Одним из них является красивое растение с мутовками клиновидных листьев, которому было дано название Sphenophyllum (см. рис. 20). Растения, относимые к этому роду, были описаны Лескере из верхней части силуро-кембрия, и красивый маленький вид встречается в эрианских сланцах Сент-Джона, Нью-Брансуик. Род также продолжается и еще более обилен в карбоне. Много лет назад я заметил в красивом образце, собранном сэром У. Э. Логаном в Нью-Брансуике, что стебель этого растения имел ось из сетчатых и лестничных сосудов и внешнюю кору. Рено и Уильямсон совсем недавно получили более совершенные образцы, и первый изобразил удивительно сложную треугольную ось, содержащую пунктированные и полосчатые сосуды, и более крупные пунктированные сосуды, заполняющие ее углы. Снаружи от этого находится клеточная внутренняя кора, и она окружена толстой волокнистой оболочкой. То, что структура столь сложная должна принадлежать растению столь скромному в своих родственных связях, является одной из странных аномалий, представленных старым миром, и о которых мы найдем много подобных примеров. Плоды Sphenophyllum неслись в колосьях, с маленькими мутовками прицветников или рудиментарных листьев, несущих круглые спорокарпы.
«Американский журнал науки».
Доусон, «Отчет о девонских растениях», 1870 г.
«Журнал Геологического общества», 1865 г.
Fig. 17.—Ptilophyton plumosum (Lower Carboniferous, Nova Scotia). Natural size and magnified.
Второй тип растения, который мог иметь ризокарповые родственные связи, — это тот, которому я дал название Ptilophyton. Он состоит из красивых перистых вай, по-видимому, несущих на частях главного стебля или черешка маленькие округлые спорокарпы. Они обильно встречаются в среднем эриане штата Нью-Йорк, а также встречаются в Шотландии, в то время как один вид, по-видимому, встречается в Новой Шотландии, вплоть до нижнего карбона (рис. 17, 18).
Plumalina Холла.
Fig. 18.—Ptilophyton Thomsoni (Scotland), a, Impression of plant in vernation, b, Branches conjecturally restored, c, Branches of Lycopodites Milleri, on same slab.
Эти организмы по-разному относились к плаунам, водорослям или зоофитам, но расширенное сравнение американских и шотландских образцов привело меня к убеждению, что они были водными растениями, более вероятно, родственными ризокарпам, чем любой другой группе. Некоторые доказательства этого будут приведены в примечании, добавленном к этой главе.
Fig. 19.—Psilophyton princeps, restored (Lower Erian, Gaspé). a, Fruit, natural size. b, stem, natural size, c, Scalariform tissue of the axis, highly magnified. In the restoration, one side is represented in vernation and the other in fruit.
Другой род, который я назвал Psilophyton (рис. 19, 21), может рассматриваться как связующее звено между ризокарпами и плаунами. Он так назван из-за своего сходства в некоторых отношениях с любопытными паразитическими плаунами, помещенными в современный род Psilotum. Было описано несколько видов, и они в высшей степени характерны для нижнего эриана, в котором они были впервые обнаружены в Гаспе. Типичный вид, Psilophyton princeps, который заполняет многие пласты сланца и песчаника в заливе Гаспе и в верховьях соседнего залива Шалёр своими тонкими стеблями и ползучими, похожими на шнуры корневищами, может быть описан следующим образом:
«Журнал Геологического общества», тома XV, XVIII и XIX, «Отчет о девонских растениях Канады», 1871 г.
Стебли ветвятся дихотомически и покрыты прерывистыми гребнями. Листья рудиментарные или короткие, жесткие и заостренные; в бесплодных стеблях многочисленные и спирально расположенные; в фертильных стеблях и веточках редко разбросаны или отсутствуют; в очищенных от коры образцах представлены мелкими пунктированными рубцами. Молодые ветви закручены; корневища цилиндрические, покрытые волосками или чешуйками и имеющие круглые ареолы, беспорядочно расположенные, дающие начало тонким цилиндрическим корешкам. Внутренняя структура — ось из лестничных сосудов, окруженная цилиндром паренхимных клеток и внешним цилиндром удлиненных древесных клеток. Плодоношение состоит из голых овальных споровых оболочек, несущихся обычно парами на тонких изогнутых цветоножках, либо боковых, либо терминальных.
Fig. 20.—Sphenophyllum antiquum (Erian, New Brunswick). See pp. 61, 67.
