«Жизнь цветка»

Терехин Эдуард Семенович, Федоров Роальд Михайлович

Жизнь цветка

Пособие для учащихся

Вечное движение жизни

Зеленые растения — одни из древнейших живых организмов на Земле. И они же — главное, в сущности, звено в вечном движении жизни. Весь животный мир — все великое множество насекомых, рыб, млекопитающих и прочих его водных и наземных представителей — в конечном итоге является нахлебником зеленых растений. И не только нахлебником. Растения создали саму нынешнюю атмосферу, — атмосферу, которая богата кислородом и в которой только и могут существовать земные животные.

"...Космическое значение растения, — писал советский ботаник академик В. Л. Комаров, — состоит прежде всего в том, что оно поглощает солнечные лучи... создает на земле мощные запасы солнечной энергии, обогащает атмосферу кислородом и образует запасы пищи, обеспечивающие питание животных и человека" (М. — Л., 1948, стр. 10).

На раннем этапе развития жизни атмосфера Земли была бедна кислородом и более богата, чем сейчас, углекислым газом. Обилие углекислого газа — основной пищи растений — способствовало развитию пышной растительности. В каменноугольный, например, период жили исполинские древовидные плауны, которые достигали 30-метровой высоты, а могучие хвощи поднимались 10-метровой стеной. Теперешние хвощи и плауны в сравнении с ними все равно что кустик брусники в сравнении с дубом! Интенсивно поглощая углекислый газ, растения одновременно выделяли кислород, обогащая им атмосферу и "подготавливая" условия для жизни животных и человека. Поэтому смело можно сказать, что зеленые растения создавали и перекраивали облик Земли.

Рис. 1. Зеленые растения — своего рода 'насосы', которые поддерживают кругооборот углерода на нашей планете

Быть может, иные загадочные пока повороты в развитии жизни на Земле, например почти внезапная гибель гигантских ящеров и начавшийся расцвет млекопитающих животных или также достаточно резкая смена эры папоротников эрой господствующих ныне цветковых растений, прямо или косвенно связаны именно с изменением химического состава атмосферы? Здесь есть еще над чем подумать будущим исследователям.

Не менее важна и названная В. Л. Комаровым на первом месте роль растений в создании на Земле мощных запасов солнечной энергии. Человек поднялся над природой тогда, когда овладел огнем. Но свет и тепло костра были не чем иным, как связанной некогда растением энергией Солнца. "Век пара", с которого начался могучий технический прогресс человечества, был в той же мере и веком каменного угля, горевшего в топках паровых котлов. Но каменный уголь — это опять-таки энергия Солнца, запасенная древними растениями. Сегодня главное топливо человечества — нефть. Но и она, если верить гипотезе органического ее происхождения, обязана своим существованием зеленому растению.

Впрочем, ныне человечество открыло доступ к энергии атомного ядра — энергии, независимой от Солнца и получаемой без посредничества зеленых растений. Но по-прежнему только зеленые растения могут синтезировать — с помощью солнечной энергии — органическое вещество из неорганического. И, значит, по-прежнему зеленые растения остаются единственными, в конечном итоге, нашими кормильцами.

Любопытно, что зеленые растения являются кормильцами не только человека и животных. В самом растительном царстве в процессе эволюции возникло немалое количество форм, утративших способность к самостоятельному образованию органического вещества из неорганического и живущих за счет своих зеленых сородичей. Таковы, например, грибы — растения-сапрофиты, питающиеся продуктами распада растений или животных. Таковы и многие виды растений-паразитов из разных групп растительного царства — от водорослей до покрытосеменных. Паразиты присасываются к живым зеленым растениям и питаются созданным ими органическим веществом. Не менее любопытно и существование растений-хищников, которые, не потеряв способности к фотосинтезу, в условиях обедненного субстрата приспособились восполнять недостаток усвояемого азота за счет мелких животных, преимущественно насекомых, захватывая их различными хитроумными ловушками. В прямолинейно-четкую схему органического мира, в которой растения, казалось бы, предназначены лишь для того, чтобы обеспечить пищей животных, эволюция внесла, таким образом, дополнительные штрихи.

Сказанного выше о космической роли растений вполне достаточно, чтобы с уважением и восхищением отнестись к зеленому листу — этой во многом еще не изученной "фабрике", созидающей органическое вещество и запасающей впрок солнечную энергию, которая, усваиваясь организмом из пищи, преобразуется в наши движения и наши мысли. Образно говоря, мы — дети Солнца.

