Когда на Земле появились первые деревья? Как шумели леса, когда еще не было ни динозавров, ни птиц, ни даже насекомых? Ответы на эти вопросы ищет палеоботаника. Хотя специалистов в этой области не так много, в последние годы регулярно открываются новые знания о древних растениях, а значит, и об облике Земли сотни миллионов лет назад.
Прошлой осенью весьма громкой новостью стала находка палеопня в залежах кварцевого песка в Толмачевском карьере на юге Ленобласти. Пень относится к среднему девону, то есть его возраст — примерно 385 млн лет. Звучит фантастически, особенно если учитывать, что именно в этот период, по мнению ученых, на Земле появляются первые деревья. Ученые пока воздерживаются от окончательных выводов, ожидая результатов детального изучения пня. Определить можно лишь возраст породы, в которой пень был найден, но не самого дерева. Но уже можно констатировать, что эта находка вызвала немалый интерес к палеоботанике, а кого-то, возможно, впервые в жизни заставила задаться вопросом: какими были первые деревья на Земле?
Как проходят палеоботанические исследования
Развитие палеоботаники как науки со стороны может показаться хаотичным, поскольку одна находка может полностью изменить наше представление о картине мира. При этом важен не только сам факт нахождения образца в земле, но и результат его длительного изучения и, в конце концов, помещение его в систему.
Что значит «поместить в систему»? Чтобы иметь суждение о биологическом организме, нужно определить, к какому виду, роду и классу он относится, какое место занимает в системе классификации живых организмов. Но путь от обнаружения остатков живого организма до определения его систематического происхождения может быть долгим и сложным. Поэтому ученые не любят сенсаций. Об этом корреспонденту «Научной России» рассказал Сергей Михайлович Снигиревский, старший преподаватель кафедры осадочной геологии Института наук о Земле СПбГУ, ведущий научный сотрудник Ботанического музея БИН РАН, кандидат геолого-минералогических наук:
«Наука не терпит суеты. Если мы до конца не поймем природу организма, то можно совершить кучу всевозможных ошибок. Прежде всего нужно исследовать анатомическую структуру объекта, чтобы понять, какими признаками он обладает. Сначала мы сделаем препараты, которые позволят понять анатомическое строение организма. Для этого нужны шлифы — тонкие срезы, которые изготавливаются на специальном станке. С их помощью можно будет увидеть на просвет основные анатомические признаки организма».
Если речь идет о древесных останках, то сначала их высушивают, после чего их можно препарировать. Цель всего этого — понять, что собой представляет растение в целом и какими признаками обладают его отдельные части. Поэтому составляется схема, на которой отображено анатомическое строение отдельных органов, а также взаимоотношение его частей. Обычно с момента обнаружения остатков растения до составления его реконструкции проходит минимум полгода.
Фото: freerlaw / 123RF
Не грибы и не хвойные
Кажется, что деревья были всегда: в культуре лес часто ассоциируется с чем-то вечным и неизменным. Конечно же, это не так: Земля пережила много причудливых эволюционных преобразований, прежде чем возникли современные формы жизни. И наука прошла через много разных загадочных находок и гипотез в поисках ответа на вопрос о первых деревьях.
Если возвращаться к находке из Лужского района, то сначала палеопень приняли за гигантский прототаксит (или нематофит). Долгое время считалось, что это один из возможных загадочных предков современных деревьев. Остатки стволов длиной в несколько метров были впервые обнаружены в Америке еще в XIX в., и поначалу ученые сочли их сгнившими фрагментами самых первых хвойных — они также имели девонский возраст. На рисунках их изображали гигантскими столбами, возвышающимися над землей, до 9 м в высоту. Со временем похожие образцы находили в разных частях света, в том числе и на территории России в Ленобласти. Детальное изучение разрезов показало, что у прототакситов гораздо больше сходства с грибами, а отсутствие корневой системы и механических тканей исключало их способность стоять вертикально. Систематическое происхождение этих существ до сих пор не установлено, но наиболее вероятным кажется, что это были ползучие формы, напоминающие грибы, которые обитали на берегах водоемов. Они сильно отличались от современных деревьев или грибов.
Тем не менее, тот самый палеопень с корнями нашли в тех же среднедевонских отложениях, в местах, где до этого находили только прототакситы. В принципе это не противоречит представлениям палеоботаников о первых деревьях (образцы, которые сейчас относят к первым деревьям на Земле, принадлежат как раз среднему девону), но заставляет взглянуть под другим углом на более ранние исследования на территории Лужского района. Может быть, здесь было не скопление прототакситов, а полноценный лес?
Леса, которые еще не нашли
Долгое время первыми лесообразующими растениями на Земле считались археоптерисы. Это деревья позднего девона (около 382—385 млн лет назад) примерно 10 м в высоту, с папоротниковидными листьями и моноподиальным стволом, который представлял собой главную ось, растущую непрерывно и всегда вверх по прямой линии. Сейчас такой тип ветвления характерен для хвойных деревьев.
И лишь совсем недавно выяснилось, что первые леса появились раньше, в среднем девоне. К такому выводы ученые пришли после изучения древесных растений девона. Оказалось, что некоторые листья по строению принадлежат не археоптерисам, а совсем другому виду деревьев. Кроме того, в тех же лесах нашли образцы высотой до 2 м, которые явно принадлежали формам, предшествующим археоптерисам. Эти факторы заставили признать, что первые деревья появились раньше, чем было принято считать.
Кстати, вопрос о том, что первично, дерево или лес, до сих пор остается открытым. Самые ранние древесные растения еще не образовывали лесов и почвы. Возможно, это действительно были одиночные деревья, но пока со стопроцентной вероятностью об этом говорить нельзя.
«Лес подразумевает сообщество растений древесного облика. Мы это можем определить по большому количеству пней или вертикально стоящих стволов, которые свидетельствует о том, что здесь было именно такое сообщество. В большинстве случаев, хотя и не всегда, они формируют почву. Когда мы видим почву, это уже настоящее развитое сообщество, настоящий лес. Растения стали создавать полноценные почвы как раз в среднем и позднем девоне. Были в этом периоде и одиночные деревья, но не исключено, что это просто ненайденные леса. Ведь найти лес очень трудно. На данный момент во всем мире обнаружено всего семь лесов девонского периода», — отмечает С.М. Снигиревский.
Фото: flatart / Freepik
Молчаливые леса среднего девона
Итак, сейчас в распоряжении ученых семь девонских лесов во всем мире. Что это за леса?
Самый древний лес был найден в морских отложениях на территории современной Германии, в районе федеральной земли Северный Рейн — Вестфалия, недалеко от общины Линдлар. Отсюда и название — Линдларский лес. Его возраст — примерно 390 млн лет. Основу Линдларского леса составляли каламафитоны — уже давно вымершие растения, непохожие ни на одно из современных. Они были не более 4 м в высоту, с высоким полым стволом и округлой кроной из безлистных побегов. Эти побеги представляли собой трубочки, которые не были листьями в современном понимании, но тоже могли совершать фотосинтез. Поскольку ствол был полым, он часто не выдерживал тяжесть кроны, в результате чего ветви опадали и формировали густой ковер. Два других среднедевонских леса были обнаружены в Северной Америке, в долине реки Гудзон на территории современного штата Нью-Йорк. Их возраст составляет уже 384—385 млн лет.
«Это были очень небольшие леса, совсем не такие как сейчас. В них не летали насекомые и птицы, не было цветковых растений, которые благоухали, ни одно животное не прыгало по веткам. Это совсем другой лес — прозрачный и абсолютно молчаливый. Только листва, может быть, шумела на ветру, и многоножки (в тот период были членистоногие) ползали где-то в листовом опаде. Но листовой опад был не особенно сильным, потому что тогда климатические условия были близки к экваториальным, а оледенений не было», — отмечает С.М. Снигиревский.
Если Линдларский лес внимательно изучают еще с 1960-х гг., то леса Нью-Йорка стали достоянием ученых только недавно, в начале 2020-х гг. Другие ископаемые леса — тоже открытия последнего десятилетия. Это лес Муниндален, обнаруженный в долине одноименной реки на территории архипелага Шпицберген. Хотя останки древних растений в этих краях находили еще в первой половине ХХ в., ученые смогли только в 2015 г. заявить об обнаружении там целого леса, основу которого составили протолепидодендроны — древние плауновидные растения. Наконец, стоит отметить и лес Синьхан на юго-востоке Китая возрастом около 358—359 млн лет. Как и Муниндален, этот лес по большей части состоял из низкорослых плауновидных растений.
Новые открытия на территории России
Конечно, достижения современной российской палеоботаники не исчерпываются нахождением палеопня в Ленобласти. В этом году ученые смогли реконструировать два леса позднего девона.
Первый — на реке Волонге, в северной части Тиманского кряжа на территории Ненецкого автономного округа. Остатки деревьев здесь впервые были обнаружены еще в 1940-х гг., теперь же удалось установить, что это был за лес. Его основу составляли археоптерисы, удивительно похожие по строению ствола и типу ветвления на современную сосну. А вот листья уже напоминают папоротник. Таким он и предстает на зарисовке, которую удалось сделать после детального изучения найденных на Волонге образцов: высокий ствол, разветвляющийся сверху и формирующий густую крону.
Основу второго позднедевонского леса на реке Цильме на границе Республики Коми и Архангельской области еще предстоит выяснить. Остатки деревьев похожи на археоптерисы, однако уже заметно, что тип ветвления корней существенно отличается: здесь он не моноподиальный, а дихотомический, то есть точка роста раздваивается и образует две равнозначные ветви. Интересно, что такой тип относится к более древним и не встречается у современных высших растений. Сегодня его можно обнаружить, например, у мха. И пока непонятно, принадлежат ли эти остатки другому виду археоптерисовых или же это принципиально другое растение. В любом случае, материала для палеоботанических исследований в России в ближайшие годы очень много.
«Нашу основную задачу я сейчас вижу в том, чтобы заниматься изучением, восстановлением облика растительных сообществ геологического прошлого. Ведь растения определяют облик биоты, животных сообществ, да и в целом биоценоз. Они создают фон, на котором живут живые организмы. Растениями животные питаются, в тени растений животные укрываются, листья растений служат для них подстилками, а дупла деревьев — жилищами. Все идет от растений», — подытожил С.М. Снигиревский.
Фото: flatart / фотобанк Freepik; nkphotograph1, nuevoimg, freerlaw, rouslan / фотобанк 123RF
Источники:
Снигиревский С. М., Снигиревская Н. С. Находки ископаемых остатков древних растений на Северо-Западе Русской платформы // Биосфера. 2016. №1.
Юрина А.Л. Первые девонские леса на Земле: появление, состав растений, типы лесных экосистем и их распространение // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2024. №1.
Snigirevsky, S., Lyubarova, A., Glinskiy, V., Pinakhina, D., and Shekhanov, M. (2025) Two new reconstructions of Archaeopteris trees: Two different genera or various ecobiomorphs? Bio. Comm. 70(1): 29–46.
Фонтанка.ру. В Ленобласти палеонтологи неделю раскапывают пень возрастом 385 млн лет. Он почти вдвое старше динозавров
