II. Появление хвойных и лиственных лесов
Каменноугольные леса просуществовали на Земле не так уж долго. Вероятно, они могли расти только в определенных экологических условиях – при очень высокой влажности и равномерной высокой температуре, то есть в тропическом климате. Кроме того, им требовался ровный рельеф и близко подходящие к поверхности грунтовые воды, чтобы деревьям хватало воды. Наступление других видов растений, засуха или похолодание грозили им гибелью. Похолодание могло объясняться уменьшением количества углекислого газа в атмосфере и повышением процента кислорода. Изменение влажности воздуха на огромном участке суши, который сегодня относится к Центральной Европе, могло быть связано с перемещением континентов из близкого к экватору тропического пояса Земли в сторону субтропиков. Известно, что континенты на нашей планете меняют свое положение, хотя настолько медленно, что нам это даже трудно себе представить.
Одновременно с каменноугольными на Земле появились и другие типы лесов. К югу от тропиков с их гигантскими лесами простирался древний океан, известный под названием Тетис, а за ним, в южном полушарии, располагался континент Гондвана. В него входили обширные участки материков, знакомых нам сегодня как Южная Америка, Африка, Индия, Австралия и Антарктида. На территории этого гигантского континента также произрастали леса. Деревья в этих лесах были приспособлены к сезонному климату умеренных широт, их активный рост шел не в течение целого года, как в тропиках, а только в благоприятные сезоны – теплые и влажные. В это время деревья набирали высоту и толщину, то есть в них благодаря вторичному утолщению образовывались новые клетки. В неблагоприятные, холодные сезоны рост прекращался. В древесине дерева, которое активно растет только часть года, образуются годичные кольца. Их удалось обнаружить в окаменевших остатках деревьев карбонового периода из Гондваны. Там росли голосеменные растения, напоминающие современные хвойные, и голосеменные деревья или кустарники с листьями языковидной формы (глоссоптериды), а также хвощи и плауны. Часть Гондваны была занята ледниками – свидетелями длительных холодов. В особо суровые периоды, когда ледники наступали, площади лесов, очевидно, сильно сокращались. Стоит заметить, что в целом флора Гондваны просуществовала на Земле более долгий срок, чем флора каменноугольных лесов.
Праконтиненты распадались на части, сталкивались друг с другом, снова соединялись и вновь расходились. Если материковые массы держались вместе, то растения и животные развивались на них единообразно, а когда материки отходили друг от друга, на каждом из них возникали свои виды живых организмов. Миллионы лет «дрейфовали» континентальные массы через разные климатические пояса, и в выигрыше оказывались то одни, то другие виды растений и животных. В каждой климатической зоне создавались свои условия для развития лесов. В ровных теплых и влажных условиях тропического климата сохранялись деревья с несовершенными водопроводящими системами, здесь они разрастались, образуя каменноугольные леса. Их рост шел круглый год без паузы. В субтропиках ежегодно наступали периоды сухости, когда деревья, если бы в них продолжался фотосинтез, погибали от нехватки воды. Чтобы спастись от этого, деревья субтропических зон запасали воду или сбрасывали листья в сухие периоды. В климатических зонах, примыкавших к северному и южному полюсу, у деревьев также наступала фаза покоя. Кажется, причина здесь другая – не засуха, а холод. Однако суть проблемы в том, что вода, превращаясь в лед, делалась недоступной для растений, и для деревьев в умеренных зонах зима представляла собой особую форму засухи.
При движении континентов через различные климатические зоны создавались все новые и новые условия для селекции растений. Если климат менялся от тропического к субтропическому, то выживали только те растения, которые могли приспособиться к засушливым периодам, когда фотосинтез замедлялся или прекращался вовсе. В такие периоды прерывался и рост: если не идет фотосинтез, то прекращается поступление органических веществ, необходимых для постройки новых клеток. Безводные сезоны могли быть более или менее длительными. Когда они были очень продолжительными, некоторые виды или даже целые группы растений вымирали, а оставались только те, которые «научились» как можно полнее использовать короткий благоприятный период, наступавший после длительного засушливого. Если же климат долго оставался постоянным, живым организмам это, разумеется, шло на пользу. Но медленно, почти незаметно климат менялся, и указывает на это, в частности, исчезновение тех или иных видов растений в какой-то период истории.
Возможно, деревья Гондваны были лучше приспособлены к меняющимся климатическим условиям, чем деревья, которые росли в тропических каменноугольных лесах. Древовидные плауны впоследствии встречались все реже, в то время как древовидные хвощи и папоротники еще росли. Все большее пространство завоевывают хвойные деревья. В слоях мертвого красного лежня
[14], образование которых началось около 270 миллионов лет назад, нашли окаменевшие остатки растения, похожего внешне на современную араукарию.
В медистых сланцах цехштейна
[15], которые образовались на несколько миллионов лет позже, чем мертвый красный лежень, среди остатков хвойных обнаружили листья дерева, родственного гинкго
[16]. Тогда климат над континентом, который сегодня образует Европу, был настолько сухим и даже пустынным, что деревья и тем более леса могли расти лишь в очень немногих местах. Однако кое-где встречались заросли кустарников. Палеоботаники смогли определить это по тому, что окаменевшие побеги хвойных растений были очень сильно разветвлены, что характерно скорее для кустарников, чем для деревьев.
Хвощи, остатки которых найдены в нижнем кейпере
[17] (возраст – около 200 миллионов лет), образовывали густые заросли, по высоте превышающие человеческий рост. В окаменелостях их стебли наслаиваются друг на друга. Породы, в которых были обнаружены такие остатки, назвали тростниковыми песчаниками, потому что ученые ошиблись и приняли стебли хвощей за остатки тростника.
