Палеоботаника » В каменноугольный лес

Изучение каменноугольных лесов

admin — Thu, 01 Oct 2009 07:03:45 +0000

Когда речь идет о грубой датировке горных пород, обычно бывает достаточно установить общий набор родов и видов, не обращая особого внимания на то, какими компаниями и в каких по составу породах они встречаются. Однако увеличение детальности геологических исследований, необходимость восстановления условий, в которых осаждались горные породы, привлекли внимание и к захоронениям ископаемых растений. Первые систематические наблюдения начались во Франции и Германии в конце прошлого века. Они во многом помогли выдающемуся немецкому палеоботанику Г. Потонье создать основы учения о накоплении горючих ископаемых.
Нельзя сказать, что с тех пор в восстановлении образа жизни каменноугольных растений сделано очень много. О причинах этого пойдет речь в заключительной главе. Но все же получены важные и интересные сведения. Украинские палеоботаники А. К. Щеголев и О. П. Фисуненко, например, недавно показали, что в каменноугольных лесах Донбасса были три группировки растений. Одна — с лепидодендронами, каламитами, в меньшей степени папоротниками и кордаитамй — населяла Самые влажные места, приморские болотистые низины. Другая группировка включала семенные и настоящие папоротники и занимала более возвышенные места. Самые сухие местообитания занимали хвойные и некоторые семенные папоротники. Таким образом, подтвердились и были детализированы наблюдения Д. Дэвиса. Такие детальные исследования позволили значительно уточнить определение возраста пород, помогли разобраться в геологическом строении Донбасса.
Шаг за шагом продвигаются палеоботаники в изучении каменноугольных лесов. Все больше и больше оживает ландшафт, отделенный от нас почти 300 млн. лет.

Зачем нужны 400 000 отпечатков?

admin — Thu, 17 Sep 2009 07:03:12 +0000

В 20-х годах вышли в свет статьи Д. Дэвиса, который изучал ископаемые растения каменноугольного периода в Южном Уэльсе. На участке в несколько десятков квадратных километров и на 700 м геологического разреза он собрал почти 400 000 отпечатков, привязав все находки к 29 угольным пластам. После определения отпечатков начался скрупулезный подсчет, какие растения с какими встречаются, а каких избегают. Результаты были изображены на графиках. Дэвис пришел к выводу, что лепидодендроны и их ближайшие родственники жили на более сырых, а настоящие и семенные папоротники — на более сухих местах. Были получены данные об образе жизни и других растений. Стоило ли ради этого затевать поистине адский труд?
Начиная с конца прошлого века в популярных изданиях стали появляться реконструкции ландшафтов прошлых геологических эпох. Привлекая внимание читателя, эти картинки в то же время заставляли и составлявшего их палеоботаника лишний раз задуматься над общим обликом растений, с остатками которых он работал, представить их в естественной обстановке. Надо признаться, что эта самая естественность обстановки на большинстве реконструкций оставляла желать много лучшего. Скорее можно подумать, что на картинке изображен фантастический ботанический сад с растениями, аккуратно расставленными для обозрения.
Это была не вина, а беда палеоботаников, в распоряжении которых почти не было соответствующих наблюдений. Все время отнимало изучение самих ископаемых растений. Нужно было разрабатывать их систематику, определять многочисленные коллекции, решать самые насущные вопросы геологии каменноугольных бессейнов. Лишь немногие палеоботаники уделяли внимание еще и образу жизни вымерших растений. Такие наблюдения можно найти уже в довольно ранних работах, но исследователи основывались большей частью на структуре растений, а не на анализе их «кладбищ».

