Палеоботаника

Юрский период (юра)

admin — Tue, 09 Mar 2010 12:31:32 +0000

Юрский период (юра). Второй период мезозойской эры. Этот период как бы олицетворяет всю эру, представляет ее в чистом виде. В это время вымерли все реликты палеозойских лесов и еще не появились пионеры кайнозойской флоры и фауны. Юрский период начался примерно 190 млн. лет назад и длился около 60 млн. лет. В юрских морях жила масса аммонитов и белемнитов, вполне современных по облику рыб, плавали ихтиозавры и плезиозавры. По суше бродили динозавры, в воздухе летали птеродактили и первоптицы. К услугам травоядных животных была богатая растительность, составленная гинкговыми, цикадовыми, беннеттитами, папоротниками, хвойными и др. Судя по растениям в юрское время отчетливо проявляется климатическая зональность. Юрские отложения широко распространены по всему Земному шару.

Много ли палеоботанику для счастья нужно?

admin — Tue, 02 Mar 2010 11:54:54 +0000

Если палеоботанические обобщения еще пользуются некоторым успехом, то работа по систематическому изучению и описанию отдельных растений и флоры кажется многим бесполезным эмпиризмом. Между тем «если бы Ламарк и Дарвин не были систематиками, если бы первый не написал своей „ Флоры Франции", а второй своей монографии усоногих, то мы не имели бы ни „Философии зоологии", ни „Происхождения видов". Эти слова, сказанные академиком Л. С. Бергом в начале 20-х годов, сохраняют свое значение и сейчас. Работа по систематизации всего разнообразия даже современного органического мира еще слишком далека от завершения. Что же говорить об ископаемой флоре, когда каждая новая коллекция доставляет внимательному исследователю что-то интересное и доселе невиданное..
Рассматривая состояние нашей палеоботаники, мы имеем в виду прежде всего работу по изучению палеозойских растений. Исследования более поздних растений идут успешнее, но в основном благодаря тому, что растения мезозойских и кайнозойских отложений в СССР и за его пределами — примерно одни и те же. Поэтому наши исследователи в полной мере могут использовать результаты работ зарубежных ученых. Когда мы имеем дело с палеозойскими растениями древнего материка Анга-риды (примерно половина нашей страны), нам приходится надеяться только на себя. За пределами СССР эти растения встречаются лишь в Монголии, в которой пока нет палеоботаников, и Северо-Восточном Китае.
Когда говорят о необходимости изучения живой природы, обычно не отдают предпочтения животным перед растениями. Каждому ясно, что органический мир един, и нельзя изучать закономерности его развития, пренебрегая растительным царством. Но когда заходит речь об органическом мире геологического прошлого, об этом часто забывают.
К счастью, среди наших палеоботаников всегда находились энтузиасты, которые, несмотря на все трудности, посвятили изучению ископаемых растений всю жизнь и сделали множество удивительных открытий. Напомним имена таких ученых, как И. Ф. Шмальгаузен, М. Д. За-лесский, А. Н. Криштофович, М. Ф. Нейбург, И. В. Палибин, В. Д. Принада. Но ориентироваться только на таких энтузиастов нельзя. Современная наука требует совершенной организации труда многих исследователей.
Ископаемые растения — очень сложный объект для изучения. Опыт мировой палеоботаники свидетельствует, что без кропотливых исследований с применением трудоемких методов познать их невозможно. Но теоретические и практические выводы, которые будут получены, сторицей окупят затраченный труд. Наши палеоботаники уже доказали, что они в состоянии провести эти увлекательные и грандиозные исследования. Лучшее свидетельство этому — достигнутые ими успехи.

Ботаники и казус

admin — Wed, 24 Feb 2010 08:03:27 +0000

Геологи, собравшие коллекцию ископаемых растений, часто спрашивают палеоботаника не только о возрасте пород, но и о климате, в котором жили найденные растения. Геологу важно знать обстановку, в которой происходило отложение пород. Отвечая на такие вопросы, палеоботанику приходится быть очень осторожным. Разумеется, если мы находим в породах большое количество мхов и хвощей, мы почти с полной уверенностью можем сказать, что эти растения требовали для себя большого количества влаги. Но если среди ископаемых растений нет таких характерных указателей влажности обстановки, что делать тогда? Как и в случае с температурами, надо смотреть не на систематическую принадлежность растений, а на их форму, строение, микроструктуру.
Так палеоботаники и поступали, пользуясь наблюдениями над современными растениями. Но здесь получился казус.
Сначала все шло гладко. Имея под руками характерные примеры (кактус, саксаул, ковыль и др.), ботаники создали некий абстрактный облик сухолюбивого растения. У него, дескать, мелкие кожистые листочки, толстая кутикула, спрятанные в ямки или бороздки устьица. У таких растений, как кактус или молочай, листья немногочисленны, мясистые, побеги тоже мясистые, много колючек и т. д. Несмотря на многочисленные исключения, именно эти типы сухолюбивых растений осели в сознании палеоботаников в качестве единственных полномочных представителей всех растений, приспособленных к недостатку влаги. Было сделано и поспешное обратное заключение: если у найденного ископаемого растения налицо все перечисленные приметы, значит оно росло при резком недостатке влаги. В течение последних 50 с лишним лет в печати то и дело появляются статьи с призывами проявлять осторожность в таких выводах. Представляются и убедительные факты. С некоторыми из них мы сейчас и познакомимся.

Когда свет становится врагом

admin — Wed, 17 Feb 2010 08:42:33 +0000

Ягоды клюквы известны всем, а вот листья ее как следует не разглядывают, хотя они попадаются даже в фабричных банках с вареньем. Листья очень мелкие, похожие на брусничные (оба растения принадлежат к одному роду семейства вересковых), но мельче и жестче. По всем признакам, которые мы недавно перечисляли, клюква — типично сухолюбивое растение (ксерофит), несмотря на свой болотный образ ЖИЗНИ. Таких растений на болотах много, и это должно было насторожить палеоботаников. Значит, растения с «сухолюбивой» внешностью можно встретить и среди обитателей болот прошлых геологических эпох. Найдя такие листья, можно вполне прийти к выводу о сухом климате — и попасть впросак.
Примерно так и получилось, когда стали изучать растения европейских болот каменноугольного периода. Палеоботаники находили признаки засухоустойчивости на растениях, а геологи видели в породах все показатели влажного климата. Чтобы удовлетворить обе стороны, приходилось идти на своеобразный компромисс. О климате Донбасса в каменноугольном периоде в одной из недавно вышедших книг говорится, что здесь по палеоботаническим данным климат, якобы, был жаркий и сухой. На это указывают ксероморфные признаки некоторых растений. Интенсивное углеобразование в эту эпоху свидетельствует, напротив, о влажном климате... Вероятнее всего, периоды сухого и влажного климата чередовались. Тем самым противоречие не столько разрешалось, сколько замазывалось неоправданно сложными построениями. Ведь чередование, влажного и сухого климата (именно климата, а не погоды) — весьма необычная ситуация.
Авторов этой книги можно понять. Не располагая данными о физиологии современных болотных растений, они, естественно, не могли вообразить такую бессмыслицу: растение вооружается против сухости, живя на болоте в окружении воды. Не будем винить их и по той причине, что сами ботаники, в том числе специалисты по физиологии растений, не очень-то хорошо разобрались в причинах этого парадокса. Имеется, правда, несколько довольно убедительных предположений.
Еще в конце прошлого века немецкий ботаник А. Ф. Шимпер выступил со своей теорией физиологической сухости. Он и последующие исследователи показали, что растение не всегда может воспользоваться водой, которая как будто имеется в избытке. Такими физиологически сухими являются, например, солончаки. С любителями засоленных мест палеоботаникам встречаться приходилось. Это, например, триасовое растение плевромейя — дальняя родственница лепидодендрона. Кстати, история ее первой находки своеобразна. В середине прошлого века с кафедрального собора в Магдебурге упал камень и, естественно, раскололся, а в нем оказался хорошей сохранности кусок плевромейи. По характеру породы и строению самого растения палеоботаники пришли к выводу, что плевромейя образовывала сплошные заросли в мелководных засоленных бассейнах. Это лишь один тип физиологически сухих местообитаний.
Иногда считают, что и в болотах вода не подходит всем растениям из-за химического состава (в ней много гуминовых и других кислот). Кроме того, болота зимой промерзают и вечнозеленые кустарнички, вроде клюквы, лишаются почвенной влаги. Чтобы не погибнуть, они должны беречь находящуюся в их тканях воду, а для этого выработать приспособления, позволяющие уменьшить испарение. Ксерофитизм болотных растений как будто получил объяснение, и именно такая точка зрения была принята палеоботаниками, изучающими аналогичные черты в растениях ископаемых болот. Но, к сожалению, и в этих рассуждениях обнаружились изъяны.

