фантазия авторов «Тысячи и одной но­чи», пожалуй, покажется бледной в сравнении с подлинны­ми историями путешествий иных семян от материнского ку­ста до места, где суждено впоследствии навечно укорениться новому растению. Но — всему свое место, и здесь мы пропустим описание тех многих «способов, с помощью кото­рых. растения отправляют свои семена в ближние и дальние путешествия. В сущности, мы и так уже выходим за рамки темы. История развития семени .кончилась страницей выше. Далее начинается самостоятельная жизнь нового растения. Однако рассказ о семени был бы неполным без описания, хотя бы краткого, способов его прорастания.

Семена обычно называют зрелыми, -когда рост их закон­чен и они опадают с материнского растения. Но очень часто только что опавшие семена еще не способны прорасти даже и в благоприятных для этого условиях. Им еще необходим некоторый период покоя, подготовки к росту — период дозревания.

До сих пор, рассказывая об эмбриологии растений, мы останавливались лишь на описании тех процессов, что про­исходят в растении на заданном в заглавии этой брошюры отрезке его жизни — от цветка до семени, и на общебиоло­гическом значении этой отрасли науки. Но в задачи эмбрио­логии, как и всех других наук, входит не только задача по­нять суть явлений, но и уметь управлять ими. Слова о науке, которая становится сегодня непосредственной производи­тельной силой, в полной мере относятся и к эмбриологии растений.

В главе, посвященной цветению растений, мы уже расска­зывали о тех заманчивых для сельского хозяйства перспек­тивах, которые открыли бы глубокое и полное познание ме­ханизмов, управляющих этим (процессом. К сожалению, в этом направлении успехи еще незначительны. Но в целом наша наука уже немало дала практике. Проникновение в тайны развития живых организмов - помогает ботаникам ак­тивно воздействовать на самые интимные процессы жизни растений. И уже в 20-х годах нашего века из теоретической эмбриологии (выделилась многообещающая отрасль исследо­ваний — экспериментальная эмбриология растений, которая вооружает практиков конкретными методами воздействия на развитие зародыша.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru