Грибокорень или корнегриб
Лишайник – это первый из двух главных растительно-грибных симбиозов. Второй, еще более значительный в истории жизни на суше симбиоз, – это микориза16.
Слово «микориза» означает «грибокорень», и это ее, микоризу, хорошо описывает. Микориза – это гифы гриба, подключенные к корню растения. Это именно «подключение», а не какое-нибудь банальное прилипание. В некоторых случаях гриб буквально врастает в корень. Между растением и грибом устанавливается канал связи, по которому они обмениваются разнообразными веществами.
Микоризой до сих пор пользуются почти все наземные растения17. Функции микоризы так же многочисленны и трудноописуемы, как функции супругов в долгом и крепком браке. Основа этих отношений, безусловно, кормление гриба растением. Но растение дает грибу не только питание, а еще многое другое, например отправляет через него сигналы другим растениям. Гриб же поставляет растению минералы, которые он высасывает из почвы, всякие полезные грибные вещества и, что особенно интересно, воду.
Казалось бы, зачем растению вода от гриба, если у него есть свои корни? У современных растений эта функция микоризы действительно нужна только в дополнение к существующим корням. Но у первых растений суши корней не было.
Вероятно, они представляли собой ползучие пласты зеленых клеток наподобие современных печеночников, которые вряд ли могли жить где-либо, кроме как в непосредственной близости от водоемов. Грибы, прорастая в глубину почвы, дали этим существам доступ к источникам воды вдалеке от их собственного тела16.
Короче говоря, микориза – это изначальный корень18. Микориза возникает в геологической летописи синхронно с растениями на суше. У самых примитивных сухопутных растений до сих пор нет корней, и в сборе воды из-под земли они полностью зависят от гриба. Растения с более продвинутым строением частично перенимают у микоризы водосборную функцию, словно имитируя своими подземными отростками гриб. И если животные украли идею своей наземности у растений, то можно сказать, что растения украли свою идею наземности у грибов
[23].
Микориза на рабство уже совсем не похожа. В ней гриб выступает не организатором всего предприятия, а спутником, пусть и очень важным, свободно живущего многоклеточного растения. Эти будущие дубы и сосны не полезли бы на землю, если бы в этом не было какой-то принципиальной для них самих выгоды.
Тут стоит вернуться к центральному вопросу этой главы, над которым я размышлял, стоя над рожающей черепахой. Что вообще мы, живые организмы, забыли на суше? Почему мы не можем дышать под водой, как рыбы? Почему мы ходим по земле, а не по дну моря? Почему разговариваем колебаниями воздуха?
Ответ нужно искать здесь, в мотивациях зеленых основателей нашей наземной Византии.
Можно подумать, что растениям в океане было просто тесно, поэтому их распространение на сушу ожидаемо и предсказуемо. Но места в океане хоть отбавляй, на суше в конечном итоге получается гораздо теснее. К тому же на суше все лежит одним слоем, а свет рассеивается меньше. Поэтому растение, растущее над другим растением, затеняет своего нижнего соседа гораздо сильнее, чем под водой.
Из-за этого на суше у растений возникает такое любопытное приспособление, как стебель19. Под водой обзаводиться стеблями, как, в общем, и корнями, обычно не имеет смысла. На суше стебель нужен тогда, когда стебель есть у соседа, потому что иначе сосед будет на свету, а ты – в тени. То есть вертикальный рост растений на суше, подаривший нам джунгли и тайгу, – это гонка вооружений под девизом «кто кого затенит». Чем крупнее стебель, тем выше шансы затенить всех соседей и получить максимум солнечного света. Но крупный стебель, например ствол дерева, требует инвестиций в виде огромного количества биомассы, которую приходится накапливать годами. Для растения это рискованная и дорогостоящая стратегия, которую можно оправдать только жесточайшей конкуренцией. Насколько тяжелой должна быть эта конкуренция за место на суше, чтобы оправдать инвестиции в ствол секвойи длиной в сотню метров?
В общем, причина озеленения суши не в том, что растениям в океане было негде жить. Суша привлекла растения чем-то другим.
На самом базовом уровне фотосинтезирующему организму нужны три вещи: вода, свет и углекислый газ
[24]. Переезд на сушу создает тяжелые проблемы с водой. Но что касается света и углекислого газа, то их усвоению водная среда только мешает. Усиленное рассеяние света водой, может, и снижает конкуренцию за вертикальное положение, но сильно сокращает общее количество доступных фотонов. Углекислый газ в воде растворяется плохо. Эти-то два фактора – свет и углерод – и выманили зеленое царство на сушу. С точки зрения водорослей кембрийского периода неизведанная и суровая суша сулила богатства атмосферы – нужно было только научиться жить вне воды.
Как всегда в эволюции, любая непреодолимая проблема, если за ней стоит большая выгода, рано или поздно будет преодолена. Примерно так же когда-то стоял вопрос перед первыми фотосинтезирующими бактериями. Если помните, изначальный вариант фотосинтеза работал на сероводороде и производил в качестве побочного продукта серу. Неслыханные богатства в том случае обещал переход с сероводорода на воду (с соответствующим побочным продуктом – кислородом). Вода принципиально похожа на сероводород, но ее почти невозможно «взломать». В конечном итоге это все-таки произошло. В результате мир наполнился полчищами водорослей и извергаемым ими кислородом.
Здесь то же самое, и опять все вертится вокруг воды: в фотосинтезе воду нужно было научиться взламывать, при покорении суши воду нужно было научиться добывать и сохранять. В обоих случаях решение этих проблем заняло миллионы лет. Но из далекого будущего оба эволюционных переворота выглядят неотвратимыми: рано или поздно они должны были произойти просто потому, что такая возможность принципиально существовала.
Лучшая иллюстрация потенциальных возможностей, существовавших в древней атмосфере, – это то, что с ней произошло после того, как растения наконец решили все свои водные проблемы и ринулись покорять материки зеленой лавиной. В кембрийский период, пока суша была «безвидна и пуста», концентрация кислорода в атмосфере составляла около 15 %, а углекислого газа – около 0,6 %. К концу палеозойской эры, когда суша покрылась могучими лесами, кислорода в атмосфере стало в два с лишним раза больше – 35 %, а углекислого газа в 17 раз меньше – какие-то жалкие 0,035 %20, 21.
