Происхождение растений
Шрифт:
Таким образом, в девонский период Земля стала более обжитой и приобрела некоторое сходство с современным нам миром.
И. Вальтер обозначил область девонских отложений Европы словами: «Древний красный материк». Действительно, яркие красные конгломераты и песчаники, мощностью до 5000 м, — характерная особенность девона. Близ Ленинграда их можно наблюдать по берегам р. Оредеж. Вопрос, почему с наступлением девонского периода было выделено из состава других пород и снова нагромождено такое громадное количество кварцевого песка? Объясняется это тем, что в течение силурийского периода горные хребты, образовавшиеся в более ранние периоды, подверглись разрушению и выветриванию. Дальнейшая судьба продуктов последнего зависела от того, что дожди и ветры сносили их вниз по склонам и скопляли либо в котловинах, — либо на дне мелководных морей. Окраска их показывает, что весь северный материк в течение всего девонского периода обладал климатом жаркой пустыни; правда, временами периоды засухи сменялись сильными ливнями. Тогда бурные
Часто за лавами образовывались мелкие озера, берега которых были одеты растениями споровыми, но внешне напоминающими тростник, кругом росли крупные хвощи, папоротники и сингиллярии.
Последние представляли собой древовидные плауновые с мало разветвленным стволом, одетым, как печатями, рубцами от опавших чешуевидных листьев. На верхушке возвышался пучок узких, около 1 м длины, листьев, ниже которых кольцами свисали на тонких ножках спороносные колосья. Расходившиеся в разные стороны мощные корни описывались ранее, как особое растение под названием Stigmaria. Некоторые слои соседних глин богаты спорами плававшего по поверхности воды водяного растения протосальвинии ( Protosalvinia).
Все эти водяные и болотные растения своими перегнившими остатками способствовали зарастанию озер и образовали скопления углистых отложений, а то и настоящие угли.
Верхние слои девона обнаруживают постепенный переход к каменноугольным.
4. КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СИСТЕМА СЛОЕВ
Каменноугольной (сокращенно карбон) эта система называется потому, что среди ее слоев проходят наиболее мощные прослойки каменного угля, какие известны на Земле. Пласты каменного угля произошли благодаря обугливанию остатков растений, целыми массами погребенных в наносах. В одних случаях материалом для образования углей служили скопления водорослей, в других — скопления спор или иных мелких частей растений, в третьих — стволы, ветви и листья крупных растений. И теперь большие северные реки, например в Сибири и в Канаде, в половодье подмывают свои берега, и береговые леса целыми полосами валятся в воду. Часть их потом выносится реками в море и долго спустя выбрасывается на безлесные отмелые берега полярных морей, образуя так называемый плавник. Большая же часть выносится на полузатопленные отмели, где затем заносится песком или илом. изолируясь от влияния воздуха. Ткани растений медленно теряют часть составляющих их соединений, выделяемых в газообразном состоянии, часть же, и особенно углерод, прессуются тяжестью навалившихся па них осадков и превращаются в каменный уголь. Следующая таблица, заимствованная из работы Ю. Пиа, показывает химическую сторону процесса.
Среднее содержание (%):
| углерода | водорода | кислорода | азота | |
| Древесина | 50 | 6 | 43 | 1 |
| Торф | 59 | 6 | 33 | 2 |
| Бурый уголь | 69 | 5,2 | 25 | 0,8 |
| Каменный уголь | 82 | 5 | 2,22 | 0,8 |
| Антрацит | 95 | 2,5 | 2,5 | (лишь следы) |
В этой таблице торф представляет собою наиболее слабую стадию обугливания, антрацит — крайнюю. В торфе почти вся его масса состоит из легко распознаваемых, с помощью микроскопа, частей растений, в антраците их почти нет. Из таблички видно, что процент углерода по мере обугливания все возрастает, процент же кислорода и азота падает.
Каменный уголь сопровождается обыкновенно отпечатками частей листьев, коры, веток, шишек, семян. Все они сосредоточены в породе, непосредственно покрывающей толщу каменного угля. Шахтеры называют ее кровлей пласта. Особенно хороши остатки растений в глинистом сланце, куда они занесены с берегов водоема. Нередко встречаются в штольнях целые стволы с корнями, пронизывающие весь пласт угля, или, по крайней мере, пни деревьев. М. Д. Залесский и Гранд-Эри рассматривают ископаемые пни, масса которых известна в каменноугольных копях Франции, да не мало и в Донецком бассейне, как остатки тех лесов, которые некогда росли на месте теперешних копей. Часто хорошо сохранена и вся система крупных корней, между которыми находят отпечатки
веток, листьев и даже семян. М. Д. Залесский полагает, что заиливание стволов происходило медленно и деревья продолжали жить, выпуская новые прибавочные корни на более высоких своих частях, пока более сильный поток воды не сносил стволы деревьев и не одевал их слоем новых осадков. Нередко над погребенным лесом вырастал новый лес, которого в конце концов постигала та же участь. Благодаря этому ископаемые леса встречаются иногда в несколько рядов один над другим, указывая на частые колебания уровня вод, происходившие в данной местности. В Америке на Кап-Вретоне найдены в одном из каменноугольных бассейнов 59 ископаемых лесов, расположенных один над другим. Правда, что и общая мощность каменноугольных отложений в этом месте достигает 560 м.М. Д. Залесский собрал немало доказательств в пользу того, что леса, давшие начало толщам каменного угля, росли та илистых осадках, покрытых водой. Иначе говоря, это были болотные леса, подобные лесам болотного кипариса или таксодия, растущим еще и сейчас на разливах реки Миссисипи в Америке.
В последнее время для исследования ископаемых углей был применен новый метод — налажено приготовление тонких шлифов, просветленных тем или иным реактивом. Введенный впервые М. Рено, он был усовершенствован впоследствии Ломаксом, Жеффреем и другими исследователями. Приготовленные по этому методу препараты ясно указывают на то, что уголь состоит из массы перегнойного вещества (гумуса), в которой рассеяна масса спор, постоянно сыпавшихся вниз с деревьев каменноугольного леса. Сама гумусовая масса состоит из сильно спрессованных и видоизмененных тканей наземных растений. В некоторых случаях удается совершенно точно установить, что это обрывки листьев, в других шишки или кора. Особый сорт угля, называемый волокнистым, хорошо сохранил структуру древесины шишконосных растений. Другой сорт, так называемый матовый уголь, напоминает своим строением обыкновенный древесный уголь.
М. Д. Залесский в своей работе «Естественная история одного угля» (Л., 1915) устанавливает по способу образования два основных типа угля, гумусовый и сапропелевый. Первый соответствует тлению растительных остатков на воздухе, причем «большая часть гумусовых углей образовалась несомненно из того растительного материала, который накоплялся в данной местности, как результат жизни многих поколений покрывавшей ее растительности». Многие угли, состоящие в большей своей части из спор, образовались благодаря тому, что споры эти вода или ветер сносили из окрестных лесов в озера, на дне которых и образовались массовые скопления.
Большое значение при изучении вопроса о происхождении материнского вещества каменных углей играют так называемые «coalballs» английских горняков, или «известковые почки» русских. По определению М. Д. Залесского, это «минерализованные участки материнского вещества угля, остановленного в гниении минерализующими растворами, иногда на самой ранней стадии этого процесса, так что представляется возможность подробного изучения анатомического строения растений, принимавших участие в образовании угля».
Вторая группа углей — «сапропелевые», куда относятся богхед, торбанит, кэннель и другие, произошла в водоемах. В таких углях не редки остатки зеленых и циановых колониальных водорослей, например пила ( Pila KarpinskyRenault), массами развивавшаяся в планктоне нижне-карбоновых водоемов, подобно тому, как в наше время массами развивается иногда в озерах водоросль ботриококк ( Botryococcas Braunii), весьма близкая к пиле.
Очень многие западноевропейские угли произошли из растений, составлявших леса в болотах с солонцеватой водой, тянувшихся широкой полосой вдоль морских берегов.
Угли из подмосковных копей, исследованные М. Д. Залесским, состояли то из скопления мелких водорослей, то из спор лесных растений.
Наконец, антрациты оказались углями, которые изменены действием жара. Куски антрацита переполнены массою мелких пор, образованных пузырьками газа, выделявшегося при действии жара за счет водорода и кислорода, содержавшихся в угле. Источником жара могло быть соседство с извержениями базальтовых лав по трещинам земной коры.
Огромное количество углей, которые вот уже столетие как питают мировую индустрию, указывает на огромное протяжение болотистых лесов каменноугольной эпохи. Для их образования потребовалась масса углерода, извлеченного лесными растениями из углекислоты воздуха. Воздух потерял эту углекислоту и получил взамен соответствующее количество кислорода. Аррениус полагал, что вся масса атмосферного кислорода, определенная в 1216 млн. тонн, приблизительно соответствует тому количеству углекислоты, углерод которой законсервирован в земной коре в виде каменного угля.
Еще Кене в Брюсселе в 1856 г. утверждал, что весь кислород воздуха образовался таким образом.
Конечно, против этого следует возражать, так как животный мир появился на Земле в архейскую эру, задолго до каменноугольной, а животные не могут существовать без достаточного содержания кислорода как в воздухе, так и в воде, где они обитают. Вернее предположить, что работа растений по разложению углекислоты и освобождению кислорода началась с самого момента их появления на Земле, т. е. с начала архейской эры, на что указывают и скопления графита, которые могли получиться, как конечный продукт обугливания растительных остатков под большим давлением.