Для мхов характерно преобладание в жизненном
Обновлено: 05.10.2024
Мохообразные. Общая характеристика
Распространены во влажных местах: в тундре, на болотах, в лесах.
Осуществляется через ризоиды и всю поверхность тела.
Фазы жизненного цикла
Чередование гаплоидной и диплоидной фаз развития. Преобладающая фаза – гаплоидная (гаметофит).
Антоцерос гладкий, феоцерос гладкий
Маршанция многообразная, баццания, лунулария, пеллия
Листостебельные мхи (настоящие мхи)
Антоцеротовые
Листостебельные (настоящие мхи)
Кукушкин лен обыкновенный
Тропические влажные леса
Сырые места, берега ручьёв.
Еловые влажные леса.
Таллом пластинчатый в форме розеток.
Слоевище в форме лопасти, до 10 см. – длина и до 3 см. – ширина.
Всасывание питательных веществ через ризоиды.
Двудомное растение (см. сноску)
Фазы жизненного цикла
Чередование гаплоидной и диплоидной фаз развития. Преобладающая фаза – гаплоидная (гаметофит).
Мхи - отдел высших растений, преимущественно многолетних. Отличается регрессивным развитием спорофита, в жизненном цикле мхов доминирует (преобладает) гаметофит. Мхи изучает бриология (от греч. bryon - мох, и logos - слово) - наука о мхах.
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.
Интересный факт - устьица у мхов отсутствуют, вместо них имеются поры без замыкающих клеток. У моховидных отсутствуют настоящие стебли и листья, которые мы привыкли видеть у остальных высших растений, нет корней и специализированных проводящих тканей. Механические ткани развиты слабо, так что по совокупности причин рост в высоту для мхов оказывается затруднительным (ограниченным).
Строение кукушкина льна
Кукушкин лен относится к двудомным растениям. Стебель у него прямостоячий, это один из наиболее высокорослых мхов, достигающих в высоту 50 см и более. Отсутствие корней компенсируют нитевидные выросты - ризоиды, которые обеспечивают прикрепление растения к субстрату, всасывают воду и растворенные в ней минеральные вещества (в отличие от ризоидов у водорослей, где ни о какой функции всасывания нет и речи!).
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.
Спорофит (бесполое поколение) у мхов располагается прямо на гаметофите, представлен коробочкой на ноже, в которой образуются споры. Коробочка способствует распространению спор на большее расстояние. Спора - возникающая в результате митоза или мейоза (в этом случае - мейоспора) клетка грибов и растений, служащая для размножения и распространения растений и грибов, способная развиться во взрослую особь.
Стебелек вместе с коробочкой называется спорогон. Коробочка состоит из урночки и крышечки, сверху прикрыта колпачком. Внутри урночки находится центральный стержень - колонка, к которой крепится спорангий со спорами. Кверху колонка расширяется и образует эпифрагму, затягивающее устье коробочки. Коробочка имеет перистом - специальное отверстие для рассеивания спор.
В сухую погоду, когда споры созревают, колпачок, а за ним и крышечка, отпадают. Тонкий стебелек спорогона раскачивается от ветра, споры высыпаются.
Жизненный цикл мхов
При созревании яйцеклетки (n) в архегонии (n) образуется узкий слизистый канал, по которому сперматозоид (n) может достичь яйцеклетки, которая неподвижна. Сперматозоиды образуются в другом месте - антеридиях, на мужском гаметофите, (n), и, чтобы добраться до архегониев, им обязательно нужна вода. Именно поэтому мхи обитают во влажной среде, где условия для размножения наиболее благоприятные.
Сперматозоид обладает хемотаксисом к слизи в канале архегония. Хемотаксис - движение организма под влиянием химических веществ.
В период обильных дождей сперматозоид достигает яйцеклетки в архегонии (на женском гаметофите), гаметы сливаются, и образуется зигота (2n). В дальнейшем из зиготы прорастает спорофит, имеющий вид коробочки на ножке. Отметим, что спорофит, по сути "паразитирует" на гаметофите (n), от которого зависит полностью. В коробочке спорофита из материнских клеток (2n) образуются споры (n) путем мейоза. Высыпаясь из коробочки, спора попадает в почву, где прорастает в протонему. Протонема - нитчатое образование, ранняя стадия развития гаметофита - листостебельного растения (n).
На женских гаметофитах развиваются архегонии, на мужских - антеридии, в которых образуются гаметы. Цикл замыкается. Хотелось бы еще один раз подчеркнуть: спорофит у мхов редуцирован, низведен до уровня полностью зависимого придатка гаметофита, растущего прямо на гаметофите и питающегося за счет него. Гаметофит доминирует в жизненном цикле и представлен зеленым листостебельным растением.
Теперь попробуйте самостоятельно назвать все стадии жизненного цикла мха на картинке ниже, почувствуйте себя истинным бриологом ;)
Значение мхов
В целом хозяйственное значение мхов для человека небольшое. Они не пригодны в качестве корма для домашних животных. Мох сфагнум с давних пор применяется как перевязочный материал, военные врачи применяли его в экстренных случаях, когда заканчивались вата, йод. Сфагнум обладает антисептическими свойствами: уничтожает микроорганизмы или задерживает их размножение, а также выраженной гигроскопичностью - способностью поглощать, впитывать большие количества воды, крови и других жидкостей.
Разрастание мхов вызывает переувлажнение почвы и впоследствии - заболачивание территории. Особо отметим роль мхов, как торфообразователей. Торф - горючее полезное ископаемое, образованное не полностью разложившимися остатками растений в условии болот. Его используют для производства теплоизолирующих материалов, применяют в качестве топлива. И, конечно же, мхи - звено в цепи питания (продуценты - производители органических веществ).
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.
Гаметофит — это гаплоидная фаза жизненного цикла высших растений и водорослей, которая берет свое начало из спор и производит, в результате, половые клетки или гаметы.
Что такое спорофит?
Спорофит — это диплоидная фаза жизненного цикла растений и водорослей, результатом которой является производство спор.
В жизненном цикле растений наблюдается последовательное чередование спорофита и гаметофита. Гаметофиту отводится роль реализации полового размножения, а спорофиту — обеспечение бесполого типа воспроизведения организма.
У водорослей спорофит возникает из зиготы — внутри него формируются споры. Зигота образуется на половой гаплоидной фазе из женской гаметы — яйцеклетки. Важно, чтобы яйцеклетку оплодотворила мужская половая клетка.
Гаметофит — это гаплоидная фаза в жизненном цикле растительного организма. Он получает развитие из спор и формирует женские и мужские половые клетки. В результате слияния гамет формируется зигота — она дает гаплоидное поколение.
Формирование мужских гамет осуществляется из гаметангий или антеридий. У споровых и семенных растений гаметы имеют разные названия: в первом случае — сперматозоиды, во втором — спермиями.
Сперматозоиды подвижны — эта подвижность достигается за счет жгутиков. Женские гаметы, для сравнения — это неподвижная яйцеклетка: их образование происходит внутри женских гаметангиев.
Архегонии являются женскими гаметангиями растений.
Оплодотворение яйцеклетки наземной растительности осуществляется внутри архегония. Затем происходит спорообразование, и жизненный цикл проходит собственное чередование.
Наиболее заметно чередование поколений у споровых растений. Наблюдается раздельное нахождение гаметофита и спорофита у таких групп растений как:
У этих групп растений преимущество получило гаплоидное поколение. Жизненный цикл папоротников — хороший пример чередования поколений. Гаметофит у них представлен в виде маленького и недолговечного ростка, на котором вырастает спорофит.
У мхов фазы не разделяются — в этом случае коробочка со спорами формируется на гаметофите. Что касается цветковых растений, то мужские гаметы здесь формируются внутри тычинок, которые осуществляют перенос мужских половых клеток на пестики.
