53. Соль биосферы Земли
Лимитирующий фактор жизни
Начало: (43), (44), (45), (46), (47), (48), (49), (50), (51), (52)
11. Эволюция: от высоких деревьев - к низким травам
На континентах в разные геологические времена имелись довольно значительные территории, где в силу неблагоприятных климатических условий (прежде всего связанных с температурой и влажностью) деревья либо вовсе не растут, либо приобретают в ландшафте второстепенное значение. Эти земли так и оставались бы свободными от высшей растительности. Но эволюция цветковых растений не остановилась на древесных формах: она шла в направлении от высоких деревьев к низкорослым травам.
Во влажных тропических и субтропических лесах с их сложной биоценотической структурой всегда имеются многообразные экологические ниши, которые могут быть наилучшим образом освоены именно травами. Множество разнообразных травянистых видов цветковых растений первично возникло здесь в результате приспособления к лазящему, лиановому и особенно эпифитному образу жизни. Хотя эпифитами бывают нередко также небольшие деревца и кустарники, но, несомненно, травы способны значительно лучше приспособиться к эпифитному образу жизни. То же можно сказать о паразитах и, особенно, о сапрофитах, а также о водных растениях (водной среде травы соответствуют лучше, чем кустарники, а тем более деревья).
Что касается механизма эволюционного превращения древесных форм в травянистые, то он состоял, как считает ботаническая наука, в редукции количества вторичной древесины путем постепенного уменьшения камбиальной активности вплоть до её полного или почти полного прекращения. Значительную роль играла при этом также возрастающая паренхиматизация внутренних тканей, главным образом за счет расширения сердцевинных лучей (А.Л. Тахтаджян). В результате мощные и высокие когда-то деревья, имевшие жёсткую древесину стали в результате эволюции низкорослыми растениями с тонким и мягким стеблем.
Преобразовавшись в, казалось бы, слабые и малоприметные травы, цветковые растения приобрели целый ряд новых свойств и биологических преимуществ по сравнению с породившими их деревьями. Репродуктивная фаза, т. е. цветение и плодоношение, наступает у травянистых растений рано, к тому же с минимальной затратой органического материала на построение вегетативных органов, а семенная продукция по сравнению с вегетативной массой достигает максимума. В этом смысле травы стали более урожайными, чем деревья и кустарники. Распространение травянистых видов происходит от этого значительно быстрее.
Располагая такими превосходными качествами, травы стали выходить за пределы породившего их леса и приспосабливаться к новым условиям. Но если в лесах мотивы, способствовавшие возникновению трав, были чисто биотические (продиктованные отношениями между членами растительного сообщества), то за его пределами (в высокогорьях, полярных и аридных областях) определяющими стали абиотические факторы. Одним из важнейших направлений формирования новых травянистых форм стало приспособление к холодному климату с характерным для него коротким вегетационным периодом. Успешно адаптируясь к различным экологическим условиям, травы очень быстро распространились по Земле и достигли большого разнообразия форм. Ускоренная в сравнении с древесными растениями смена поколений определила и более высокие темпы эволюции трав в новых условиях. Превращение древесных форм в травянистые началось, вероятно, еще на заре эволюции цветковых растений (в меловом периоде), но с течением времени оно шло всё более быстрыми темпами и, в конце концов, приобрело такие масштабы, что охватило все их главные систематические группы. Число видов травянистых цветковых растений стало значительно превышать число видов деревьев и кустарников. Травы стали играть очень большую, во многих случаях доминирующую роль в растительном покрове суши.
В силу своей высокой экологической пластичности травы оказались способными обитать всюду - и в местах повышенной влажности, и в сухой пустыне, и за полярным кругом, и в альпийском высокогорье. Однако в наибольшей степени их потенциальные возможности раскрылись в результате освоения обширных внутриконтинентальных равнинных территорий в пределах умеренных поясов Северного и Южного полушарий, которые вытянуты с запада на восток в Европе и Азии и с севера на юг на Американских континентах. Эти регионы характеризуются сухим континентальным климатом (при количестве осадков главным образам от 200 до 550 мм в год). Умеренно жаркое, солнечное лето с редкими дождями быстро переходит здесь в относительно холодную зиму с маломощным снежным покровом. Увлажнение неустойчивое, относительно влажные годы чередуются с засушливыми годами. Часты сильные ветры, переходящие в снежные бураны зимой, в суховеи и пыльные бури - в тёплое время года.
В результате зарастания этих обширных территорий травами (их «затравенения») образовался зональный тип ландшафта, который получил название «степь» ("прерии" - в Северной Америке, «пампа» - в Южной Америке). Процесс «великого остепнения» континентов начался в середине кайнозоя (примерно 25 млн. лет назад).