Прочие достопримечательности

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:59:28 +0000

Знакомство с лепидодендронами, каламитами, сфенофиллами, папоротниками и птеридоспермами, видимо, было довольно утомительным, и остальные достопримечательности мы рассмотрим в более быстром темпе. Дело не в том, что другие растения каменноугольного леса менее интересны. В каждом из них есть своеобразные черты, доставившие исследователям немало загадок. Но рассказать обо всем подробно невозможно.
В каменноугольном лесу помимо настоящих и семенных папоротников были еще «прапапоротники». Какое место они занимают в филогенетическом древе, пока неясно. Может быть, они являются предками всех папоротников. К ним относятся бискалитека, о которой шла речь в разделе об угольных почках. Характерной чертой этой группы растений было своеобразное ветвление листьев. Строго говоря, у многих из них и листьев-то не было, а во все стороны торчали округлые или прихотливо ветвящиеся уплощенные голые оси.
Последняя группа растений, о которой стоит упомянуть, — кордаиты, возможные предки наших хвойных. Это были высокие стройные деревья с красивыми листьями, между которыми сидели сережки, несущие или семена, или спорангии с пыльцой (рис. 18). Долго считали, что кордаиты занимали в каменноугольном лесу более сухие места. Это мнение об образе жизни кордаитов оказалось верным лишь отчасти. Недавние анатомические исследования корней кордаитов обнаружили в них воздухоносные полости, свойственные растениям мангровых зарослей, т. е. зарослей на низинах, периодически заливаемых морем. В них кордаиты росли вместе с лепидодендронами.
Листья кордаитов интересны с механической точки зрения. Они были довольно крупными (до метра в длину), лентовидными, немного напоминающими листья ириса или кукурузы. Вдоль листа пробегали многочисленные почти параллельные жилки. Между ними располагалась система продольных балочек, образованных крепкими волокнами механической ткани. Это была очень прочная конструкция. С кордаитами мы еще встретимся, когда будем знакомиться с ископаемыми растениями Сибири («кордаитовая тайга»), рассуждать о дрейфующих материках и происхождении сосновой шишки.

Папоротники мнимые

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:58:29 +0000

От папоротников настоящих перейдем к папоротникам мнимым. Нетрудно представить, какую сенсацию вызвала бы находка огурцов, выросших на сосне. Может быть, не такие, но близкие чувства испытали палеоботаники в начале нашего века. История открытия, о котором сейчас пойдет речь, уходит корнями в начало прошлого века. Палеоботаника делала первые шаги, но в каменноугольных отложениях Европы уже были собраны богатые коллекции ископаемых растений. Во Франции ими тогда занимался отец современной палеоботаники Адольф Броньяр. Систематизируя ископаемые папоротники, он обратил внимание, что на многих из них никогда не встречаются спорангии. Отнести такие остатки к естественным группам, например семействам, было нельзя, и Броньяр первым в истории палеоботаники решил ввести формальную систематику, в данном случае для папоротников. Слово «формальная» здесь означает, что систематика основана не на родственных связях растений (которые просто неизвестны), а на формальных признаках, выбранных с точки зрения удобства.
Палеоботаники широко применяли (и сейчас применяют) формальную классификацию Броньяра, построенную очень удачно. Но в душе они были уверены, что имеют дело с настоящими папоротниками, только неизвестного родства. Лишь в конце прошлого века систематическое отсутствие спорангиев на листьях определенного типа вызвало подозрение, что некоторые из каменноугольных папоротников принадлежат какой-то другой группе растений. Об этом же свидетельствовали и результаты анатомических исследований некоторых видов. В 1898 г. французский палеоботаник Рене Зейллер с большими колебаниями сказал о таких растениях, что это «цикадовые с папоротниковой листвой». Казалось, что палеоботаническая мысль была готова расстаться со старыми предрассудками.
И все же вышедшие в 1903 и 1904 гг. статьи Ф. Оливера и Д. Г. Скотта произвели сенсацию. Эти английские палеоботаники описали типичные с виду папоротники, на которых выросли самые настоящие семена. Даже много лет спустя один из авторов открытия, Скотт, писал об этих растениях: «Мы все же не можем выбросить из головы, что они папоротники — так они на них похожи». А. Сьюорд писал о них: «Это продукт эволюции, как будто бы нарочно созданный, чтобы служить предостережением ботаникам, которые часто наружное сходство принимают за органическое родство».
В первые годы нашего века популярные издания много писали об открытии Оливера и Скотта. Получилось, как всегда после какого-либо нового биологического наблюдения. Вскоре было обнаружено много аналогичных случаев, мимо которых просто проходили. Палеоботаники Гранд-Эри, Арбер, Уайт, Кидстон, несколько позже Галле и другие нашли семена на других «папоротниках». С тех пор количество таких находок еще больше увеличилось. Сейчас в каждом курсе палеоботаники и ботаники упоминаются семенные папоротники.
Строго говоря, название «семенные папоротники» неудачно, так как наводит на мысль о каких-то папоротниках, которые в ходе эволюции обрели способность размножаться семенами. В действительности и настоящие, и семенные папоротники — две независимые линии, отделившиеся еще в девоне от пока еще неизвестного общего предка. Каждая группа независимо выработала сходную листву.
Этот факт сам по себе не менее удивителен, чем если бы мы встретили семена на листьях настоящих папоротников.

