Какая стадия жизненного цикла мхов может быть многолетней
Обновлено: 04.10.2024
Мхи (мохообразные) составляют второй по разнообразию тип среди всех наземных растений, поскольку только для этой группы описано около 13 000 видов (вероятно, многие другие еще не описаны).
Эти крошечные несосудистые растения выполняют особую функцию в глобальном углеродном цикле, поскольку во многих экосистемах они являются важным источником хранения этого минерала, поскольку составляют высокий процент биомассы растений.
Жизненный цикл мхов
Гапло-диплобионный жизненный цикл - это цикл, при котором гаплоидные гаметы развиваются в многоклеточную структуру, известную как гаплоидный гаметофит (n), а оплодотворение дает начало диплоидному многоклеточному спорофиту (2n), который производит гаплоидные споры посредством мейоза.
У мохообразных гаметофит является свободноживущим и представляет собой автотрофную (фотосинтетическую) листовую структуру. После оплодотворения развивается спорофит, который имеет вид неразветвленной оси с капсулой, содержащей споры в конечной части.
Спорофит у мохообразных частично зависит от гаметофита для выживания, что означает, что он не полностью независим от него.
Архитектура растительного тела мохообразных
Вегетативное тело мохообразных, то есть то, что мы видим в лесах или растущее на влажных камнях, соответствует гаметофиту, который является доминирующей фазой их жизненного цикла (гаплоидной фазой).
Гаметофит, как мы упоминали выше, представляет собой многоклеточное тело, которое отвечает за развитие половых органов, известных как гаметангии. Эта структура растет апикально благодаря делениям, которые испытывает набор клеток на ее вершине.
Части мха
Макроскопически мы говорим, что вегетативное тело мха делится на:
Ризоиды
Ризоиды - это очень тонкие волокна, которые прикрепляют гаметофит к субстрату, где он растет, и которые могут участвовать в отводе воды (они аналогичны корням, но имеют более простую структуру).
Во многих научных текстах утверждается, что многоклеточные ризоиды мхов являются тигмотропными, поэтому они прочно связываются с твердыми объектами на своем пути. Эти ризоиды возникают из клеток эпидермиса у основания стебля, а также из вентральной части стебля и ветвей.
Стебли (caudilios)
Листья (филидии)
Листья развиваются из зачатков в каждом метамере стебля, и их расположение в этом метамере (филлотаксис) зависит от пространственного расположения этих метамеров (они часто имеют спиралевидную форму, что обеспечивает максимальное поглощение света).
Как они растут?
Виды мхов
Настоящие мхи, а именно Bryophyta Sensu stricto представляют собой передний край, состоящий из 5 классов:
Классы Takakiopsida и Tetraphidopsida очень малы: первый состоит из одного отряда и рода, а второй - из одного отряда и двух родов; поэтому основное внимание всегда направлено на три других класса.
Bryopsida
Это относительно небольшие растения (от 0,5 миллиметра до 50 сантиметров), с листовыми гаметофитными фазами (с листьями толщиной в один клеточный слой) и многоклеточными ризоидами.
Sphagnopsida
В этом классе описаны 2 жанра:
– Сфагнум: Около 400 видов, обитающих во влажных и болотистых регионах северного полушария и отличающихся красными капсулами спорофитов.
Андреаеопсида
Пол Андреея насчитывает около 100 видов. Это очень мелкие черно-зеленые или красновато-коричневые мхи, которые в основном встречаются в горных районах Арктики, часто на гранитных скалах (отсюда их общее название).
Андреэобрюм Это род, состоящий из одного вида, и его распространение ограничено северо-востоком Канады, очень близко к Аляске, растет на скалах или известняковых камнях.
Среда обитания и распространение
Большинство видов мхов растет во влажных средах обитания, как в лесах умеренного пояса, так и в тропических лесах, часто связанных с водно-болотными угодьями и ручьями (есть несколько полуводных и водных видов).
В этих средах многие опытные исследователи в этой области считают, что мхи могут стать настолько доминирующими в определенных областях, что они исключают другие растения, то есть делают невозможным их расселение в одних и тех же местах.
Однако эти растения не ограничиваются такими средами обитания, поскольку некоторые виды были обнаружены в относительно сухих пустынях, образуя большие массы на скалах, подверженных воздействию солнца, которые, следовательно, достигают высоких температур.
Мхи также представляют собой основную растительность на многих каменистых склонах в горной среде, а некоторые виды выживают при низких температурах антарктического континента.
Какие ниши они занимают?
Таким образом, мхи присутствуют в большом количестве ниш, как естественных, так и искусственных, которые могут находиться от уровня моря до более чем 4500 метров над уровнем моря (они предпочитают, однако, градиенты между 1500 и 3500 м над уровнем моря, так как влажность выше).
Затем они могут расти на почве, разлагающемся материале, дереве, камне, водостоках, трубах и влажных стенах практически из любого материала.
Размножение
Оплодотворение архегония (яйцеклетки) антеридием (его сперматозоидами или антерозоидными клетками) зависит от условий окружающей среды, в основном от наличия воды. Этот процесс завершается образованием спорофита, который является диплоидной фазой.
Эти споры выводятся из спорангия и прорастают на разных субстратах, образуя новый гаплоидный гаметофит, который повторяет цикл.
Секс
Как и у всех наземных растений, половые органы мохообразных многоклеточны и обеспечивают некоторую защиту гамет, которые являются репродуктивными клетками (яйцеклетка или яйцеклетка, подвижные или антерозоидные сперматозоиды).
Мхи могут быть двуполыми (однодомными) или однополыми (раздельнополыми), что означает, что одно и то же растение может иметь как женские, так и мужские органы или что одна особь является женской, а другая - мужской, соответственно.
Питание
Мхи - это наземные растения, но они считаются несосудистыми, поскольку у них нет внутренней системы клеток, которые проводят воду и сложные вещества (ксилему и флоэму).
Из вышесказанного мы понимаем, что питательные вещества переносятся от клетки к клетке путем диффузии или активно (с использованием энергии в виде АТФ).
Эти растения поглощают ионы и минералы, необходимые для синтеза их клеточных соединений и для поддержания внутреннего гомеостаза, с влажных поверхностей, где они живут.
Для того чтобы занять новые пространства, древним растениям пришлось приспосабливаться к совершенно новым условиям жизни. Например, постоянная потеря влаги через испарение способствовала появлению защитного воскового слоя. Отсутствие опоры в воздухе, в отличие от воды, послужило причиной формирования достаточно жесткого тела, изменился принцип дыхания растений, газообмен. Температурные и биохимические условия стали совершенно иными, и растения успешно к ним адаптировались. Рассмотрим в данной статье жизненный цикл мхов.
Что такое мох?
Мхи – это группа древнейших организмов. По некоторым предположениям, они являются предками существующих ныне наземных растений. Вода на нашей планете – источник жизни, в которой зародилось всё живое, в том числе и растения. Около 420 миллионов лет назад потомки зеленых водорослей начали осваивать сушу.
Наиболее отчетливо такие механизмы приспособления можно проследить у мхов. Например, главным условием успешного размножения водорослей является наличие воды. Мхи тоже могут размножаться только с помощью влаги.
Жизненный цикл мхов очень интересный. Из всей группы высших растений они являются наиболее примитивными организмами. Bryophyta или моховидные - это многоклеточные растения, практически лишенные проводящей ткани. Поэтому размеры этих живых организмов совсем небольшие – от 1 мм до 50 см. У мхов нет корней, они прикрепляются к поверхности земли нитевидными выростами, ризоидами, которыми эти растения всасывают воду. Ризоиды состоят, порой, из одной клетки. В отличие от корней всех остальных растений, обладающих многоклеточной проводящей тканью. Другие части тела мха можно условно определить как стебель и листья. Однако на самом деле они совершенно не похожи на стебли и листья всех остальных растений на планете по своей структуре.
Где встречаются?
Условия жизни мхов
Мох благополучно растет в местах с недостатком солнечного света, например, в пещерах, трещинах и щелях горной породы, занимая те экологические ниши, где не способны существовать другие растения.
Единственное место, где мхи не в состоянии существовать – это засоленные почвы вблизи моря.
Необычайно живучи споры мхов. С ветром они могут преодолевать огромные расстояния. Жизнеспособность споры сохраняют в течение десятков лет.
Мхи накапливают существенные запасы влаги, поэтому с их помощью идет регуляция водного баланса того или иного ландшафта. Поэтому для экосистемы мох чрезвычайно важен. К тому же для некоторых видов животных мох является главной кормовой базой.
На земле сегодня произрастает около 30 тысяч видов мхов. Ученые классифицируют эти растения по морфологии, строению споровых коробочек и способов распространения спор.
Мхи способны размножаться как с помощью спор, так и вегетативным способом. В жизненном цикле мха преобладает поколение половое над бесполым.
Лиственные мхи или бриопсиды
Это достаточно многочисленный класс растений, который представлен 15 тысячами видов мхов. Они необычайно разнообразны по внешнему виду, размерам и формам. Это растение представляет собой стебель, покрытый листьями, которые располагаются по спирали вокруг стебля. Самая жизненно важная стадия их развития называется гаметофит. Способ размножения лиственных мхов – споры. Чаще всего эти растения встречаются во влажных местах, на болотах, а также в тундре. Кукушкин лён и сфагнум – это типичные представители бриопсидов.
Печеночные мхи
Антоцеротовые мхи
Этот класс не столь многочислен и представлен 300 видами растений. Спорофит – наиболее важная жизненная стадия в цикле развития этого растения. Выглядят антоцеротовые мхи как слоевище – это тело, которое не расчленяется на корень, стебель и листья. Произрастают такие мхи во влажных тропических лесах и зонах умеренного климата. Антоцерос – типичный представитель этого класса.
Жизненный цикл кукушкиного льна будет описан ниже. Мох кукушкин лён - это многолетнее растение. Его строение представляет собой достаточно развитую структуру. Первичный горизонтальный стебель коричневого цвета без листьев и вторичный стебель, стоящий прямо, разветвленный или одиночный.
Вторичный стебель покрыт темно-зелеными жестковатыми, похожими на шило, листочками. Эти стебли могут достигать в высоту от 10-15 до 40 см. Нижние листья представляют собой чешуйки. Растение обладает примитивной проводящей системой, которая способна перемещать воду и минеральные вещества по стеблю к листьям. Его ризоиды способны достигать длины почти 40 см.
Места произрастания мха кукушкин лен
Люди издавна используют это растение в качестве утеплителя. Конопатят с его помощью стены бревенчатых домов. Иногда используют в качестве лекарственного растения при простудных заболеваниях.
Кукушкин лён участвует в образовании торфа. Это ценное удобрение, хорошее сырьё для химической промышленности.
Жизненный цикл мха кукушкин лен
Мох кукушкин лён – двудомное растение. Это явление, когда на отдельных стеблях одного растения формируются разнополые органы – женские и мужские.
Кукушкин лён развивается путём чередования двух поколений – бесполого и полового. Спорофит – это жизненный цикл мхов, результатом которого становится образование бесполых клеток. Они содержат диплоидный набор хромосом. Гаметофит – другой жизненный цикл этого же растения, который завершается образованием гамет, половых клеток, содержащих только один набор хромосом - гаплоидный.
Теперь понятно, почему в жизненном цикле мхов преобладает поколение половое над бесполым.
Коробочки со спорами, как считают в народе, похожи на кукушку, сидящую на шесте. В целом внешне мох кукушкин лён напоминает миниатюрное растение льна, откуда и получил своё название. Тоненькие волоски на колпачке, прикрывающем коробочку со спорами, также подобны льняной пряже.