Связь различных отраслей науки

admin — Wed, 10 Feb 2010 08:44:19 +0000

Некоторые ботаники (особенно много потрудилась в этом направлении М. В. Сенянинова-Корчагина) выяснили, что болотные жители почти нацело теряют свое засухоустойчивое «обмундирование», если их выращивать в той же физиологически «сухой» воде, но в тени. Вывод из этих наблюдений был довольно неожиданным, хотя и естественным: растения пытаются защититься от света, от источника своей жизни. Последовавшие исследования показали причину. Оказалось, что при избытке света и одновременном недостатке азотистых веществ происходит слипание, а затем и гибель хлорофилловых зерен, без которых растение не может жить. На болоте с его низкорослой растительностью света более чем достаточно, а вот азотистых веществ в почве большая нехватка. Восполнить этот дефицит растения не могут (некоторые растения в погоне за азотом научились ловить насекомых), и им остается только укрываться от света. Мелкие кожистые листочки, опушение и толстая кутикула — вот их достаточно эффективная защитная мера.
Получилось конечно, очень неудачно для палеоботаников (надо принимать во внимание еще и свет), но удачно для растений. Приобретением перечисленных черт они достигают двух целей: в случае временного высыхания или промерзания болота растения не страдают от недостатка воды, а в случае избытка света не гибнут от слипания хлорофилловых зерен. Нельзя, конечно, целиком сбрасывать со счетов и физиологическую сухость в ее первоначальном понимании. Вода в болотах действительно не очень хороша, да и одним светом всего не объяснишь. Некоторые признаки ископаемых (и современных) болотных растений, например расположение устьиц в ямках или желобках, трудно связать с реакцией на избыток света. Поэтому те листья кордаитов, у которых устьица спрятаны в желобках и с изучением, которых было труднее всего, по-видимому, скорее свидетельствуют именно о некоторой физиологической сухости болот в кордаитовой тайге.
Все сказанное показывает еще раз, как тесно связаны между собой отрасли науки и как далеко иногда приходится искать решение задаваемых природой вопросов. Мы уже говорили, что выявление закономерностей в распределении некоторых полезных ископаемых требует знания климатической обстановки. Для этого приходится обращаться к ископаемым растениям. Отсюда логика исследования ведет к физиологии питания современных растений. Кто бы мог подумать, что, когда ботаник закрывает от солнца кустик растущего на болоте багульника и измеряет затем толщину кутикулы на его листьях, он способствует раскрытию подземных богатств? Здесь уместно привести высказывание знаменитого французского биолога Ламарка: «Человек, изощрившийся в каком-нибудь предмете, обширном даже, но замкнутом, может своими суждениями по данному предмету доставить нам доказательства и своей опытности, и своей осведомленности во всех деталях той области, которая является объектом его наблюдения и изучения. Однако если он мало разнообразил круг своих идей и познаний, если он остался чуждым большинству тех идей и знаний, которые он мог получить из другого источника, то в действительности он займет на лестнице различных ступеней интеллектуального развития лишь умеренную по высоте ступень... и ему даже не под силу будет уяснить себе или основать истинную философию разрабатываемой им науки».

