Первые самые простые существа, или живые белки, которые образовались на земле, ещё нельзя было отнести ни к растениям, ни к животным. Эти живые белки возникали из более простых неживых белков, и за их же счёт возобновляли своё тело, то есть питались органической пищей. Тогда органические белковые вещества были той материальной средой, которая одновременно и рождала и питала новые самые простые организмы.
Гораздо позднее произошло разделение всего живого мира на два главных потока — растений и животных. Но всё-таки это разделение началось чрезвычайно давно, ещё в доклеточном периоде развития жизни на земле. Появление зелёных растений имело для всего нашего земного мира совершенно исключительное и огромное значение.
Сколько раз каждый из нас с удовольствием смотрел на наши зелёные леса, луга, поля и вдыхал их свежий живительный воздух. Отчего происходит их зелёный цвет и нужна ли растениям для чего-нибудь их зелень? Зелёный цвет растений происходит оттого, что они содержат в себе особое зелёное вещество — хлорофилл. Это слово в переводе с греческого языка означает листовая зелень.
Известно, как растения тянутся к свету и подставляют солнечным лучам свои зелёные листья. Подумайте, как велика вся та зелёная поверхность растительности, которая облучается солнцем на наших полях, лугах и лесах. Один из величайших наших учёных К. А. Тимирязев приводит такой расчёт. Если на одном гектаре посева люцерны вычислить, какова общая поверхность её зелёных листьев, облучаемых солнцем, то получится цифра в восемьдесят пять гектаров.
А войдите в тенистый лиственный лес. И вверху, и в середине, и внизу вы найдёте бесчисленное множество зелёных листьев, которые подставляются солнцу. Живая природа растений как будто решает здесь задачу захватить возможно больше солнечных лучей.
Наш советский учёный академик В. И. Вернадский делает замечательный подсчёт, какую общую площадь на суше и в воде занимают части растений с зелёным веществом — хлорофиллом при наиболее полном своём развитии, например, когда деревья несут всё богатство своих зелёных листьев и все другие растения достигают своего полного развития. Оказалось, что при таких условиях общая площадь всех зелёных частей растений больше поверхности всего земного шара в сто — пятьсот раз! Вот как гигантски велика общая поверхность зелёных растений, воспринимающая солнечный свет.
И не напрасно растения обращают такую гигантскую свою поверхность к солнцу. Растения при помощи зелёного вещества — хлорофилла — поглощают определённые лучи солнца и используют их для того, чтобы вырабатывать в своём теле из углекислого газа и воды ценные питательные вещества — сахар и крахмал. Подумайте только — углекислый газ и вода! Это сравнительно простые минеральные вещества, а зелёные растения обладают замечательной способностью превращать их в сахар, крахмал. Пусть человек, который уносит с огорода тяжёлый мешок клубней картофеля, переполненных крахмалом, подумает о том, что этот крахмал, столь драгоценный источник его питания, образовался первоначально в зелёных листьях картофельного растения из углекислого газа и воды при помощи солнечных лучей и хлорофилла. Вообще, в отличие от животных, зелёные растения могут приготовлять в своём теле всю нужную для них органическую пищу за счёт углекислого газа, воды и некоторых минеральных солей.
Образование сахара и крахмала — это только первая ступень в приготовлении упомянутой органической пищи. Но растения могут образовывать в своём теле также жиры или жирные масла, белки, витамины. Кроме того, в теле растений образуется ещё множество других органических веществ, которые служат для построения их тела, для их химической защиты и для многого другого. Вспомните, например, сколько в стволе большого столетнего дуба или сосны накопляется древесины.
Но что же происходит с теми солнечными лучами, которые зелёные растения поглощают в таком изобилии и используют для приготовления себе органической пищи?
Эти солнечные лучи в растениях не пропадают. Они только переходят в скрытое состояние и накапливаются в тех продуктах, которые при их помощи образовались в зелёных растениях.
