Методы исторической географии растений

1. Метод эволюционной морфологии и систематики. При изучении эволюционного (филогенетического) морфогенеза и систематики выясняются преемственность растительных видов и форм, их возраст (время) и место формирования. Косвенно определяется распространение (ареал) изучаемых видов и флористических комплексов в отдаленном (геологическом) прошлом.

При этом наряду с другими признаками морфолого-физиологической организации (например, структуры жизненных форм) большое значение может приобретать характеристика кариограмм. При этом обычно постулируют: 1) исходное минимальное число хромосом у видов данного таксона; в процессе развития (эволюции) вида число хромосом увеличивается; 2) увеличение числа хромосом (осуществляется двумя путями: а) автоплоидией, т. е. простым удвоением хромосом, и б) аллоплоидией, т. е. при скрещивании).

Сосредоточие диплоидных форм данного таксона свидетельствует о центре возникновения; полиплоидные формы, содержащие максимальное число хромосом, дислоцированы обычно в новых районах распространения вида. Высокий уровень полиплоидии возникает в качестве одной из реакций вида на непривычные, часто экстремальные условия окружающей среды. Наблюдается возникновение полиплоидии в разных направлениях. Многочисленные примеры увеличения полиплоидии от субтропических стран Евроазиатского континента к северу, к зонам умеренного и холодного климата общеизвестны. Примером возрастания полиплоидии с запада на восток служит пырей (Elytrigia repens). На дюнах Европейского побережья от Бискайского залива до Балтики этот вид представлен формами малохромосомными (2п=28), на Средиземноморском побережье формы этого вида содержат хромосом больше (2n=42), а еще восточнее, на Черноморском побережье Украины (Николаевская, Запорожская, Крымская обл.), дислоцированы высокохромосомные формы (2n=68).

2. Метод палеогеографии и палеоклиматологии. Задача первой из этих наук состоит в изучении соотношения и дислокации суши и моря, а также характера рельефа (поверхности) суши в отдаленные геологические периоды. Выше отмечалось, что создано немало гипотез о возможных в прошлом коммуникациях флор между континентами (теория "дрейфа континентов" и др.). Межконтинентальные "мосты" - Суэцкий и Панамский перешейки - существуют и в наше время.

Задача второй науки - палеоклиматологии - смоделировать былые климаты и их распространение на поверхности Земли. Был ли климат в среднем карбоне однозональным или двухзональным (зоны теплого тропического и умеренного климата)? Когда появилась зона холодного климата и т. д.? Кроме дифференциации световых и тепловых зон, обособления геологических водосборных районов, палеоклиматология ставит своей задачей изучать и местные климатические условия в ходе орографических процессов при изменении высоты над уровнем моря.

Реконструкции климата минувших геологических эпох служат данные распределения растений и животных в древности, а также ископаемых почв и других отложений в геологических пластах. Используют также данные химических исследований. Оказывается, содержание радиоактивных изотопов углерода C¹³ и кислорода O¹⁸ в известняках контролировалось температурами, действовавшими в период отложения.

3. Метод палеоботаники и палинологии. Принципиально говоря, только названные два раздела науки способны давать прямые и вполне достоверные факты в отношении распространения и возраста видов или соответствующих растительных группировок. Известно, что отмершие в далеком прошлом растения частично подвергались фоссилизации (от лат. фоссилис - ископаемый) - переходу захороненных остатков организмов (компонентов биосферы) в компоненты земной коры - литосферы. Суть этого процесса в том, что сохраняются твердые части организмов, их скелетная часть, и в замещении органических соединений минеральными новообразованиями. Наиболее активно подвергаются фоссилизации листья древесных пород. Однако, как известно, ископаемые остатки удручающе бедны и полной картины не дают. Дело в том, что, во-первых, многие виды растений (и животных) не поддаются фоссилизации, во-вторых, фоссилизации поддаются не все органы растений. Поэтому идентификация видов по ископаемым остаткам основывается на недостаточном сравнительном материале, главным образом по признакам структуры листьев и микрофоссилий - спор, пыльцы.

Моделирование растительного пейзажа верхнетретичного и четвертичного периодов (степень участия в нем древесных и кустарниковых пород, отчасти и травянистых растений) осуществляется на основе пыльцевого анализа. Его суть состоит в том, что пыльца в атмосфере может переноситься на значительные расстояния. При этом создается реальная возможность оседания пыльцы на субстрат, благоприятный для ее фоссилизации в случае быстрого захоронения. Таким подходящим субстратом (средой) для фоссилизации пыльцы являются болота, днища озер, некоторые типы почв. По структуре пыльцы палинологи научились хорошо различать систематические группы древесных с точностью до рода. По обилию пыльцы, взятой в пробах соответствующего геологического пласта, можно судить о плотности пыльцевого тумана, оседающего в данной местности, а следовательно, и об окружающей растительности. Сопоставляя количественное соотношение пыльцы (и ее родовую принадлежность), взятой из разных уровней геологических пластов, получают информацию о составе и динамике растительного покрова в исторической перспективе. Таким образом, пыльцевой анализ позволяет изучать не только структуру и динамику растительного покрова отдаленного прошлого, но также и климатические и отчасти другие экологические условия.