что необходима мхам для размножения
§ 19. Мхи
1. Какие растения называются споровыми?
Растения называются споровыми, если их размножение происходит посредством спор.
2. Охарактеризуйте строение кукушкина льна.
Кукушкин лён состоит из ризоиды — нижняя нитевидная часть стебля, листьев, стебля, ножки или коробочки — спорангий.
3. Как происходит размножение кукушкина льна?
На верхушках растений образуются половые органы: на одних — мужские, в которых образуются половые клетки (сперматозоиды); на других — женские, где созревает гамета (яйцеклетка). Женские и мужские растения тесно прижимаются друг к другу, и во время дождей сперматозоиды плывут к яйцеклетке, оплодотворяя её и образовывая зиготу. Такой способ размножения называется половым. Зигота много раз делится, и из появившихся клеток формируется коробочка — спорангий, в нём созревают споры. Когда споры созревают, коробочка открывается и их разносит ветром — это бесполое размножение.
4. Какие условия необходимы для полового размножения мхов?
Основным условием является достаточная влажность. У мхов отсутствует корень. Его заменяет ризоида, но она не может полноценно заменить корень, поэтому мхи могут впитывать влагу всем телом. Мхи могут жить практически везде, только с условием благоприятной влажности воздуха.
5. Мхи не имеют древесных форм. Как вы считаете, чем это можно объяснить?
Из-за плохо развитой проводящей системы мхи не могут доставлять воду и вещества на значительную высоту, поэтому они очень ограниченны в росте в высоту.
Что необходима мхам для размножения
Эволюционно мхи представляют тупиковую (слепую) ветвь развития растений, во многом близки к водорослям. Для размножения большинству мхов нужна вода, так как мужские половые клетки могут добраться до женских только с ее помощью. Мы рассмотрим этот отдел на примере кукушкина льна, который относится к подклассу Зеленые мхи.
Строение кукушкина льна
Проясним термин «двудомные», указанный вначале. Он означает, что женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы развиваются на разных растениях. На женском гаметофите расположен архегоний, имеющий бутыльчатую форму, на мужском гаметофите развиваются антеридии. Антеридии окружают характерные крупные листья желто-бурого цвета, по которым всегда можно отличить мужской гаметофит от женского: на женском подобные листья отсутствуют.
В сухую погоду, когда споры созревают, колпачок, а за ним и крышечка, отпадают. Тонкий стебелек спорогона раскачивается от ветра, споры высыпаются.
Жизненный цикл мхов
Теперь попробуйте самостоятельно назвать все стадии жизненного цикла мха на картинке ниже, почувствуйте себя истинным бриологом 😉
Значение мхов
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Характеристика и классификация моховидных, размножение и значение мхов
Отдел моховидные – это высшие споровые растения, видовое разнообразие которых достигает 20 тыс. Изучение мхов ведется много столетий, ученых занятых их исследованием прозвали бриологами, они основали отдельную ботаническую отрасль, посвященную мохообразным – бриологию. Бриология – наука о мхах, изучает строение, размножение и развитие моховидных (собственно мхов, печеночников, антоцеротовых).
Общая характеристика мхов
Моховидные – одни из древнейших растений, населяющих нашу планету. Остатки найдены в окаменелостях конца палеозойской эры. Распространение мхов связано с предпочтением влажной среды и затенённой местности, поэтому большинство населяют северную часть Земли. Плохо приживаются на засоленных территориях и пустынях.
Классы моховидных
Листостебельные мхи – самый многочисленный класс. Растения состоят из стебля, листьев и ризоидов.
Стебель может расти вертикально или горизонтально, разделен на кору и основную ткань (содержит воду, крахмал, хлоропласты для фотосинтеза).
Клетки стебля могут давать нитевидные отростки – ризоиды, необходимы для крепления к почве и поглощения воды. Они чаще находятся у основания стебля, но могут покрывать его по всей длине.
Листья простые, часто крепятся к стеблю под прямым углом, по спирали. Листовые пластинки оснащены хлоропластами, в центре располагается жилка (служит для проведения питательных веществ).
Лиственные мхи могут размножаться стеблями, почками, ветвями, которые дают побег, так формируются сплошные ковры из мхов, устилающие землю. К классу листостебельных относятся сфагновые (имеют разнообразный окрас стебля — светло-зелёный, желтый, красный), андреевые и бриевые мхи.
Печеночники встречаются на побережьях, болотах, скалистой местности. Отличительные черты: листья не имеют жилки, дорсовентральное строение, особый механизм раскрытия спорофита.