Все хорошо знают, что если поесть хлеба, то от него прибавляется сила. Если лошади предстоит тяжёлая работа или дальняя поездка, то лошадь надо раньше хорошо накормить и притом не сеном, а овсом, потому что овёс даст ей больше силы, чем сено.
Откуда произошла эта скрытая сила в хлебе и овсе? Она произошла от соответствующих растений — пшеницы, ржи, овса. А растения восприняли эту силу от солнечного света через свои зелёные листья и много накопили её в своих зёрнах.
Теперь представьте себе на минуту всё огромное богатство и разнообразие явлений жизни на земле.
Вот росток пшеницы пробивается из земли на свет. Маленькая, невидимая глазу инфузория плывёт в воде, двигая своими многочисленными ресничками. Огромный кит бурно уходит в глубину океана, спасаясь от китоловов. Кузнец бьёт тяжёлым молотом по раскалённому железу. Школьники в классе решают арифметическую задачу. Учёный в своей лаборатории обдумывает новый трудный опыт. Все эти и другие бесконечные и разнообразные явления жизни возможны только благодаря затрате энергии, которую живой мир получает от солнца через зелёные растения.
Ведь все животные и человек прямо или косвенно, через растительноядных животных, получают свою органическую пищу от зелёных растений, а вместе с ней и всю энергию для своей жизни. А эта энергия происходит от солнца. Вспомните, на реках и водопадах построены гигантские электростанции, которые водяную энергию переводят, трансформируют в электрическую для промышленных и бытовых целей.
Весь зелёный растительный мир земли можно образно назвать грандиозной силовой станцией, которая энергию солнца переводит и накапливает в скрытом состоянии и обеспечивает этой энергией все явления жизни на земле. Но этого мало. Чтобы получать тепло, свет, электричество, двигать машины для своих бытовых и промышленных целей, человек пользуется различными видами топлива. К топливу относятся дрова, торф, каменный уголь, нефть. Но дрова, торф, каменный уголь произошли от зелёных растений и содержат в себе скрытую энергию, которую эти растения получили и накопили от солнца. Нефть тоже образовалась от живых существ. Следовательно, скрытая энергия нефти и её продуктов, например, бензина, также произошла от солнца через зелёные растения. Можно образно сказать, что в различных видах топлива на нас работает солнечный свет, поглощённый когда-то зелёными растениями. Этот свет двигает наши паровозы, наши самолёты и другие наши машины, он согревает нас, светит нам в электрических лампочках и так далее.
Из предыдущего видно, какое громадное значение имеют зелёные растения, доставляя солнечную энергию для всего живого мира и хозяйства человека.
Передовые люди науки и техники давно догадывались об этом огромном значении зелёных растений.
Ещё более ста пятидесяти лет назад, в 1781 году, ботаник Сенебье писал:
«Я вижу, как моя кровь образуется в хлебном колосе, а древесина отдаёт зимой теплоту, огонь и свет, похищенные ею у солнца».
Но только наш выдающийся русский учёный К. А. Тимирязев подвёл научную основу под эти догадки и выяснил указанное громадное широкое или космическое значение зелёных растений.
Когда вы сейчас думаете о растительном мире, то вам, наверное, представляется или поле с тяжёлыми колосьями пшеницы, или могучий хвойный и лиственный лес, или луг, ярко разубранный красивыми цветами, и тому подобные картины с богато развитой растительностью.
Но совсем не такими были самые древние простейшие растения с зелёным веществом — хлорофиллом, которые первыми из растений образовались на земле. О более древних растениях мы можем до известной степени судить по их пережиткам, которые сохранились до нашего времени. Они, вероятно, несколько изменились с того чрезвычайно далёкого своего прошлого и несут в себе наряду с новыми признаками и отпечаток очень большой древности.
К таким растениям — пережиткам древнего растительного мира — относится группа сине-зелёных водорослей. Сине-зелёные водоросли и сейчас имеют большое распространение не только в воде, но и на суше. В воде сине-зелёные водоросли иногда размножаются в таком изобилии, что сама вода на свет кажется зелёной. Тогда про воду говорят, что она «цветёт» (рис. 10).
Рис. 10. Простейшие растения — сине-зеленые водоросли (в виде шариков и нитей)
Какие же признаки и свойства сине-зелёных водорослей заставляют нас причислять их к остаткам очень древних растений?
1. Тело сине-зелёных водорослей состоит из шариков или ниточек, которые видны только в микроскоп. Шарики состоят из одной клетки а ниточки представляют собой целые цепочки клеток. Но это ещё не настоящие клетки. В них ещё нет клеточных ядер. И потому сине-зелёные водоросли надо относить к доклеточному периоду развития жизни на земле.
2. Сине-зелёные водоросли могут приспособляться к жизни в горячих источниках. Например, наш советский ботаник Еленкин приводит виды сине-зелёных водорослей для таких горячих ключей на Камчатке, которые имели температуру в 44–50 градусов, 55–60 градусов, 60–71 градус и даже 75,7 градуса. Способность сине-зелёных водорослей приспосабливаться к жизни в горячих ключах сохранилась, вероятно, от очень древнего времени, когда земная поверхность была гораздо богаче горячими водами.
3. После извержений вулканов, когда лава и другие продукты извержения остывают, на них в числе первых растений поселяются сине-зелёные водоросли.
В Японии на вулканических породах встречаются целые пласты, состоящие из сине-зелёных водорослей, которые занимают площадь до тысячи квадратных метров и достигают толщины в 60 сантиметров.
Студенистую массу этих пластов население употребляет даже в пищу.
Сине-зелёные водоросли — замечательные растения. Они называются водорослями, а между тем они распространены и на суше и даже в пустынях.
В глинистых пустынях ранней весной, когда поверхность земли ещё влажная, на ней часто виден сплошной лёгкий зеленоватый налёт. Под микроскопом обнаруживается, что этот налёт состоит из тончайших нитей сине-зелёных водорослей. Весной эти нити деятельны и могут даже выползать из своих слизистых футляров. Но вот наступает большая летняя жара и засуха, свойственная пустыням. Поверхность земли сильно нагревается. Нити сине-зелёных водорослей очень высыхают, но, несмотря на свою нежность, они остаются живыми до поздней осени, когда поверхность почвы снова увлажняется. Некоторые виды сине-зелёных водорослей своими нитями образуют слизистые сгустки — плёнки или корочки, заметные на глаз. В наших пустынях встречаются такие сгустки в виде земляного волоса.
Да, да, земляной волос. На поверхности земли вы видите похожие на волос чёрные, заметные на глаз нити, иногда запутанные клубком. В сухую жаркую погоду они ломкие. Но стоит их слегка смочить водой — и они становятся мягкими, оживают, зеленеют. В Китае земляной волос употребляется в пищу.
Земляной волос тоже относится к сине-зелёным водорослям. Удивительна способность этих простейших растений, как будто таких нежных, существовать в пустынях на открытой солнцу поверхности земли и выносить здесь сильнейшую жару и засуху.
Понятно, что растительный мир на земле должен был пройти очень долгий и большой путь развития от таких простейших растений, как невидимые глазу шарики и ниточки сине-зелёных водорослей, и до таких сложных растительных организмов, как, например, дуб.
По мере того как на земле развивались зелёные растения, от них в живой мир всё больше вливалось законсервированной энергии солнца, что помогало живому миру достигнуть своего огромного богатства, разнообразия и сложности.
Среди одноклеточных живых существ уже ясно видно их разделение на растения и животных. Это разделение произошло на основе особенностей питания.
Именно, как уже было упомянуто, зелёные растения сами для себя приготовляют всю необходимую им органическую пищу при помощи солнечного света из минеральных веществ окружающей природы — углекислого газа, воды и некоторых солей.
Животные же такой способностью не обладают и должны получать готовую органическую пищу, которая прямо или косвенно происходит от растений.
Но интересно, что среди одноклеточных живых существ есть такие, которые могут питаться и как растения, и как животные и образуют промежуточное звено между теми и другими (рис. 11).
