Строение и размножение (на примере местных видов). Образование торфа, его значение

Мхи - это высшие растения, тело которых дифференцировано на стебель и листья. В жизненном цикле моховидных, как и других растений, имеется чередование двух поколений - полового гаметофита и бесполого спорофита. Однако доминирует гаметофит, в то время как у всех других высших доминирует спорофит. Именно поэтому мхи рассматривают как самостоятельную боковую ветвь в эволюции растений. Гаметофит представляет собой взрослое растение, расчлененное на стебель и листья. Корней нет. Их функцию выполняют ризоиды - выросты поверхностных клеток тела. Половые органы – архегонии - женские и антеридии - мужские. Спорофит (называемый спорогоном) играет подчиненную роль. Морфологически он представляет собой цилиндрическую ножку, заканчивающуюся шаровидной или цилиндрической коробочкой, внутри которой образуется спорангий со спорами. Мхи не бывают больших размеров и колеблются от 5 до 45 см. Моховидные по своей организации и экологии близки к водорослям. Оплодотворение связано с водой. Они распространены на всех континентах мира.

Основное разнообразие видов сосредоточено во влажных местах северного полушария в областях с умеренным климатом. К мохообразным относятся около 25 тыс. видов. Листостебельные мхи - самый большой класс отдела моховидных. Типичными представителями листостебельных мхов являются многолетние растения: зеленый мох-кукушкин лен и белый мох - сфагнум.

Кукушкин лен - один из наиболее распространенных представителей зеленых мхов от 15 до 20-40 см высотой, образующий в лесах густые заросли. У него тонкий, округлый, красноватый стебель и узкие мелкие плотно сидящие зеленые листья. Корни отсутствуют, но хорошо развиты ризоиды. Размножается кукушкин лен спорами. Это раздельнополое растение, имеется два гаметофита: мужской и женский. Половые органы образуются на верхушках стеблей между верхушечными листьями. Мужские экземпляры (мужские гаметофиты) кукушкина льна имеют характерное густое расположение листьев на верхушке стеблей и красноватую окраску. Здесь формируются антеридии, в которых развиваются сперматозоиды с двумя жгутиками. Архегонии расположены на верхушке стебля женского растения (женский гаметофит), которое в отличие от мужского заканчивается розеткой из красноватых листьев. Оплодотворение происходит ранней весной, когда места, где произрастают мхи, заливаются водой. Один сперматозоид проникает в архегоний и оплодотворяет яйцеклетку.

Содержимое яйцеклетки и сперматозоида сливается, в результате чего образуется зигота. Здесь же, на верхушке кукушкина льна, зигота делится, из нее развивается коробочка на длинной ножке, так называемый спорогон. Коробочка снаружи прикрыта колпачком - остатком архегония. Внутри коробочки образуется спорангий, где после мейоза образуются споры. При созревании колпачок и крышечка отпадают, и споры высыпаются. Попав на влажную почву, они прорастают и дают разветвленную нить - протонему. На ней образуются почки, из которых вырастают новые листостебельные побеги. Нити, развивающиеся при прорастании спор мха, очень похожи по строению на нитчатые зеленые водоросли, что свидетельствует о родстве этих растений. По всей вероятности, какие-то древние водоросли были предшественниками мхов, однако они имеют более сложное строение, что связано с наземным образом жизни.

Представителем белых мхов является сфагнум. Растет в заболоченных лесах и на болотах, занимает огромное пространство на севере Европы, Азии и Северной Америки. Довольно широко распространены и в умеренных областях южного полушария.