Папоротники подлинные

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:58:10 +0000

В каменноугольном лесу было много папоротников, причем некоторые принадлежали дожившим до наших дней семействам. Многие имели крупные, колоннообразные стволы. Такие древовидные папоротники и сейчас можно встретить в тропиках.
Окаменелые стволы палеозойских древовидных папоротников сначала были описаны одним немецким ученым под названием Saarsteine, что значит «скворцовый камень». Действительно, поперечный срез этих папоротников напоминает рисунок на груди скворца. Полированные куски «скворцового камня» используют для мелких поделок.
Изучение ископаемых папоротников — дело довольно сложное. Внешне их отпечатки очень эффектны, но палеоботаник любуется этой красотой лишь до тех пор, пока не приступит к установлению родов и видов. На отпечатки листьев, лишенных спорангиев, очень трудно положиться. Конечно, и для таких экземпляров можно подобрать родовые и видовые названия, но этого палеоботанику мало. Важно определить, к какому семейству принадлежит папоротник. Для этого необходимо знать строение и расположение спорангиев (рис. 161. Чтобы ботанику рассмотреть на современном папоротнике все, что нужно, ему достаточно взять микроскоп или даже сильную лупу. Палеоботанику приходится применять сложные методы. Спорангии на ископаемых листьях обычно сдавлены, прижаты к листу, промежутки между щши забиты песчаными или глинистыми частицами. Иногда спорангии вовсе закрыты породой и лишь слабо просвечивают на отпечатке. Даже в микроскоп не всегда можно разглядеть количество спорангиев, их расположение, форму, клеточную структуру. Без всего этого определить принадлежность папоротника к тому или другому семейству нельзя.
Простой и остроумный выход из положения предложил опять же Джон Уолтон — тот самый, который придумал способ освободиться от шлифов при изучении угольных почек. Его метод сводится к следующему. Образец со спороносным папоротником приклеивается канадским бальзамом отпечатком к стеклу и обливается парафином. Затем с тыльной стороны образца парафин соскабливается. Все «сооружение» погружается в плавиковую кислоту, которая начинает разъедать камень и, наконец, растворяет его. Облитое парафином стекло кислота не затрагивает. Теперь на стекле остаются лишь приклеившиеся к нему чистые обугленные перышки папоротника со спорангиями, которые можно рассматривать со всех сторон. Особенно хорошо видны все детали на фотографиях, сделанных в инфракрасном свете.