Листья расположены рядами, имеют две лопасти (нижняя лопасть, часто, завёрнутая и служит как резервуар для воды), ризоидные отростки – одноклеточные. Во время высыпания спор, спорофитовая коробочка раскрывается на отдельные створки, а рассеиванию клеток способствуют элатеры (пружинные образования).
Размножение может осуществляться с помощью почек (вегетативно), которые образуются на верхнем полюсе листьев. Представители класса пеллия эндиевлистная, милия аномальная, мох маршанция и др.
Антоцеротовые мхи населяют тропическую зону. Многоядерное тело (таллом) имеет розетковидную форму, состоит из однотипных клеток. В верхних шарах клеток находятся хроматофоры (содержат темно-зеленый пигмент). Нижняя часть таллома дает отростки, ризоиды, само тело образует полости, заполненные вязкой жидкостью, которая поддерживает постоянную влагу.
На поверхности таллома при неблагоприятных условиях образуются клубни, устойчивые к низкой влажности, после периода засухи формируют новое поколение. Растения однодомные, органы размножения развиваются в толще таллома, стадия спорофита преобладающая. К антоцеротовым относятся фолиоцерос, антоцерос, нототилас и др.
Как размножаются мхи?
Идет чередование бесполого и полового способа размножение в жизненном цикле мхов. Бесполый период начинается с образования спор и прорастания их на влажной почве (формируется предросток, тонкая нить, которая дает жизнь мужским и женским особям). Существует два вида мхов:
Однодомные – мужские и женские органы размножения находятся на одном растении.
Двудомные – органы размножения находятся у разных представителей пола.
После прорастания споры, жизненный цикл мха переходит в половую фазу. Органы полового размножения – антеридии (мужские) и архегонии (женские). Представители мужских особей слабее женских, меньших размеров, после формирования антеридиев отмирают.
Процесс размножения мхов
Сперматозоиды образуются на мужских растениях, яйцеклетки – на женских, после их слияния формируется зигота (находится на женской особи, она питает незрелый спорофит), которая в дальнейшем развивается в спорангий. После созревания спорангия, он раскрывается, из него высыпаются споры – начинается снова бесполый период размножения мхов.
Воспроизведение потомства возможно вегетативным способом, мхи образуют талломы (зеленые ответвления), почки, клубни, которые на влажной почве хорошо приживаются.
Каково значение спор в жизни мхов?
Споры – это клетки, необходимые для размножения мхов. Моховые растения не цветут, не имеют корней, поэтому для продолжения рода у них сформировался спорофит со спорангиями (место созревания спор).
Спорофит имеет короткий жизненный цикл, после высыхания споры рассеиваются вокруг, при попадании на влажную почву быстро приживаются. Могут при неблагоприятных условиях долго сохраняться, не прорастая, устойчивые к низким и высоким температурам, длительным засухам.
Значение мхов в природе и жизни человека
Мхи – это пища для многих беспозвоночных животных.
После отмирания дают залежи торфа, который необходим в производстве пластмасс, смол, карболовой кислоты, используется как топливо или удобрение.
Мох полностью укрывает землю в местах роста, что приводит к накоплению влаги и заболачиванию территории. Таким образом, прорастание другой растительности становится невозможным. В то же время они предотвращают эрозию, разрушение почв поверхностными водами и ветрами. Когда мхи отмирают, берут участие в образовании почвы.
Способны расти на местах пожаров, стойкие и выносливые, они населяют территорию тундры (основной растительный фон, так как другие растения не могут выжить в таких условиях).
В военное время сфагновый мох использовали, как перевязочный материал из-за его бактерицидных свойств, и способности впитывать влагу.
С помощью мхов можно ориентироваться на местности: они не любят света, поэтому располагаются с теневой стороны камней, деревьев. Мох указывает человеку на север.
В строительстве используют как утеплительный, изоляционный материал.
Что необходима мхам для размножения
Ключевые слова конспекта: мхи, мохообразные, моховидные, бриофиты, жизненный цикл мхов, строение мха, разнообразие мхов, значение мохообразных.
Мхи — это наиболее примитивные из групп наземных растений. Они мало приспособлены к жизни на суше, поэтому привязаны к влажным, затененным местам. У мхов нет настоящей сосудистой ткани (ксилемы и флоэмы), нет настоящих корней (вместо них нитчатые выросты стебля — ризоиды). Вода и минеральные соли поглощаются всей поверхностью тела, в том числе и ризоидами.
Жизненный цикл мхов включает гаплоидный гаметофит и диплоидный спорофит. Доминирующим поколением является гаплоидный гаметофит, который принимает на себя функции фотосинтеза, водоснабжения и минерального питания.
