Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе

Достигнув дна, маленькие клеточки начинают создавать поселение. Еще одно характерное свойство этих колонистов заключается в том, что они поровну разделены на мужские и женские особи. Каждая спора прикрепляется к субстрату, прорастает и превращается в небольшое странное растение — гаметофит, то есть размножающееся половым способом. Гаметофиты могут быть мужскими и женскими. Это alter ego мощного, но бесполого спорофита, который мы и имеем в виду, говоря о гигантских водорослях. Гаметофиты представляют собой самостоятельное поколение, которое до недавних времен было плохо знакомо биологам, так, как они микроскопически малы, живут недолго и труднодоступны.

Все известные гаметофиты разных ламинариевых — крохотные, похожие друг на друга растения. Едва различимые невооруженным глазом, этими ни водоросли предстают под микроскопом в виде разветвленных стелющихся нитей, состоящих всего из нескольких клеток. Мужские растения имеют менее крупные клетки и сильнее ветвятся, чем женские. Почти все, что известно о гаметофитах, получено из лабораторных культур, хотя после того как зооспоры активно выходят в заросли ламинарий, они в продолжение какого-то времени должны расти. Это своего рода микроскопическая „трава", покрывающая тусклое морское дно.

Женские растения производят, как правило, небольшое количество особых, одетых плотной оболочкой клеток. Каждая содержит яйцеклетку, которая зреет по мере того, как набухает окружающая ее камера, и в конце концов лопается. Яйцеклетка выталкивается из камеры, но остается висеть на ней снаружи. Тем временем в мужских гаметофитах так же активно идет процесс формирования половых клеток. На кончиках ветвей мужских растений образуются специальные органы — антеридии. Из каждого антеридия и выходит крошечная спермоподобная клетка с двумя жгутиками, после чего мужское растение умирает.

Теперь стратегия размножения, призванная увековечить растение, достигает кульминации. Смысл полового размножения заключается в рекомбинации, или перемешивании, генов, которая увеличивает пластичность, а соответственно и способность данного вида приспособляться к внешним условиям. От поколения к поколению появление различных комбинаций генов обеспечивает возникновение новых адаптивных признаков, необходимых организмам для того, чтобы выжить в этом постоянно меняющемся мире.

Многие простые организмы — бактерии, обитатели фитопланктона, простейшие, даже морские анемоны, плоские черви и некоторые высшие растения — сохраняют способность к бесполому размножению, обычно воспроизводя точные копии путем простого деления тела. Но и они обладают половым размножением, показывая, что и в животном, и в растительном царстве существует потребность в регулярной корректировке изданий. Радикальные изменения в новых тиражах организмов встречаются редко. Может пройти много поколений, прежде чем завершатся какие-нибудь очень сложные процессы отбора. К несчастью для организмов, живущих в современную эру чрезвычайно быстрых изменений среды, у природы нет возможности ускорить редактирование и пересмотреть графики изданий.

Подобно комару, обшаривающему рощу секвойи на уровне моховой подстилки, мужские половые клетки водорослей ищут яйцеклетки, свисающие с женских гаметофитов. Когда они сливаются, их хромосомы объединяются попарно, и при этом восстанавливаются их первоначальное количество и расположение, характерные для большого спорофита. Можно смело утверждать, что произошло очень важное событие, ибо две соединившиеся половые клетки произошли из зооспор, упавших с разных родительских растений. Таким образом, риск инбридинга — близкородственного скрещивания — сводится к минимуму; брак заключается между гомологичными хромосомами, которые родом, так сказать, из разных частей города, возможно даже из разных городов и штатов.

Теперь водоросль становится растущим феноменом. Крошечная оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться. Она растет на верхушке женского гаметофита, который вскоре становится незаметным. Сначала за счет пролиферации клеток образуется маленькая однослойная пластинка, которая позднее становится многослойной. Из клеток нижнего слоя вырастают тонкие ризоиды. Из верхней части пластинки начинает формироваться слоевище. Появляются более толстые ризоиды, похожие на обнажившиеся корни дерева, единственная функция которых, однако, заключается в том, чтобы удерживать растение на каменистом дне.

У обычной гигантской бурой водоросли Южной Калифорнии, Macrocystis pyrifera, растущий ствол выбрасывает пластинки, или фотосинтетические «листья», отделенные правильными интервалами. Рост Macrocystis — одно из самых ярких чудес подводного мира, ибо огромные слоевища вырастают на 30 сантиметров в день, обгоняя в скорости роста любое другое растение. В расцвете своих сил эта гигантская водоросль может увеличиться на 25 метров за 120 дней непрерывного роста.

В конце концов Macrocystis образует многочисленные стволы, в большинстве случаев ответвляющиеся от одного основного ствола у дна. В одном спорофите насчитывали до 130 отдельных «ветвей», включая молодые побеги. Однако это редкость, обычно же число стволов не превышает тридцати-сорока. После того как эти длинные вымпела, выбрасывающие тонкие, заостренные пластинки, достигают поверхности, они некоторое время продолжают расти, а затем перепутываются с другими, образуя лиственный шатер на расстоянии 10–30 метров от морского дна.

Слоевища поддерживаются на поверхности при помощи наполненных воздухом пузырьков — пневматоцистов. А основания каждой листовидной пластинки Macrocystis есть небольшие воздушные пузырьки. Одно взрослое растение имеет тысячи таких пузырьков, благодаря которым слоевища поддерживаются в вертикальном положении. У некоторых других видов ламинариевых, произрастающих в водах западного побережья, пневматоцисты намного крупнее, особенно у таких форм, как Pelagophycus и Nereocystis. У первой есть всего один пневматоцист, который поддерживает все растение. Pelagophycus по виду очень отличается от Macrocystis. Единственный гладкий плетевидный ствол поднимается к поверхности, где он заканчивается воздушным пузырем емкостью до 2,6 литра. Подобно воздушному шару с кожаной оболочкой, этот крупный пневматоцист поддерживает две расходящиеся массы пластинок, свисающих с поверхности, как огромный потертый занавес.

Хотя по своей величине Macrocystis держит абсолютный рекорд, среди бурых водорослей имеются и другие очень крупные виды. Примером могут служить бурые водоросли из рода Cystoseira в заливе Монтерей. Они обладают многолетним стволом, поднимающимся над поверхностью дна не более чем на метр. Ежегодно растение выбрасывает наверх репродуктивное слоевище. Оно вырастает до 10–15 метров и затем, когда его репродуктивные возможности истощаются, умирает. Крупные бурые водоросли, встречающиеся у берегов Аляски, также известны своей способностью к стремительному росту.

Как эти растения добиваются таких феноменальных темпов роста, почти в сто раз превышающих скорость роста деревьев? Отчасти, должно быть, этому способствуют физические условия. Для того чтобы вырастить небольшие мясистые пузырьки, требуется гораздо меньше энергии и ресурсов, чем на создание толстых, тяжелых, обладающих сложным строением стволов, которые необходимы крупным наземным растениям. Кроме того, морские растения окружены питательными веществами; для того чтобы поглощать их, им не нужно пронизывать корнями кубометры каменистой почвы, вступая при этом в запутанные конкурентные отношения с соседними деревьями.