39. Морфологическая закономерность эволюции
Биологический дендро-морфогенез
Начало: (38)
Ветвящаяся биосфера
2. Крутой поворот в эволюции биосферы:
укоренение жизни
в континентальной коре выветривания
После того, как были решены основные проблемы наружного и внутреннего обустройства гетеротрофного организма, на арену глобальной эволюции выходит, наконец, зеленое дерево-автотроф (с которым у нас, собственно, и связано изначально стереотипное представление о дереве как таковом). Приблизительно в середине палеозоя биологическое ветвление начинает распространяться на континентальную кору выветривания и по мере интенсификации и генерализации этого процесса становится в биосфере организующим и системообразующим фактором глобального, поверхностно-планетарного масштаба. Именно здесь, на суше (в твердом минеральном субстрате), воплотившись в высшее растение, дерево с колоссальным размахом реализовало свои могучие потенциальные возможности. Ничто так не украсило, не облагородило, не преобразило Землю за всю историю ее существования, как зеленое дерево, которое в дальнейшей судьбе биосферы стало главным ее приобретением.
Вполне могло случиться так, что в силуре (а это порядка 400 млн. лет назад) морские многоклеточные водоросли, державшиеся своим разветвленным основанием за прибрежный субстрат, оказались в силу определенных причин наземными растениями-амфибиями. Физиологически они оставались поначалу водно-воздушными. В этих новых, двойных и противоречивых условиях возникла тенденция к перестройке внутренней и наружной организации, формированию осевого органа растения. Резко выраженная полярность, т.е. противоположение испаряющей части растения и части всасывающей (чего, понятно, не могло быть в первоначальных подводных условиях) явилась мощным импульсом к постепенному превращению его основания в настоящие подземные корни. Поиск воды (а вместе с ней и совершенно необходимой для всякой жизни минеральной пищи) стимулировал его дальнейшее разветвление, удлинение и истончение периферийных терминалов, что облегчало проникновение растительного организма в глубину земного субстрата, как и распространение в горизонтальных направлениях, с целью его максимального охвата. Определившийся затем гидро-, хемо- и геотропизм окончательно закрепил такую тенденцию.
Оказались ли морские водоросли (а может, водоросли внутренних водоемов) на суше вследствие поднятия дна или же сами постепенно заселяли прибрежные участки в приливно-отливной зоне, случилось ли это несколько раньше или же несколько позже предполагаемых сроков (ориентировочно, судя по данным палеонтологии, в середине палеозоя), шел ли этот процесс несколько быстрее или же несколько медленнее, наконец, с какой систематической группой водорослей (бурыми или зелеными) связывать его, - мы достоверно не знаем. Все это - несомненно, важные для науки (и отнюдь не простые) вопросы, относящиеся к компетенции филогенетиков, морфологов и палеоботаников. Их разногласия, однако, не затрагивают существа рассматриваемой здесь проблемы и могут быть без ущерба для нее опущены (даже если даже допустить, что эволюция высших растений исходно была связана не с океаном, а зарождалась в водорослевом населении суши). Нам важен здесь конечный результат процесса, а он совершенно очевиден: континентальная кора выветривания оказались на определенном историческом этапе во власти биологического дендро-морфогенеза.
В поисках воды и минерального питания дерево (я употребляю это слово не в узко ботаническом, а в общебиологическом и даже математическом смысле, имея в виду, что и любое травянистое растение с его побегами и корнями - в принципе тоже дерево) активно внедряется в субстрат (порой совершенно твердый и монолитный), выискивая в нем малейшие трещины. Разъедает, измельчает и разрыхляет его изнутри своим крайне агрессивным в биохимическом отношении живым веществом и всасывает найденные и рассеянные в нем биогенные элементы, перемещая их вверх, против силы тяжести по системе проводящих каналов. Добытые таким путем рассеянные в горной породе, либо изначально заключенные в каменную оболочку жизненно необходимые минералы (калий, фосфор, кальций, магний и другие, включая микроэлементы) идут на построение собственной живой плоти, а затем по мере ее старения и разрушения различными гетеротрофами (животными, грибами и микроорганизмами) возвращаются в землю. Здесь их поджидает серьёзное (с точки зрения континентальной жизни) испытание: перейдя в растворимое состояние, они могут вымываться и выноситься в гидрографическую сеть, и далее - в океан поверхностными и грунтовыми водами. Однако продолжающие жизнь деревья, особенно их многочисленное потомство, перехватывают поток ускользающих биогенных элементов и вновь направляют его вверх.