Белыми эти мхи называют потому, что они в сухом состоянии имеют белый вид, что связано с особенностями строения взрослого растения. Строение отличается рядом особенностей. Ветвистые стебельки сфагнума покрыты мелкими листьями. Короткие веточки скучены на верхушке стебля, длинные свешиваются вдоль него, образуя как бы фитиль, по которому поднимается вода. Ризоидов нет. Во взрослом состоянии нижние части растения отмирают, верхние продолжают расти. В наружной части стебля находятся 2-3 слоя крупных мертвых клеток с порами, наполненными водой. Специальных проводящих тканей нет. Листья однослойные, состоят из узких, длинных хлорофилллоносных клеток и крупных мертвых клеток с порами и спиральными или кольчатыми утолщениями между ними, наполненными водой, как и в стебле. Благодаря такой особенности в строении мхи могут накапливать воду в 37 раз больше, чем их сухая масса. Поэтому развитие этих мхов вызывает переувлажнение и заболачивание территории. При высыхании мертвые клетки заполняются воздухом, и мох становится бесцветным. Однако полного сгнивания отмерших частей не происходит, так как сфагнум выделяет особые вещества - гумминовые кислоты. Эти кислоты убивают бактерии и этим самым задерживают процесс гниения.

Архегонии и антеридии сфагновых мхов располагаются на боковых веточках. Спорофит состоит из шарообразной коробочки и короткой ножки. Внутри коробочки формируется спорангий. Когда споры созревают, верхушка стебля сильно вытягивается, крышечка с коробочки падает, и споры высыпаются. Из споры вырастает пластинчатая протонема, на которой образуются олиственные побеги сфагнума.

Торфообразование, его значение.Мхи играют значительную роль в заболачивании территории. Ковер зеленых мхов задерживает испарение, приводит к переувлажнению, при котором зеленые мхи не могут существовать и уступают место белым мхам. Сфагновые мхи благодаря особенностям своего строения энергично накапливают воду. Отмирающие части сфагнума уплотняются и, пропитанные водой, превращаются в анаэробных условиях в торф. Торфяная масса легко впитывает воду и препятствует поступлению воздуха в почву. Создаются условия, при которых рост деревьев затрудняется, они гибнут - и на месте леса образуется болото. Рост торфяника идет очень медленно - 1 м в 1000 лет. В торфе, благодаря высокому содержанию кислот и анаэробным условиям, гниение сильно затруднено. Поэтому попавшие в торф остатки организмов и различные предметы почти не разлагаются, чему способствует и низкая температура торфяника. В торфяниках находили остатки свайных построек, римских воинов со всеми доспехами. Изучение пыльцы, сохраняющейся в торфе, позволяет судить о растительности минувших периодов.

Торф используют в качестве удобрения, топлива и, что наиболее перспективно, в качестве ценного химического сырья. При сухой перегонке торфа получают воск, парафин, фенолы, уксусную кислоту и другие вещества. Хотя торф и служит ценным сырьем, но заболачивание обширных территорий, вызываемое мхами (особенно сфагновыми), - явление отрицательное, так как препятствует росту и возобновлению лесов и делает невозможным сельскохозяйственное освоение угодий.

Однако осушение сфагновых болот на водоразделах должно проводиться достаточно осторожно, так как болота играют большую водоохранную роль. Медленно оттаивая, они задерживают сход талых вод, питают ручейки, ручьи и реки в течение лета, не давая им обмелеть.

ОТДЕЛ ПЛАУНОВИДНЫЕ

Плауновидные - очень древняя группа, к которой относятся как ископаемые, так и ныне живущие растения. Это были огромные (высотой до 30 м и диаметром до 2 м) деревья, которые играли важную роль в растительном мире, образуя целые леса. Остатки их участвовали в образовании каменного угля и нефти. К концу каменноугольного периода плауновидные в основном вымерли. В современной флоре они представлены вечнозелеными растениями, реже полукустарниками. В России в сырых хвойных лесах широко распространен плаун булавовидный - типичный представитель этого класса. Его длинные стелющиеся дихотомически ветвящиеся побеги густо покрыты жесткими мелкими листьями. От стебля отходят тонкие придаточные корни. Стебель плауна имеет довольно сложное анатомическое строение. В центре его расположен своеобразный концентрический проводящий пучок, где ксилема окружена флоэмой. В корневой части развита механическая ткань, снаружи стебель покрыт эпидермой. В середине лета на верхушках веточек появляются булавовидные спороносные колоски. Они располагаются обычно по два на особых ножках. Колосок состоит из оси и сидящих на ней споролистиков, на верхней стороне которых находится крупный почкообразный спорогоний на короткой ножке. После мейоза в нем образуются гаплоидные споры. Все они одинаковой величины и одеты толстой желтой оболочкой. Из спор развивается гаплоидный заросток-гаметофит. Заросток очень маленький (2-3 мм в длину), бесцветный, тело - кубаревидной формы, ведет подземный образ жизни. От нижней поверхности отходят ризоиды. Через них в заросток врастает мицелий гриба, образуя своеобразную микоризу. В симбиозе с грибом, который обеспечивает питание, и живет заросток, лишенный хлорофилла и неспособный к фотосинтезу. Растет гаметофит 15-20 лет. Лишь тогда на его верхней стороне образуются антеридии и архегонии, погруженные в ткань заростка. Плауны имеют практическое применение. Споры их не смачиваются и содержат до 50 процентов невысыхающих масел, употребляемых как детская присыпка, для обсыпки пилюль, при фасонном литье.