Был ли у растений золотой век?

admin — Wed, 03 Feb 2010 08:45:55 +0000

Можно ответить твердо: да, был и, может быть, даже несколько раз. Впрочем, надо договориться о терминологии. Понятие «золотой век» несколько расплывчато. Определим его методом от противного. Золотым веком вполне можно считать время, когда с севера и юга оледенения не прижимали растительные зоны к экватору, когда не было гигантских засушливых зон, когда тропические леса не были стиснуты жесткими рамками при* экваториальной полосы. Конечно, благоденствие для одних растений означает гибель для других, но мы будем исходить из интересов большинства. По числу видов тропические растения составляют и всегда составляли подавляющее большинство в растительном мире.
Приняв такое определение золотого века, посмотрим, когда же растениям больше всего везло. В первый раз это было, по-видимому, в первой трети каменноугольного периода. В то время по всему миру распространились древовидные плауновые и другие свидетели типично тропических условий. Безморозный, но несколько сухой климат был тогда и в Ангариде, т. е. там, где потом росла кордайтовая тайга. Со второй трети каменноугольного периода началась резкая дифференциация климатов, которая нарастала все больше и больше. На гондванских материках началось великое оледенение, резко различная флора заселила отчетливые климатические пояса. В пермском периоде образовался обширный пояс засушливого климата, который продержался и в первой половине триасового периода (первого в мезозойской эре).
Большие события произошли в жизни растений во второй половине триасового периода. При однообразном тропическом климате для них открылись широкие пути для расселения. Чуть ли не по всему миру мы находим сходный набор родов и даже видов, будь то Северная Гренландия, Центральная Европа, Приуралье, Китай, Северная Америка, Дальний Восток или Юго-Восточная Азия. Некоторое своеобразие еще сохраняется за флорой гондванских материков. Но в юрском периоде флористическое равновесие понемногу захватывает и Южное полушарие. Конечно, не надо думать, что флора всех перечисленных мест совершенно повторяет друг друга. Разница в родовом и видовом составе, безусловно, есть, но разве ее можно сравнить с теми резко выраженными различиями, которые были в пермском периоде или которые наблюдаются сейчас. Для конца триасового периода пока вообще не удается установить климатической зональности по ископаемым растениям (к этому выводу недавно пришла палеоботаник И. А. Добрускина). В юрском периоде и в первой половине мелового периода климатическая зональность отмечается, но очень теплолюбивые (может быть, даже тропические) растения забираются далеко в глубь бывших внетропических областей. Есть растения, которые встречаются практически по всему миру.

Как долго продолжался золотой век?

admin — Tue, 26 Jan 2010 08:46:30 +0000

Такие очень благоприятные климатические условия планеты продолжались довольно долго, примерно сто миллионов лет. Но и потом, уже в третичное время, в Западной Европе были почти настоящие тропики. Недалеко от Лондона, у нас на Украине и во многих других местах находят остатки пальм, папоротников, различных вечнозеленых растений, ближайшие родственники которых сейчас встречаются только в тропических и субтропических джунглях. Всего этого благополучия не стало, когда началось последнее оледенение, отогнавшее всех любителей тепла далеко на юг. Золотой век закончился. Появились обширные пространства с лесотундрой и тундрой, которые раньше, возможно, не образовывали сплошной пояс. Арктические растения до этого, может быть, жили лишь в высокогорье или на Крайнем Севере.
Мы привыкли подходить ко всем событиям прошлых геологических эпох с меркой современного нам лика Земли. Однако чем дальше углубляемся мы в историю нашей планеты, тем отчетливее видим, что наш геологический период является скорее исключением, чем правилом в климатическом отношении. Такая резкая климатическая зональность флор, какую можно видеть на Земле сейчас, возможно, была в истории растений лишь один раз, а именно — в конце палеозойской эры. Это один из интереснейших выводов, к которым пришла в последнее время геологическая наука при немалом содействии * палеоботаники.
К сожалению, мы мало знаем раннюю историю растительного мира. Специалисты по девонским растениям часто говорят о том, что для тех времен не удается выделить какие-либо флористические области, наметить закономерности в географическом распределении растений. Возможно, это лишь кажущееся однообразие, связанное с недостаточностью наших знаний. Но то, что лучше изученная раннекаменноугольная флора укладывается лишь в две-три области, имеющие друг с другом много общего, указывает, что климатическая зональность и в девоне не была слишком резкой. Если так, то получается интересная общая последовательность в развитии наземного растительного мира. Сначала была плохо выраженная зональность, затем она проявлялась все ярче и сильнее, наступило оледенение, потом иссушение больших пространств. Потом идет резкий спад дифференциации, снова по всей Земле расселяется сравнительно однообразный набор растений. Затем снова нарастают климатические различия зон, в кульминациюпной точке разражается гигантское оледенение, и... дальше мы не знаем, что будет. Чтобы выводить закономерность и предсказывать будущее, мало двух циклов, у одного из которых мы не знаем начала, а у другого — конца. Но отвергать возможность возврата очередного «золотого века» нельзя. К сожалению, в любом случае это произойдет не раньше, чем через несколько миллионов лет.