Древовидные хвощи

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:56:37 +0000

Древовидные хвощи
Если вам знаком болотный хвощ, мысленно увеличьте его раз в 20—30, и он станет похож на каламита (рис. 15), характерное растение каменноугольного леса. Чтобы дополнить сходство, у хвоща надо будет кое-что изменить. Стволы каламитов были и толще, и значительно крепче.
Это были настоящие деревья с хорошо развитой крепкой древесиной, слой которой в стволе достигал 12 см с каждой стороны. Древесина каламитов была во многом сходна с древесиной палеозойских хвойных. У хвощей такой древесины нет. Листья у них также были разные. У хвощей — небольшие чешуйки, сидящие вкруговую на узлах, у каламитов листья развиты лучше, хотя очень крупными никогда не были. Отпечатки облиственных веток каламитов очень декоративны. Однако самое главное отличие хвощей и каламитов — в органах размножения. У первых спорангии (т. е. мешочки со спорами) собраны в аккуратные шишечки, которыми заканчивается стебель, сами споры одинаковые и имеют длинные нити, свитые в пружинки. Когда споры созревают, пружинки раскручиваются; под такими парусами споры летят по ветру далеко от родительского растения. У большинства каламитов споры, видимо, были без пружинок, а шишки со спорангиями в большом количестве сидели среди веток.
Как и лепидодендроны, каламиты никогда не попадают в руки палеоботаника целиком. Когда растение погибало, его ствол легко разламывался в узлах. Широкая полость внутри ствола быстро заполнялась илом или песком, который затем затвердевал. Получались слепки внутренней части ствола. Они часто встречаются в палеозойских отложениях, но обычно бесполезны и для геолога, и для палеоботаника.
Дальними родственниками каламитов были мелкорослые травянистые сфенофиллы, которых Зембницкий удачно назвал «клинолистами» (по-гречески «сфен» — клин, «филлон» — лист), и это слово встречается в нашей литературе. Здесь листочки были короткими, сильно расширяющимися к верхушке. Сфенофиллы в палеозое жили по всему миру и вымерли в начале мезозойской эры. Среди них были найдены формы с зацепками на стеблях. Полагают, что некоторые сфенофиллы были лазающими растениями.

Растения – динозавры

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:55:14 +0000

На верхних ветвях гиганта сидели длинные и узкие листья. Находили листья длиной почти в метр, а шириной меньше сантиметра. Подстать стволу были и внушительных размеров шишки. Некоторые из них были величиной до полуметра. Как и все плауновидные, лепидодендроны размножались спорами, которых вызревало в каждой шишке несколько десятков тысяч. Предполагают, что именно стволы этих деревьев и их ближайших родственников, накапливаясь в болотах, дали начало мощным угольным пластам, хотя, конечно, были и другие углеобразователи.
Лепидодендрон относится к числу лучше всего изученных ископаемых растений. Мы знаем все его части, хотя и находим их порознь. Впрочем, их не только находили порознь, но и называли по-разному. Не палеоботанику такую манипуляцию с названиями сразу понять трудно. Зачем хвост собаки называть Жучкой, лапы — Трезором, а уши — Шариком? Объяснение этому довольно простое. Мы видим на улице собаку целиком, и лапы отдельно от хвоста не бегают, давать им самостоятельные имена смысла нет. С ископаемыми растениями (лепидодендрон не исключение) дело обстоит иначе.
Стояло дерево. На нем вырастали листья, а затем опадали, созрела шишка и тоже отвалилась, отломил ветер ветку и отнес в сторону. Потом и сам ствол завалился, состарившись. Остался торчать лишь пень с корнями. В таком «разобранном виде» вперемежку с частями других деревьев и долежал лепидодендрон в горной породе до наших дней. Прежде чем удастся все части собрать (такое счастье редко выпадает палеоботанику), надо их как-то называть. Вот и назвали: ствол —лепидодендрон, шишка — лепидостробус, корневая часть — стигмария и т. д.
Но даже и в тех случаях, когда реконструкция общего облика растения удалась, все эти названия отменять нельзя. Вот пример: и лепидодендрон, и его близкая родственница сигиллярия (Зембницкий называл ее «печат-ница») имели одинаковую корневую систему (стигмария). Но ведь неразумно один и тот же по облику остаток растения величать сразу всеми этими названиями. Лучше выбрать одно, независимое. Так и поступают.