Рис. 11. Эвглена, одноклеточное существо, которое является и растением, и животным
К таким существам принадлежат эвглены. Тело у эвглен состоит из одной клетки, которая имеет орган движения — жгутик, при помощи которого она плавает в воде. В теле у эвглен есть зелёное вещество — хлорофилл. Этим эвглены сходны с зелёными растениями и могут при помощи хлорофилла задерживать лучи солнца и приготовлять себе органическую пищу из углекислого газа и воды. Но эвглен можно воспитывать также и в темноте. Тогда в них хлорофилла не образуется, и они требуют для своего питания готовой органической пищи. Иногда в природе встречаются эвглены, которые совсем не содержат в себе зелёного вещества — хлорофилла и, следовательно, должны питаться, как животные. Это и многие другие явления доказывают, что растительный и животный мир произошли чрезвычайно давно, ещё в одноклеточный период развития жизни на земле, из одного общего начала.
Но потом растения и животные очень далеко разошлись в своём дальнейшем развитии. Однако есть много таких явлений, которые свидетельствуют о том, что растения и животные имели в своей далёкой древности общее происхождение.
Каждому известен зелёный цвет растительности, который происходит от зелёного вещества — хлорофилла.
А кровь, которую сердце неустанно гонит по нашему телу, имеет красный цвет от особого красного вещества — гемоглобина. И зелёный хлорофилл и красный гемоглобин имеют своё различное, но чрезвычайно важное значение, для жизни. Хлорофилл встречается у растений, а гемоглобин у животных и человека. И вот наука выяснила, что оба эти сложные химические вещества по своему составу родственны между собой и имеют общее древнее происхождение.
Но хотя растительный и животный мир в своём развитии далеко разошлись друг от друга, между ними всё время сохраняются глубокие неразрывные взаимные связи. Животный мир не может существовать и развиваться на земле без растительного и растительный мир без животного. Зелёные растения доставляют животным готовую органическую пищу и кислород для дыхания. Животные в своём теле перерабатывают и разрушают эту пищу и отбросы жизнедеятельности животных используются для питания зелёных растений.
Все знают, какое огромное значение имеет навоз и другие отбросы животных для увеличения урожая растений. А углекислый газ от дыхания животных служит минеральной пищей для растений.
Но мир растений и животных не могли бы поддерживать свой взаимный обмен веществ и даже остановились бы в своём развитии на земле, если бы не было ещё третьего мира в живой природе — мира чрезвычайно мелких живых существ — микробов и в особенности бактерий.
Вот что пишет об этих существах наш русский учёный В. Л. Омелянский.
Микробы «очищают поверхность земли от трупов животных и остатков растений, являясь настоящими могильщиками органического мира. Под влиянием этих деятельных агентов все главнейшие группы органических веществ, встречаемых в теле животных и растений, — белки, углеводы и жиры — постепенно разлагаются на более простые соединения, доступные для питания растений, и вовлекаются таким образом в новый круговорот. Многие из этих конечных продуктов распада выделяются в газообразном состоянии, что обеспечивает им повсеместное распространение в природе. Чем энергичнее протекают указанные процессы разложения органического вещества, чем скорее взятые организованным миром элементы возвращаются обратно в резервуар неорганической природы, тем сильнее бьётся пульс органической жизни на земле и тем ярче и разнообразнее её проявления. Можно утверждать с уверенностью, что этот беспрерывный круговорот жизни, эта вечная смена живых существ на земной поверхности будут безостановочно продолжаться до тех пор, пока солнце посылает нам свои щедрые дары в виде тепла и света и пока под его живительными лучами зарождаются всё новые и новые очаги жизни».
Итак, в живой природе существуют три мира — мир растений, мир животных и мир микробов. Эти три мира находятся между собой в постоянном деятельном обмене веществ и тесно взаимно связаны в своём существовании и развитии.
А над этими мирами высоко поднялся человек.
Только изучая при помощи науки законы происхождения, развития и всей жизни этих трёх миров, человек может наилучшим образом управлять ими для своих высоких хозяйственных и культурных целей.