"Откуда ты, прекрасное дитя?"

Цветок в большинстве случаев в самом деле прекрасен. И если возникает вопрос его происхождения, вопрос этот сам собой формулируется приведенными в заголовке словами из пушкинской "Русалки".

Поскольку разнообразие обитающих на планете растительных форм позволяет проследить эволюцию цветковых растений, разнообразие форм цветков могло бы оказать столь же существенную помощь в изучении происхождения цветка. Этого, однако, не случилось, ибо есть на свете самые разнообразные цветки, но не существует среди неисчислимого их множества формы, которую можно было бы считать некоей переходной между нецветком-предшественником и настоящим цветком. И до сих пор вопрос, как возник цветок, еще далек от своего окончательного решения.

Со времен Гете, с конца XVIII в., существует теория метаморфоза. Она утверждает, что генеративные органы цветка - тычинки и пестики, - а равно и лепестки с чашелистиками есть видоизмененные (претерпевшие в процессе эволюции метаморфоз) листья. Теория эта еще и сейчас имеет своих приверженцев. В доказательство ее часто приводят пример строения цветка белой кувшинки, называемой часто водяной лилией, - одного из древнейших на Земле покрытосеменных растений. В ее цветке нет резкой, четко очерченной границы между чашелистиками и лепестками, лепестками и тычинками. И если "распотрошить" цветок, разобрать его по деталям, а затем разложить их в ряд, начиная с наиболее похожего на лист чашелистика и кончая наиболее законченной тычинкой, то в самом деле прослеживается очень постепенный, плавный переход.

Сегодня можно объяснить эту "расплывчатость" границ и с позиций генетики. Известно, что в изначальной, зародышевой клетке организма заложена - "сформулирована" - вся программа его построения. Именно в связи с четкостью этой программы из яйца кукушки выходит не какая-то птица вообще, а кукушка, так же как из зерна пшеницы вырастает не вообще злак, а именно пшеница. По мере дальнейшего развития зародыша происходит все большая и большая дифференциация клеток, разделение между ними общей программы. Какие-то клетки впоследствии дают начало листьям, какие-то - корням. Наконец, у первоначальных истоков тех или иных органов цветка также ложатся клетки с целенаправленной программой построения чашелистика или лепестка, тычинки или пестика. Там, где в этих истоковых, условно говоря, клетках программа развития тех или иных органов "сформулирована" с законченной четкостью, столь же четка и Граница между этими органами. Очевидно, в истоковых клетках цветка кувшинки такой четкой программы нет, она более или менее неопределенна.

Многие морфологи придерживаются сегодня так называемой теломной теории происхождения цветка. Она говорит о том, что прообразом органов воспроизведения следует считать не лист, а телом - стеблеподобный орган простейших покрытосеменных. Листоподобные образования в цветке вторичны. Они возникли, как и сами листья растения, вследствие приспособления к тем или иным условиям обитания. Эта точка зрения в значительной мере основывается на данных палеонтологии. У некоторых ископаемых представителей высших растений были обнаружены спорангии - органы, производящие споры, - сидящие прямо на концевых участках ответвлений стебля. Примечательно, что у этих растений не было настоящих листьев. Но это и говорит о том, что репродуктивные органы - предшественники цветков - появились еще до возникновения листьев, а значит, никак не могли быть их видоизменением.

Есть и иные предположения о механизме возникновения цветка. Но ни одно из них не принято ботаниками единогласно. Окончательное решение этого вопроса имело бы важное значение для теоретической ботаники, так как помогло бы построить правильную и развернутую картину развития растительного мира.

Если вопрос об эволюционном происхождении цветка имеет лишь теоретическое значение, то следующий за ним вопрос, какие причины и какие механизмы вызывают цветение у растения, в той же степени, как теоретиков, волнует и практиков. Ведь если бы работники сельского хозяйства могли управлять цветением растений, то в одних случаях можно было бы составить менее напряженный график уборочных работ, в других - получать ранние урожаи овощей, в третьих, приноравливая сроки цветения и созревания к оптимальным метеорологическим условиям, добиваться более высоких и устойчивых урожаев.

Сейчас известны некоторые приемы, позволяющие несколько сдвигать во времени начало цветения растений или изменять скорость развития цветков. Но, во-первых, размах этих изменений очень невелик, а во-вторых, существующие приемы рождены эмпирическим путем, под ними нет прочной теоретической базы, которая позволила бы совершенствовать и расширять их.

Рис. 10. Ветроопыляемые сережки березы невзрачны. И, наверное, не каждый примечал, что цветки дерева раздельнополы: мужские собраны в свое соцветие, женские - в свое

Имеется несколько мнений о сущности механизмов, обеспечивающих зацветание растения. Одна из убедительных гипотез предложена советским физиологом М. Х. Чайлахяном. Он полагает, что в растении в определенную пору вырабатываются специальные гормоны цветения - флоригены, которые вызывают рост и распускание цветочных бутонов.

Цветки на растении всегда появляются лишь после того, как развившиеся корни и листья создадут определенный запас питательных веществ. Правда, у ивы или березы цветки появляются ранней весной, еще до распускания листьев, а у одного из весенних первоцветов - мать-и-мачехи - цветки тоже вылезают из почвы прежде, чем появятся листья. Но эти случаи нельзя считать исключением из правила. Названные растения - многолетники и первое цветение - не первый этап в их жизни. В предыдущие годы они "взрослели и набирали силы" - создавали запасы питательных веществ.

Итак, в какой-то период своей жизни растение, пока еще не известным для нас образом, переходит к образованию цветков.

Рис. 11. Так от невзрачной бусинки зачатка цветка до готового распуститься бутона идет формирование частей в цветке грушанки

Каждый растущий и тянущийся к солнцу стебелек заканчивается вегетативной точкой роста - комплексом верхушечных клеток. Эта верхушка стебелька называется конусом нарастания. Здесь в определенной по месту и времени последовательности появляются зачатки листьев, впоследствии развивающиеся во взрослые органы, несущие наиважнейшую не только для самого растения, но и для всего живого на Земле функцию фотосинтеза, создания органического вещества.

Рис. 12. Микроскопические наблюдения позволяют проследить за тем, как в тычинках грушанки из клеток спорогенной ткани после ряда их делений формируются пыльцевые зерна

Но однажды конус нарастания теряет обычную для себя форму, перестает порождать зачатки листьев и переходит к образованию цветка. Первыми возникают зачатки чашелистиков, вслед за ними - зачатки лепестков, потом - тычинок и наконец - завязи. Поначалу все они представляют собой одинаковые однородные бугорки из образовательной ткани, окруженной слоем поверхностных клеток. Чуть позже начинается направленный рост и деление определенных групп клеток, а также дифференциация их, то есть выделение из общей массы клеток будущих специализированных тканей. Так происходит становление особой, свойственной только определенному органу цветка, формы и структуры.