Сама коробочка представляет собой несколько частей – урночку, шейку и крышечку. Внутри неё находится маленькая колонка. Она как раз и содержит бесплодные клетки, из которых в результате редукционного деления созревают гаплоидные споры. Урночка заканчивается кольцом. После завершения процесса созревания это колечко под дуновением ветра легко отделяет урночку и крышечку от стебля. Споры осыпаются на землю, и важный жизненный цикл растения начинается снова.
Стадии жизненного цикла мха
Когда на влажную почву попадает гаплоидная спора, то она начинает прорастать, образуя протонему – нитчатый предросток. Из него формируется гаметофит – женский или мужской.
На верхушках разных стебельков-гаметофитов кукушкина льна развиваются антеридии и архегонии – мужские и женские половые органы. В архегониях созревают яйцеклетки, а в антеридиях – двужгутиковые сперматозоиды. Внешне мужские растения отличаются крупными листьями желтовато-коричневого цвета на верхушке. У женских растений такие листья отсутствуют.
Для успешного оплодотворения необходимы капли влаги, которые переносят сперматозоиды из антеридий к архегониям, где находятся яйцеклетки. Этому процессу способствует обычно дождь или сильная роса.
В результате слияния сперматозоида и яйцеклетки на верхушке женского растения формируется диплоидная зигота. Из неё вырастает новое поколение этого растения, спорофит или спорогон. И представляет собой коробочку-спорангий, в которой созревают споры.
Нами рассмотрена последовательность стадий жизненного цикла мха.
Строение мха кукушкин лен
Тело мхов по структуре похоже на водоросли, поскольку тоже состоит из слоевища. Тем не менее может иметь строение, напоминающее стебли и листья. К почве прикрепляется с помощью ризоидов. Эти растения способны поглощать воду и минеральные вещества не только непосредственно ризоидами, но и всем телом.
Ценность мха в природе
В целом мхи – это важнейший компонент экологической системы нашей планеты. Жизненный цикл мхов отличается от цикла других высших растений. Они хорошо выживают на бедных питательными веществами почвах. Заселяют те места, что подверглись неблагоприятному антропогенному воздействию. Таким образом подготавливая землю к восстановлению. Ведь, отмирая, мох образует полезный почвенный субстрат, на котором впоследствии будут произрастать другие растения.
Мхи – это индикаторы загрязнения окружающей среды, в частности, атмосферы. Поскольку некоторые виды мхов не произрастают в тех местах, где в воздухе превышена концентрация сернистого газа. По отсутствию в традиционных местах обитания определенных видов мхов можно судить и о загрязнении атмосферы. Впрочем, также мхи свидетельствуют об изменениях в почвах, и многом другом.
Мхи берегут хрупкое равновесие в районах вечной мерзлоты, укрывая грунт от солнечных лучей. Сохраняя, таким образом, экологическое равновесие.
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
- Защита почвы от высыхания и эрозии
- Образование торфа
- Сырье для химической промышленности
- Способствуют заболачиванию.
Особенность чередования поколений (рис. 21) у моховидных заключается в том, что гаметофит у них значительно расширяет по сравнению с остальными высшими растениями сферу своей физиологической деятельности. Наряду с обеспечением полового размножения гаметофит моховидных принимает на себя выполнение основных вегетативных функций — фотосинтеза, водоснабжения, минерального питания целого растения. Спорофит же фактически ограничивается спорообразованием.
Из одноклеточной споры у моховидных вырастает гаметофит. Прежде всего развивается многоклеточное ветвистое нитчатое или пластинчатое образование — протонема (от греч. protos — первый и nema — нить, пряжа), на которой у мхов закладывается несколько или даже много почек.
Протонему, развивающуюся из споры, называют первичной. Вторичная протонема развивается в результате регенерации клеток гаметофита или спорофита.
Поскольку на протонеме мхов часто образуются многочисленные почки, большинству их представителей присущи групповые формы роста крупными или мелкими дерновинками, что дает им возможность переносить неблагоприятные условия, быстрее поглощать и лучше сохранять влагу, а также обеспечивает половое размножение, особенно у разнополых форм.
Виды моховидных можно разделить на однодомные и двудомные растения. У однодомных женские и мужские гаметофоры находятся на одном растении, а у двудомных — на разных. Кроме того, у некоторых видов обнаружено явление многодомности, когда наряду с женскими и мужскими растениями (у одного и того же вида) развиваются и однодомные с женскими и мужскими гаметофорами на одном растении.
Органы полового размножения (гаметангии), как женские (архегонии), так и мужские (антеридии), чаще располагаются не поодиночке, а группами, нередко с многочисленными стерильными нитями (парафизами). Обычно скопления гаметангиев окружены специальными, иногда сильно видоизмененными листовидными выростами или другими защитными образованиями. Гаметангии могут находиться на специальных подставках из видоизмененных побегов или их частей, а также могут быть погруженными в ткань слоевища.
Антеридии имеют вид продолговатых или округлых мешочков на ножке, с однослойной оболочкой. В сперматогенных клетках образуются подвижные двужгутиковые сперматозоиды.
Архегонии у моховидных в типичном случае имеет форму бутыльчатого многоклеточного образования с суженной шейкой и расширенным брюшком, где помещается крупная яйцеклетка. В канале шейки над яйцеклеткой находится брюшная канальцевая и несколько шейковых канальцевых клеток. При созревании архегония канальцевые, шейковые и брюшная клетки ослизняются и на их месте образуется узкий канал, по которому сперматозоиды могут проникнуть к яйцеклетке.
Оплодотворение яйцеклетки подвижными сперматозоидами происходит при наличии капельно-жидкой воды. Слияние этих гамет и дальнейшее развитие зиготы происходит внутри архегония.
Образованию спор из спорогенной ткани (археспория) спорангия предшествует мейоз. При этом, как мы уже знаем, число хромосом уменьшается вдвое, и спора имеет одинарный набор хромосом, она гаплоидна. Гаплоидными являются протонема, гаметофоры, органы полового размножения (архегонии и антеридии) и, конечно, гаметы. Все эти структуры относятся к половому поколению — гаметофазе.
Зигота, возникшая в результате слияния материнской и отцовской гамет, несет двойной набор хромосом и, так же как клетки спорофита, который из нее образуется, является диплоидной.
Таким образом, развития спорофита как самостоятельного организма у моховидных не происходит. В этой ветви эволюционного становления наземных растений преимущественное развитие получил автотрофный гаметофит. Добавим к этому, что у ряда моховидных с сильно развитым вегетативным размножением гаметофита функции полового размножения оказались отодвинутыми на второй план или полностью утраченными. Подобные виды длительное время могут существовать вообще без образования спорофитов, а у некоторых моховидных спорофит до сих пор остается неизвестным.
Моховидные иногда рассматривают в целом как растения, связанные в своей жизни с достаточным, часто избыточным увлажнением. Значение этой зависимости, однако, не следует преувеличивать. Прежде всего все развитие гаметофита совершается у них в воздушной среде. Моховидные обнаруживают значительную устойчивость к длительному пересыханию и способны произрастать в местах неравномерного и даже весьма кратковременного сезонного увлажнения. Подобно лишайникам они могут переносить без вреда для себя длительное (в течение месяцев) пересыхание, теряя при этом видимые признаки жизни, и снова легко оживать при наступлении благоприятных условий. Правда, капельпо-жидкая вода совершенно необходима для обеспечения полового процесса, чтобы освободившиеся из антеридия сперматозоиды могли достигнуть архегония. Но это осуществляется без труда, особенно у обоеполых и однодомных гаметофитов. Следует также учесть крошечные размеры многих моховидных, вследствие чего для осуществления переноса сперматозоидов требуются лишь микродозы воды.
Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .
Читайте также: