Оплодотворение у мхов тесно связано с водой
Обновлено: 07.07.2024
У мхов бесполое размножение осуществляется с участием спор (\(1\)). При прорастании споры образуется протонема, или предросток (\(2\)–\(3\)), который выглядит как тонкая зелёная ветвящаяся нить. На этой нити образуются почки (\(4\)), из которых развиваются женские (\(5\)) или мужские (\(6\)) растения мха.
Половое размножение мхов происходит с участием гамет. У кукушкина льна есть женские и мужские растения. На мужских растениях развиваются мужские гаметы — сперматозоиды , на женских растениях формируются женские гаметы — яйцеклетки . Во время дождя или во время половодья сперматозоиды по воде подплывают к яйцеклеткам (\(9\)).
Сперматозоид сливается с яйцеклеткой и образуется зигота . Этот процесс происходит на женском растении. Из зиготы развивается покрытая колпачком коробочка на ножке — спорангий (\(10\)). В спорангии образуются споры. В сухую погоду колпачок сбрасывается, споры рассеиваются (\(1\)) и прорастают в предростки (\(2\)–\(3\)), на которых опять формируются женские (\(5\)) и мужские (\(6\)) растения.
У мхов широко распространено вегетативное размножение . Почти все части листостебельного растения могут дать начало новому растению. Вегетативное размножение приводит к образованию целых моховых ковров, устилающих влажную почву.
Для размножения мхов и папоротников обязательно нужна вода, потому что размножаются они спорами. Причем споры, мужские половые клетки, могут добраться до женских половых клеток только с помощью воды. Сами они неподвижны, но во время дождя капли воды переносят их к женским половым клеткам и происходит оплодотворение. В засушливое время, без воды, мхи и папоротники не могут размножаться и им из-за этого грозит вырождение и гибель.
И мхи и папоротники размножаются спорами, причем для них характерно именно половое размножение. И хотя мхи преимущественно двудомные растения, а папоротники однодомные, в условиях их размножения есть нечто общее, а именно обязательное требование к наличию воды. Только по воде сперматозоиды могут подплыть к яйцеклетке и оплодотворить ее. Потом уже из оплодотворенной яйцеклетки появляются зиготы из которых собственно и начинает расти новое растение. Только у папоротника сперва происходит высыпание спор на землю, а потом оплодотворение, а у мхов наоборот оплодотворение и высыпание спор из развившейся коробочки.
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.
Жизненные стадии мха. 1 – слоевище; 2 – спорангий (коробочка); 3 – спора; 4 – первонить; 5 – почка на первонити
Что представляет собой типичный мох? Основная его часть – это зеленое слоевище, которое в обыденной жизни мы и называем мхом. Но мох не так прост, каким кажется. Вам приходилось когда–нибудь замечать на верхушке растения мха невзрачные коричневые или блестящие, как медная проволока, ниточки со вздутиями на конце? Эти вздутия, называемые коробочками, – спорангии мхов, внутри них развиваются споры.
Высыпавшись из коробочки, споры дают начало новым слоевищам мха. Но как головастик ничем не напоминает взрослое животное – лягушку или жабу, так и молодой мох совершенно не похож на взрослый. Если посеять споры мха в плоскую стеклянную чашку на влажную вату и закрыть ее крышкой (иначе посев заглушат плесневые грибы), то через некоторое время вы обнаружите, что вата покрылась тонкими изумрудными нитями. Эти нити, удивительно напоминающие нитчатую водоросль, и есть молодое растение мха. Вскоре на нитях водорослеобразного молодого мха образуются маленькие почки и из них вырастает привычная нашим глазам куртинка взрослого мха.
Водяной мох ричия
Внешне разные представители моховидных сильно отличаются друг от друга. Например, водяной мох ричия по внешнему виду и месту обитания гораздо больше напоминает водоросль. Вы можете найти ричию практически в любом аквариуме, ее ярко–зеленые подушки плавают у поверхности воды.
Маршанция многообразная: участки двух слоевищ с мужскими и женскими подставкамиНа слоевищах маршанции можно видеть подставки двух типов: мужские (1) и женские (2) и корзиночки с выводковыми почками (3). Пластинчатое тело мха прикрепляется к земле с помощью многоклеточных ризоидов (4). Справа выводковая корзиночка (увеличенная)
Маршанция может размножаться вегетативным способом с помощью так называемых выводковых телец. Выводковые тельца представляют собой кусочки слоевища различной формы, они образуются либо на поверхности слоевища, либо в особых углублениях–корзиночках. Они смываются на землю водой и прорастают в новые слоевища.
Маршанцию можно найти в сырых и тенистых местах, часто поблизости от воды. В благоприятных условиях этот печеночный мох образует плотные коврики, иногда сплошь покрывая землю.
Попробуйте осторожно приподнять слоевище маршанции, и вы почувствуете сопротивление, как будто что–то удерживает растение. На нижней стороне слоевище покрывают многочисленные полупрозрачные нити, с помощью них маршанция прикреплена к почве. Эти нити называются уже знакомым вам термином – ризоиды (если забыли, посмотрите на с. 153), а настоящих корней у моховидных еще нет. Напомним, что в отличие от корней ризоиды образованы одной или, в лучшем случае, несколькими клетками.
Маршанция и ричия относятся к классу печеночных мхов. Печеночными эти мхи прозвали за то, что их слоевище отдаленно напоминает по форме дольки печени, поэтому в Средневековье европейцы приписывали этим мхам лечебные свойства при заболеваниях печени (в те времена Люди считали, что внешний вид растений говорит о его целебных свойствах: на какой орган похоже, тот и лечит).
Листостебельные мхи. 1 – мниум волнистый; 2 – птилиум гребенчатый (страусово перо); 3 – дикранум метловидный
У сосудистых растений каждый орган обладает особым строением и, благодаря такому строению, выполняет в организме растения особые функции: лист фотосинтезирует и испаряет воду, корень насасывает водные растворы минеральных веществ и закрепляет растение в почве, стебель проводит растворы минеральных и органических веществ вверх и вниз по стеблю. Таким образом, у сосудистых растений органы отличаются между собой не только строением, но и функциями.
Читайте также: