Хансйорг Кюстер: История леса. Взгляд из Германии

Первыми живыми организмами были не животные, которым требовался для дыхания кислород из атмосферы, а растения, и возникли они не на суше, где температура воздуха сильно колебалась, а в воде. Растения строят свое тело с помощью реакции фотосинтеза. Для этого им необходимы диоксид углерода (углекислый газ), который всегда имелся в атмосфере Земли, вода, а также солнечная энергия. В процессе фотосинтеза образуются органические соединения, из которых формируется тело растения, а в качестве «отхода» в окружающую среду выделяется кислород. Поначалу это не влияло на состав атмосферы – кислород вступал в реакцию со свободным железом, а образующиеся оксиды железа оседали на дне моря. И только когда свободного железа уже не осталось, состав окутывающей Землю воздушной оболочки начал меняться. Уровень кислорода в атмосфере повышался, а это приводило к понижению температуры. С течением времени влияние фотосинтеза на состав атмосферы стало заметным. Дело не только в том, что растения выделяли кислород, но и в том, что они использовали диоксид углерода, так что концентрация этого «парникового газа» в атмосфере снижалась. Постепенно не только в морях, но и повсюду температура понизилась настолько, что существование растений стало возможно и на суше.

Однако долгое время эволюция живых организмов оставалась тесно связанной с водой. Появлялись новые многочисленные виды растений, прежде всего – водорослей. Были среди них крупные, мощные многоклеточные организмы, напоминавшие сегодняшние морские водоросли из отдела бурых. Они обладали высокой плавучестью, так что, несмотря на значительный вес, могли держаться близко к поверхности воды. Условия здесь были самые лучшие – солнечные лучи для фотосинтеза проникали сквозь воду, а сама вода и углекислый газ поступали в каждую клетку организма. Вскоре появились и такие водоросли, которые не дрейфовали свободно по воде, а прикреплялись ко дну органами, напоминающими корни современных растений. Вблизи берегов они образовывали залитые водой газоны, похожие на заросли морской травы (зостеры).

Всем этим растениям не нужно было того, что требуется для жизни на суше. У них не было ни опорных систем, поскольку вместо собственного скелета их поддерживала вода, ни проводящих – вода и так поступала в каждую клетку.

Важную роль для выхода растений на сушу сыграло то, что многие из них обитали близко к поверхности воды. Видимо, отдельные растения вымывались прибоем на твердый берег, или же при колебаниях уровня моря пересыхал участок морского дна, к которому прикреплялись обитавшие там организмы, напоминавшие зостеру. Большинство их, оказавшись вне привычной водной среды, быстро погибали, ведь фотосинтез на суше продолжался, стимулируемый энергией солнца, а вода переставала поступать.

Однако не все на суше было для растений трудно и плохо. Если светило солнце, то на суше было теплее, фотосинтез шел быстрее, так что солнечная энергия усваивалась легче и полнее. Поэтому если растительный организм, оказавшись на суше, выдерживал новые условия и не погибал, то в борьбе за жизнь он получал преимущества. Но надо помнить: по законам эволюции организм не мог приобрести свойства наземного растения в тот момент, когда он впервые оказался на суше. Его строение, обусловленное генотипом, должно было посредством мутаций обеспечить ему такие свойства, еще когда организм жил в море. А для условий жизни в море «наземные» свойства были совсем неподходящими.

Первые наземные растения появились на нашей планете в геологические эпохи верхнего силура и нижнего девона, то есть более 400 миллионов лет назад. Корнями они всасывали воду, которая далее по трубкообразным водопроводящим клеткам стебля поступала в удаленные от поверхности земли части растения. Водопроводящие клетки имели жесткий каркас из лигнина – того же самого вещества, из которого состоит древесина, он придает стабильность не только водопроводящим клеткам, но и растению в целом, так что оно может расти вверх, к солнцу, удерживая побеги в вертикальном положении. На наружной поверхности растения имелся тонкий слой воска – кутин, не пропускавший наружу воду. Только через специальные участки (ботаники называют их «устьица») вода могла покидать тело растения. Испаряясь через эти отверстия, вода способствовала поддержанию постоянной температуры вокруг организма.

Возникновение первых наземных растений нетрудно описать с технической точки зрения – мы легко распознаем здесь важнейшие «изобретения», позволившие растениям жить вне морской среды: водопроводящие клетки с их прочными стенками из лигнина и восковой слой вкупе с системой отверстий-устьиц.