Этот вид был полностью описан мной в статьях, упомянутых выше, на основе образцов, полученных из богатых обнажений в заливе Гаспе, которые позволили мне проиллюстрировать его части более полно, возможно, чем части любого другого вида столь глубокой древности. В полученных мной образцах я смог распознать формы корневищ, стеблей, ветвей и рудиментарных листьев, а также внутреннюю структуру стеблей и корневищ, и проиллюстрировать поразительное сходство форм и структур с таковыми у современного Psilotum. Плодоношение, однако, было совершенно своеобразным, состоящим из узкояйцевидных спорангиев, несущихся обычно парами на изогнутых и, по-видимому, жестких черешках. Под микроскопом эти спорангии показывают признаки клеточной структуры и, по-видимому, были перепончатыми по характеру. В некоторых образцах раскрытие, по-видимому, происходило через щель с одной стороны, и, поскольку глина проникла внутрь, можно увидеть обе стенки споровой оболочки. В других случаях, будучи сплющенными, их можно принять за чешуйки. Никаких спор не удалось наблюдать ни в одном из образцов, хотя в некоторых поверхность была отмечена легкими округлыми выступами, возможно, отпечатками спор внутри. Этот своеобразный и очень простой стиль споровой оболочки также характерен для других видов и придает Psilophyton очень отчетливый родовой характер. Эти голые споровые оболочки можно сравнить с таковыми у таких плауновидных растений, как Psilotum, у которых чешуйки рудиментарны. Они также имеют некоторое сходство, хотя и в гораздо большем масштабе, со споровыми оболочками некоторых эрианских папоротников (Archæopteris), о которых будет сказано в продолжении. В целом, однако, они кажутся наиболее близко связанными со спорокарпами Rhizocarpeæ.
Fig. 21.—Lepidodendron and Psilophyton (Erian, New Brunswick). A, Lepidodendron Gaspianum. B, C, Psilophyton elegans.
Arthrostigma, который встречается в тех же пластах, что и Psilophyton, был растением более мощного роста, с лучше развитыми, узкими и заостренными листьями, расположенными мутовчато или спирально, и несущим на концах своих ветвей колосья голых спорокарпов, по-видимому, схожих с таковыми у Psilophyton, но более округлых по форме. Эти два рода должны были быть близкородственными, и тонкие веточки Arthrostigma, если они не хорошо сохранились, едва отличимы от стеблей Psilophyton.
Отчеты автора о «Девонских растениях», «Геологическая служба Канады», см. для подробностей об эрианской флоре северо-восточной Америки.
Если теперь мы сравним растительность этих и подобных древних растений с растительностью современных ризокарпов, мы обнаружим, что последние все еще представляют, хотя и в обедненной и уменьшенной форме, некоторые из характеристик своих предшественников. Некоторые, как Pilularia, имеют простые линейные листья; другие, как Marsilea, имеют листья в мутовках и клиновидной формы; в то время как другие, как Azolla и Salvinia, имеют вайеподобные листья, более или менее перистые по своему расположению. Первый тип представляет мало характерного, но в эрианских песчаниках и сланцах содержится огромное количество нитевидных и линейных объектов, которые невозможно было отнести к какому-либо роду и которые могли принадлежать растениям типа Pilularia. Вполне возможно также, что такие растения, как Psilophyton glabrum и Cordaites angustifolia, плодоношение которых совершенно неизвестно, могли быть родственными ризокарпам. Что касается мутовчатого типа, мы сразу вспоминаем Sphenophyllum (рис. 20), который многие палеоботаники относили к Marsiliacæ, хотя, подобно другим палеозойским акрогенам, он представляет сложности, не наблюдаемые у его современных представителей. S. primævum Лескере найден в группе реки Гудзон, а мой S. antiquum — в среднем эриане. Помимо них, в силурийских и эрианских пластах есть растения с мутовчатыми листьями, которые были помещены вместе с Annulariæ, но которые могли отличаться от них плодоношением. Annularia laxa эриана и Protannularia Harknessii силуро-кембрия могут быть приведены в качестве примеров и должны были быть водными растениями, вероятно, родственными ризокарпам. Заслуживает внимания также то, что два наиболее известных вида Psilophyton (P. princeps и P. robustius), будучи родственными плаунам по структуре стебля и такой рудиментарной листве, которую они имеют, также родственные по форме своего плодоношения ризокарпам, а не папоротникам, как некоторые палеоботаники ошибочно полагали. Подобное замечание относится к Arthrostigma; и красивый перистолистный Ptilophyton может быть взят для представления этого типа листвы, как это видно у современных ризокарпов, в то время как родственные формы карбона, которые Лескере назвал Trochophyllum, по-видимому, имели спорокарпы, прикрепленные к стеблю по типу Azolla.