Но это, как говорится, только половина дела. В своем неодолимом стремлении максимально развить поверхность контакта с субстратом дерево максимально ветвится и вытягивается своими терминалами так, что они прогрессивно истончаются к периферии и все больше приближаются по своим метрическим параметрам к нитям, распространяясь вглубь и вширь и во все другие стороны. В результате биологический дендро-морфогенез попутно становится еще и фактором текстилизации поверхностного слоя изначально подвижной континентальной коры выветривания без каких-либо дополнительных материальных и энергетических затрат. А это очень важно. Переплетенный биогенными нитями (задернённый) субстрат теперь стабилизирован и надежно защищен от разрушительных геологических процессов, связанных с воздушными и водными потоками.
В этих условиях в коре выветривания начался по существу системогенез глобального поверхностно-планетарного масштаба. Ситуация в биосфере стала стремительно меняться в сторону прогресса. Континентальные деревья начали обогащать поверхностный слой коры выветривания элементами плодородия, выкачивая их из нижних горизонтов и концентрируя в верхних. Со своей стороны обогащенный субстрат открывал все большие возможности для интенсивного размножения деревьев. Последние в столь благоприятной обстановке получили возможность биологически эволюционировать (от примитивных риниофитов до высших цветковых растений). Они становились все более сухопутными, способными уже к активной экспансии за пределы своих первичных резерваций и поселению в местах, еще не затронутых почвообразующим дендро-морфогенезом со всеми вытекающими отсюда последствиями. Причина (дерево) и следствие (среда обитания) взаимно переплелись. Они с нарастающей быстротой и силой стали обусловливать и стимулировать друг друга, попеременно меняясь значением.
Интегральная мощность этого двуединого механизма, если иметь в виду всю планетарную совокупность континентальных деревьев, достигает колоссальных, поистине геологических масштабов. В результате его длительного (в ряду бесчисленных поколений) функционирования и происходит то, что мы называем биологической аккумуляцией. Малопригодная для жизни или же вовсе бесплодная горная порода с течением времени преобразуется и обособляется (даже на достаточно крутых горных склонах) в плодородное органо-минеральное тело, биокосную систему - континентальный почвенный покров. От него, от этого планетарного «детского места» теперь стали питаться и полностью зависеть не только все материковые (биогеоценотические), но в конечном итоге - и океанические формы жизни. Открылись беспрецедентные возможности экологического сосуществования для многообразных форм жизни (особенно гетеротрофных, причем не только микроскопических) как в самой почве, так и в кронах зеленых деревьев, а также под их тенистой сенью.
В биосфере произошел революционный взрыв (разумеется, в масштабах геологической шкалы времени). Континентальная жизнь после длительного и монотонного периода стагнации, связанного с господством микроорганизмов, стала развиваться опережающими темпами в сравнении с океанической. На многие порядки возросла масса живого вещества. Центр биосферы переместился из океана на материковую часть планеты. Общее направление прогресса эволюции биосферы стало характеризоваться стремительным возрастанием аккумуляции энергии, увеличением сложности и упорядоченности биологической организации, ростом негэнтропии, уменьшением информационной и термодинамической энтропии, возрастанием способности наземных экосистем к саморегуляции.
Более того, на Земле сложился неведомый ранее глобальный водорегулирующий механизм. Континентальная гидрографическая сеть стала организованной и стабильной. Коренным образом изменились характер поверхностного стока, выветривания и осадконакопления, поскольку покрытая текстилизированным почвенно-элювиальным чехлом, кора выветривания оказалась защищенной от интенсивного и ускоренного разрушения. Изменился весь лик Земли, который в прошлом имел редуцированный и примитивный характер. Вся история биосферы разделилась тем самым на два периода - до и после укоренения жизни в континентальной коре выветривания.
Несомненная заслуга В.И. Вернадского состояла в том, что он как геохимик, абстрагировавшись от традиционного для биологов дискретного (организменного, таксономического) понимания жизни, ввел в науку (вернее будет сказать, наполнил новым конкретным содержанием) понятие «живого вещества», как бы противопоставив живую материю минеральной горной породе. Однако, как это теперь отчетливо видится, он все-таки излишне абсолютизировал геологическое значение обезличенного живого вещества (то есть его содержательной части, принимая во внимание лишь общую массу вещества, заключенную в ней энергию и биохимическую активность), безотносительно к его конкретной структурной составляющей. Это представление, ставшее уже классическим, нуждается ныне в коррективах. Биологический дендро-морфогенез являет собой активную и даже определяющую роль формы, структуры, приобретя которую, содержание (живое вещество) реализует себя наиболее эффективным образом, причем не только на уровне индивидуального организма, биоценоза, экосистемы, но и на уровне биосферы в целом.