Гаметофит голосеменных имеет особенность. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде в шишках, при этом процесс оплодотворения практически не отличается от процесса, происходящего у покрытосеменных. Развитие семени голосеменных происходит из семязачатка (он открыт на семенной чешуе), а у покрытосеменных семя находится внутри плода (мужской гаметофит покрытосеменных).
Выделяют несколько этапов в жизненном цикле растительных организмов:
- формирование спорофита и спор;
- преобразование спорофита и спор в молодой гаметофит;
- образование гамет.
Особенности гаметофита и спорофита
Остановимся подробнее на том, что такое спорофит и гаметофит.
Гаметофит и спорофит растений отличаются как минимум по двум критериям: размеру и этапу оформления.
Также, к примеру, гаметофит относится к гаплоидам и характеризуется наличием одинарного набора хромосом. Спорофит же относится к диплоидам и обладает двойным набором хромосом.
Гаметофит обеспечивает половое размножение, а спорофит — бесполое.
С началом в гаметофите мейоза происходит запуск процесса образования гамет — эти гаметы отличаются высокой активностью.
У большинства растений в жизненном цикле преобладает спорофит. Это связано с определенными преимуществами, которые он обеспечивает. Если среда водная, то у гамет есть возможность передвигаться. А вот в наземно-воздушной среде у растений нет возможностей для перемещения собственных спор. Диплоидные растения легче сохраняют рецессивные признаки в сложных условиях на поверхности земли. Эти признаки в дальнейшем могут обеспечить выживание.
У разных групп растений соотношение спорофита и гаметофита разное. К примеру, для высших растений (за исключением мхов) характерно преобладание гаплоидности. Этому есть объяснение: в природе наличие семени важно для дальнейшей жизни. Гаметофит отвечает за реализацию непосредственного оплодотворения. Споры же нужны для распространения и произрастания вида на планете.
Только диплоидные организмы способны справляться с резкой сменой условий обитания. По этой причине диплоидное поколение преобладает у наземных растений, а у подводных растений чаще встречается гаметофит или гаплоидная часть.
К примеру, для одноклеточных водорослей (хламидомонад) характерно преобладание гаплоидности на протяжении всего периода жизни.
Отличия гаметофита от спорофита заключаются в:
- мейоз — способ образования спор из спорофита;
- гаметофит образуется из споры;
- как результат мейоза — образование половых клеток из гаметофита.
Для зиготы и спорофита характерны диплоидные свойства, а вот споры и гаметофит связаны с гаплоидностью.
В изучении особенностей спорофита и гаметофита важны следующие моменты:
- гаметофит папоротников, гаметофит плаунов и хвощей — это их заросток;
- образование половых клеток происходит только в органах гаметофита;
- женский гаметофит цветковых растений — это зародышевый мешок. В нем находится 7 клеток, в том числе яйцеклетка и центральная клетка с диплоидным набором хромосом;
- в состав мужского гаметофита входят вегетативная клетка, превращающаяся в пыльцевую трубку, и генеративная клетка, продуцирующая образование двух спермиев. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй участвует в оплодотворении центральной клетки. Как результат — появляется диплоидная зигота и триплоидный эндосперм.
Разделение спорофита и гаметофита — важный этап эволюционного процесса растений, который обусловил их высокий уровень приспособленности к окружающей среде.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
► СИСТЕМАТИКА :
Царство – Растения
Подцарство – Высшие споровые
Отдел – Мохообразные около 25 000 видов
Класс – Антоцеротовые около 300 видов
Класс – Печёночные около 10 000 видов
Класс – Листостебельные (настоящие мхи) около 15 000 видов
Порядки листостебельных: ▪ бриевые (зелёные) около 14 000 видов
▪ сфагновые (белые) свыше 300 видов
▪ андреевые (чёрные ) около 120 видов
► ПОКРОВНЫЕ ТКАНИ развиты хуже, чем у сосудистых растений. Часто они менее специализированы и содержат хлоропласты . У большинства моховидных ● устьица не имеют замыкающих клеток . Они не могут тонко регулировать газообмен. ● Ризоиды мхов воду поглощают плохо, поэтому мхи поглощают её всей поверхностью тела.
