Алексей Целлариус - Нескучная биология

Жизненные формы лишайников: А – накипной; Б – листоватый; В – кустистый

Лишайник ориентируется на наличие воды, и при жизни в Антарктиде или в центре Австралии в этом есть глубокий смысл. Появление воды – это, одновременно, означает снижение (в пустыне) или повышение температуры. В иных пустынях дожди (или роса) случаются раз в несколько лет, причем через несколько дней все высыхает до исходного состояния. «Жаркие» дни в центре Антарктиды или в высокогорье, когда солнце нагревает поверхность скалы до такой степени, что она «отпотевает» – тоже очень большая редкость, и длится эта благодать недолго. Даже и не в столь запредельных условиях, скажем, на скалах Таймыра или Ставрополья, лишайник большую часть жизни проводит в спячке. Поскольку растут лишайники «урывками», то обычно рост идет очень медленно. Известны лишайники, которым, по приблизительным расчетам, должно быть более пяти тысяч лет.

Растения в целом – сухопутные существа. То, что мы называем водными растениями, это, в большинстве своем, вполне сухопутные создания, просто стоящие «по колено», «по пояс» или «по горло» в воде. Некоторые водные растения не стоят, а плавают, что дела не меняет. Но практически все они черпают углекислый газ и кислород из воздуха, а прочие минеральные вещества из грунта, со дна водоема, а не из воды, в отличие от водорослей. И даже те очень немногие, которые полностью погружены под воду, вроде элодеи, органы размножения обычно выносят на поверхность. Среди растений по-настоящему водных на свете – раз-два и обчелся. Собственно, все главные признаки и свойства растений – это приспособления, приобретенные их предками водорослями при выходе на сушу.

Море – колыбель жизни, большинство из нас усвоило это еще в школе. Однако возможно, первые формы жизни возникли не в море, а на суше, в почвенных растворах, и только потом проникла в море. Соответственно, на сушу из воды вышла не жизнь вообще, а жизнь многоклеточная. При этом, практически все сухопутные группы многоклеточных организмов вышли на берег не из моря, а из пресной лужи. Растения не исключение – их предками были пресноводные зеленые водоросли, по-видимому очень похожие на современные харовые водоросли. Обитали эти предки, вероятно, не в озерах и реках, а именно в мелководных лужах. Лужам свойственно периодически высыхать, и это служит очень мощным стимулом к выработке приспособлений для сухопутной жизни.

Посидония – водное цветковое растение

Завоевание суши зелеными водорослями началось очень давно, около полумиллиарда лет назад, в начале ордовикского периода. А уже из середины ордовика известны споры, очень напоминающие споры растений. А совершенно несомненные остатки растений появляются в силуре, в отложениях, имеющих возраст около 430 миллионов лет. В девонском периоде, около 400 миллионов лет назад, когда сушу начали осваивать наши предки амфибии, растения были уже многочисленны и разнообразны. Очень вероятно, что за покорение безжизненных берегов водоросли взялись не в одиночку, а в союзе с грибами. Тесный союз гриба и корня – микориза – ныне известен для огромного большинства (более 80 %) «высших» растений. Гриб снабжает растение минеральными веществами, а растение расплачивается за это углеводами. Похоже, что этот союз возник на заре времен и был одним из условий успеха завоевания суши.

Жизнь водоросли, надо сказать, довольно проста, избыток проблем водоросль не обременяет. Особые органы питания не нужны, питательная среда – вода с растворенными в ней разно-образными веществами – окружает водоросль со всех сторон, и она «впитывает» необходимое, так сказать, всем телом. Хотя у некоторых, в основном крупных, водорослей и в воде возникают сложности. У многометровой ламинарии, например, верхняя часть освещена лучше, чем прикрепленная ко дну, и появляется необходимость транспортировки продуктов фотосинтеза из одной части слоевища в другую. При жизни на суше эта проблема встает в полный рост.

Из весьма приличного набора веществ, потребных живому организму, в воздухе в доступной для растения форме содержатся только углерод (в составе углекислого газа) и кислород. Прочие нужные вещества есть в почве, и растению на суше необходимо часть тела погрузить под землю, к источнику питания, а часть оставить на поверхности, под лучами солнца, иначе невозможен фотосинтез. Хочешь не хочешь, а нужно наладить транспортировку минеральных веществ из подземной части наверх.

Проблема номер два – жесткость тела. Под водой, какой бы ни свирепствовал на поверхности шторм, он ощущается лишь как мягкие движения воды. На суше ветра и ливни быстро растреплют мягкое слоевище многоклеточного в лохмотья. Вдобавок, свое тело фотосинтетику вообще лучше поддерживать в более или менее вертикальном положении, так можно расположить фотосинтезирующие части в несколько ярусов и более эффективно использовать солнечный свет. Требуются особые структуры, придающие телу жесткость. Ну и, наконец, на суше необходимы особые покровы, предохраняющие тело от высыхания. Все это ведет к возникновению групп специализированных клеток, которые отвечают за транспорт, за жесткость и прочность, за защиту. Возникают ткани. А именно ткани – это то самое, что отличает растения от водорослей и других протист.

Вода – штука любому организму совершенно необходимая. Живая клетка состоит более чем наполовину из воды, все биохимические реакции, как впрочем и большинство химических реакций вообще, не идут «посуху», взаимодействия молекул происходят в водном растворе. У растений и животных вода, вдобавок ко всему, – главное транспортное средство. Различные вещества переносятся от одной части тела к другой при помощи воды. В одной части тела вещество поступает в раствор, в другой – извлекается из раствора соответствующими тканями. И вот тут у растений возникают проблемы. Растение потребляет почти в двадцать раз больше воды, чем животное аналогичного веса. В чем дело? Дело в том, что у растения нет мышц, которые, тем или иным способом, «гоняют» воду в теле животного. Движение соков у растения устроено совершенно иначе, и именно перенос веществ от корневой системы к листьям требует от растения ненасытно сосать воду из почвы.