Что осталось скептикам?

admin — Tue, 19 Jan 2010 10:27:30 +0000

Нарисованный Р. Флорином эволюционный ряд, ведущий от древнейших хвойных к современным, является, пожалуй, во всей палеоботанике самым красивым. Палеоботаники строили не менее аккуратные ряды для других растений, но там всегда были какие-то неувязки. То не хватало одного-двух звеньев — и вместо них рисовали гипотетические формы, то потомок оказывался старше предка. Начиная от лебахии и кончая современными хвойными, идет филогенетическая ветвь, в которой пока не видно серьезных изъянов. Но вот все, что было с хвойными раньше, довольно проблематично. Иными словами, намеченная Р. Флорином связь хвойных и кордаитов вызывает еще много сомнений. Правда, сомневаться в том, что они — близкие родственники, пока не приходится. У них очень много общих черт. Древесина у древних хвойных и кордаитов одна и та же, сходны их пыльца и семена, да и те «шишечки» (как мы выяснили, они являются укороченными побегами с семенами) тоже удивительно сходны. А сомнения остаются вот какие.
Во-первых, надо вывести иглы хвойных из длинных крупных листьев с многочисленными жилками. Правда, на этот вопрос еще можно найти ответ. Предки хвойных явно имели листья с более сложными жилками. Недаром у некоторых самых древних хвойных мы находим отдельные листья с вильчатой верхушкой. Врожденная и законсервированная способность хвойных давать сложные листья проявляется у некоторых современных и ископаемых родов разных семейств. Например, листья агатиса (даммары) внешне почти, как у кордаитов. Все это — пока лишь логические рассуждения, и растений с листвой, промежуточной между хвойными и кордаитами, мы не знаем. Но вот второй вопрос значительно сложнее. Все данные палеоботаники показывают, что спиральное расположение листьев, побегов, органов размножения в эволюции предшествует двурядному расположению. Почему хвойные должны быть исключением, и как их шишки со спиральным расположением чешуи могли произойти от сережек кордаитов, где шишечки сидят двумя рядами? На этот вопрос ответ может быть лишь один: скорее всего, хвойные произошли не от тех кордаитов, которых мы знаем, а от более древних, более примитивных форм. Может быть и так, что обе эти большие группы взяли свое начало от какого-то общего предка. Решение загадки происхождения первых хвойных придет из очень древних (может быть девонских) отложений. Возможно, что таким предком было одно своеобразное каменноугольное растение, найденное в Шотландии, у которого древесина кордаитово-хвойного типа, а листочки чешуевидные — примерно, как у араукарии.

