Йозеф Аугуста - По пути развития жизни
История Земли и жизни на ней охватывает такой огромный отрезок времени, что трудно себе его представить. Мы уже сказали, что от начала доисторической, звездной эры нашей Земли прошло по меньшей мере два с половиной миллиарда лет! Этот огромный отрезок времени легче себе представить, если продолжительность всей геологической истории Земли условно принять за продолжительность одного года. Тогда в этом масштабе архей и протерозой будут соответствовать почти полностью первым трем четвертям года, то есть времени от начала января до последних чисел сентября; на раннюю весну пришлось бы образование земной коры, но еще без океанов и до возникновения жизни. Возникновение жизни произошло бы приблизительно в начале мая, а первая стадия развития беспозвоночных в период протерозоя заняла бы все лето до начала осени, приблизительно до половины сентября, когда начался бы палеозой с расцветом беспозвоночных, рыб и земноводных. Этот период продолжался бы приблизительно до последних чисел ноября, когда бы начался мезозой - эра гигантских пресмыкающихся, - который закончился бы в последнюю неделю декабря. На последнюю неделю года пришлись бы третичный период - период развития млекопитающих, и четвертичный период, когда появился человек, В этом масштабе на четвертичный период пришлись бы всего неполные сутки, а в эти сутки человек появился бы приблизительно в 8 часов вечера. Вся история культуры и науки человечества уложилась бы в этом масштабе всего лишь в несколько последних минут года! Отсюда становится ясным, что чем старше геологический период или эра, тем он длиннее, и что история появления и развития человека, а также возникновение культуры, по сравнению со всей историей Земли и с историей остальных живых существ, представляют лишь коротенький эпизод.
Геохронологическая таблица
(Примечание: Согласно принятому в СССР подразделению, четвертичная и третичная эры считаются периодами и вместе составляют кайнозойскую эру)
Ознакомившись таким образом с отрезками пути, по которому мы пойдем начиная от возникновения жизни и до эры человека, мы можем тронуться в путь смело, с открытыми глазами!
Из истории развития флоры
Над безграничным простором океана, далеко, над восточным горизонтом из розовой зари медленно поднимается золотой диск солнца, лучи которого распространяют во все стороны свет и тепло. Волны океана, подгоняемые легким ветром, искрятся блестками; плавно катятся они, спеша к песчаным и скалистым берегам.
Желтые песчаные отмели и скалистые утесы, окаймляющие уходящие вдаль берега первичного океана, тянутся также в глубь материка. Пустынными и неприветливыми были эти берега. Здесь не было ни единого признака хотя бы самой примитивной жизни. В архее, протерозое и начале палеозоя жизни на суше еще не было. Над этими безжизненными просторами царила удручающая глубокая тишина, нарушаемая лишь раскатами грома во время диких гроз, воем ураганов или грохотом оторвавшейся части скалы, которая скатывалась к подножью горы или с шумом обрушивалась в воды океана.
Тогдашняя суша была еще совершенно безжизненна, зато в водах первичных океанов жизнь уже зародилась и медленно развивалась в различных направлениях.
На заре жизни растений
Мы уже указывали на то, что в эволюционном отношении очень важную роль сыграла группа жгутиковых, хотя нам известны и другие типы организмов, при помощи которых мы можем составить себе представление о первых организмах.
Нет сомнения в том, что из одноклеточных жгутиковых возникли первые водоросли, одни из самых древних организмов на Земле. Вначале самые древние эволюционные типы водорослей были одноклеточными. Многоклеточные водоросли появились позже: они относятся к более высокой ступени развития этих растений.
В эволюционном отношении водоросли представляют большой скачок вперед. У них очень отчетливо проявились два важнейших типа приспособления: более совершенный способ питания и более совершенный способ размножения, важный для сохранения вида.
Понятно, что приспособление к более совершенному способу питания проявилось у водорослей прежде всего в увеличении их поверхности, так как этим достигалось увеличение поверхности соприкосновения растения с питательной средой. Это явление можно наблюдать уже у одноклеточных, имеющих в большинстве случаев шаровидную форму со множеством отростков самой различной формы. Больших размеров, иногда превышающих полметра, достигают водоросли из группы сифонниковых, кажущиеся одноклеточными после исчезновения перегородок. Их многоядерное слоевище благодаря разветвлениям не только достигает значительных размеров, но и приобретает очень сложную форму. Так, например, слоевище морской водоросли CAULERPA расчленено настолько своеобразно, что некоторые ее части напоминают листья, другие стебли и корни. Однако необходимо заметить, что этот путь - усложнение строения одноклеточных (или кажущихся одноклеточными) организмов - не получил дальнейшего развития.
"Основным прогрессивным путем в расчленении тела организмов, - как правильно говорит П. А. Баранов, - был путь возникновения и дальнейшего развития многоклеточных организмов. Они возникли сначала в виде простых нитчаток, затем появились ветвящиеся и нитчатки самой различной формы, наконец, сложно построенные, расчлененные на различные органы крупные тела, прикрепленные ко дну водоемов".
Этот путь увеличения поверхности соприкосновения организма с окружающей средой ради улучшения питания оказался в эволюционном отношении более правильным и более важным и привел при дальнейшем развитии к возникновению более высоко организованных растительных форм.
Кроме более совершенного способа питания, важным для водорослей было также возникновение полового способа размножения, представляющего крупный эволюционный шаг вперед.
До появления водорослей все более примитивные организмы (бактерии, сине-зеленые водоросли и жгутиковые) размножались бесполым путем (вегетативно). При таком способе размножения организмы как бы непосредственно продолжают развиваться в своем потомстве. Половой же способ размножения всегда ведет к новой линии развития. Для его осуществления необходимо, чтобы в организмах имелись мужские и женские половые клетки. Это особые в биологическом (не химическом) отношении, в высшей степени сложные клетки, несущие наследственные признаки. Половые клетки сливаются и образуют новую клетку, так называемую зиготу, из которой развивается организм с двойной наследственностью - отцовской и материнской.
Хотя у водорослей известно бесполое размножение, мы впервые встречаем у них половое размножение. В наиболее простом виде этот процесс происходит таким образом, что у одноклеточных водорослей происходит слияние двух одинаковых клеток.
Подобный способ размножения имеет место и в настоящее время у некоторых вольвоксовых, весьма близких жгутиковым. Простая форма полового размножения наблюдается также у нитчатых водорослей: две особи одного вида водорослей (например, современной водоросли SPIROGYRA) сближаются, и две противолежащие клетки (а иногда все клетки обеих нитей) выпячиванием стенки клетки и ее слиянием в месте соприкосновения образуют так называемый конъюгационный каналец, при помощи которого плазматическое содержимое обеих клеток сливается в одно целое, в так называемую зиготу, образующую новую особь.
С течением времени этот примитивный половой процесс развивался и совершенствовался. Половое размножение стало происходить при помощи особых половых клеток - женской и мужской. Первоначально они были одинаковыми, но впоследствии стали сильно различаться своими размерами: мужские клетки были маленькие, женские - большие. В дальнейшем женская клетка потеряла способность передвигаться, в то время как более мелкая мужская клетка эту способность сохранила. В процессе дальнейшего развития у более высоко развитых водорослей появились особые половые органы - мужские, так называемые антеридии, в которых развивались мужские половые клетки (сперматозоиды), и женские, так называемые оогонии, в которых развивались яйцеклетки.
Несомненно прошло очень много времени, несколько сот миллионов лет, с момента появления первых примитивных водорослей до того времени, когда они стали сложными организмами с ярко выраженным половым процессом. У этих более высоко организованных водорослей имелись все предпосылки для того, чтобы в процессе дальнейшего развития дать начало новому, более высоко организованному и более совершенному типу растений. Далее мы увидим, что это действительно так и произошло.
Водоросли на самом деле являются самыми древними живыми организмами, появившимися на Земле. Их появление и начальные стадии развития несомненно относятся к концу архея. Косвенным доказательством этого являются слоистые измененные (метаморфизованные) скопления углистых образований в СССР (в Карелии), относимые к архею. Так, известно, что антрацит вследствие метаморфизации приобрел свойства графита. Этот графитоподобный угольный пласт носит название шунгита; мощность его достигает двух метров. Предполагают, что шунгит возник из скоплений каких-то примитивных водорослей. Точно так же очень скудны сведения о протерозойских водорослях. Большое количество водорослей нам известно с начала палеозоя - из кембрия, ордовика и силура. Наряду с большим количеством видов, о систематизированном положении которых нам пока известно мало, с этих древних времен сохранились до наших дней представители зеленых и красных водорослей, в особенности тех родов, слоевища которых были инкрустированы углекислым кальцием, благодаря чему они могли окаменеть. Это, например, роды DASYPORELLA, SPHROCODIUM, SOLENOPORA и некоторые другие. Водоросли с неинкрустированными слоевищами сохранялись редко. О том, что и в морях более раннего палеозоя - в силурийских морях, водоросли жили в огромных количествах, свидетельствуют так называемые граптолитовые сланцы. Эти сланцы, замечательные большим количеством исключительно хорошо сохранившихся граптолитов, представлены сланцеватыми глинистыми и известковыми горными породами, окрашенными углистым веществом в темный, почти черный цвет. Предполагают, что углистое вещество граптолитовых сланцев образовалось из разложившихся и обуглившихся слоевищ водорослей, которые жили в силурийских морях и для которых тогдашние условия жизни были так же благоприятны, как в настоящее время для водоросли SARGASSUM так называемое "Саргассово море".
