ИСТОРИЯ РАСТЕНИЙ

Изучение ископаемых папоротников. Формальная классификация Броньяра

О папоротниках подлинных и мнимых

В каменноугольном лесу было много папоротников, причем некоторые принадлежали дожившим до наших дней семействам. Многие имели крупные, колоннообразные стволы. Такие древовидные папоротники и сейчас можно встретить в тропиках.

Окаменелые стволы палеозойских древовидных папоротников сначала были описаны одним немецким ученым под названием Saarsteine, что значит "скворцовый камень". Действительно, поперечный срез этих папоротников напоминает рисунок на груди скворца. Полированные куски "скворцового камня" используют для мелких поделок.

Изучение ископаемых папоротников ‑ дело довольно сложное. Внешне их отпечатки очень эффектны, но палеоботаник любуется этой красотой лишь до тех пор, пока не приступит к установлению родов и видов. На отпечатки листьев, лишенных спорангиев, очень трудно положиться. Конечно, и для таких экземпляров можно подобрать родовые и видовые названия, но этого палеоботанику мало. Важно определить, к какому семейству принадлежит папоротник. Для этого необходимо знать строение и расположение спорангиев (рис. 16). Чтобы ботанику рассмотреть на современном папоротнике все, что нужно, ему достаточно взять микроскоп или даже сильную лупу. Палеоботанику приходится применять сложные методы. Спорангии на ископаемых листьях обычно сдавлены, прижаты к листу, промежутки между ними забиты песчаными или глинистыми частицами. Иногда спорангии вовсе закрыты породой и лишь слабо просвечивают на отпечатке. Даже в микроскоп не всегда можно разглядеть количество спорангиев, их расположение, форму, клеточную структуру. Без всего этого определить принадлежность папоротника к тому или другому семейству нельзя.

Рис. 16. Лист папоротника со спорангиями из каменноугольных отложений (слева ‑ натуральная величина, справа ‑ увеличено)

Простой и остроумный выход из положения предложил опять же Джон Уолтон ‑ тот самый, который придумал способ освободиться от шлифов при изучении угольных почек. Его метод сводится к следующему. Образец со спороносным папоротником приклеивается канадским бальзамом отпечатком к стеклу и обливается парафином. Затем с тыльной стороны образца парафин соскабливается. Все "сооружение" погружается в плавиковую кислоту, которая начинает разъедать камень и, наконец, растворяет его. Облитое парафином стекло кислота не затрагивает. Теперь на стекле остаются лишь приклеившиеся к нему чистые обугленные перышки папоротника со спорангиями, которые можно рассматривать со всех сторон. Особенно хорошо видны все детали на фотографиях, сделанных в инфракрасном свете.

Рис. 16. Лист папоротника со спорангиями из каменноугольных отложений (слева ‑ натуральная величина, справа ‑ увеличено)

От папоротников настоящих перейдем к папоротникам мнимым. Нетрудно представить, какую сенсацию вызвала бы находка огурцов, выросших на сосне. Может быть, не такие, но близкие чувства испытали палеоботаники в начале нашего века. История открытия, о котором сейчас пойдет речь, уходит корнями в начало прошлого века. Палеоботаника делала первые шаги, но в каменноугольных отложениях Европы уже были собраны богатые коллекции ископаемых растений. Во Франции ими тогда занимался отец современной палеоботаники Адольф Броньяр. Систематизируя ископаемые папоротники, он обратил внимание, что на многих из них никогда не встречаются спорангии. Отнести такие остатки к естественным группам, например семействам, было нельзя, и Броньяр первым в истории палеоботаники решил ввести формальную систематику, в данном случае для папоротников. Слово "формальная" здесь означает, что систематика основана не на родственных связях растений (которые просто неизвестны), а на формальных признаках, выбранных с точки зрения удобства.

Палеоботаники широко применяли (и сейчас применяют) формальную классификацию Броньяра, построенную очень удачно. Но в душе они были уверены, что имеют дело с настоящими папоротниками, только неизвестного родства. Лишь в конце прошлого века систематическое отсутствие спорангиев на листьях определенного типа вызвало подозрение, что некоторые из каменноугольных папоротников принадлежат какой‑то другой группе растений. Об этом же свидетельствовали и результаты анатомических исследований некоторых видов. В 1898 г. французский палеоботаник Рене Зейллер с большими колебаниями сказал о таких растениях, что это "цикадовые с папоротниковой листвой". Казалось, что палеоботаническая мысль была готова расстаться со старыми предрассудками.

И все же вышедшие в 1903 и 1904 гг. статьи Ф. Оливера и Д. Г. Скотта произвели сенсацию. Эти английские палеоботаники описали типичные с виду папоротники, на которых выросли самые настоящие семена (рис. 17). Даже много лет спустя один из авторов открытия, Скотт, писал об этих растениях: "Мы все же не можем выбросить из головы, что они папоротники ‑ так они на них похожи". А. Сьюорд писал о них: "Это продукт эволюции, как будто бы нарочно созданный, чтобы служить предостережением ботаникам, которые часто наружное сходство принимают за органическое родство".

Рис. 17. Часть листа 'семенного папоротника' (Neuropteris); на верхушке крупное семя

В первые годы нашего века популярные издания много писали об открытии Оливера и Скотта. Получилось, как всегда после какого‑либо нового биологического наблюдения. Вскоре было обнаружено много аналогичных случаев, мимо которых просто проходили. Палеоботаники Гранд‑Эри, Арбер, Уайт, Кидстон, несколько позже Галле и другие нашли семена на других "папоротниках". С тех пор количество таких находок еще больше увеличилось. Сейчас в каждом курсе палеоботаники и ботаники упоминаются семенные папоротники.

Строго говоря, название "семенные папоротники" неудачно, так как наводит на мысль о каких‑то папоротниках, которые в ходе эволюции обрели способность размножаться семенами. В действительности и настоящие, и семенные папоротники ‑ две независимые линии, отделившиеся еще в девоне от пока еще неизвестного общего предка. Каждая группа независимо выработала сходную листву.

Этот факт сам по себе не менее удивителен, чем если бы мы встретили семена на листьях настоящих папоротников.