Биологические прогулки: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Сорвем, например, несколько баранчиков (баранчики, или первоцвет,— растение из семейства первоцветных). Если заглянуть в их желтые венчики, видны пять тычинок, своими пыльниками закрывающие почти весь зев венчика (см. цветной рисунок). Но почти так же часто в зеве виднеется как будто зеленая булавочная головка — рыльце пестика, а тычинки спрятаны глубоко в трубке венчика. Особенно хорошо видно это, если разорвать венчик вдоль. В одних цветках пестик очень короткий, так что его рыльце приходится приблизительно на середине длины венчика. Тычинки у этих цветков помещаются, наоборот, очень высоко, в самом зеве. У второго типа цветков положение рыльца и тычинок как раз обратное: рыльце приходится почти в зеве, а тычинки — на половине длины трубки венчика. Перед нами, таким образом, опять прекрасный пример диморфизма.

Один и тот же вид — первоцвет лекарственный — представлен цветками двух типов. Однако это отнюдь не половой диморфизм, так как различие цветков не связано с половыми различиями. Цветки обоих типов в смысле пола совершенно одинаковы — гермафродитны, т. е. обоеполы. Зато и значение этого диморфизма для нас совершенно ясно. Благодаря ему пыльники и рыльце в каждом цветке оказываются довольно далеко отодвинутыми друг от друга, что затрудняет самоопыление. Однако опыление от этого раздвигания нисколько не страдает: посетив цветки первого типа, с коротким пестиком, насекомое испачкает пыльцой то место своего тела, которое затем, при посещении цветка второго типа, придет в соприкосновение уже с рыльцем. В этом же цветке короткие тычинки высыпят свою пыльцу на новое место тела насекомого, которое при посещении цветков первого типа коснется рыльца короткого пестика. Опыление произошло, самоопыление затруднено, что и требовалось.

Ясно? А между тем здесь так много еще непонятного, неразгаданного... Почему самоопыление ослабляет потомство? Всегда ли так бывает? Целый ряд вопросов. И как раз именно то, что так бывает не всегда, загадочно и запутывает нас. За примером недалеко ходить. Здесь же в лесу мы встретим в большом количестве фиалку, которую Линней назвал «фиалкой удивительной» (Viola mirabilis из семейства фиалковых). Простенькое маленькое растение полно удивительных неожиданностей. Найдите его душистые цветы и рассмотрите как следует. Цветок — как цветок: лиловый венчик, приятный запах издали манит насекомых. Они прилетают, пьют из шпорца нижнего лепестка душистый мед. Все, как должно быть: приспособления для того, чтобы приманить насекомых, которые бы произвели перекрестное опыление, чтобы потомство (семена) получилось сильным и здоровым... Вот тут-то и фокус: эти цветы почти никогда не приносят плодов, они бесплодны, и существование их почти не нужно, если не имеет какого-либо иного назначения, нам еще непонятного. Надо полагать, что в свое время эти цветы приносили плоды, и тогда существование их оправдывалось. Но теперь это ненужный, красивый балласт. Растению эти цветы не нужны, судьба их — исчезнуть. Но пока они еще не исчезли и в виде изящных рудиментарных органов доживают последнюю главу своей истории...

Но этим не исчерпываются сюрпризы этого растения. У него, оказывается, существует другой тип цветков. Такие цветки вырастают после того, как завянут первые, так что этот диморфизм оказывается опять иного рода, чем диморфизм цветков баранчиков. Цветы первого типа вырастают из пазух прикорневых листьев. После них вырастают невысокие стебли, из которых развиваются цветы второго типа, причем цветок обычно как бы лежит па месте. Эти цветы нескоро найдешь — они лишены венчика и вообще как бы недоразвиты. Они не нуждаются для опыления в услугах насекомых и в помощи ветра. Цветы второго типа самоопыляются и дают нормальные семена, нарушая наше представление о вреде самоопыления. Вдобавок цветы устроены так, что перекрестное опыление для них даже невозможно: пыльники тесно прижимаются к рыльцу, и пыльца непосредственно из пыльников попадает на него. Такие цветы называют клейстогамными. Действительно, «удивительная» фиалка приманивает насекомых, не нуждаясь в их услугах. Принимает ряд мер для устранения возможности самоопыления, а сама систематически самоопыляется. Правая рука не знает, что делает левая. Перед нами раскрывается уголок истории длинного ряда изменений, которые претерпела фиалка удивительная.

