Нескучная биология - Алексей Целлариус

Цветок – это укороченный побег. Верхняя часть побега расширена и называется цветоложем. На самой верхушке побега сидят семязачатки, один или несколько, одетые поверх толстым слоем ткани и полностью изолированные от внешнего мира. Сделано это было просто – листик, на котором располагались мегаспорангии, свернулся в трубочку, так, что семязачатки оказались внутри, а затем края листика срослись. Этот мясистый листик называется плодолистиком, а то, что получается в результате его сворачивания и срастания – пестиком. Нижняя часть пестика называется завязью, верхняя – рыльцем. Все вместе, с семяпочками, – гинецеем. Гинецей может состоять из нескольких свернутых плодолистиков, которые срастаются полностью, или частично, сохраняя в последнем случае несколько рылец. Вокруг гинецея сидят в один или несколько рядов тычинки – бывшие микроспорофиллы с микроспорангиями. В основании тычинок расположены нектарники. Следующий круг – лепестки, сохранившие, в общем, облик нормального листа. Обычно лепестки ярко окрашены. Следующий круг – почти обычные листья, чашелистики, иногда зеленые, но у некоторых растений ярко окрашенные, как и лепестки. Это принципиальная схема, которая может изменяться, давая огромное количество вариантов строения цветка.

Строение шишки и цветка: 1 – семязачатки; 2 – чешуи шишки; 3 – завязь; 4 – пестик; 5 – чашечка; 6 – цветоложе; 7 – венчик; 8 – пыльца; 9 – рыльце

Зернышки пыльцы – это одетые оболочкой мужские гаметофиты, формирующиеся на микроспорофиллах – тычинках. Мужской гаметофит у покрытосеменных состоит всего из трех клеток – клетки пыльцевой трубки и двух спермиев, – но со своим делом он справляется вполне успешно. Когда пыльца попадает на рыльце гинецея, формируется пыльцевая трубка, которой приходится прорастать через все ткани, прикрывающие гаметофит женский.

Еще одна штука, которая есть только у покрытосеменных – плод. Настоящий плод развивается из плодолистика (или плодолистиков, если гинецей состоит из нескольких). Плод может быть сочным, мясистым, как у смородины, помидора или арбуза. Может быть сочным снаружи, а внутренняя часть превращаться в твердую скорлупу, как у сливы, абрикоса или каштана. В твердую скорлупу может превращаться вся ткань плодолистиков, как у желудя, лесного ореха или подсолнуха. Плодолистик может стать пленчатым, плотно прирастающим к семени, как у овса, пшеницы и других злаков. Но, так или иначе, плод всегда присутствует, и эта дополнительная оболочка, окружающая семя, еще одна особенность покрытосеменных. Именно она и отражена в их названии.

У голосеменных могут быть только ложные плоды, состоящие из разросшихся частей стробила, не имеющих касательства к мегаспорофиллу и мегаспорангию. «Ягоды» можжевельника и эфедры, да и, собственно, сосновые шишки, – именно такие ложные плоды. Ложные плоды часто бывают и у покрытосеменных, когда они образуются из других, нежели гинецей, частей цветка. Например, «ягода» земляники – это разросшееся цветоложе. Впрочем, сплошь и рядом, в образовании плода участвуют несколько частей цветка, обычно плодолистики и цветоложе – таковы плоды яблони, груши, рябины, арбуза и множество других.

Образование плода из цветка у вишни: 1 – семязачатки; 2 – семя; 3 – завязь; 4 – цветоложе; 5 – околоплодник; 6 – чашелистики

Неразрывная связь

Итак, покрытосеменные возникли в союзе с насекомыми. Именно этот союз дал им преимущества, которые позволили покрытосеменным расселиться по всему свету и занять господствующее положение в растительном царстве. В отделе покрытосеменных около четверти миллиона видов – в несколько раз больше, чем всех остальных растений вместе взятых. Хотя среди покрытосеменных полно ренегатов, вернувшихся к опылению ветром, но подавляющее большинство опыляется насекомыми. Услугами ветра пользуются, главным образом, те растения, которые растут густыми скоплениями и при этом составляют верхний ярус – злаки в степях, многие деревья, образующие «крышу» лесного полога. В таких условиях, действительно, имеет смысл пожадничать и положиться на ветер, который делает все бесплатно. Но большинство покрытосеменных продолжает безропотно подкармливать своих опылителей. В самом деле, насекомое разыщет своего кормильца, даже если он вырос вдали от своих родителей, в зарослях других растений или вообще в глубоком ущелье, куда никакой ветер не занесет пыльцу родичей из соседнего ущелья.

Опыление насекомыми, несомненно, замечательная вещь. Однако это только начало. Чтобы использовать открывшуюся возможность на все сто, нужно придумать способ десантировать семена на новые места, и чем дальше, тем лучше. В общем, конечно, можно распространять семена с помощью воды и ветра. Голосеменные, да и некоторые покрытосеменные, так и делают. Но животные могут распространять семена гораздо лучше, надо только их уговорить. И растения употребляют испытанную приманку – пищу. Вкусная, сочная мякоть плодов служит вознаграждением птицам и зверям за посевные работы. Многие семена без вреда проходят через кишечник и оказываются снаружи уже далеко, иногда очень далеко от родительского растения. Впрочем, многие растения предпочитают распространяться на халяву. Огромное множество таких халявщиков имеют семена со специальными цеплялками – тот же репейник или череда. Надо сказать, что честь этого изобретения принадлежит голосеменным. Первые семена с цеплялками появились более ста пятидесяти миллионов лет назад, когда о покрытосеменных еще никто и не слышал, а вот покрытые шерстью млекопитающие уже шныряли под ногами динозавров. Но только с появлением покрытосеменных этот способ транспортировки семян получил широкое распространение. Сейчас на Земле есть ландшафты, где большинство видов растений имеют семена, приспособленные к безбилетным поездкам на млекопитающих и птицах.

Животные

Особый путь

Животные – очень древняя группа, они не моложе грибов и, во всяком случае, намного старше растений. Первые следы жизнедеятельности животных обнаружены в отложениях периода, который геологи называют рифеем, и имеют возраст более миллиарда лет. Это следы ползания, отпечатавшиеся в иле, и окаменевшие экскременты – копролиты. Древние животные рифея, вероятно, имели червеобразную форму тела и питались илом, как многие современные черви. А в породах следующего периода, венда, имеющих возраст около шестисот пятидесяти миллионов лет, уже содержаться остатки богатой и разнообразной фауны примитивных беспозвоночных.

Что такое животное? Чем медуза или мышь отличаются от груздя или сосны, и где лежат границы между царствами? Для растений источник углерода – минеральное вещество, углекислый газ. Грибы и животные для своей биохимической кухни используют только углерод, связанный в органических соединениях, им для стряпни нужны «полуфабрикаты». Весьма важное отличие животных от представителей двух других высших царств – тип размножения и характер роста. Мейоз у животных ведет непосредственно к образованию гаплоидных гамет, особое поколение гаплоидных организмов, формирующее гаметы, у них отсутствует, и в этом они отличаются от растений. Зигота у животных делится путем митоза, давая начало диплоидному организму, и в этом их отличие от гаплоидных грибов с их зиготической редукцией.

Однако отличие животных от представителей других высших царств не только, и даже не столько в этом. Растения и грибы всю свою историю развивали технику питания и размножения. Практически все тело растений и грибов состоит из тканей, которые обеспечивают производство, распределение и защиту питательных веществ и тканей, обеспечивающих воспроизводство. А эволюция животных пошла по особому пути, на протяжении миллиарда лет они развивали способности двигаться. Ни у грибов, ни у растений нет специальных тканей, ответственных за движение. Нет, растения способны двигаться, любой ребенок знает, что цветок подсолнуха поворачивается вслед за солнцем и что лепестки многих цветов на ночь складываются. Мало того, и среди растений, и среди грибов есть существа, способные ловить мелких животных. Хищные растения ловят насекомых, смыкая, как пальцы руки, отростки рассеченной листовой пластинки. Грибы ловят мелких червей, смыкая петли гиф, когда червь сквозь них проползает. Но движения растений и грибов происходят либо за счет неравномерности роста обычных клеток, либо за счет быстрого разбухания таких же клеток. И только у животных есть специальные ткани, обеспечивающие движение, и специальные ткани, этим движением управляющие. И эти ткани составляют у продвинутых животных около половины веса тела. Речь, как вы наверное уже догадались, идет о мышцах и нервных тканях.