Среди первых семенных растений были цикадопсиды («подобные цикадовым»). Перистые листья они унаследовали от папоротников, но размножались семенами, которые сидели на отдельных веточках или на кончиках листьев, раскинувшихся на несколько метров. Отмирая, листья складывались вдоль ствола и служили кровом для многочисленных членистоногих. Цикадопсиды — древнейшая ветвь голосеменных, которая объединяет несколько вымерших групп растений, похожих на саговники (цикадовые). Только саговники из них и сохранились, и то — всего немножко, в тропиках. Прямым стволом с розеткой перистых листьев на верхушке саговники напоминают пальмы, но вместо цветов и плодов на них торчат большие, похожие на зеленые или оранжевые шишки стробилы.
К концу девонского периода (364 млн лет назад) разнообразие растений стремительно возросло. На суше колыхались многоярусные леса. У растении, составлявших верхний ярус, листья стали толстыми, чтобы выдерживать постоянное яркое освещение. (Это, кстати, означает, что последние 400 млн лет световой режим на Земле не менялся.) Плотность устьиц у девонских растений была низкой, что подтверждает высокое содержание этого газа в атмосфере. (Чем выше содержание в атмосфере углекислого газа, тем меньше растению надо устьиц на единицу площади листа.) Развилась корневая система, усилился ствол и устойчивость к разложению (прежде всего за счет лигнина). Лигнин (от лат. «лигнум» — «дерево») представляет собой смесь органических соединений, которая пропитывает клеточные оболочки и вызывает их одеревенение. В позднедевонскую эпоху деревья образовали новую среду обитания — неоднородное пространство, где первые четвероногие могли укрыться от огромных хищных членистоногих.
Салат с грибами
Ускорил освоение суши сосудистым растениям их союз с грибами. Это слаженное и сросшееся новшество обогатило растение и отмечено в названиях грибов — подберезовик, подосиновик. Привязанность грибов к своим лесным хозяевам выражается в том, что клетки гриба переплетаются с корневыми тканями или плотно обволакивают корень снаружи, превращаясь в микоризу (греч. «грибокорень»). Поскольку всасывающие нити грибов (гифы) в 100 раз тоньше корневых волосков, они чаще пронизывают почву, улучшая питание растения.
Большинство микоризных грибов делают свое дело невидимо, без света. Грибу подобное сожительство нужно для защиты от солнечных лучей. Изначально грибы только обеспечивали первые, не имевшие корней наземные растения водой и минеральными растворами. Со временем благодаря микоризе у растений возросла проницаемость листовой мякоти для углекислого газа и повысился уровень хлорофилла.
Животные тоже научились использовать грибы не только в пищу. Пластинчатые грибы культивирует человек и термиты с муравьями. Жуки-короеды и некоторые перепончатокрылые носят грибы в особых «карманах» скелета для подкормки своих личинок.
Грибы, несмотря на их внешне спокойный, неподвижный образ жизни, не растения. Предпочитают всасывать органические вещества в готовом виде. Клеточная оболочка у них защищена хитином, из которого также строят скелет насекомые. Как и животные, вместо крахмала они запасают гликоген, а выделяют мочевину. По этим и многим другим признакам, в том числе молекулярным, грибы ближе к животным и вполне достойны собственного царства. То, что мы обычно видим и едим — только плодовое тело гриба, распространяющее споры. Основа гриба — грибница — всегда спрятана (в почве, в растении, или в животном, где поселился гриб).
Царство грибов подразделяется на несколько классов, где есть и одноклеточные, и многоклеточные, и неклеточные (как бы одна огромная клетка со множеством ядер). Грибы, с которыми мы всегда готовы разделить собственное жилище, особенно кухню, называются высшими. Их около 30 тыс. видов. Здесь с названием все предельно ясно: если люди считают себя высшими существами, то те, кого они едят, — конечно, тоже высшие (среди раков — высшие те, к которым относятся омары и креветки). Пластинки или трубки, которые свисают под шляпкой, скрывают спороносные основания. В природе высшие грибы исключительно важны. Именно они в основном создают микоризу и разрушают неразрушимые лигнин и клетчатку (как трутовик).