Говоря о ненужности для продолжения рода фиалки цветков первого типа (с венчиками), мы умышленно говорили «почти». Дело в том, что эти цветки иногда дают плоды, их даже не очень трудно найти, хотя число семян от этих цветков очень мало по сравнению с числом семян, приносимых клейстогамными цветками. Но это показывает все же, что раньше все цветки первого типа давали семена. Но с течением времени по каким-то неясным для нас причинам эти цветки перестали приносить плоды, стали бесплодными. Взамен них, чтобы спасти фиалочный род, появились другие цветки... вероятнее, наоборот — сперва возникали клейстогамные цветки, а затем нормальные цветки стали терять плодовитость... Происходит смена способов размножения. Зачем? Почему? Пока не ясно.

Посмотрим еще другие цветы. В апрельском лесу цветов много: хохлатки, медуницы, лютичные ветренницы, лютики (золотистый и кассубский), баранчики, фиалки, весенний сочевичник (некоторые из названных видов цветут уже в мае, особенно под Москвой). Все они пользуются тем, что еще рано, что еще светло в лесу, еще не закрыто ясное небо широколиственным зеленым шатром, и в полной мере наслаждаются первенцы весны золотыми лучами солнца.

Выкопайте сине-лиловую хохлатку (из семейства дымянковых); корень ее — толстый плотный клубень (впрочем, небольшой, как невелико и все растение). Выкопайте гусиный лук, другие цветы, и у них найдете либо клубни или луковицы, либо толстые, мясистые корневища. В этих корневищах и луковицах — разгадка раннего вешнего цветения их обладателей. Толстый корень — раннее цветение, особенность строения и особенность биологии тесно связаны друг с другом. Еще с осени накоплены в подземных частях растения, «подземных кладовых», запасы питательных веществ. На зиму жизнь замирает... Но только повеют вешние дни, дремавшие силы пробуждаются. И, тратя накопленные богатства, спеша, быстро поднимают свои головки эти цветы и скромно украшают первые шаги нашей северной весны.

Но и эти скромные апрельские цветы — какое широкое поле для наблюдений. Целая книга, прекрасная книга, «содержание всех строк которой одинаково значительно». Нужно лишь подойти к ней не так, как это делают многие,— или прищурив глаза от яркого солнца, или с колбасой, выпивкой и засаленной бумагой. Нужно приучить себя вникать в загадочные письмена природы, научиться читать ее пожелтевшие от времени страницы. Вот, например, желтые цветы куриной слепоты, или лютичной ветренницы (из семейства лютиковых), целыми площадками расположились они под кустами. Никогда вы не найдете ни одной ветренницы где-нибудь на открытом лугу, на пашне. Неразрывными узами связана она с древесной растительностью. Вырубаются леса, распахиваются пашни, исчезают и ветренницы. Зато там, где поселился лесок, наверное, найдется и это растение.

Почему так? Тут целый ряд вопросов. Но уже давно замечено, что большинство растений располагается на Земле не как попало, а «сообществами», группами видов определенного состава. Есть лесные сообщества, луговые, водные и т. д. И растение лесного сообщества быстро погибает, попав в чужую компанию. Самые разнообразные условия определяют, почему данное растение растет в том или ином сообществе: свет, влажность, температура, почва и другие физические и химические условия. Но кроме них играют важную роль и чисто биологические отношения — борьба за существование, например соседство более мощных растений, наличие вредных насекомых, насекомых-опылителей и т. д. К этому важнейшему вопросу мы еще вернемся позднее.

Так или иначе, но ветренницы — лесные обитатели. Здесь они чувствуют себя прекрасно, занимают целые площади. Если раскопать землю вокруг них, видны их корневища, идущие в различных направлениях. Каждая группа ветренниц обычно состоит из потомства одного родоначальника. Корневище, оказывается, служит ветренницам органом размножения. Оно ветвится, разрастается с одного конца, а с другого постепенно отмирает. В результате веточки отделяются одна от другой и получается несколько отдельных растений. Произошло размножение и притом бесполое (половым размножением называется такое, когда дочерний организм развивается из оплодотворенного яйца, в случаях «девственного размножения» — из неоплодотворенного). Но та же ветренница развивается и половым путем, образуя из семяпочки, скрытой в завязи, молодое потомство — семена.

Почему ветренница не удовлетворяется одним способом размножения, зачем ей понадобились непременно оба? Надо полагать, что не спроста, так как явление это очень распространено не только у растений, но и у некоторых животных. Следует отметить, что при бесполом размножении, посредством корневища, растение завоевывает ближайшие участки земли. А семена обычно приспособлены к широкому распространению по поверхности Земли при помощи ветра и животных. Таким образом, оба способа размножения взаимно дополняют друг друга. Бесполое размножение часто оказывается более могущественным, так как при нем отделяется от материнского куста уже вполне сформировавшееся, взрослое растение. При размножении семенами этого нет: семена часто оказываются беспомощными, слабыми. Но зато бесполое размножение, по-видимому, не может длиться бесконечно. В конце концов оно приводит к вырождению, ослаблению и гибели в борьбе за существование. Чтобы не погубить нить жизни, растению приходится прибегнуть к половому размножению, пройти снова стадию оплодотворенной яйцеклетки, так сказать, пролезть сквозь игольное ушко. Вот ради этой-то необходимости ранней весной и рассыпается по лесу желтыми цветочками ветренница. В этих цветочках, в глубине их завязей, ютится таинственный источник живой воды, снова и снова освежающий ветренничный род, укрепляющий его на новую безмолвную борьбу со всякими невзгодами и случайностями. Рассмотрите цветок ветренницы. Вы увидете прежде всего 5 золотистых лепестков. Впрочем, это вовсе не лепестки, а чашелистики, принявшие на себя роль почти исчезнувших лепестков, а вместе с ролью и внешний вид. В громадном большинстве случаев их бывает 5, но иногда попадаются уродцы с 6 лепестками, а еще реже — с 7 и даже больше. Не отталкивайте пренебрежительно этих уродцев — перед нами великое явление изменчивости организмов, сделавшее возможным постепенное изменение одних форм организмов в другие. Ему обязано своим существованием все многообразие органического мира. И мы с вами тоже...

Конечно, примеров изменчивости можно найти тысячи повсюду. У той же самой ветренницы никогда не найдешь двух растеньиц, вполне тождественных: размер, форма листьев и т. д.— все подвержено изменчивости. Но в данном случае изменчивость касается их количества и потому особенно легко бросается в глаза, становясь к тому же прерывистой. Ведь 5, 6, 7... это прерывистый ряд, так как число лепестков не может быть промежуточным между 5 и 6 или 6 и 7 и т. д.

Перед нами, таким образом, новая форма, так как ветренницы с 6 лепестками и ветренницы с 5 лепестками — разные формы. Почему возникла эта «новость», мы еще не знаем, но мы можем наблюдать, как она передается потомству. Наблюдать передачу признака по наследству при половом размножении на прогулке нельзя, но бесполую передачу наблюдать можно. Мы уже видели, что ветренницы растут площадками. Каждая такая площадка — целая большая семья. Если внимательно ее рассмотреть, то можно заметить, что в некоторых семьях уродцев совсем нет, а в других, наоборот, их бывает помногу. Раз появилась в семье 6-лепестная форма, она размножается. Среди ее бесполого потомства 6-лепестных форм будет уже несколько — числовое уклонение сделается довольно обычным. Какую роль в этом процессе играет изменение наследственное, а какую — изменение условий питания, должен решить эксперимент. Большей частью оба фактора действуют совместно.

Оставим ветренницу. Соберем несколько экземпляров медуниц (из обширного семейства бурачниковых). У медуниц можно наблюдать такой же диморфизм цветков, который отмечали у первоцвета. На них мы также прекрасно можем наблюдать изменчивость. В окраске цветов? Да, как раз в окраске венчиков — перед нами другое явление. Правда, они окрашены очень разнообразно, во всевозможные цвета — от розового через лиловые до лазурно-синего и от синего через голубой до белого (последняя группа переходов попадается реже первой). Но это только возрастная вариация. Если вы обратите внимание на все соцветие, то увидите, что цветы различной окраски располагаются в известном порядке: самые молодые, сидящие рядом с бутонами,— розовые, затем идут постарше — фиолетовые, затем синие — самые старые; после них сидят уже побледневшие, иногда белые. Но иногда этих последних не бывает, они отваливаются.

Следовательно, перед нами — постепенное изменение окраски цветов в течение индивидуальной их жизни, а в одинаковом возрасте различные цветы могут быть и вполне подобными. Имеет ли это изменение какой-либо экологический смысл, сказать затруднительно. Но физиологическая причина явления для нас ясна: мы имеем дело с постепенным изменением реакции клеточного содержимого, изменяющей цвет красящего вещества (аналогично меняется цвет лакмуса в зависимости от реакции той среды, в которой он находится: в кислой среде лакмус — розовый, в щелочной — синий, в промежуточной — лиловатый). Ослабление голубой окраски цветов вызвано, вероятно, разрушением красящего вещества.

Об изменчивости медуниц лучше всего судить по форме их листьев. Ботаники считают, что в наших лесах встречаются две формы медуниц, два различных вида: медуница лекарственная и медуница узколистная, отличаемые одна от другой таким образом.

Различия, как видно, довольно определенные. Однако в действительности далеко не так легко сказать, к какому виду относится данный экземпляр.

Наиболее постоянным отличием обоих видов служит первый признак — форма прикорневых листьев. Все прочие изменяются очень широко. Поэтому изредка можно встретить среди медуниц лекарственных экземпляры, очень похожие на медуницу узколистную, и наоборот. Наконец, изредка встречаются помеси обоих видов, получившиеся от семян, развившихся из семяпочки одного вида, оплодотворенной пыльцой другого вида (такие помеси описаны, например, в Тульской области Розеном). Эти помеси обладают признаками обоих видов в различных комбинациях, что приводит собирателя в великое смущение. Он прилагает все усилия к тому, чтобы решить, к какому виду отнести эту переходную форму, и не может.

Перед нами, таким образом, два молодых вида, не успевших еще как следует обособиться один от другого. Не только мы легко путаем их, они сами еще «путают» друг друга, образуют между собой помеси. Таких молодых видов очень много в природе. Вот еще пример. Два самых обычных лесных лютика: лютик золотистый (Ranunculus auricomus) и лютик кассубский (R. cassubicus). Оба они настолько близки друг к другу, что ботаники толком даже не решили, считать ли их отдельными видами или лишь разновидностями. Некоторые так и принимают, что существует вид «лютик золотистый» (R. auricomus) , который имеет две разновидности (varietas): а) типичную (v. tipicus) и б) кассубскую (v. cassubicus) . Различить обе формы можно таким образом.

Опытный глаз сумеет найти и другие отличия, трудно передаваемые словами. Но обе эти формы дают так много переходных форм, что исследователь их часто сталкивается с непреодолимыми затруднениями. Необходимо ясно понять, что «определить» такие экземпляры, т. е. отнести их к той или другой форме лютика, не только трудно, но и невозможно.

Перед нами целый ряд близких форм, дающих между собой помеси. Наиболее крайние формы мы называем «кассубским» и «золотистым» лютиком, но границ, отделяющих одну форму от другой, они не имеют. И все затруднения при наших попытках определить данный экземпляр созданы нами самими. Мы создали понятие «вид», в силу необходимости, несколько упрощенное, грубоватое, а природа с нашими понятиями не считается и создает такие формы, которые втиснуть в рамки вида (разновидности или рода, семейства) оказывается невозможным.

Оба лютика еще слишком «молоды», недавно произошли от общей родоначальной формы и еще не успели обособиться друг от друга. Но пройдут своей мерной поступью тысячелетия, десятки, сотни тысячелетий. Все намного изменится в нашем мире, и оба лютика, вероятно, также изменятся, каждый в своем направлении. Может быть, они разойдутся настолько, что уже перестанут давать друг с другом помеси. Может случиться (как действительно нередко случается), что промежуточные формы почему-либо исчезнут, вымрут. Ботаники будут легко определять эти будущие лютики и назовут их «хорошими видами», как и теперь называют виды, не образующие промежуточных форм.

Не довольно ли беседовать о растениях? Ведь в апрельском лесу и животной жизни много, хотя и не такой заметной. Но вы, вероятно, уже не раз слышали быстрое шуршание бурой листвы в кустарниках. Это ящерицы. Их много вокруг, но поймать их не так просто. Однако изловчитесь и поймайте все-таки. Вот она. Ах!.. Какая жалость! У нее оторвался хвост! Это всегдашняя история. Стоит неосторожно схватить ящерицу за хвост, и он, извиваясь, останется в наших руках, а ящерица умчится стремглав в какую-нибудь нору. Такой ценой спасена жизнь. Впрочем, по-видимому, это уродство не так опасно. Пройдет немного времени, и взамен утраченного вырастет новый хвост (в лесу часто попадаются кургузые ящерицы с еще не совсем отросшим хвостом).

Странно это. Какие-то непонятные нам силы, дотоле дремавшие, просыпаются и начинают постройку утраченной части. Нас не удивляет, что остриженные волосы отрастают вновь, так как они растут непрерывно. Другое дело — хвост у ящерицы. Пока он цел, он не растет. Но стоит ему отломиться, его рост пробуждается. Что это за силы? Почему они начинают действовать лишь после отпадения хвоста? Почему вырастает снова хвост, а не что-нибудь другое?[4] Увы, загадка восстановления органов — регенерация — еще далеко не разгадана.

Но почему отламывается хвост? Раньше думали, что хвост просто очень хрупкий. Оказалось, нет. Мертвой ящерице можно привесить на хвост груз, во много раз превышающий вес всей ящерицы, и хвост не оторвется. Можно даже осторожно поднять за хвост и живую ящерицу. Но стоит ущипнуть ее за хвост, и он мгновенно отскочит. Следовательно, хвост отламывается не внешними силами, а силами самой ящерицы, так сказать, «по ее желанию», впрочем бессознательно. Такую способность отбрасывать части своего тела называют аутотомией. Ее легко наблюдать у раков, отламывающих в драке собственные клешни, если за них ухватится грозный противник. И у раков аутотомия сопровождается регенерацией.

Несомненно, перед нами крайне любопытное явление не только с физиологической, но и с биологической стороны. Ведь ясно, что аутотомия есть средство к спасению, жертва частного в пользу целого. Но также ясно, что аутотомия без последующей регенерации была бы обоюдоострым оружием. И естественный отбор вряд ли бы выработал аутотомию у животного, лишенного способности к регенерации. Рак, навеки лишившийся клешней, беззащитен и обречен на гибель. И у ящерицы, навсегда лишившейся хвоста, пропал бы оригинальный спасательный орган. И вот мы наблюдаем целый ряд физиологических возможностей — аутотомию, регенерацию, помогающих животному ускользнуть из пасти врага,— лишний шанс в борьбе за существование.

Но ящерице мало ее способности удирать от врага, ухватившего ее за хвост. Хорошо, если он ухватит ее за хвост. А если за другую часть тела? На этот случай она снабжена и другим орудием защиты — своей окраской. Мы уже видели примеры покровительственной окраски у насекомых. Но она распространена почти во всех группах животных, в частности и у ящериц. Посмотрите на ящерицу, притаившуюся среди бурой прошлогодней листвы. Какое сходство тонов! Отведите на миг глаза в сторону и посмотрите вновь на ящерицу. Вы ее теперь не сразу заметите. А ящерка может долго сидеть неподвижно на месте, имитируя палочку, сучок, вообще какой-то растительный остаток. Конечно, она не понимает, что она должна сидеть неподвижно для того, чтобы ее трудно было заметить. Она не понимает этого, как не сознают целесообразности своих действий все животные, в том числе и человек, когда они при виде внезапной опасности останавливаются, как вкопанные, затаив дыхание. Это бессознательный, инстинктивный поступок того же сорта, что и отламывание хвоста. А что последний поступок — бессознателен, доказать очень легко: если отрезать ящерице голову и после этого ущипнуть ее за хвост, он отломится, хотя, конечно, безголовая ящерица ничего ни соображать, ни понимать не может.

Каким образом возникла окраска ящерицы, столь похожая на опавшую листву, в которой ящерица живет? Возникла ли она уже после того, как ящерица стала жить среди листьев, или, наоборот, биология ящерицы сложилась под влиянием уже существовавшей окраски? Или, может быть, и окраска, и биология вырабатывались одновременно? Вот ряд вопросов, невольно возникающих при взгляде на ящерицу, неподвижно застывшую среди бурой листвы. Каждая из перечисленных возможностей имеет много за и против. До сих пор вопрос о происхождении покровительственной окраски не решен окончательно. Возможно, потому, что он слишком важен, и ученые не могут довольствоваться решением, допускающим сомнения и возражения. А важен он потому, что неразрывно связан с обширным вопросом о приспособлении организмов к окружающим условиям их существования. Ведь покровительственная окраска — тоже приспособление к определенным окружающим условиям, точнее, приспособление к жизни в определенных окружающих условиях.

Эти два выражения, казалось бы, почти одинаковы, но на самом деле между ними существует глубочайшее различие, связанное с пониманием того, как и почему вырабатываются свойства организмов (окраска, строение) и их образ жизни. Поэтому вопрос о происхождении этой окраски гораздо сложнее: что к чему приспособляется — образ жизни к организации животного или организация к образу жизни? Стала ли ящерица коричневой с тех пор, как поселилась среди бурых листьев, или она поселилась среди листьев потому, что была коричневой?

Подобные вопросы будут возникать у нас еще много раз в дальнейшем. Ответы на них очень трудны, и поэтому будем внимательно запоминать относящиеся сюда факты. А их множество всюду. Мы можем легко заметить, как окружающая обстановка накладывает определенный отпечаток почти на всех ее обитателей. Снова приведем в качестве примера бурую опавшую листву — последнее воспоминание о минувшем лете. Но как ее цвет запечатлен в окраске обитателей! Окраску ящерицы мы уже видели. Вот скачет мимо бурая лягушка. Взгляните на нее без предубеждения — как удивительна, нежна богатейшая гамма сизо-коричневых тонов, от бархатисто-шоколадного по бокам головы до синевато-серого, имитирующего пятна плесени на гниющих листьях. Откуда заимствовала жизнь эти краски? У мертвой листвы. Раскопайте листву[5] и посмотрите внимательнее на ее обитателей. Коричневые паучки, коричневые щелкуны, шоколадные маленькие кобылки-прыгунчики с необыкновенно далеко выступающей назад переднеспинкой, буроватые жучки-щитники, несколько бурых и коричневых клопов, среди них большой краевик, серые и коричневые многоножки — вот длинный ряд форм, окраска которых, несомненно, связана с окраской опавших листьев. Правда, есть здесь и насекомые другого цвета, например, божьи коровки и некоторые другие, ярко окрашенные жуки, но их окраску мы уже истолковывали раньше. Есть еще темные формы: бронзовые, черные мелкие долгоносики-семяеды, разнообразные мелкие жужелицы и пр., но их окраска среди бурой листвы и теней от листьев не очень-то заметна. Поэтому трудно допустить, что все эти насекомые, так хорошо скрывающиеся среди сухой листвы благодаря своей окраске, собрались здесь случайно и что это совпадение окрасок не заслуживает внимания. Конечно, возможно, что оно, действительно, случайно, но это нужно еще доказать, а пока мы не имеем оснований проходить мимо этого явления.

[4] Читателя, может быть, удивит этот вопрос. Но дело в том, что известны и такие случаи, когда вместо удаленного органа вырастает другой. Так, у некоторых раков вместо удаленного глаза вырастает усик.

[5] Раскапывать листву необходимо ранней весной, иначе все ее обитатели разбредутся по белу свету.