Entelognathus primordialis
Хрящевые рыбы силура известны в основном по изолированным зубам, так что трудно сказать, на что они были похожи. Древнейшие известные хрящевые рыбы – Elegestolepis grossi и E. conica, они жили от аэронского века до лудловской эпохи в морях Тувы, Алтая и Монголии. В раннесилурийском море Монголии плавали Mongolepis rozmanae, шейнвудским веком датируются тоже монгольские Deltalepis magna, D. parva и канадский Frigorilepis caldwelli, гомерским – канадский Kannathalepis. Описаны и другие роды и виды, так что ясно – в середине силура акулы уже были разнообразны. Здорово, что даже самые ранние, хотя и выделяются в свой отряд Elegestolepidida, до крайности напоминают современных акул.
Акантоды появляются в конце лландоверийской эпохи США и в венлокской Чехии. Древнейшие чешуи и плавниковые шипы не дают представления об облике их владельцев, так же как и чешуя Nostolepis striata из пржидольской эпохи Эстонии, Швеции и Германии; уже в начале девона, в лохковском веке, его сменил Nostolepis gracilis. Были, конечно, и другие силурийские акантоды – Climatius, Onchus, Gomphodus и прочие, частично переходящие в девон, где от них есть уже полноценные отпечатки.
Самые древние костные рыбы с признаками панцирных известны по фрагментам челюстей с зубоподобными пупырышками из лудловской эпохи Швеции – Andreolepis hedei и пржидольской Германии – Lophosteus superbus. Иногда этих рыб относят к палеонискам, но такое определение довольно спорно. Фрагменты настолько малы, что их можно изучать исключительно под микроскопом, а лучше – с помощью микротомографии; забавно, что для пущей контрастности на древние челюсти напыляют золото – палеонтология может быть довольно затратным занятием.
Guiyu oneiros
Позднелудловской эпохой, то есть лудфордским веком, датируется целая компания Великих Предков из Юннани, похожие находки есть и во Вьетнаме.
Из них наиболее древние и примитивные Guiyu oneiros и Sparalepis tingi из конца лудловской эпохи: в этих тридцатисантиметровых рыбках сочетались признаки хрящевых, акантод, лопастеперых и лучеперых: их тела были покрыты прямоугольной ганоидной чешуей, в основании двух спинных плавников лежали здоровенные шипы, имелись зачатки окостеневших поясов конечностей, но в строении черепа признаки лопастеперых все же перевешивали.
Sparalepis tingi
Синхронны, но более прогрессивны челюсти Megamastax amblyodus. Их уже уверенно можно отнести к лопастеперым. Самое интересное, что мегамастакс достигал 1 м длины, будучи, таким образом, самой большой рыбой своего времени. Судя по сочетанию мелких острых и округлых пупырчатых зубов, это был хищник, способный съесть и кого-то с твердым панцирем. Ясное дело, это послужило поводом отрапортовать об обнаружении древнейшего хищного позвоночного, но, как часто бывает, это работает, если игнорировать более древних американских и чешских акул.
Эволюционную эстафету перенял Psarolepis romeri, живший от конца лудловской эпохи до конца лохковского века девона. Он тоже сочетал с лопастеперостью признаки лучеперых, а потому его можно считать еще одним почти идеальным основателем всех костных рыб. У этой хищной рыбы на конце нижней челюсти торчали крупные клыки, чем он похож на девонскую рипидистию Onychodus, перед двумя спинными и грудными плавниками располагались большие шипы, как у акантод и некоторых поздних акул (хотя как раз у примитивных акул таких шипов не было).
Завоевание суши продолжалось.
Конечно, в таком ответственном деле не обошлось без странностей. Самыми загадочными образованиями, существовавшими с конца силура до конца девона, были прототакситы Prototaxites loganii. Палеонтологически они предстают как огромные окаменевшие столбы до 8,8 м высотой и 1,37 м в диаметре – это самые большие организмы своего времени! Прототакситы имеют слоистую структуру, хотя не очень понятно, была ли она строго концентрической или спиральной. На срезах видно, что ткань «ствола» состояла из каких-то волокон со сгущениями, но однозначно сопоставить такое строение с какими-то конкретными современными организмами не получается. Было выдвинуто множество предположений о природе прототакситов: они реконструировались как деревья типа плаунов, гигантские водоросли, грибы или лишайники. Не исключено, что над безжизненными равнинами силурийских побережий там и сям торчали огромные гладкие столбы. Правда, не очень понятно, как бы водоросли или грибы таких титанических размеров держались в вертикальном положении безо всякой механической ткани.
