Владимир Комаров - Происхождение растений

При недостатке фосфора в почве обращаются к фосфоритам, которые образовались за счет скоплений костей ископаемых животных. В новейшее время начата разработка минерала апатита, содержащего фосфор. Однако, как говорит Д. И. Менделеев, нет почти ни одного каменистого вещества, составляющего массу земной коры, в состав которого не входил бы фосфор. Следовательно и здесь общий запас фосфора на Земле совершенно достаточен для развития жизни.

Калий образует в литосфере соединения с кремнием, много его и в морской воде. Следовательно, общий запас его вполне достаточен. Без калия невозможен рост растений и животных. Он способствует перемещению углеводов, принимает участие в обмене белковых веществ и стимулирует явления жизни своей радиоактивностью.

Кальций необходим для нейтрализации органических кислот, образующихся в тканях растений, как результат неполного окисления Сахаров в процессе дыхания. Присутствие его обусловливает правильное развитие листьев. Присутствие кальция в почве усредняет кремнекислоту и гуминовые кислоты почвы, что оказывает громадное влияние на рост корней и всасывание ими почвенного раствора. Излишек солей кальция в почве может вызвать щелочную реакцию и обусловить подбор определенных выносливых к щелочной реакции растений, исключив обычные растения, требующие слабо кислой или нейтральной реакции. Внешность растений, как показали работы Кернера[22] и других, явно меняется в присутствии углекислых солей кальция.

Запасы кальция в земной коре состоят, главным образом, из осадочных морских отложений, известняков и мела. Кальций здесь органического происхождения, главным образом, за счет остатков разного рода раковин и панцирей морских животных. Большое участие в его накоплении принимали также кораллы и водоросли, отлагающие при жизни кальций в своих оболочках.

Чтобы представить себе общее количество кальция, связанного в известняках, достаточно вспомнить, что количество углекислоты, связанной кальцием, «в сотни раз больше всего количества угольной кислоты, находящейся в данный момент в атмосфере, в океане, в живом веществе, и угольной кислоте, соответствующей углероду пластов каменного угля, технически доступных»[23].

Углекислый кальций в воде растворяется благодаря сверлящим его неустанно животным и водорослям. Сверлящие водоросли, циановые и зеленые, очень обыкновенны. Они в течение долгих геологических периодов безостановочно сверлят камень и раковины и пускают кальций, а попутно и некоторое количество магния и фосфора в великий круговорот природы.

Таким образом, иммобилизируясь в осадочных горных породах, кальций постоянно возвращается снова в растворимое состояние и в виде гипса и других солей попадает в воду и в почвенный раствор, откуда и извлекается растениями.

Магний необходим, так как он сопровождает белковые вещества и входит в состав наиболее важного из веществ, окрашивающих растения, именно хлорофилла; магния в хлорофилле до 2 %. В противоположность кальцию запас магния в земной коре связан, главным образом, с кремнеземом и алюминием и принадлежит минералам, образующимся в глубоких слоях литосферы.

Магний белков и магний хлорофилла удерживается организмами в течение всего периода пышного развития растительной жизни на Земле, незначительная часть его все же выделяется в виде магниевых карбонатов и других растворимых солей, переходящих на земной поверхности в мало растворимые магниевые силикаты, и тем для жизни теряется. Зато изрядный запас магния растворен в водах как пресных, так и морских, откуда и черпается растениями.

Железо необходимо растениям, так как прежде всего без него не образуется хлорофилл.

Кроме того, железо играет большую роль в тех химических равновесиях, которые делают возможной жизнь подводных организмов. Запас растворимого в воде железа настолько велик, «то вопрос о его круговороте еще не возникал.

Наконец, для жизни необходимы ничтожные сравнительно количества иода, алюминия, бора, кобальта, никеля, меди, марганца, натрия, лития, фтора, мышьяка и так называемых «редких земель». В большом количестве встречается кремний, он пропитывает клеточные оболочки и тем защищает растения от. мелких вредителей. Некоторое значение имеют еще хлор и цинк.

Словом, для нас ясна та теснейшая связь органической жизни с неорганическим миром, без знания которой явлений жизни понять нельзя. Ясен также и химический характер явлений жизни. Только понятая химически жизнь поддается научному анализу, порывает связь с мистицизмом и метафизикой и входит в систему диалектического материализма.