Все эти доказательства, я думаю, свидетельствуют о том, что в эрианский период существовало огромное количество водных растений, родственных современным ризокарпам, и что так называемые Sporangites, упомянутые в этой статье, были, вероятно, перенесенными спорокарпами и макроспорами некоторых из этих растений или растений, родственных им по структуре и привычкам, вегетативные органы которых погибли. Я показал, что в эрианский период существовали обширные болотистые низины, покрытые Psilophyton, и в подобных затопленных участках вблизи моря Protosalvinia могла заполнять воды и давать огромное количество макроспор, которые, перенесенные течениями, осели в иле черных сланцев. Мы имеем таким образом замечательный пример группы растений, сведенной в современные времена к нескольким незначительным формам, но которая играла большую роль в древнем палеозойском мире.
Оставив ризокарпы, мы можем теперь обратиться к некоторым другим семействам эрианских растений. Первыми, кто привлечет наше внимание в эту эпоху, естественно, будут плауны, плауновидные или наземные сосны, которые в Канаде и восточных штатах устилают землю во многих частях наших лесов и так доступны для зимнего украшения наших домов и общественных зданий. Если мы представим одно из этих скромных, но изящных растений, увеличенным до размеров дерева, мы получим представление о Lepidodendron или любом из его союзников (рис. 15, 21). Эти крупные плауновидные деревья, которые в различных видовых и родовых формах, вероятно, доминировали в эрианских лесах, напоминали в целом таковые современных времен по своим плодам и листве, за исключением того, что их шишки были крупными и, вероятно, в большинстве случаев с двумя видами спор, а их листья были также часто очень длинными, таким образом, неся должную пропорцию к деревьям, которые они покрывали. Их толстые стебли требовали, однако, большей прочности, чем необходимо в их миниатюрных преемниках, и для удовлетворения этой потребности были введены некоторые замечательные структуры, подобные тем, что теперь встречаются только в стеблях растений более высокого ранга. Клетки и сосуды всех растений состоят из тонких стенок древесного вещества, заключающих сок и другое содержимое этих мешочков и трубок, и когда требуется прочность, она достигается путем выстилки их внутренней части последовательными слоями самой твердой формы древесного вещества, обычно известной как лигнин. Но пока стенки остаются тонкими, они обеспечивают свободный проход соку для питания каждой части. Если бы они были утолщены повсюду, они стали бы непроницаемыми для сока и, следовательно, непригодными для одной из своих важнейших функций. Эти две цели прочности и проницаемости обеспечиваются частичными выстилками лигнина, оставляя части исходной стенки непокрытыми. Но это может быть сделано самыми разными способами.
Самым древним из этих приспособлений, и тем, которое все еще продолжается в мире растений, является приспособление барного или лестничного сосуда. Он может быть либо квадратным, либо шестиугольным, чтобы допускать упаковку без оставления пустот. Он укреплен толстым бруском лигнинового вещества вдоль каждого угла, и они соединены поперечными брусками, чтобы сформировать каркас, напоминающий несколько лестниц, скрепленных вместе. Отсюда название scalariform, или лестницеподобный. Теперь, в современном плауне есть центральная ось из таких барных сосудов, связанных с более простыми волокнами или удлиненными клетками. Даже в Sphenophyllum и Psilophyton, уже упомянутых как родственные ризокарпам, есть такая центральная ось, и в первом жесткость придается этому тем, что сосудистые и древесные элементы расположены в форме трехгранной призмы или трехлучевой звезды. Но такие расположения не подошли бы для дерева, и поэтому в древовидных плаунах эрианской эпохи вводится более сложная структура. Барные сосуды были расширены в первом случае в полый цилиндр, заполненный сердцевиной или клеточной тканью, а внешняя кора была укреплена сильно утолщенными клетками. Но даже этого было недостаточно, и в более старых стеблях клиновидные пучки барной ткани были выведены изнутри, образуя внешний древесный цилиндр, а внутри коры были помещены пучки прочных лубяных волокон. Таким образом, был сконструирован стебель, имеющий сердцевину, древесину и кору, и способный к дополнениям к внешней стороне древесных клиньев путем истинного экзогенного роста. План, короче говоря, тот же, что и у стеблей экзогенных деревьев современных времен, за исключением того, что используемые ткани менее сложны. Структуры этих замечательных деревьев и то, как они предвосхищают структуры истинных экзогенов современных времен, были превосходно проиллюстрированы д-ром Уильямсоном из Манчестера. Его статьи, правда, относятся к этим растениям как существующим в каменноугольную эпоху, но есть все основания полагать, что они были того же характера в эриане. План тот же, что теперь виден в стеблях экзогенных явнобрачных (фанерогам), и который давно перестал использоваться в таковых плаунов. Таким образом, однако, крупные и изящные плауновидные деревья были сконструированы в эрианский период и составляли основу его лесов.
Впервые отмечено автором в «Журнале Геологического общества» (Journal of Geological Society), 1865 г.; но более полно описано Рено в «Докладах Академии наук» (Comptes Rendus), 1870 г.
Корни этих деревьев были столь же примечательны, как и их стволы, и настолько отличались от любых существующих ныне, что ботаники долгое время были склонны рассматривать их как самостоятельные растения, а не как корни. По общему строению они были схожи со стволами, к которым принадлежали, но примечательны тем, что ветвились весьма регулярным образом путем бифуркации, подобно стволам выше, а также тем, что их длинные цилиндрические корешки располагались спирально и были отчетливо сочленены с корнем скорее на манер листьев, нежели корешков, что приспосабливало их к росту в однородном иле или растительной грязи. Это так называемые корни стигмарии (Stigmaria), которые, хотя и встречаются в эрианских отложениях и принадлежат к их плауновидным растениям, достигли гораздо большего значения в каменноугольном периоде, где мы встретимся с ними снова.
Fig. 22.—Erian ferns (New Brunswick), A, Aneimites obtusa. C, Neuropteris polymorpha. F, Sphenopteris pilosa. N, Hymenophyllites subfurcatus.
В эрианском периоде существовали различные типы плауновидных растений. Помимо скромных плаунов, подобных тем, что растут в наших современных лесах, и крупных лепидодендронов (Lepidodendron), которые были гипертрофированными плаунами, существовали толстоствольные и менее изящные виды с широкими ромбическими рубцами (Leptophleum), другие — с листовыми рубцами в вертикальных рядах (Sigillaria), и еще одни — с округлыми листовыми рубцами, похожими на отметины на стигмариях, относящиеся к роду Cyclostigma. Таким образом, древовидные плауны этих древних лесов отличались некоторым разнообразием. (См. рис. 15.)
Еще одна группа растений, достигшая значительного развития в эрианскую эпоху, — это папоротники. Древнейшие из известных на сегодняшний день найдены в среднем эриане. Эоптерис (Eopteris) Сапорта из силурийских отложений, который одно время считался представителем этого типа, уходящим в гораздо более глубокую древность, к сожалению, оказался лишь имитирующей формой, состоящей из пленок пирита листовидных очертаний, образовавшихся в результате кристаллизации. Однако в среднем эриане, особенно в Северной Америке, было найдено множество видов (рис. 22–24). Я сам зарегистрировал более тридцати видов из среднего эриана Канады, и они принадлежат к нескольким родам, найденным в каменноугольном периоде, хотя некоторые из них свойственны только эриану. Из последних наиболее известны, пожалуй, представители рода археоптерис (Archæopteris) (рис. 24), столь обильные в растительных пластах Килторкана в Ирландии, а также в Северной Америке. У этого рода вайи крупные и пышные, с широкими обратнояйцевидными перышками, низбегающими на черешок, и с простыми мешковидными спорангиями, расположенными на видоизмененных перьях. Еще один очень красивый папоротник, найденный вместе с археоптерисом, — это тот, который я назвал Platyphyllum; он рос на ползучем стебле или паразитировал на стеблях других растений и имел краевое плодоношение. Еще один весьма примечательный папоротник, который, как предполагают некоторые ботаники, может принадлежать к более высокой группе, чем папоротники, — это мегалоптерис (Megalopteris) (рис. 26).
Описания этих папоротников см. в вышеуказанных отчетах.
«Отчеты об ископаемых растениях девонского и верхнесилурийского периодов Канады» (Reports on Fossil Plants of the Devonian and Upper Silurian of Canada), 1871 г. и др.
Fig. 23.—Erian ferns (New Brunswick), B, Cyclopteris valida, and pinnule enlarged, D, Sphenopteris marginata, and portion enlarged. E, Sphenopteris Harttii. G, Hymenophyllites curtilobus. H, Hymenophyllites Gersdorffii, and portion enlarged. I, Alethopteris discrepans, K, Pecopteris serrulata, L, Pecopteris preciosa. M, Alethopteris Perleyi.
Fig. 24.—Archæopteris Jacksoni, Dawson (Maine). An Upper Erian fern, a, b, Pinnules showing venation.