Ожидание сенсационных ответов

admin — Tue, 12 Jan 2010 06:37:03 +0000

В последние годы палеоботаники упорно ищут новые «документы» додевонской истории растений, но успехи пока ничтожны. В то же время в девоне обнаруживаются все более и более высокоорганизованные группы. Так к загадке: «От кого произошли первые наземные растения?» добавляется новая, не менее сложная загадка, в пол-
ной мере выявившаяся лишь недавно: «Почему растения появляются в девонских отложениях внезапно и сразу высоко развитыми?».
Сенсационными могут быть неожиданные ответы на тайны природы. Но вновь возникающий вопрос порой бывает еще более сенсационным, по крайней мере для специалиста. Палеоботаника столкнулась, таким образом, с проблемой, которая стоит других великих загадок природы. Будет ли дан ответ на нее? Едва ли это случится скоро. Приходится уповать или на неожиданные находки, или на длительный анализ всех обстоятельств того непонятного пока переломного момента. Бее придется учитывать тому, кто возьмется за решение этого вопроса: и особенности накопления осадков того времени, и сообщения специалистов по ископаемым спорам, и многое-многое другое

Сущность открытий Вавилова

admin — Tue, 05 Jan 2010 10:46:29 +0000

Сущность открытых Вавиловым закономерностей вкратце сводится к следующему. Совершенно очевидно, что чем более родственны друг другу организмы, тем больше у них общих черт. Это исходное положение биологической систематики. В основе каждого вида лежит некий набор обязательных признаков, без которых надо говорить уже о другом виде. Но другие признаки, не являющиеся видовыми, обнаруживают большую или меньшую степень изменчивости. Изучая многочисленные сорта культурных растений, Н. И. Вавилов подметил, что эта изменчивость упорядочена. У близких видов одного рода она идет в почти одинаковых направлениях, причем чем ближе по происхождению виды, тем полнее это сходство. Дело доходит до того, что различие в форме семян (или других органов) у видов, принадлежащих разным родам, становится меньшим, чем у видов одного рода. Получается массовая симуляция органов. То же явление наблюдается и при анализе семейств, порядков и т. д. Но ведь ограниченность изменчивости означает и ограниченность в ассортименте признаков. Растения не могут выйти за пределы определенного круга черт, хотя круг и очень широк.
Примеры такой ограниченной и повторяющейся изменчивости у систематических групп разного уровня хорошо видны среди ископаемых растений. Когда речь шла о кордаитовых листьях, то фигурировали два их анатомических типа, за которыми стоят разные роды. У одного рода (Rufloria) устьица спрятаны в желобках, а у другого (Cordaites) разбросаны по поверхности листа. По признакам микроструктуры второй род может быть подразделен на несколько подродов. В пределах каждого рода и подрода можно найти листья самого различного внешнего облика: длинные и короткие, узкие и широкие, с закругленной и приостренной верхушкой и т. д. Микроструктура — постоянный устойчивый признак, а внешние черты подвержены значительной, но однообразной изменчивости. Поэтому, классифицируя листья по очертаниям, густоте жилкования и тому подобным признакам без учета микроструктуры, палеоботаники включали в один вид листья, в действительности принадлежащие разным родам.
Прежде чем закончить эти затянувшиеся рассуждения, заметим, что перечисленные пути появления параллелизма не только вероятны, но и доказаны. Однако мы не можем сказать, с каким из них в каждом конкретном случае мы имеем дело. Причина этому — наше почти полное незнание приспособительной ценности самых основных признаков растения. Пожалуй, особенно интересно и непонятно независимое появление очень тонких микроскопических структур в тканях, появление удивительно сходных спор или пыльцы у самых разных групп где-то в середине или в конце их эволюционного развития. С чем мы здесь имеем дело, пока совершенно непонятно. Конечно, мы очень привыкли относиться к микроструктуре несколько с большим почтением, чем к общей морфологии. Исследователи с легкостью допускают образование одинаковой формы листьев у неродственных растений, а завидев сходство в строении тканей — склонны сразу видеть родство. Однако у нас нет особых оснований считать, что в мастерских природы ювелиры в большей цене, чем плотники, и что их не заставляют одну и ту же работу проделывать заново несколько раз.