«Если все многоклеточные организмы — как растения, так и животные, включая человека, — вырастают каждый из одной клетки по закону клеточного деления, то откуда же проистекает бесконечное разнообразие этих организмов? На этот вопрос ответ дало третье великое открытие — теория развития, которая в систематическом виде впервые была разработана и обоснована Дарвином. Какие бы превращения ни предстояли еще этой теории в частностях, но в целом она уже и теперь решает проблему более чем удовлетворительным образом»[24].

Глава V

ПОНЯТИЕ ОБ ЭВОЛЮЦИИ. ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКАЯ ЛЕТОПИСЬ

Благодаря трудам двух великих натуралистов Ж. Ламарка и Ч. Дарвина, мы знаем, что все живые существа, какие только имеются на Земле, связаны между собой настоящим, хотя и отдаленным родством. Оба они создали так называемую эволюционную теорию, согласно которой жизнь, возникнув на Земле в виде одной или немногих простейших форм, постепенно усложнялась и становилась все более разнообразной.

Понятие о совершенствовании, о прогрессе не всеми понимается одинаково. Микроорганизмы легко переходят от деятельной жизни к состоянию столь глубокого сна, что становятся совершенно безразличными к явлениям внешнего мира, их окружающего. В состоянии покоя, в виде спор, они могут продолжительное время обходиться без пищи, без воды, почти без воздуха; могут в этом состоянии выносить и большой жар и сильный мороз, а потом, как ни в чем не бывало, пробуждаться для новой деятельной жизни. Поэтому многим кажется, что они совершеннее нас, погибающих нередко от ничтожной простуды.

Однако в науке установилось совершенно определенное понятие о прогрессе или совершенствовании животных и растений; прогресс соответствует: 1) усложнению организации, 2) установлению гармонии между формой и строением каждого органа и его функцией, 3) установлению гармонии между организмом и окружающей его средой. Главное — это усложнение организации.

Если бы жизнь на Земле, раз возникнув, возрастала затем только количественно, то поверхность Земли покрылась бы толстым слоем студня, подобного тому, который и теперь вырабатывают бактерии, амебы и другие близкие к ним организмы. Но количество имеет свойство переходить в качество. При этом массы вещества, находящиеся в различных взаимоотношениях (химических, физических и пр.) с внешней средой, приобретают различные качества или, как говорят, дифференцируются. Однообразная масса становится разнородной. Поэтому процесс развития организмов есть процесс в большей степени морфологический, чем физиологический. Усложнялись и совершенствовались не только основные жизненные свойства организмов, но также и их внешние и внутренние структуры и формы, совершенствовалась та машина, с помощью которой осуществляется процесс жизни. В то же время устойчивость жизни, ее сопротивляемость внешней среде могла и не увеличиваться.

От простейших организмов — начало жизни. «Вибрионы, микрококки и т. д., о которых идет здесь речь, являются уже довольно дифференцированными существами; это — комочки белка, выделившие из себя оболочку, однако без ядра. Между тем способный к развитию ряд белковых тел образует сперва ядро и становится клеткой. Оболочка клетки является затем дальнейшим шагом вперед (Amoeba sphaerococcus). Таким образом, рассматриваемые здесь организмы относятся к такому ряду, который, судя по аналогии, со всем до сих пор нам известным, бесплодно упирается в тупик и не может принадлежать, к числу родоначальников высших организмов»[25].

Значит, первая задача, которая ставится перед исследователем, желающим выяснить происхождение современного растительного и животного мира от первичных организмов, это вопрос о том, как произошла дифференциация одноклеточных организмов на безъядерные и обладающие ядром. Антагонизм ядра и протоплазмы — могучий двигатель жизни, эволюция ядра из массы клеточной протоплазмы — важнейший вопрос. В природе он был решен возникновением того отдела простейших, который получил в науке наименование Flagellatae, т. е. жгутиковых организмов. Это свободно плавающие клетки или колонии клеток, реже прикрепленные к подводным предметам организмы, клетка которых снабжена вполне сложившимся ядром и имеет специализированные органы движения в виде двух жгутиков, которые сообщают клетке как вращательное, так и поступательное движение. Многие из жгутиковых имеют также в протоплазме особые органы — пластиды, окрашенные хлорофиллом, они ассимилируют солнечный свет и углерод углекислоты и в этом отношении знаменуют переход на более высокую стадию их эволюционного развития.