► ПРОВОДЯЩИЕ ТКАНИ отсутствуют или плохо развиты (гидроиды) . У большинства моховидных проводящих тканей нет. ► МЕХАНИЧЕСКИЕ ТКАНИ у большинства моховидных отсутствуют .
● Наиболее характерным признаком моховидных , резко отличающих их от всех остальных высших растений, является преобладание в цикле развития гаплоидного поколения – гаметофита (полового) и более слабое развитие диплоидного поколения – спорофита (бесполого).
► Понятие СПОРОФИТ и ГАМЕТОФИТ .
● Гаметофит – гаплоидное растение, являющееся половой стадией развития. На гаметофитах образуются мужские и женские половые органы – гаметангии. Антеридии – мужские половые органы, архегонии – женские.
● Гаметофитная стадия развития (половая) – это этап жизненного цикла растения от споры до зиготы.
● Спорофит – это диплоидная (бесполая) стадия развития растения . На спорофитах развиваются спорангии со спорами.
● Спорофитная стадия длится от момента образования зиготы до начала созревания спор.
● ГАМЕТОФИТ моховидных — это, как правило, низкорослые растения, редко достигающие несколько десятков сантиметров в длину.
На гаметофите находятся органы полового размножения – антеридии (мужские) и архегонии (женские).
• Антеридии — представляют собой однослойные мешочкоподобные образования, заполненные сперматозоидными клетками .
• Архегонии — женские половые органы бутылеобразной формы, в которых помещаются яйцеклетка .
Среди моховидных можно встретить как однодомные, так и двудомные виды. У однодомных и архегонии,и антеридии развиваются на одном и том же растении, у двудомных же — на разных, и в связи с этим выделяют мужские и женские особи
● СПОРОФИТ редуцирован и паразитирует на гаметофите. Спорофит моховидных называют иначе — спорогоном . Он, как правило, состоит из 3 элементов:
▪ коробочки (спорангия), в которой путём мейоза развиваются споры.
▪ ножки на которой располагается коробочка;
▪ стопы , обеспечивающей физиологическую связь с гаметофитом.
● ВНУТРЕННЯЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СПОРОФИТА относительно проста. На поперечном срезе можно выделить • эпидерму , • паренхимную ткань и • проводящий тяж , состоящий из гидроидов — мертвых клеток, лишённых протопласта (функция — транспорт воды и минеральных веществ), и лептоидов — живых клеток, окружающих гидроиды (функция – транспорт продуктов фотосинтеза).
► ЦИКЛ РАЗВИТИЯ .
Для того чтобы сперматозоид достиг яйцеклетки и произошло оплодотворение, необходима вода.
Попав в водную среду, двужгутиковый сперматозоид перемещается к архегонию, попадает на его шейку и по канальцу проникает в брюшко, где происходит • оплодотворение яйцеклетки и образование • зиготы . После этого • зигота делится, и внутри архегония развивается • диплоидный зародыш . Затем • зародыш растёт и превращается в • спорофит (спорогон) .
Внутреннее содержание коробочки созревающего спорофита представлено спорогенной тканью — археспорием . К летки археспория диплоидны, но по мере созревания каждая клетка подвергается • мейотическому делению и даёт начало • 4-м гаплоидным спорам .
• Споры , попав в благоприятные условия, прорастают . При прорастании спор • образуется протонема — юношеская стадия в развитии гаметофита. Протонема может быть либо пластинчатой, либо нитчатой . По мере дальнейшего развития • формируются зрелые гаметофиты , на которых развиваются половые органы (гаметангии) , и цикл таким образом замыкается.
► ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ – кусочками слоевища или стебля с листьями . Печёночные мхи образуют • органы вегетативного размножения : выводковые тельца, почки, придаточные побеги, клубеньки .
ЗЕЛЁНЫЕ МХИ (бриевые) .
Зелёные мхи – единственные представители моховидных, гаметофиты которых имеют относительно хорошо развитые проводящие ткани , напоминающие ксилему и флоэму сосудистых растений.
• Стебель и листья содержат механические ткани .
• Ризоиды зелёных мхов многоклеточные , но всасывают воду относительно плохо . Поэтому зелёные мхи, также как и другие классы мхов, впитывают воду всей поверхностью тела .
Строение, размножение и цикл развития КУКУШКИНА ЛЬНА .
Это многолетнее крупное растение (до 50 см ) . Стебли не разветвлённые , густо покрыты листьями и имеют ризоиды. Ризоиды состоят из одного ряда многих клеток . Это двудомное растение .
• На мужском растении среди верхних листьев, развиваются мужские половые органы – • антеридии . На верхушках • женских растений развиваются женские половые органы – • архегонии . ► ПРОЦЕСС ОПЛОДОТВОРЕНИЯ происходит во время дождливой погоды. Сперматозоиды подплывают к архегониям. Один из них проникает в архегоний и сливается с яйцеклеткой, образуется • зигота . Из зиготы через несколько месяцев прорастает • диплоидный спорофит – коробочка на длинной ножке (спорогон) . Он развивается на женских экземплярах .
Внутри коробочки в результате мейоза образуются • гаплоидные споры . Из спор развивается половое поколение – • гаметофит . Сначала вырастает тонкая ветвистая зелёная нить – • протонема . На протонеме образуются • почки , из которых вырастают • взрослые растения мха .
СФАГНОВЫЙ МОХ , образование торфа и его значение .
Сфагнум относится к порядку белых мхов . Белым его называют из-за слабо выраженной зелёной окраски. На стебле сфагнума имеются ветви 3-х видов :
▪ на верхушке стебля веточки собраны в головку , ( верхушечные ветви );
▪ ниже расположены ветви, отстоящие горизонтально ( торчащие ветви );
▪ ещё ниже длинные ветви свешиваются вниз вдоль стебля ( свисающие ветви ).
● Стебли ризоидов не имеют .
● Листья состоят из одного слоя клеток, не имеют средней жилки . Клетки двух типов: хлорофиллоносные и водоносные (гиалиновые) .
• Хлорофиллоносные клетки – узкие, содержат хлоропласты . Они зажаты между широкими бесцветными • гиалиновыми клетками , заполненными водой . На долю водоносных клеток приходится 2/3 поверхности листа . Благодаря им сфагнум впитывает влаги в 37 раз больше своего сухого веса . В следствие этой уникальной гигроскопичности сфагнум заболачивает почву, на которой растёт .
Рост стеблей осуществляется верхушкой, нижние части постепенно отмирают и погружаются на дно . В процессе роста сфагнум не только заболачивает почву, но и подкисляет воду до рН ниже 4 .
В кислой среде без доступа кислорода отмёршие стебли сфагнума и других растений не разлагаются до конца, а образуют слои полуразложившихся остатков в виде торфа.
В верхней части стеблей образуются органы полового размножения – • антеридии и архегонии .
► ОСОБЕННОСТИ МОХОВИДНЫХ .
● Моховидным, так же как и всем остальным наземным растениям, характерно чередование гаплоидного (п) и диплоидного (2п) поколений (гаметофита и спорофита). Но в отличие от сосудистых растений, у моховидных доминирует гаплоидное поколение – гаметофит (п). Диплоидное поколение – спорофит (2п), как правило, паразитирует на гаметофите (исключение составляют только антоцеротовые мхи). ● У моховидных отсутствуют или плохо развиты многие органы и ткани , возникающие у растений в связи с приспособлением к наземному образу жизни: проводящая, механическая, покровная ткани, у них нет корней (их заменяют ризоиды). Так же как водоросли, мхи впитывают воду всей поверхностью тела . Для размножения им необходима капельно – жидкая влага.
● Моховидные живут в местах с повышенной влажностью (леса, болота).
● Важную экологическую роль в природе играют торфяные болота , в которых берут свои истоки большинство европейских рек.
Читайте также: