Глава I. Возможные предки высших растений

1.3. Время появления высших растений
Согласно имеющимся палеонтологическим данным, это произошло около 440 миллионов лет назад (силурский период палеозойской эры). Хорошо известна точка зрения, согласно которой некоторые водоросли, которые жили вблизи побережья, сначала «высунули головы в воздух», затем заселили приливную зону, а затем, постепенно превращаясь в высшие растения, полностью сошли на берег. Впоследствии они постепенно завоевывали землю. Однако позднее было высказано серьезное палеонтологическое возражение против этой точки зрения.
Если процесс превращения водорослей в высшие растения действительно происходил в прибрежных водах, то в этом случае условия для внесения древнейших высших растений в ископаемые записи являются наиболее благоприятными. Однако при обилии палеоботанического материала мы не видим ни одной из его «промежуточных» стадий.
Этот парадокс привел к появлению на первый взгляд необычной гипотезы: почему появление макро-остатков высших растений в конце силурийского периода однозначно следует интерпретировать как следы их появления на суше? Может быть, наоборот - это следы миграции высших растений в воду? В любом случае ряд палеоботаников (Г. Стеббинс, Г. Хилл и С. В. Мейен) придерживаются гипотезы о происхождении высших растений не из водных низших, а из некоторых наземных зеленых водорослей. Именно эти «неводные» и, следовательно, реальные шансы попасть в геологическую хронику высших растений не могут принадлежать спорам с трехлучевой щелью, которых очень много в раннем силурии и даже в позднем ордовике и которые не могут быть соотнесенным с любыми водными растениями, известными в то время.
Гаметангии из примитивных, часто одноклеточных, характерных для подавляющего большинства водорослей, превращаются в многоклеточные; их стенки надежно защищают развивающиеся гаметы от неблагоприятных условий. В жизненном цикле первых наземных растений наблюдается регулярное чередование половых и бесполых поколений, как и у их предков.
Гаплоидное, или половое, поколение называется гаметофитом, потому что оно образует гамет и «призвано» размножаться половым путем. Гамет образуются в антеридии (самец) и архегонии (самка). В результате оплодотворения образуется зигота, из которой растет диплоидное бесполое поколение - спорофит. Он способен к бесполому размножению только путем образования гаплоидных спор, которые приводят к образованию гаметофитных клеток. Одно из этих двух поколений может преобладать над другим, и тогда оно составляет большую часть жизненного цикла высших растений. При образовании большинства высших сосудистых растений происходит постепенное уменьшение (уменьшение и упрощение) гаметофита и преобладание спорофита в жизненном цикле. Так, у ликопод, псилотов, хвощей и папоротников гаметофит представлен небольшим (от нескольких миллиметров до 3 см) выростом, не рассеченным на органы, живущим в течение нескольких недель (у ликоподов, некоторых папоротников и псилотов - несколько лет), независимо от спорофита.
На выростах в антеридии развиваются мужские гаметы - сперматозоиды, которые в сырую погоду или во влажных условиях, плавая в воде, достигают архегонии и сливаются с яйцеклеткой. Из-за небольшого размера гаметофитов оплодотворение у хвощей, лимфоидных и папоротников может происходить даже в присутствии незначительного количества воды, например, капель росы, тумана.
К концу силурийского развития жизнь на Земле была отмечена значительным успехом. Так, в древних морях и океанах, полностью населенных к тому времени, все основные виды основных водных животных, включая рыб, уже были представлены. Плотная популяция всех благоприятных мест обитания, интенсивная конкуренция между видами и внутри них, феномен «избыточной» рождаемости привели к необходимости разработки новых мест обитания.
Одним из важных событий появления растений на суше стало формирование их тканевой организации. Развитие проводящих тканей, состоящих из ксилемы и флоэмы, решило проблему движения воды и органического вещества. Покровные ткани защищали растения от высыхания; образование эпидермиса привело к появлению устьиц - узкоспециализированных образований, которые регулируют газообмен и испарение воды растением. Укрепление механической прочности у первых наземных растений происходило за счет утолщения клеточной стенки и насыщения ее лигнином, что придает жесткость ее целлюлозному остову.
Споры с химически инертными, жесткими мембранами, уже присутствующими в водорослях, позволяли будущим высшим растениям переносить засушливые условия и могли распространяться ветром. В процессе дальнейшей адаптации к земным условиям существования у высших растений был сформирован прототип вегетативных органов (корень, стебель и лист) - тело, которое объединило структуру и функции всех этих будущих систем.