Биологические прогулки: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Вернемся, однако, к окружающему нас миру. Мы на лугу. Кругом цветы, цветы: горицвет алый, желтые козлобородники, поповник (часто неправильно называемый ромашкой), смолевка усталая — все луговые травы, о каждой из них можно так много рассказать. Вот клейкий горицвет, или дрема, облепленный трупами крохотных насекомых, нашедших свою смерть на его клейких междоузлиях — трагическая черта, через которую не смеют переступить даже всесильные муравьи. Против них-то, по-видимому, и направлен этот клей, защищающий цветы с их пыльцой и медом от разбойничьих нападений муравьиных ватаг. Познакомьтесь с устройством цветка горицвета: пятизубчатая чашечка, пятилепестный венчик, 5 столбиков, 10 тычинок, пятигнездная (до половины) завязь — упорное пятерное строение, в большей или меньшей степени свойственное всему обширному семейству гвоздичных. Здесь же рядом другой его представитель — кукушкин цвет (близкий родственник дремы), отличающийся нежными, глубоко рассеченными лепестками, делающими цветок совершенно непохожим на цветок горицвета. Но рассмотрите его строение внимательнее, и вы встретите ту же пятерную завязь, доказывающую (вместе с рядом других признаков) несомненное родство обоих видов.

Вот вам прекрасный образчик «важных» и «менее важных» признаков, хотя менее важные могут часто сильнее искажать внешность, чем важные — подчеркнуть глубокое сходство (наоборот, менее важные признаки могут создавать внешнее сходство кита и акулы, а важные — говорить о глубоком различии млекопитающего и рыбы).

Но что значит этот странный термин «важный»? Он неудачен. Суть в том, который признак возник раньше. Древние признаки, иногда оставшиеся лишь в виде следов, для нас более важны, они лучше отражают родственные связи между различными видами. Это как бы «отчества» и даже «фамилии» в противоположность новым признакам — «именам». Посадив растение под колпак или перенеся его высоко на гору, мы совершенно исказим его, придадим ему массу новых признаков, но в древних следах мы все же прочтем его родство.

Пятерное строение найдем мы и в завязи цветка гвоздик: гвоздики-травянки, гвоздики пышной, у смолевок и у ряда других обитателей летнего луга. Обратите внимание на лепестки упомянутых растений. У всех этих родов есть как бы какое-то стремление к образованию рассеченных лепестков. В каждом роде можно найти виды с мало рассеченными, или двухлопастными, лепестками и с лепестками, превращенными в бахрому. Таковы пары:

Выгодно ли растению иметь бахрому вместо лепестков? Мы этого не знаем и можем предполагать, что выгоды нет. Но важно отметить, что соседние роды семейства гвоздичных — гвоздика, горицвет, смолевка — обнаруживают как бы стремление образовывать бахромчато-лепестные формы. Так как подобная сильная рассеченность лепестков представляет собой довольно редкое явление, то из этих фактов можно сделать несколько заключений, важных для понимания великого процесса эволюции. Прежде всего можно почти не сомневаться, что родоначальные формы всех трех родов имели лепестки нормальные. Отсюда следует, что рассеченно-лепестные виды возникли в каждом роде более или менее самостоятельно от нормально-лепестных предков по мере эволюции рода. Следовательно, три родственных рода — гвоздика, горицвет и смолевка — обнаружили некоторый параллелизм эволюции. Это явление давно обратило на себя внимание биологов. Еще Дарвин подробно обсуждал его под названием аналогичной изменчивости, а русский ботаник Н. И. Вавилов, собрав огромный новый материал, установил закон гомологичных рядов. Этот закон констатирует, что, имея близкие роды A, B, C, из которых род А распался в своей эволюции на виды a₁ a₂, a₃,..., можно ожидать найти в роде B, C и т. д. виды b₁, b₂, b₃,.. c₁, c₂, c₃,..., среди которых виды b₁ и c₁ будут напоминать вид a₁, виды b₂ и c₂ — вид a₂ и т. д. Ряды соответствующих видов в соседних родах и разновидностей в соседних видах и т. д. Вавилов и назвал гомологичными рядами. То, что эта гомология не иллюзия, показывает такой случай: на основании изучения рода пшениц Вавилов предсказал существование новой формы ржи, которая вскоре и была найдена на Памире.

Вопрос о причинах параллелизма эволюции — один из самых многообещающих вопросов биологии, так как здесь улавливается проявление механики эволюции. То, что краткости ради называлось стремлением близких родов образовывать гомологичные разновидности, ничего мистического в себе не заключает, а является отражением механики эволюции, возникновения новых форм, мутаций и т. д.

Вот еще цветок, в котором число пять в большом ходу,— колокольчик. У него пятизубая чашечка, пятизубый венчик, пять тычинок. Но бросается в глаза и важное различие: лепестки венчика срослись в колокол, и венчик и чашечка сидят на завязи, в то время как у гвоздичных завязь находится внутри цветка, т. е. выше чашечки и венчика. Характерно также и очередное расположение листьев, у гвоздичных расположение супротивное. Это признак довольно глубокий, так как он указывает на какую-то основную разницу в способе роста и сказывается не только в расположении листьев, но и в ветвлении, и в строении соцветия, супротивно ветвящегося у гвоздичных, очередно — у колокольчиков. Иногда супротивность или очередность характерна для целых семейств. Впрочем, в других случаях она маскируется, и часто нижние листья расположены супротивно, а в верхней части стебля супротивность нарушается.

Собрав несколько цветков колокольчиков и рассмотрев их тычинки, вы познакомитесь с распространенным и важным явлением. В хорошо распустившихся цветах тычинки оказываются уже увядшими, а между тем только в это время по-настоящему созревает пестик и становится годным к опылению. Это вполне ясное приспособление к устранению возможности самоопыления, т. е. опыления пестика пыльцой того же самого цветка. Такое более раннее созревание тычинок, свойственное целому ряду форм, называется «протандрией» в противоположность более редкой «протогинии», когда раньше созревают пестики.

Отличный пример этого приспособления можно наблюдать у подорожника (подорожник средний). У него в соцветии цветы распускаются начиная снизу, и вы видите на самом верху зону еще не распустившихся бутонов, ниже — зону с маленькими белыми пестиками, высунувшимися из бутонов, а еще ниже — зону с созревшими тычинками, которые, таким образом, развиваются в самых старых цветках.

У подорожника мы почти не находим венчика: он маленький, пленчатый и, конечно, не может выполнять той роли, которую обычно исполняет венчик,— своим ярким цветом привлекать опыляющих насекомых. У селезеночника мы видели замену лепестков прицветниками. Здесь мы встречаем несколько иное решение задачи. Растение становится более заметным в результате скопления всех цветков в колосовидное соцветие и благодаря окрашенности тычинок. Можно думать, что этим достигается известная экономия строительного материала — принцип, необыкновенно распространенный в органическом мире (собираясь на экскурсию, вспоминайте это). В самом деле, вместо того, чтобы для каждого цветка создавать специально привлекающий аппарат, подорожник скапливает их вместе и достигает цели без всякой затраты материала, лишь более удачным расположением того, что есть.

Тот же способ широко использован и в обширнейшем семействе сложноцветных, которыми пестрит луг: желтые козлобородники, ястребинки, нивяник. Вы знаете, конечно, что их цветок — на самом деле целое соцветие, состоящее из скученных мелких цветков. У козлобородников и ястребинки все цветки приблизительно одинаковые, так называемые язычковые. У нивяника и многих ромашек уже имеется дифференцировка: средние цветочки потеряли свои венчики; их главная задача образовывать пыльцу, завязи и семена. Наоборот, краевые цветы сохранили яркие язычки, привлекающие насекомых "(и охраняющие молодые плодоносные цветы), но они начали утрачивать способность производить семена. Цветок, созданный исключительно в целях размножения, утратил свою главную способность и превратился в кричащую вывеску — еще пример смены функций. Окончательного своего развития достигает это направление эволюции синего василька, красных собратьев которого (Centaurea jacea, С. phrygia и С. stenolepis) легко найти тут же на лугу. У него краевые цветы совершенно бесплодны: в них не образуется ни тычинок, ни пестиков.

Замечательный пример такого же искажения роли органов встречаем у ястребинки. Изучение наследственности путем скрещивания различных видов позволило установить некоторые правила, совокупность которых составляет законы Менделя. В природе ястребинки дают громадное количество промежуточных форм, и если вы когда-либо будете определять эти растения, то переживете много горьких минут, так как сплошь и рядом растение не поддается определению.

Когда стали производить опыты с ястребинками (впервые их осуществил сам творец менделизма Грегор Мендель), результаты получились совершенно неожиданные, уклоняющиеся от установленных менделевских правил и не поддающиеся объяснению. Только впоследствии этот вопрос разъяснился. Оказалось, что у ястребинок, несмотря на вполне нормальное строение цветков, существование приспособлений для привлечения насекомых и опыления, зародыши сплошь и рядом развиваются не из оплодотворенных яйцеклеток, а из соседних клеток, никакого отношения к оплодотворению не имеющих. Клетки, которые служат у большинства растений для охраны яйцеклетки, из которых построены покровы зародышевого мешка, вдруг начинают плодиться и размножаться, дают зародыш и семя даже не партеногенетически (развивается неоплодтворенная яйцеклетка), а, как говорят, апогамически, минуя половой процесс.

Таблица I. Крапивница обыкновенная (1), павлиний глаз (2), репейница (3), траурницы – две разновидности (4, 5), зорька (6), адмирал (7), серпокрылка (8), веснянка (9)

Таблица II. Лютик кассубский (1), медуница лекарственная (2), лапчатка гусиная (3), первоцвет, или баранчик, (4), ветренница лютиковая (5)

Подобные явления, которые оказались довольно распространенными, сильно осложняют установившиеся представления о необходимости, важности оплодотворения, да и вообще о причинах развития. Когда яйцеклетка начинает развиваться после оплодотворения, это хотя и непонятно пока, но мы по крайней мере можем высказать по этому поводу ряд более или менее правдоподобных гипотез. В этом помогают и опыты с искусственным оплодотворением. Но когда клетка «ни с того, ни с сего» начинает развиваться и дает новый организм, да притом еще клетка, назначение которой совсем иное, тут уже рождается недоумение. Если это так просто, если любая клетка может дать зародыш (а у бегонии любая клетка оторванного листа может развиться в новый организм), то к чему цветы, оплодотворение, перекрестное опыление и т. д. Действительно, как будто незачем. Где же принцип «ничего лишнего, только необходимое?»

Вопрос серьезный и глубокий. Научная мысль упорно бьется, силясь разрешить его. Но пока он не решен, и мы можем вывести заключение, что многие организмы могут выработать в себе способность обходиться без оплодотворения, но только немногие достигли этого совершенства. Перекрестное опыление (особенно при помощи насекомых-опылителей) поставило многие растения в полную зависимость от насекомых. Без определенных видов опылителей, часто немногих или даже одного, растение оказывается неспособным давать семена. Полезное приспособление превратилось в свою противоположность — во вред, и во многих случаях полезнее освободиться от помощи опылителей.

Но, с другой стороны, считать половой процесс лишь печальной необходимостью тоже нет основания. Ибо имеются веские доводы в пользу того, что оплодотворение и скрещивание, создавая новые комбинации признаков, облегчают видам сохранение их в вечно изменчивых условиях мира, требующих от организмов новых и новых свойств.

Нетрудно понять, что если вид способен в данной местности образовывать большое число рас и разновидностей, то он имеет больше шансов в борьбе за жизнь. Ведь изменчивость захватывает не только внешние признаки — изменчивы все свойства организма. Поэтому в засушливый год, например, одни разновидности, линии, или, как говорят, «экотипы» окажутся более выносливыми. В мокрый и холодный выживут другие линии. В то время как вид постоянный, с незначительной изменчивостью будет, естественно, отыскивать такие места, где бы и условия существования отличались постоянством, вид изменчивый может смело кидаться в самую гущу быстро бегущего потока жизни. Несмотря на непрерывную изменчивость условий, несмотря на то, что каждый день будет предъявлять ему новые и новые, часто явно противоречивые требования, он восторжествует над постоянными видами. Оттого, может быть, наиболее распространенными оказываются именно самые изменчивые, легко смешивающиеся виды. Наоборот, неизменчивые виды загнаны в труднейшие места Земли, в океанские глубины, в тину, в землю и прочие тихие места. Там некоторые виды живут уже в течение бесконечно долгого времени, в течение нескольких геологических периодов, но выйти оттуда они не смеют: этим консерваторам не место в кипучей борьбе мира.

При таком значении изменчивости станет понятным, что половой процесс, если он действительно повышает изменчивость, может получить громадное значение и все приспособления для него не будут уже казаться странными и «неокупающимися». Поэтому во многих случаях эволюция стоит как бы па распутьи, тонко взвешивает, что полезнее: оставаться в рабстве у опылителей, если оно еще не очень тяжело, или сбросить это рабство каким-либо радикальным способом — вегетативным размножением, апогамией и т. п.

Насколько чутко реагируют растения на изменчивые условия существования, легко увидеть, окинув взором окрестный луг. Если его поверхность неровна, если он расположен на склоне или пересечен ложбинами и т. п., то разные участки луга окрашены преобладающими видами растений в тот или иной цвет. Склоны одной крутизны сплошь залиты кровью горицвета, а там, где наклон изменяется, меняется и цвет луга, и луг белеет от нивяника. Снова меняется наклон луга — и золотом разливается лютик, и т. д.

Рис. 19. Зависимость состава растительности от местообитания

I. A — нивяник, Иван-да-Марья, Б — истод, короставник, свербига, василек луговой;

II. А —лютик многоцветковый Б — лютик многоцветковый, незабудка, В — лютик едкий;

III. А — нивяняк, Б — тмин, горицвет-дрема, В — нивяник, горицвет-дрема (вверху);

IV. А — лютик многоцветковый, Б — тмин;

V. А — кошачья лапка, подорожник средний, Б — клевер луговой, кульбаба осенняя