Современники динозавров

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:54:56 +0000

Ископаемым растениям не везет на русские названия. Это и понятно. В народе им дают имена очень редко, а специалисты предпочитают латынь. Один из первых русских палеоботаников Яким Зембницкий попытался приучить коллег к русским названиям, но его попытка почти не удалась. Не привились его «жилокрыл» (невроп-терис), «разрывница» (схизея) и «чешуелистник» (лепидодендрон). Последнее слово в несколько измененном виде «чешуедрев» нет-нет, да и промелькнет в популярной литературе, когда речь идет о лепидодендронах. По-гречески «лепис» — чешуя, а «дендрон» — дерево.
Лепидодендрон принадлежит к почти нацело вымершей группе растений, из которой сейчас остались в живых лишь травянистый плаун (о нем рассказывается в главе XI) и некоторые экзотические роды. Среди растений каменноугольного леса лепидодендроны, пожалуй, были самыми крупными: до 30 м в высоту только до первого разветвления ствола (десятиэтажный дом) и до 2 м в диаметре у комля. Того, кто читал о гигантских мамонтовых деревьях, такими размерами не удивишь. Но у всех современных лесных гигантов ствол состоит в основном из крепкой древесины, а сердцевина и кора занимают совсем мало места. У лепидодендронов все было наоборот: узкое кольцо древесины терялось в сплошной массе сложно устроенной коры. Облик дерева в целом был также непривычным. Колоннообразный ствол высоко наверху делился надвое. Каждое из ответвлений снова делилось пополам, и так дело шло до самых мелких веточек. Мы привыкли видеть на наших деревьях, что от толстого сука в сторону отходят более тонкие ветки. У лепидодендрона так было лишь в редких случаях.

Каменноугольный лес в Донбассе

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:53:51 +0000

Каменноугольный период не зря получил это название. Хотя в некоторые последующие периоды угля накопилось не меньше, а то и значительно больше, именно в этом периоде образовались месторождения, которые интенсивнее всего разрабатывает человечество. В то время впервые в истории Земли (угли предыдущего девонского периода редки) сложилась обстановка, исключительно благоприятная для накопления растительной массы: был теплый и влажный климат, пышная растительность, подходящий рельеф. Один из крупнейших поясов накопления угля проходил в то время через всю Европу от Ирландии до Донбасса, Турции и Северного Кавказа. История Донбасса в каменноугольном периоде изучена очень детально, но мы не будем сейчас в нее углубляться. Скажем только, что в течение всего периода здесь несколько десятков раз приходило и уходило море. Поэтому геологический разрез Донбасса — монотонное чередование морских и континентальных пород: известняков, песчаников, сланцев, углей. Последние образовывались на обширных заболоченных приморских низинах. Отпечатки растений встречаются очень часто, и в их изучение наши палеоботаники М. Д. Залесский, Е. О. Новик и другие вложили много труда.
Донецкая флора — самая богатая из своих ровесниц в нашей стране. Посмотрим ее главные достопримечательности.

В отпуск – в каменноугольный лес!

admin — Thu, 17 Sep 2009 06:53:02 +0000

Чтобы провести отпуск в каменноугольном лесу, не надо ехать особенно далеко и не нужна машина времени. В каменноугольном периоде леса занимали в нашей стране большие пространства в Европейской части, Сибири, Казахстане, Средней Азии, на Северо-Востоке. Повсюду от них остались или пласты каменных углей, или просто отпечатки растений в породах. Хотя в поисках такого леса придется порой продираться через современные заросли, найти можно много интересного. Любителей отправиться в свободное время за ископаемыми растениями было немного, но некоторые оставили в палеоботанике заметный след. Таким был немецкий врач Гуго Лилиен-штерн, собравший замечательные коллекции растений триасового периода и сам описавший некоторые из них. А англичанин Д. Г. Скотт, начав свою деятельность железнодорожным инженером и увидев потом растения в угольных почках, стал одним из лучших специалистов по анатомии ископаемых растений. Вместе с палеоботаником Оливером он прославился как первооткрыватель «семенных» папоротников. В жизни всякое случается, и может быть эта книга будет первым гидом энтузиаста, отправившегося в отпуск за ископаемыми растениями.
Итак, в каменноугольном периоде, т. е. 330—275 млн. лет назад, леса были во многих местах планеты. В последующих главах мы побываем в Сибири, Арктике, Антарктике и других районах, а сейчас отправимся в тропические джунгли, без которых у нас не было бы теперь Донбасса, у немцев — Рура, а у чехов и поляков — Силезии.