Но, называя растения фабрикой, нельзя видеть в них нечто неодушевленное, нельзя ни в коей мере усматривать в них некую безликую массу, разделяемую лишь по принципу, что все зеленое ниже нас ростом — трава, а выше нас — деревья. Нужно твердо усвоить, что растения — живые, что они очень разные, каждое из них по-своему требовательно и жизнь их порой не менее сложна, чем жизнь животных.

Человек давно перестал быть лишь неприхотливым потребителем того, что в первозданном виде дает природа.

Он вводит в культуру растения и не только возделывает их, а создает новые сорта с новыми, невиданными свойствами. Для того чтобы это созидание было все более и более успешным и само возделывание растений было все более и более результативным, необходимо глубоко и во всех подробностях знать жизнь растения.

В обширнейшее царство растений входят и водоросли, и грибы, и папоротники, и мхи, и иные, как зеленые, так и лишенные хлорофилла, формы организмов. У нас речь пойдет лишь об одной части зеленого царства — о цветковых растениях, иначе называемых ботаниками покрытосеменными. С эволюционной точки зрения это — самые молодые и самые совершенные растительные организмы. Сегодня ими занята почти вся суша планеты.

Систематики насчитывают на Земле около 300000 видов цветковых. Разнообразие их форм огромно. Это — деревья и кустарники, травы и лианы. Это — пальмы и кактусы. Это — растения-хищники и растения-паразиты. Разнообразны и размеры их: австралийские эвкалипты подчас поднимают свои кроны на 100 — 120 м над землей, а иные травинки оканчивают свой жизненный цикл, возвысившись над почвой лишь на несколько миллиметров. Огромные цветки тропической раффлезии достигают в диаметре полутора метров, а цветки баланофор столь мелки, что еле различимы простым глазом.

Для многих растений, по крайней мере для однолетних и двулетних, период от начала образования цветков до созревания семян составляет всю их, так сказать, "взрослую" жизнь. Из всей совокупности жизненных процессов, протекающих в этот период в растении, мы остановим внимание лишь на тех, что связаны с цветком и его естественным продолжением — плодом с созревающими в нем семенами.

Это будет книга о том, как с помощью цветков происходит размножение растений. Конечно, внешняя, зримая сторона этого процесса проста, видна каждому и укладывается в несложную схему. Летним солнечным днем цветок распускается. Яркий венчик его и ароматный запах привлекают пчел или иных насекомых-опылителей. Они переносят пыльцу с мужских цветков на рыльца женских, оплодотворяя последние. По завершении опыления цветки вянут, но начинают расти плоды и зреть семена.

Однако есть и другая сторона процесса, скрытая от глаза непосвященных, — внутренние, видимые лишь под микроскопом детали великого таинства размножения растений.

Жизнь — это вечное движение, это непрерывный круговорот и постоянная передача эстафеты от одного поколения к другому. Для материнского растения, на котором расцветают цветки, период жизни от зарождения цветка до осыпания семян — это завершающий этап "взрослой" жизни. Для дочернего же поколения, которому еще лишь в будущем предстоит взойти из созревающих внутри плода семян, это — этап внутриутробной, эмбриональной жизни.

Таким образом, эта книга — книга об эмбриологии растений, большой и важной главе ботаники.

Загадка цветка

Казалось бы, нет никакой загадки, цветок — орган полового размножения растений. Благодаря его существованию растение образует семена, и таким образом не прекращается вечное движение жизни.

Суть полового размножения заключается в том, что начало новому организму дает слияние двух клеток с разной наследственностью — отцовской и материнской. Потомство оказывается не в точности похожим на отца и не в точности на мать, но одновременно в той или иной степени на обоих родителей. О важных преимуществах такой непохожести мы поразмышляем чуть позже.

Однако половое размножение есть и у тех представителей царства растений, которые не имеют цветков, — у водорослей, папоротников, мхов и других. Видимо, цветок, — не просто орган полового размножения. Не случайно он появился лишь на одной из последних ступеней эволюционного развития зеленого мира и лишь у наиболее совершенных его представителей.

Впрочем, цветковые растения могут размножаться без помощи цветков и без образования семян. Примеров того — тысячи.

"Водяная чума" и другие...

Полтора или два века назад в Европу попал нечаянно привезенный с американского материка один-единственный экземпляр водного цветкового растения элодеи. Растение ото двудомное: мужские и женские цветки его развиваются на разных особях. Тот экземпляр, что попал в Европу, был женским. Цветки его не могли быть оплодотворенными и не могли, следовательно, дать семян. И все же спустя короткое время элодея буквально заполнила европейские водоемы, стала подлинным бедствием — не случайно ее назвали здесь "водяной чумой".