Помимо плаунов к плауновидным относится большой род селагинелл, которые характеризуются разноспоровостью. В спороносных колосках образуются два вида спор-4 мегаспоры в мегоспорангиях и многочисленные микроспоры в микроспорангиях. При прорастании микроспоры образуется мужской гаметофит, состоящий из одной ризоидальной клетки и антеридия со сперматозоидами. Мегаспора развивается в женский гаметофит, не покидающий ее оболочки и состоящий из мелкоклеточной ткани, в которую погружены архегонии. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш, и затем новый спорофит. В отличие от плаунов здесь наблюдается резкая половая дифференцировка от спор до гаметофита. Одновременно наблюдается и сильная редукция гаплоидного поколения, связанная с разноспоровостью; редукция гаметофита - основное направление эволюции высших растений.

ОТДЕЛ ХВОЩЕВИДНЫЕ

Представители класса так же, как и плауновидные, - древние растения, происхождение которых связано с псилофитами. До настоящего времени сохранился один род - хвощ, представлен 25 видами. Хвощи - многолетние травы. От корневищ у них отходят придаточные корни и надземные побеги, обычно однолетние. Побеги имеют типичное членистое строение. От узлов отходят мутовки бурых чешуйчатых листьев, сросшихся в трубчатое влагалище, и мутовки боковых побегов. Фотосинтезирующую функцию выполняют ребристые стебли, в коре которых имеются клетки с хлоропластами. Клетки эпидермы пропитаны кремнеземом. Под ней расположена механическая ткань. Коллатеральные проводящие пучки образуют кольцо. Споры образуются в спороносных колосках, которые развиваются на верхушках побегов. На оси колосков находятся спорофиллы, имеющие вид 6-угольной пластинки на ножке к которой прикрепляются спорангии. Образовавшиеся после мейоза споры одеты толстой оболочкой, cнабженной лентовидными пружинками элатерами. При высыхании элатеры раскручиваются, а при увлажнении - закручиваются. Благодаря им споры сцепляются в довольно крупные, но рыхлые комочки. Вследствие этого они легче разносятся ветром, и при их прорастании образуется целая группа заростков, что обеспечивает оплодотворение, так как гаметофиты большинства хвощей однополые. Хотя споры внешне одинаковы, но физиологически они различны. При их прорастании образуются мужские и женские заростки. Заростки представлены небольшими рассеченными пластинками, прикрепленными к почве ризоидами. Мужские заростки меньше женских. На мужских развиваются антеридии, на женских - архегонии. Оплодотворение осуществляется с помощью воды спирально скрученными многожгутиковыми сперматозоидами. Из зиготы, минуя период покоя, развивается спорофит. Разные виды хвощей различны по строению побегов спорофитов. У хвоща полевого имеется два вида побегов: весенние - безхлорофильные, которые несут спороносные колоски, после созревания спор они отмирают, а на смену им от корневища образуются летние вегетативные ассимилирующие побеги. У других видов спороносные колоски образуются на ассимилирующих побегах. Практическое значение хвоща полевого не велико; применяют в медицине как мочегонное средство, как сорняк уничтожают с полей.

Поиск по сайту: