ТОП 10 лучших статей российской прессы за
Nov. 27, 2024

Лишайники (Lichenes) — самые простые из наземных растений. Наряду с водорослями их традиционно относят к низшим растениям, поскольку один из компонентов лишайника представляет собой одноклеточную водоросль. Но живя в лишайниках, известных своей неприхотливостью, водоросли перестали осуществлять половой процесс. Грибы же — другой компонент лишайника — хорошо приспособлены к жизни на суше и могут размножаться половым путём даже в самых суровых условиях. Если говорить о лишайнике как о целостном организме, то он ведёт себя вполне традиционно для растения. Может размножаться вегетативно, просто отделяя кусок себя самого. Но иногда для этого возникают специальные выросты, выполняющие ту же роль, что и «усы» у клубники. Некоторые лишайники образуют на своей поверхности мелкие плодовые тела, сферические или в форме плоских чашечек. В них созревают грибные споры. Впоследствии появившийся из споры гриб находит нужную ему водоросль и объединяется с нею.

Споры грибов могут нести полный генетический набор, присущий этим организмам, в том случае, если спора возникла в процессе слияния двух половых клеток. У растений же споры появляются бесполым путём и имеют половинный набор генов. Соответственно, таково же выросшее из спор поколение (половое) вместе со своими половыми продуктами. Когда две половые клетки сливаются, набор восстанавливается.

Мхи (Bryophyta) тоже размножаются спорами, но у них этот процесс проходит по-другому, нежели у лишайников. Сначала на одном растении либо на соседних появляются мужские и женские органы (своего рода тычинки и пестики). Вышедшие на волю мужские половые клетки по воде — это может быть роса или капли дождя — устремляются к женскому «цветку» и находящимся в нём яйцеклеткам. Из оплодотворённой яйцеклетки получается «семя», которое тут же, не покидая материнского растения, прорастает и превращается в коробочку на ножке. В ней созревают споры, рассеивающиеся затем вокруг. Из них-то и появляется мягкий мох. Как и на папоротниках, на мхах никогда не бывает цветов, ведь, по сути, само растение и есть долгоживущее зелёное «соцветие». Следовательно, это поколение — половое, а коробочка — бесполое.

Что касается папоротника (Polypodiophyta), то он, как и прочие высшие (сосудистые) растения (Embryophyta), большую часть жизни остаётся бесполым организмом. Раскидистые «листья», которые придают папоротнику роскошный вид, несут на нижней стороне многочисленные пластинки со спорами. Другими словами, зелёная розетка является аналогом крохотной и недолговечной коробочки мха. Но всё должно быть уравновешено, и, значит, половое поколение папоротника остаётся чахленьким. Так и есть, вырастающий из споры половой побег — заросток — правильнее было бы назвать недоростком. Листочек в форме сердечка длиной менее сантиметра — вот что он представляет собой у большинства папоротников. На нём и созревают яйцеклетки и (или) спермии, после слияния которых начинается рост самого папоротника. У примитивных папоротников заросток вообще не показывается из земли и без содействия грибов существовать не способен.

Споры могут быть одинаковыми по размеру, как это имеет место у мхов и лишайников. Среди папоротников же начался процесс разделения спор. Часть папоротников рассеивала абсолютно одинаковые споры. Но у других видов споры различались по размерам: бoльшая спора давала начало заростку с женскими органами, а меньшая — заростку с мужскими. Тот путь развития, который привёл к цветковым растениям, опирался на последний (разнополый) вариант.

Примерно так же размножаются «двоюродные братья» папоротника — хвощ и плаун (Equisetophytina, Lycopodiophyta). Только споры у них образуются на верхушке растения на особом спороносном побеге, похожем на колосок или шишечку. Папоротники, хвощи и плауны, в общем-то, стоят на одной эволюционной ступени и давно пережили свой расцвет. Те времена, когда им принадлежала вся суша, остались далеко позади. Но был в истории момент, когда вместо спор папоротники научились производить семена. Так началась эра семенных растений. Тем не менее понадобилось ещё 200 млн лет, прежде чем размножение семенами обрело современные черты. Сами же семенные папоротники (Pteridospermatophyta) канули в лету, оставив после себя, однако, многочисленных потомков.

Ближайшие родственники семенных папоротников саговники (Cycadophyta) здравствуют и поныне. Эти голосеменные растения (Gymnospermae) действительно унаследовали кое-что из облика папоротников и растут в виде пышной розетки из похожих на страусиные перья листьев, в середине которой водружена гигантская шишка. Словно кто-то из озорства скрестил ёлку с папоротником. От этой древней ветви голосеменных произошли все более поздние растения данной обширной группы.

Что же такое семя и чем оно хорошо?

Начнём с того, что даже самое мелкое семя весомее одноклеточной споры, а значит, жизнеспособнее её. Будучи более сложным многоклеточным образованием, семя может модифицироваться практически до бесконечности, что и демонстрирует нам сегодняшний растительный мир. Не счесть изобретений, возникших для разноса семян — ветром ли, водой ли, животными ли. А способность к расселению — один из главных залогов эволюционного успеха.

Второе важное отличие и одновременно достоинство семени заключается в том, что оно представляет собой уже готовый к дальнейшему росту миниатюрный зародыш будущего растения. Если спора — это лишь маленькая искорка жизни, то в семени из неё уже раздут огонёк. Формирование зародыша проходит на материнском растении, что можно уподобить внутриутробному развитию млекопитающих. Аналогия напрашивается и в отношении вскармливания новорождённых. Пробуждающийся росток пользуется запасённым в семени резервом до тех пор, пока не сможет питаться сам. А проросшая спора начинает самостоятельную жизнь с нуля.

Нечто, отдалённо напоминающее зародыш в семени, изобрели и водоросли. В частности, у некоторых саргассов (Sargassum spp.) яйцеклетка не уплывает вдаль, как положено, а остаётся на растении, там оплодотворяется и подрастает до размеров булавочной головки. У этой крошки, называемой пропагула, уже намечаются прикрепительные «корешки». Скоро пропагулы «спрыгивают» с материнской водоросли и следуют дальше, причём осиливают расстояние до полутора километров. В течение нескольких дней все они «укореняются», но менее чем через два месяца уже теряют такую способность. Этот срок не идёт ни в какое сравнение с долговечностью семян. Тем не менее «находчивые» саргассы считаются одними из самых агрессивных водных растений, способных быстро захватить территорию.

Семенные растения (Spermatophytha) избавились от стадии заростка, живущего самостоятельно. Весь процесс от спороношения до образования половых клеток проходит на материнском растении, причём иногда в масштабах, едва заметных невооружённому глазу. Но сами спороносные побеги крупны и отчётливы, у голосеменных растений это не что иное, как шишки. Каждая обычно состоит из множества чешуеобразных спороносных листиков, хотя число их может уменьшиться до одного. На листиках формируются особые вместилища со спорами, прорастающими здесь же внутри. Далее в них образуются половые органы и вызревают половые клетки.

Спороносные побеги, то есть шишки, разделены на два пола. Одни из них, мужские, производят мелкие споры, из которых в итоге получаются спермии. В других шишках развиваются крупные споры внутри своих вместилищ, которые носят говорящее название — семязачаток. Все дальнейшие процессы, ведущие к образованию семени, проходят внутри семязачатка, поскольку созревшая тут яйцеклетка никуда не двигается ни до, ни после оплодотворения. А вот спермии должны покинуть свои места и отправиться на поиски женских шишек, которые могут располагаться на одном с ними растении либо отдельно, на другом.

У примитивных голосеменных — саговников и гингко (Cycas spp., Gingko biloba) способ оплодотворения ещё архаичен. Спермий движется с помощью жгутиков и подплывает к яйцеклетке по воде. Тогда как более продвинутые голосеменные придумали пыльцу — мужское начало, закованное в плотную оболочку. Пыльца не страдает от высыхания, хорошо разносится и не нуждается в воде для прорастания. Благодаря этим качествам она доставляется к женским органам в избытке, а значит, возрастает и продуктивность семян. Но самое главное, оплодотворение растений наконец-то перестало зависеть от наличия влаги. Пыльцевое зерно представляет собой аналог заростка папоротника с мужскими органами.

Спороносные листики голосеменных растений своей формой напоминают совок, редко чашу. Зачаток семени на таком листике сидит открыто. Природа сочла это несовершенством, и на следующем этапе эволюции он «укрылся» — так появились покрытосеменные, или цветковые растения (Magnoliophyta). Плодолистик, соответствующий спороносному листику голосеменных, сложился пополам и сросся завернувшимися внутрь краями. Образовалась замкнутая полость — завязь, внутри которой покоится один или несколько семязачатков.

Но теперь между спермием и яйцеклеткой возникла преграда, какой прежде не было. До спрятанной семяпочки добраться нелегко, и процесс оплодотворения заметно усложнился. Чтобы организовать его, из спороносного побега возник новый орган — цветок. Его женская часть представлена пестиком, основание которого и есть завязь. Спороносные листики мужской шишки в цветке превратились в длинные тычиночные нити, несущие пыльники, в коих рождается пыльца. Попадая с тычинок на пестик, она прорастает и оплодотворяет находящуюся внутри яйцеклетку.

Пыльца голосеменного растения залетает под чешуйки женской шишки и скатывается к открыто лежащему семязачатку. У покрытосеменного растения всё сложнее. Сначала пыльцевое зерно попадает на липкую вершинку пестика (рыльце) — здесь и только здесь оно способно прорасти, повинуясь химическому приказу. Внутрь пестика от зерна начинает расти пыльцевая трубочка, несущая на кончике два неподвижных спермия. Постепенно удлиняясь, она устремляется вниз, в недра завязи, к скрытой там семяпочке. Отыскивая яйцеклетку в глубинах цветочной плоти, спермий движется «на зов» привлекающих его веществ. Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а другой сливается с дополнительными тельцами, из которых потом формируется питание для зародыша (эндосперм). В пшеничном зерне эндосперм занимает почти всё пространство, а в горошине его практически нет. Вместо этого непомерно раздут сам зародыш, в семядолях которого скрыт весь запас питательных веществ.

Лепестки цветка, которые исторически возникли из тычинок, в половом процессе не задействованы. Но они способствуют тому, чтобы в цветок попала пыльца с другого растения, привлекая третью строну — опылителя. Те же растения, что опыляются ветром, либо сильно уменьшили лепестки, либо совсем их утратили. Ведь в этом случае венчик скорее помеха, чем помощь. Тычиночные нити у ветроопыляемых растений очень длинные, крупные пыльники вырабатывают огромное количество мелкой летучей плодотворной пыли, лишь ничтожная часть которой попадает на нужные цветки. Длинные пестики сидят открыто, не прячась в недрах цветка. Мелкие цветки без лепестков свойственны также водным растениям, полностью погружённым в воду. Пыльца в таком случае переносится водой и часто начинает прорастать уже при выходе из пыльника, создавая клубочки. У морских трав пыльца изначально нитевидная.

«Покрытые» семена в отличие от «голых» развиваются в благоприятнейших условиях — в комфорте и на полном довольствии. Внутри завязи достаточно влаги и питательных веществ, чтобы в семени накопился солидный запас, который пригодится ему при прорастании. Ну а стенки завязи превращаются в плод — вкусную приманку для невольных «сеятелей». Словно спящая царевна в хрустальном гробу, покоится зародыш в семени. И пробудится он только тогда, когда семя попадёт в подходящую среду. Причём ожидание может длиться годами и десятилетиями, а зёрна отдельных растений не теряют всхожесть веками. Так, семена лотоса орехоносного (Nelumbo nucifera), найденные в одном из торфяных болот на территории Японии, по подсчётам учёных, пролежали там более тысячи лет. Но даже после столь длительного покоя семена сумели воскреснуть и дать нормальные всходы и цветы.

Словом, оригинальное и закономерное изобретение природы, называемое семенем, оказалось до крайности удачным. И привёл этот эволюционный путь в царство цветковых растений, в которое превратилась наша планета.