Для обеспечения полового процесса необходима капельножидкая среда. Половое и бесполое поколение мхов не разделены, а представляет одно растение. Гаметофит развивается из гаплоидной споры. У разных видов мхов гаметофит может быть однополым (двудомным) и разнополым (однодомным). Органы полового размножения (гаметангии) образуют подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки.
Оплодотворение яйцеклетки происходит внутри женского полового органа. Из зиготы медленно развивается диплоидный спорофит, который представляет собой коробочку (спорангий), находящуюся на гаметофите и получающую от него питание. В коробочке путем мейоза образуются гаплоидные споры.
Разнообразие мхов
Наиболее известными представителями мхов являются кукушкин лен и сфагнум.
Стебли сфагнума имеют светло-зеленый цвет и несут на себе мутовки ветвей, листья которых не имеют жилкования. У взрослых растений сфагнума нет ризоидов, и на болотах они образуют плотные подушки из прямостоячих ветвей. Листья (филлоиды) наряду с хлорофиллосодержащими клетками имеют мертвые клетки с утолщенными стенками, впитывающие воду. Сфагновые мхи — торфообразователи. Торф образуется в результате накопления и уплотнения отмерших нижних частей гаметофита. Их разложение не происходит из-за низкой кислотности и недостатка кислорода. Торф широко используется как топливо, удобрение и сырье в промышленности. Сфагнум обладает бактерицидными свойствами, и его используют в медицине.
Значение моховидных
Это конспект по теме «Мхи, или Моховидные». Выберите дальнейшие действия:
Размножатели мхов
Четыреста миллионов лет назад поверхность планеты еще не пестрела цветами и не вились над ними бабочки. Землю покрывали папоротники, хвощи и плауны, а между ними притулились мхи. Всем этим растениям, хотя они и выбрались на сушу, для полового размножения нужна была вода. Они и сейчас растут во влажных местах.
Мхи и папоротники не образуют пыльцу, надежно защищенную от высыхания. Их мужские половые клетки, спермии, добираются до яйцеклеток вплавь, а на воздухе неподвижны и беззащитны. Много воды для оплодотворения не требуется. Мхам, например, достаточно тонкой пленки, образованной каплями росы или дождя, но в сухую погоду у них могут возникнуть проблемы с размножением, особенно если мужские и женские растения удалены друг от друга. В этих условиях перенос спермиев могут обеспечить только животные.
В моховых подушках постоянно снуют мелкие членистоногие. Не могут ли они поспособствовать переносу спермиев, подобно насекомым-опылителям цветковых растений? В 2006 году шведский биолог Нильс Кронберг (Nils Cronberg) и его коллеги из Университета Лунда и Болгарской академии наук экспериментально доказали, что клещи и коллемболы (ногохвостки) действительно повышают эффективность оплодотворения мхов.
Ученые работали с повсеместно распространенным мхом — бриумом серебристым (Bryum argenteum). Куртинки мужских и женских растений помещали в пластиковые чашки вплотную друг к другу или на расстоянии 2 и 4 см. В чашках было влажно, но их дно выстилали бумагой, которая впитывала влагу и создавала надежный барьер для спермиев. Во мхи запускали коллембол Isotoma caerulea или орибатидных клещей Scutovertex minutus и S. sculptus. В контрольном варианте мхи оставались без членистоногих. Эффективность оплодотворения определить очень легко. Если процесс проходит успешно, из яйцеклетки развивается спорофит. Полностью сформированный, он хорошо виден невооруженным глазом: над женским растением торчит на тонкой ножке коробочка со спорами.
Спустя 3 месяца спорофиты во множестве образовались в тех чашках, где клочки мужского и женского мха лежали вплотную друг к другу и спермии беспрепятственно плавали между растениями по сплошной водной пленке. Если разнополые растения разделяли, спермии не могли самостоятельно преодолеть несколько сантиметров промокашки и оплодотворение не состоялось.
Однако в тех чашках, куда подселили коллембол или клещей, спорофитов было много. Членистоногие успешно переносили спермии через бумажную пропасть. Исследователи предположили, что половые клетки как-то держатся на их кутикуле. Успех оплодотворения в этом случае зависит от подвижности животных: шустрые коллемболы действуют эффективнее тихоходных клещей. Чем дальше друг от друга мужские и женские растения, тем заметнее разница. Расстояние в 4 см спермии с помощью ногохвосток преодолевают в 3 раза чаще, чем на клещах.
Но возникает вопрос, происходит ли оплодотворение пассивно, как побочный результат перемещения членистоногих через моховую чащу, или же растения чем-то их привлекают подобно тому, как цветки приманивают насекомых-опылителей. Чтобы это выяснить, исследователи провели серию экспериментов. Животным дали возможность выбирать между мужскими побегами, фертильными (т. е. с органами размножения) и стерильными, между стерильными и фертильными женскими, а также между фертильными растениями обоих полов. И коллемболы, и клещи уверенно предпочитали фертильные растения, а среди фертильных — женские (в 3 раза чаще, чем мужские). Так что мхи с созревшими гаметами чем-то привлекают мелких членистоногих, а чем именно — непонятно. Исследователи предположили, что фертильные стебли мха более питательны, поскольку содержат не только сахарозу, но и крахмал, жирные кислоты и слизь.
Спустя 6 лет эстафету подхватили американские экологи Тодд Розенстил и Сара Эппли (Todd Rosenstiel & Sarah Eppley) и их коллеги из Университета Портленда. Ученые работали с другими видами, они выбрали распространенный вид мха — цератодон пурпурный Ceratodon purpureus и коллембол Folsomia candida. Цератодон — неприхотливый мох, его плотные подушечки растут повсюду, даже на крышах зданий в Портленде, а это достаточно агрессивная для растений среда. Исследователи не стали разделять растения на мужские и женские, а просто поместили моховые «лоскутки» в террариумы, создав им разные условия. В некоторых не было ни воды, ни коллембол, в других было влажно, в третьих — хоть и сухо, зато животные бегали, и, наконец, были террариумы влажные и заселенные коллемболами.
Как и следовало ожидать, в сухих террариумах спорофиты почти не образуются. Если мхи опрыскивать, эффективность оплодотворения, т. е. доля женских растений, образовавших коробочку со спорами, возрастает до 25–30%. Коллемболы полностью компенсируют отсутствие воды, с их помощью доставка спермиев проходит столь же успешно, как и во влажных условиях.
А нужны ли мхам помощники, если воды у них достаточно? Оказывается, да. Во влажных условиях коллемболы повышают частоту оплодотворения мхов до 50% и более. По мнению исследователей, вода помогает спермиям попасть во внешнюю среду, где они контактируют с животными-переносчиками.
Убедившись, что коллемболы действительно способствуют оплодотворению мхов, исследователи вернулись к вопросу о приманке. Цветковые растения привлекают опылителей запахом; возможно, и мхи чем-то пахнут. К работе подключились химики, которые, используя газовую хроматографию и масс-спекроскопию, определили летучие вещества, выделяемые C. purpureus. Их оказалось более 400, причем профили летучих соединений, выделяемых мужскими и женскими растениями, различаются. Следовательно, они пахнут, причем по-разному, и коллемболы эту разницу прекрасно ощущают.
Членистоногих поместили в специальную камеру, где они не имели доступа к растениям, но могли ощущать их запах. Коллемболы, несомненно, предпочитали аромат женских растений. Впрочем, чем именно пахнут мхи, непонятно до сих пор. Среди огромного количества летучих соединений исследователи так и не выявили тех, которые привлекают ногохвосток. F. candida живут в лесной подстилке, среди гниющей органики, так что любимый ими запах может быть вовсе не приятен для нас. Особых клеток, синтезирующих пахучие вещества, ученые в тканях мха тоже пока не нашли. Портлендские исследователи очень хотят проверить, испускают ли другие виды мхов запахи, привлекающие членистоногих. Если да, то, по мнению Сары Эппли, существующие понятия об экологии мхов придется пересмотреть.
Принято считать, что животные стали принимать участие в оплодотворении растений в начале мелового периода, примерно 140 млн лет назад, когда возникли покрытосеменные и насекомые-опылители. Возможно, сначала насекомые просто поедали пыльцу, а затем их отношения с растениями переросли в мутуализм — взаимополезное сожительство.
Мхи и почвенные членистоногие появились практически одновременно, 440–470 млн лет назад. Какие отношения сложились между ними, мы пока не знаем, но скорее всего, коллемболы не случайно натыкаются на растения, готовые к оплодотворению, мхи их приманивают. Исследователи не исключают, что участие членистоногих в переносе спермиев могло сыграть ключевую роль в распространении растений на суше.
1. N. Cronberg, R. Natcheva and K. Hedlund. «Microarthropods mediate sperm transfer in mosses», Science 2006: V. 313 no. 5791 p. 1255 DOI: 10.1126/science.1128707.
2. T. N. Rosenstiel, E. E. Shortlidge, A. N. Melnychenko, J. F. Pankow & S. M. Eppley. «Sex-specific volatile compounds influence microarthropod-mediated fertilization of moss», Nature 2012, DOI: 10.1038/nature11330, published online 18 July 2012.