Происхождение растений - Комаров Владимир Леонтьевич 10 стр.

В этой таблице торф представляет собою наиболее слабую стадию обугливания, антрацит — крайнюю. В торфе почти вся его масса состоит из легко распознаваемых, с помощью микроскопа, частей растений, в антраците их почти нет. Из таблички видно, что процент углерода по мере обугливания все возрастает, процент же кислорода и азота падает.

Каменный уголь сопровождается обыкновенно отпечатками частей листьев, коры, веток, шишек, семян. Все они сосредоточены в породе, непосредственно покрывающей толщу каменного угля. Шахтеры называют ее кровлей пласта. Особенно хороши остатки растений в глинистом сланце, куда они занесены с берегов водоема. Нередко встречаются в штольнях целые стволы с корнями, пронизывающие весь пласт угля, или, по крайней мере, пни деревьев. М. Д. Залесский и Гранд-Эри рассматривают ископаемые пни, масса которых известна в каменноугольных копях Франции, да не мало и в Донецком бассейне, как остатки тех лесов, которые некогда росли на месте теперешних копей. Часто хорошо сохранена и вся система крупных корней, между которыми находят отпечатки веток, листьев и даже семян. М. Д. Залесский полагает, что заиливание стволов происходило медленно и деревья продолжали жить, выпуская новые прибавочные корни на более высоких своих частях, пока более сильный поток воды не сносил стволы деревьев и не одевал их слоем новых осадков. Нередко над погребенным лесом вырастал новый лес, которого в конце концов постигала та же участь. Благодаря этому ископаемые леса встречаются иногда в несколько рядов один над другим, указывая на частые колебания уровня вод, происходившие в данной местности. В Америке на Кап-Вретоне найдены в одном из каменноугольных бассейнов 59 ископаемых лесов, расположенных один над другим. Правда, что и общая мощность каменноугольных отложений в этом месте достигает 560 м.

М. Д. Залесский собрал немало доказательств в пользу того, что леса, давшие начало толщам каменного угля, росли та илистых осадках, покрытых водой. Иначе говоря, это были болотные леса, подобные лесам болотного кипариса или таксодия, растущим еще и сейчас на разливах реки Миссисипи в Америке.

В последнее время для исследования ископаемых углей был применен новый метод — налажено приготовление тонких шлифов, просветленных тем или иным реактивом. Введенный впервые М. Рено, он был усовершенствован впоследствии Ломаксом, Жеффреем и другими исследователями. Приготовленные по этому методу препараты ясно указывают на то, что уголь состоит из массы перегнойного вещества (гумуса), в которой рассеяна масса спор, постоянно сыпавшихся вниз с деревьев каменноугольного леса. Сама гумусовая масса состоит из сильно спрессованных и видоизмененных тканей наземных растений. В некоторых случаях удается совершенно точно установить, что это обрывки листьев, в других шишки или кора. Особый сорт угля, называемый волокнистым, хорошо сохранил структуру древесины шишконосных растений. Другой сорт, так называемый матовый уголь, напоминает своим строением обыкновенный древесный уголь.

М. Д. Залесский в своей работе «Естественная история одного угля» (Л., 1915) устанавливает по способу образования два основных типа угля, гумусовый и сапропелевый. Первый соответствует тлению растительных остатков на воздухе, причем «большая часть гумусовых углей образовалась несомненно из того растительного материала, который накоплялся в данной местности, как результат жизни многих поколений покрывавшей ее растительности». Многие угли, состоящие в большей своей части из спор, образовались благодаря тому, что споры эти вода или ветер сносили из окрестных лесов в озера, на дне которых и образовались массовые скопления.

Большое значение при изучении вопроса о происхождении материнского вещества каменных углей играют так называемые «coalballs» английских горняков, или «известковые почки» русских. По определению М. Д. Залесского, это «минерализованные участки материнского вещества угля, остановленного в гниении минерализующими растворами, иногда на самой ранней стадии этого процесса, так что представляется возможность подробного изучения анатомического строения растений, принимавших участие в образовании угля».

Вторая группа углей — «сапропелевые», куда относятся богхед, торбанит, кэннель и другие, произошла в водоемах. В таких углях не редки остатки зеленых и циановых колониальных водорослей, например пила ( Pila KarpinskyRenault), массами развивавшаяся в планктоне нижне-карбоновых водоемов, подобно тому, как в наше время массами развивается иногда в озерах водоросль ботриококк ( Botryococcas Braunii), весьма близкая к пиле.

Очень многие западноевропейские угли произошли из растений, составлявших леса в болотах с солонцеватой водой, тянувшихся широкой полосой вдоль морских берегов.

Угли из подмосковных копей, исследованные М. Д. Залесским, состояли то из скопления мелких водорослей, то из спор лесных растений.

Наконец, антрациты оказались углями, которые изменены действием жара. Куски антрацита переполнены массою мелких пор, образованных пузырьками газа, выделявшегося при действии жара за счет водорода и кислорода, содержавшихся в угле. Источником жара могло быть соседство с извержениями базальтовых лав по трещинам земной коры.

Огромное количество углей, которые вот уже столетие как питают мировую индустрию, указывает на огромное протяжение болотистых лесов каменноугольной эпохи. Для их образования потребовалась масса углерода, извлеченного лесными растениями из углекислоты воздуха. Воздух потерял эту углекислоту и получил взамен соответствующее количество кислорода. Аррениус полагал, что вся масса атмосферного кислорода, определенная в 1216 млн. тонн, приблизительно соответствует тому количеству углекислоты, углерод которой законсервирован в земной коре в виде каменного угля.

Еще Кене в Брюсселе в 1856 г. утверждал, что весь кислород воздуха образовался таким образом.

Конечно, против этого следует возражать, так как животный мир появился на Земле в архейскую эру, задолго до каменноугольной, а животные не могут существовать без достаточного содержания кислорода как в воздухе, так и в воде, где они обитают. Вернее предположить, что работа растений по разложению углекислоты и освобождению кислорода началась с самого момента их появления на Земле, т. е. с начала архейской эры, на что указывают и скопления графита, которые могли получиться, как конечный продукт обугливания растительных остатков под большим давлением.

Перейдем теперь к попытке восстановить картину растительности в эпоху образования каменного угля.

Материки в это время образовали две группы — северную и южную, разделенные сравнительно узким средиземным морем (Тетис). Материки эти изобиловали обширными низменностями, по которым и протекали широкие многоводные реки с плоскими берегами. Реки эти часто разливались и давали широкие полосы застойной воды. Климат отличался очень большой облачностью и равномерным теплом.

Многие думают, что только в каменноугольную эпоху растительность стала настолько мощным фактором земной жизни, что с ее развитием создалась настоящая почва. Ранее растения росли на камнях или на песках и глинах, теперь же выработался богатый перегноем почвенный слой, подобный современным почвам.

Растительность каменноугольной эпохи произошла непосредственно от девонской и тесно с ней связана. Однако она гораздо разнообразнее и пышнее своей предшественницы. Псилофиты к этому времени уже вымерли и место их заняли растения, близкие к папоротникам, хвощам и плаунам нашего времени. Одновременно развивались и усиливались голосеменные растения: семенные папоротники, гингковые и пр.

Рис. 8. Лесное болото каменноугольной эпохи:

1 — верхний лесной ярус из сигиллярий; 2 — подлесок из различных папоротников; 3 — клинолисты в воде; 4 — хвощи-каламиты; 5 — кроны кордаитов; 6 — лепидодендрон с вьющимся папоротником

Насколько можно судить по остаткам растений о климате этой отдаленной от нас эпохи, выходит следующее. Древовидные папоротники, чешуедревы, сигиллярии, каламиты и прочие растения каменноугольных болотистых лесов были найдены, и притом в очень больших количествах, как в странах, лежащие вблизи экватора, так и на Шпицбергене, Медвежьем острове и на островах полярного архипелага Северной Америки. В южном полушарии они известны в Бразилии и в Австралии. Если во всех этих странах, со столь разнообразными в настоящее время климатами и растительностью, была одинаковая флора, то и климат должен был быть сходным. Предполагали, что насыщенная водяными парами и углекислотой атмосфера того времени сильно препятствовала как ночному, так и зимнему лучеиспусканию, и температура всюду была равномерной, около 18° выше нуля, причем зимы вовсе не было. Деревья, растущие в странах, где бывает перерыв роста во время зимы или сухого времени года, неминуемо образуют годичные кольца в своей древесине. Деревья каменноугольного леса таких колен не образовывали и, следовательно, росли непрерывно.

Кроме того, деревья и вообще растения каменноугольного леса были недостаточно защищены своим строением от действия прямого солнечного света, особенно от ультрафиолетовых лучей. Это указывает на то, что солнечный свет как будто бы мало их беспокоил. Причиной этого, по всей вероятности, была избыточная облачность.

Совершенно в ином положении была растительность с характерным папоротником глоссоптерис. Среди нее нет совершенно ни чешуедревов, ни сигиллярий. Здесь, кроме глоссоптерис и близкого к нему гангамоптерис (языковидные папоротники), росли еще некоторые хвощи, например филлотеки, с довольно развитыми листьями. И в Австралии и в Индии пласты с остатками языковидных папоротников сопровождаются ледниковыми валунами и наводят на мысль, что растения эти развивались под влиянием появления ледников. Соответствующая этой растительности толща пресноводных отложений Индии достигает почти 6000 м толщины. В них заключены прослойки угля и остатки (растений суши, а также позвоночных животных. Обширное распространение глин с валунами и остатками языковидных папоротников заставляет думать, что огромный материк южного полушария в конце каменноугольной эпохи покрылся высокими оледенелыми горными хребтами, у подножья которых раскидывались обширные озера. С гор спускались крупные ледники, которые местами доходили до озерных котловин, местами же они заканчивались мощными потоками, которые несли льдины с вмерзшими в них обломками камней.