Согласно самому красивому предположению, прототакситы вообще не были единым организмом. Дело в том, что суша была заселена в лучшем случае лишайниками и мхами – организмами без корней, не способными закрепить почву. Сообщества мхов-печеночников, цианобактерий, грибов и водорослей росли в виде тонкого ковра прямо поверх песка около неустойчивых берегов. После ливней верхний край такого ковра мог загнуться, после чего под собственной тяжестью, смачиваемый водой, заворачивался в рулон. Такой скатанный мат плюхался в воду, погружался на дно, поднявшаяся муть оседала поверх, консервируя от всяких поедателей – и вот готов прототаксит. Потому-то прототакситы и исчезают в девоне – ведь именно в это время появляются нормальные наземные растения с корнями, которые хорошо держатся сами, закрепляют почву, создают постоянные берега водоемов и своим частоколом не дают скручиваться всяким моховым коврам. Главное же подтверждение этой версии – сугубо гистологическое: микрочастицы в составе прототакситов больше всего напоминают клетки печеночников, а также там явно есть и грибные гифы, и включения цианобактерий.
Важнее, что в конце силура появились зеленые харовые водоросли Charophyta, а от их наземных микроскопических представителей или каких-то зеленых водорослей Chlorophyta возникли первые сосудистые растения Tracheophyta. По другим версиям, предками сосудистых могли стать печеночники Marchantiophyta или антоцеротовые мхи Anthocerotophyta.
Как вы там, потомки?
Харовые водоросли – удивительные существа. Внешне они очень похожи на хвощи – тот же членистый стебель, из узлов которого расходятся мутовки тонких не то веточек, не то листьев, а к земле они крепятся бесцветными вроде бы корешками. Но нет! «Междоузлия» харовых – это огромные клетки, иногда длиной в пять сантиметров, а «узлы» – стопки мелких клеточек; «корни» – на самом деле ризоиды, не имеющие свойств настоящих корней и ничем, кроме цвета, не отличающиеся от остальных частей таллома. Да к тому же взрослое растение – гаплоидный гаметофит, а не диплоидный спорофит, как у сосудистых растений. Диплоидной во всем жизненном цикле харовых является только одна клетка – зигота.
Несмотря на специфику общего строения и органов размножения, харовые водоросли – одни из лучших кандидатов на роль предков сосудистых растений. В частности, у них есть фикопласт – перегородка, возникающая при делении клетки пополам, подозрительно похожая на фрагмопласт с таким же назначением у сосудистых растений. Когда клетка делится, самый неприятный момент – «чпок» – когда мембрана двух новых клеток уже разорвалась, но у каждой дочерней еще не схлопнулась. В этот ответственный миг из клетки может выпасть что-нибудь очень ценное. Фикопласт и фрагмопласт – как раз крышечки, появляющиеся заблаговременно и аккуратно перегораживающие разделяющиеся клетки, не дающие им развалиться как попало. Именно регуляция роста клеточной стенки – сначала для более успешного деления – стала залогом появления сосудистых растений, ведь сосуды как раз и отличаются мощной клеточной стенкой. Генетика указывает, что среди харовых самыми близкими родичами сосудистых могут быть конъюгаты, или сцеплянки Conjugatophyceae (или Zygnematophyceae), хотя современные представители этого класса очень сильно упрощены.
Маленькая тонкость
Проводящая система сосудистых растений подобна фонтану: по совокупности сосудов – ксилеме-древесине в центре растения – вода с минеральными веществами из почвы поднимается вверх к листьям, а по совокупности ситовидных элементов – флоэме-вторичной коре растения – вода с растворенными сахарами спускается вниз от листьев к корням.
Главное достижение сосудистых, очевидно, – сосуды. Растения научились убивать некоторые свои клетки и делать из них отличные водопроводные трубы, в которых транспорту воды с минералами не мешают цитоплазма, органоиды и ядра. Сосуды позволяют закачивать воду от земли к верхушке растения. Наверху растения имеются устьица – отверстия, через которые вода испаряется, за счет чего создается тяга.
Между прочим, до сих пор физика закачивания воды до конца неясна, ведь вода не просто поднимается вверх, а еще и используется для жизни клеток; получается, испаряют они не так много, а засасывают куда как больше. Как стометровая секвойя поднимает массу воды на безумную высоту, испаряя чуток через хвою – загадка. Откуда в некоторых тропических лианах берется такое давление, что, переруби их мачете, вода хлещет, как из шланга? Если бы ботаников так же финансировали, как физиков-ядерщиков, то у нас давно был бы бесплатный водопровод…
Сосуды бывают двух основных типов. Трахеиды имеют отверстия по бокам, а их размеры сравнительно невелики – 0,1 – 10 мм. Отдельные трахеиды появились еще у мхов, но совершенства достигли именно у сосудистых растений. Трахеи не имеют боковых отверстий, а открыты только на концах; они достигают даже 10 см длины. Настоящие трахеи возникли только у гнетовых и покрытосеменных, причем самые продвинутые покрытосеменные, например орхидеи, остались только с трахеями, лишившись трахеид (правда, из-за этого у орхидей затруднен горизонтальный транспорт, а потому они никогда не бывают толстыми и уж по давно – деревьями).
Если же сосуды имеют к тому же толстые стенки, то получается отличная механическая ткань – каркас, дающий прочность и не позволяющий телу согнуться и упасть. Общий итог – растение с сосудами и механической тканью может стать высоким и торчать вертикально, возвышаясь над соседями и получая больше света для фотосинтеза. С этого момента начинается безумная гонка растений за место под Солнцем, не прекращающаяся и поныне.