У грибов из другого обширного класса споры содержатся внутри особых продолговатых клеток, похожих на мелкие стручки с крышками. Эти клетки называются сумками, а весь грибной класс — сумчатыми грибами. Их около 30 тыс. И среди них есть вкусные — сморчки и трюфели, которые сами по себе служат оболочками, скрывающими сумки. Более известны из сумчатых грибов дрожжи, пенициллы (давшие название пенициллину) и так называемые вредители, в том числе грибы, которые едят нас (и вполне успешно). Грибок-спорынья помогает злакам и другим травам вырабатывать отравляющие вещества — алкалоиды (органические соединения, подобные кофеину и морфину). С точки зрения человека от спорыньи один вред — запах неприятный, бред вызывает и припадки (непроизвольные сокращения гладкой мускулатуры).
Наконец есть одноклеточные микроскопические грибки, обитающие в основном в воде. Эти разрушители органических веществ с прочной, пропитанной хитином оболочкой первыми из грибов отметились в ископаемой летописи. Они вместе с сумчатыми грибами известны с вендского периода (или с главы III).
В среднеордовикских отложениях часто встречаются обрывки трубчатых растений с восковым налетом. Это могут быть остатки наземных грибов или лишайников. Кроме них попадаются споры и кусочки грибницы настоящих микоризных грибов. Уже тогда они помогали риниофитам освоиться на суше. В девонских углях вместе с первой древесиной появились и разлагавшие эту древесину сумчатые грибы. Съедобные пластинчатые грибы в ископаемом виде почти не сохраняются. Они известны из раннемелового янтаря.
А теперь о погоде
С расселением наземных, особенно сосудистых, растений и их соседей многие явления на суше, прежде управляемые геологическими факторами, перешли под влияние живых существ. Если объекты неживой природы «пытаются» уменьшить свою поверхность, то организмы стремятся ее расширить. Примеры такого расширения просто поразительны. Поверхность листьев европейских деревьев и кустарников в четыре раза больше площади самой Европы, а поверхность корней в 20 — 400 раз превышает поверхность листьев и в 80 — 400 раз — площадь всей суши. А теперь представьте себе, что должно было произойти с почти застывшими в своей неизменности горными породами и воздушными слоями, когда площадь их соприкосновения с активными веществами увеличилась в сотни раз. Произошло это по вине наземных растений.
До появления на суше сосудистых растений климат там был преимущественно сухой. Ни геологические явления, ни прежние наземные сообщества изменить его не могли. С конца девонского — начала каменноугольного периода (365–330 млн лет назад) весь атмосферный углекислый газ и водяной пар прокачивались растениями, причем по нескольку раз в год. Да и как могло быть иначе, если давление всего в одной из нескольких миллиардов клеток большого дерева превышает давление в любой жидкостной системе, созданной человеком? Испаряясь через устьица, водяной пар повисал облаками, а ветры с взморья гнали их в глубь континентов, доселе не знавших дождей. (Ныне 60–70 % годовых осадков влаги возвращается в атмосферу через растения.) Вместо бурных потоков потекли величавые реки с усмиренным прибрежной растительностью течением. Пересыхающие лужи под сенью леса превратились в озера и болота.
В каменноугольных болотах с выделением серной и уксусной кислот разлагались органические вещества. Капли летучей серной кислоты служили затравкой для облаков, а кислотные дожди усиливали выветривание.
Так же быстро проходили изменения под землей. Наземные растения и связанные с ними грибы и микроорганизмы создали огромные площади, где осуществлялось выветривание горных пород. Благодаря испарению через них постоянно прогонялась вода. (А вода, как известно, камень точит.) Корни и грибы выделяли активные вещества. Гниение листового опада, корней и побегов усилило поступление органических кислот.
Нагнетание углекислого газа в почву («дыхание» почвы), где его содержание могло в 10 — 100 раз превышать атмосферное, изменяло кислотность среды и ускоряло разрушение минералов. Даже в низинах, где без растений породы только накапливались, все пронизывающие корневища принесли с собой целый набор разлагающих минералы веществ.
Проникновение растений в горные районы усилило выветривания. Обогащенные за счет жизнедеятельности растений питательными веществами соединения смывались в моря. (Ныне 85 % от поступлений азота в моря приходится на реки и связано с деятельностью растений.) В поверхностных водах «цвел» фитопланктон. Фитопланктон затенял дно, а бактерии, разлагавшие отмершую органику, забирали из водной среды кислород. На мелководье, наиболее населенной части океана, начались заморы.