Размножение споровых растений.
Ра змножение уникальное свойство любого живого организма. Размножение по своему биологическому значению существенно отличается от всех других жизненных функций организма. Размножение увеличивает число новых организмов внешне сход ных с материнским. Благодаря размножению , становится больше особей какого либо вида. В природе существует 2 формы размножения. Половая и бесполая. При половом размножении в результате мейоза образуют гаплоидные гаметы. В момент оплодотворения благодаря слиянию двух гаплоидных клеток возникает диплоидная зигота. Многократные митотические деления зиготы и ее потомков приводят к увеличению числа диплоидных клеток, которые строят тело организма в процессе его развития. По достижении половой зрелости возобновляется процесс образования гаплоидных гамет. Растения имеют отличное свойство от других организмов, у них происходит чередование поколений при половом размножении. Таким образом, в жизненных циклах организмов, размножающихся половым способом, выделяются две фазы: гаплоидная и диплоидная (рис. 5.11). Относительная продолжительность этих фаз варьирует у представителей различных групп живых существ: у простейших и грибов преобладает первая, у высших растений и животных - вторая. В эволюции растений произошел переход от гаплоидности к диплоидности. Удлинение диплофазы в ходе эволюции объясняется преимуществами диплоидного состояния перед гаплоидным. Благодаря гетерозиготности и рецессивности в диплоидном состоянии укрываются от естественного отбора, сохраняются и накапливаются разнообразные аллели. Это повышает объем генетической информации в генофондах популяций и видов, ведет к образованию резерва наследственной изменчивости, от которого зависят эволюционные перспективы. В то же время у гетерозигот вредные рецессивные аллели, не оказывая влияния на развитие фенотипа, не снижают жизнеспособности.
Легко сказать, какой путь вверх. Это мужская репродуктивная структура, которая вырастает из таллома. Определите антеридии, камеры с спермой, которые открываются на сплюснутую верхнюю поверхность головы. Это женская репродуктивная структура, которая вырастает из таллома. Определите архгонию, которая имеет форму вазы и свисает с их трубчатыми отверстиями, обращенными к земле. Каждый архгоний содержит одно яйцо.
Диплоидный спорофит окружен расширенным археогоном, называемым калиптрой, и зависит от гаплоидной ткани архегониофора для питательных веществ и воды. Спорофит состоит из ступни, где он прикрепляется к гаметофиту, стебель, называемый щетиной, и большой яичной формы спорангия, в котором гаплоидные споры продуцируются через мейоз.
Терминология
Спорофит - диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений и водорослей, развивающаяся из оплодотворенной яйцеклетки или зиготы и производящая споры. Развивается из оплодотворенной яйцеклетки, или зиготы.
Мейоз – редукционное деление эукариотических клеток, при
котором число хромосом в ядре уменьшается вдвое.
Обратите внимание на общую форму и плоскостность. Посмотрите на верхнюю поверхность чашек для геммэмов, содержащих гемма, крошечные зеленые диски гаплоидных клеток. Так как гамма является бесполым распространением, новые гаметофиты генетически идентичны родительскому гаметофиту, то есть они являются клонами. Архегония находится на верхушке мха, а трубчатые отверстия - вверх. Когда яйцо оплодотворено, спорофит будет развиваться и расти там.
Наконечник окружен листовидными чешуйками, образуя чашку. Когда идет дождь, сперма пустая в чашку, и капли выплескивают их. Архегония на женском мхе указывает на получение сперматозоидов. Живые экземпляры: Мниум, мох. Фруктовый мох показывает коричневый стебель и спорангиум зрелого диплоидного спорофита. Обратите внимание, что он растет прямо из кончика женского мха; как и у печеночников, диплоидный спорофит питательно зависит от гаплоидного гаметофита.
Споры (n) – неполовые гаплоидные клетки, с помощью
которых бесполым способом размножаются растения и грибы. Спора обычно одноклеточное образование, служащее для бесполого размножения и способное развиваться во взрослую особь, т.е. из спор без слияния их друг с другом могут развиваться самостоятельные организмы
Споры в том или ином виде образуют все растения. Процесс их образования называется , а клетка или орган, в котором они формируются, носит название
Зеленая листовая структура - гаметофит. Красно-коричневые структуры представляют собой сопорфиты. Когда вы изучаете жизненный цикл растений, грибов и протистов, вы столкнетесь с термином чередования поколений. Это чередование генерации относится к чередованию двух фаз: многоклеточной диплоидной фазы, чередующейся с многоклеточной гаплоидной фазой. поколение - это фазы цикла воспроизводства растения, один из которых является сексуальным, а другой - бесполым. Существует несколько различий между стадиями гаметофита и спорофита.
Давайте посмотрим на них, чтобы лучше понять их. Эта фаза в жизненном цикле растения представляет собой бесполое, спороносное поколение растения с диплоидными клетками. Это означает, что клетки растения в этом поколении или фазе имеют два набора хромосом в своих клетках. Зигота или оплодотворенная клетка - это то, что приводит к образованию спорофита.
Очень часто споры окружены специальной оболочкой и способны длительно переносить неблагоприятные условия, например зиму или период засухи. Поскольку споры очень легки, они свободно переносятся по воздуху ветром или другими агентами и служат для расселения растений. Споры прорастают немедленно при поступлении в клетку влаги
По способу мейоза этот спорофит продуцирует гаплоидные споры. Поскольку споры формируются в этом поколении, имя, данное этой фазе, является спорофитом. Затем произведенные гаплоидные споры образуют следующее поколение гаметофитов, вырастая в многоклеточных гаплоидных индивидуумов, называемых гаметофитами.
Мы узнали выше, что зигота или оплодотворенная клетка диплоидна; однако сформированные ими споры гаплоидны. Это происходит из-за деления редукции или мейоза, который имеет место. Мейоз - это процесс, в котором количество хромосом в каждой клетке сокращается до половины, а следующие сформированные клетки будут иметь половину числа хромосом их родительских клеток.
Митоз – способ деления эукариотических клеток, в результате
которого образуются две клетки с точно таким же набором
хромосом, как у материнской.
Гаметофит (n) – половое поколение растений, гаплоидная многоклеточная фаза, развивается из спор, на нем образуются
гаметы.
Гаметы (n) – половые гаплоидные клетки, с помощью которых
Другой чередующейся фазой в жизненном цикле установки является генерация гаметофитов, в которой образуются гаметы. Это та фаза растения, в которой гаметы, то есть яйцеклетка и сперма, являются гаплоидами, имеющими только один набор хромосом. Таким образом, фаза гаметофитов представляет собой стадию полового развития гаметы в жизненном цикле растения.
Споры на самом деле являются первыми клетками поколения гаметофитов. Эти споры подвергаются процессу митоза, благодаря которому образуются идентичные клетки с таким же количеством хромосом. Когда эти гаметы встречаются, они сливаются вместе, оплодотворяются и образуют зиготу, которая диплоидна. Эта диплоидная зигота затем образует основу следующего чередующегося рождения спорофитов. Он образует первую ячейку диплоидной генерации спорофитов. Затем эта зигота превращается в спорофит, который затем образует гаплоидные споры в гене спорофитов, и цикл продолжается в жизненном цикле растения.
происходит половое размножение.
Зигота (2 n ) – оплодотворенная яйцеклетка
Схема цикла
Гаметофит - гаплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле. Развивается из гаплоидных спор. Половое поколение в жизненном цикле растений , развивающихся с чередованием поколений . Продуцирует гаметы либо в обычных вегетативных клетках таллома ( нек - рые водоросли ), либо в специализир . органах полового размножения - гаметангиях , оогониях или архегониях и антеридиях . Строение г аметофита разнообразно , что связано с разл ичными типами смены поколений
✤ Спорофитная стадия бесполая, в то время как гаметофитная стадия - сексуальная. ✤ Первая клетка в гене спорофита является диплоидной зиготой, а первая клетка на стадии гаметофита представляет собой гаплоидную спору. ✤ В фазе спорофита образуются гаплоидные споры, и в фазе гаметофита образуются диплоидные мужские и женские гаметы.
✤ Что касается доминирования, то в печеночниках и мхах стадией гаметофитов является более крупная и знакомая форма растения, тогда как этап спорофита меньше и обнаруживается на стадии гаметофита. ✤ В покрытосеменных фазах спорофита является большей и независимой фазой, а фаза гаметофитов мала и уменьшена до зерен пыльцы и восьмиклеточного женского гаметофита, расположенного внутри яйцеклетки.
Гаметофиты бывают обоеполые (на нём развиваются антеридии и архегонии) и раздельнополые (антеридии и архегонии развиваются на разных растениях).
После слияния гамет (n) образуется зигота с диплоидным набором хромосом (2n), а из неё развивается путём митоза бесполое поколение – спорофит (2n). В специальных органах - спорангиях (2n) спорофита (2n) после мейоза образуются гаплоидные споры (n), при делении которых митозом развиваются новые гаметофиты (n).
Это чередование генерации очень важно в растениях, так как увеличивает шансы на выживание растения в долгосрочной перспективе. Следующее поколение становится еще более адаптируемым к окружающей среде. Формирование спор из родительских клеток вызывает перетасовку генов, способствующих к новым, разным и более сильным генетическим составам. Затем на стадии гаметофита, когда гаметы формируются без деления редукции, сформированная зигота лучше адаптируется к окружающей среде. Таким образом, оба этих поколения являются действительно значимыми фазами в жизненном цикле растение.
Жизненный цикл зелёных водорослей
Хламидомонада может использовать разные способы размножения, в зависимости от условий среды. В теплую погоду в хорошо прогретом водоеме она размножается бесполым путем. Клетка теряет жгутики. Ее содержимое делится на четыре части. При этом под клеточной оболочкой образуются четыре споры со жгутиками. Они называются "зооспоры". Затем оболочка клетки разрывается, и зооспоры отправляются в самостоятельное плавание, превращаясь в молодые клетки-водоросли.
И при благоприятных условиях размножение продолжается снова и снова.
Вы, вероятно, уже вступаете в контакт со спорами. Вы когда-нибудь заходили в вашу ванную комнату и замечали затхлый запах? И затем посмотрел на глазурь зеленого и черного цвета на занавеску для душа? Вы, возможно, помните, что слышали новостные сюжеты об опасностях плесень и то, как она может заразить ваши легкие и вызвать аллергию и другие неприятные болезни. Но это не только плесень, которая может причинить вам боль; это споры.
Споры - это одноклеточная репродуктивная единица нецветковых растений, бактерий, грибов и водорослей. В принципе, споры - это дети, за исключением того, что им не нужна мама и папа. Не все формы жизни воспроизводятся сексуально. Многие, такие как грибы и бактерии, размножаются без спаривания вообще. Вместо этого они производят выносливые структуры, известные как споры, которые часто адаптируются для разгона с основного растения или гриба. Споры могут длиться очень долго в некоторых неприятных условиях.
При похолодание или, наоборот, водоем начинает пересыхать от сильной жары. Хламидомонада начинает размножаться совсем другим способом - половым.
Потеряв жгутики, клетка делится под оболочкой на множество мелких гамет. Это половые клетки. В одной хламидомонаде образуются и женские, и мужские гаметы.
Когда гаметы обзаводятся маленькими жгутиками, они разрывают оболочку материнской клетки и выходят наружу. Гаметы сливаются попарно с гаметами других хламидомонад.
Споры - это репродуктивная структура «нижних растений», растений, которые не цветут. Грибы, водоросли и даже некоторые бактерии образуют споры, когда они хотят передать свои гены. Подумайте о них, как о семенах, их выращивают новый завод и все, что им нужно, - это надлежащая среда для процветания.
Споры - бесполая форма размножения; растению или грибу не нужно спариваться с другим растением или грибом для образования этих частиц. Спорой обычно является одиночная клетка, окруженная толстой клеточной стенкой для защиты. После того, как споры сформированы, организм высвобождает их в окружающую среду, чтобы растут и процветают. Споры часто формируются посредством процесса, называемого спорогенезом, что означает только производство споров и осуществляется посредством митоза или клеточного размножения.
При этом образуется зигота. Она покрывается очень плотной оболочкой.
В таком состоянии она способна переждать неблагоприятные условия.
Затем зигота прорастает, давая начало новым одноклеточным водорослям, которые начинают делиться бесполым путём.
В жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит (n), клетки их гаплоидны (n). При наступлении неблагоприятных происходит половое размножение – образуются гаметы (n), которые попарно сливаются в зиготу (2n). Зигота (2n), покрытая оболочкой зимует, после чего при наступлении благоприятных условий делится мейозом с образованием гаплоидных спор (n), из которых развиваются новые особи (n).
Как только возникает спора, ей нужно выбраться в мир, где он может расти и процветать. Он делает это через адаптацию рассеивания в споре, которые являются различными функциями, которые позволяют спор двигаться. Некоторые споры настолько легкие, что их подхватывают ветер и взорвали на новое место. Другие споры катаются по течениям рек и ручьев. Третьи вырываются в воздух грибом, который их создает, или помещают в хрупкий контейнер, который вскрывается при касании.
Споры очень распространены и в зависимости от типа организма, который их создал, они могут выглядеть и действовать совсем по-другому. Споры можно классифицировать по-разному, основываясь на их структуре, откуда они происходят, и как они движутся по всему миру.
Задачи
У хламидомонады преобладающим поколением является гаметофит. Определите хромосомный набор споры и гамет хламидомонады. Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки при половом размножении.
Ответ
1) хромосомный набор споры – n (гаплоидный);
2) споры образуются из диплоидной зиготы путём мейоза;
Споры растений производятся организмами, которые мы обычно узнаем. Основными типами растений, которые образуют споры, являются водоросли, мхи и папоротники. Водоросли являются простейшими из этих растений и могут варьироваться от крошечных, одножильных вещей до крупных, многоклеточных растений, которые покрывают ваш задний двор. Споры из всех водорослей очень крошечные, даже если растение водорослей огромно. Фактически, большинство споров водорослей столь же малы, как и период в конце предложения.
Неудивительно, что мы не можем их увидеть очень хорошо! Эти споры, как правило, рассеиваются по воде и группируются вместе в больших массах, пока не достигнут хорошей окружающей среды. Моссы производят споры, которые немного больше, чем морские споры. Эти споры, как правило, встречаются в районах, где распространены мхи и рассеиваются путем выстрела в воздух, переносится на ветер, перемещается насекомыми или разбрызгивается каплями дождя.
3) хромосомный набор гамет – n (гаплоидный);
Задача. Какой набор хромосом характерен для клеток слоевища улотрикса и для его гамет? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В клетках слоевища гаплоидный набор хромосом (n), они развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Папоротники, вероятно, являются наиболее известными спорообразующими растениями. Просто посмотрите под длинными листьями, и вы увидите много коричневых точек. Это споры, просто ожидающие, чтобы их послали в мир. Грибы - очень сложные организмы. Грибы, которые вы, возможно, знаете лучше всего, являются грибами, но в мире существует множество видов грибов. Эти организмы воспроизводятся спорами, и споры очень сложны и отличаются от грибковых видов грибковыми.
Споры грибов классифицируются по их форме и где в грибе они производятся. Мы не встречались во всех разновидностях грибковых спор, хотя есть некоторые ученые, которые проводят свою жизнь, изучая этот мишень или изучая грибы. Споры с грибами могут распространяться через всевозможные механизмы рассеивания, от плывущего по воздуху, до верховой езды на волнах, к переносу животных.
2. В гаметах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток слоевища с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Задача. Какой набор хромосом характерен для зиготы и для спор зелёных водорослей? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.
Ответ:
1. В зиготе диплоидный набор хромосом (2n), она образуется при слиянии гамет с гаплоидным набором хромосом (n).
Бактериальные споры немного отличаются от других спор, на которые мы смотрели. Хотя споры растений и грибов предназначены исключительно для размножения, бактерии могут использовать споры для размножения или для выживания в суровых условиях. Некоторые группы бактерий будут вызывать споры, когда они подвергаются воздействию к очень жарким, очень холодным или очень сухим средам.
Эти споры защищают внутреннюю работу бактерии и могут оставаться бездействующими на протяжении многих-многих лет. Бактериальная спора - очень выносливая клетка и позволяет бактериальной клетке выживать в самых неблагоприятных условиях. Споры представляют собой одноклеточные репродуктивные единицы, вырабатываемые многими различными организмами, включая растения, грибы и бактерии. Споры в основном используются для бесполого размножения, хотя некоторые бактериальные группы используют споры для выживания в суровых условиях.
2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
Жизненный цикл мхов (кукушкин лён)
У мхов в цикле развития преобладает половое поколение (n). Листостебельные растения мхов – раздельнополые гаметофиты (n). На мужских растениях (n) формируются антеридии (n) со сперматозоидами (n), на женских (n) – архегонии (n) с яйцеклетками (n). С помощью воды (во время дождя) сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), происходит оплодотворение, возникает зигота (2n). Зигота находится на женском гаметофите (n), она делится митозом и развивается спорофит (2n) – коробочка на ножке. Таким образом, спорофит (2n) у мхов живёт за счёт женского гаметофита (n).
В коробочке спорофита (2n) путём мейоза образуются споры (n). Мхи – разноспоровые растения, различают микроспоры – мужские и макроспоры – женские. Из спор (n) путём митоза развиваются сначала предростки, а затем взрослые растения (n).
Задача. Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В гаметах мха кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из антеридиев (n) и архегониев (n) мужского и женского гаметофитов с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток спорофита - коробочки на ножке с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
Задача. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и коробочки на ножке кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
Ответ:
1. В клетках листьев кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они, как и всё растение, развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2. В клетках коробочки на ножке диплоидный набор хромосом (2n), она развивается из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.
Задача. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев мха кукушкина льна и его спор? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.
Ответ
Споры кукушкина льна образуются на спорофите путем мейоза, у них гаплоидный набор хромосом. Из споры путем митоза развивается гаметофит мха – растение со стеблем и листьями. Все клетки гаметофита гаплоидные.
Жизненный цикл папоротников
У папоротников (также хвощей, плаунов) в жизненном цикле преобладает спорофит (2n). На нижней стороне листьев растения (2n) развиваются спорангии (2n), в которых путём мейоза образуются споры (n). Из споры (n), попавшей во влажную почву, прорастает заросток (n) – обоеполый гаметофит. На его нижней стороне развиваются антеридии (n) и архегонии (n), а в них путём митоза образуются сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). С капельками росы или дождевой воды сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), образуется зигота (2n), а из нее – зародыш нового растения (2n). (Демонстрация слайдов).
Задача. Какой хромосомный набор характерен для листьев (вай) и заростка папоротника? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответ:
1. В клетках листьев папоротника диплоидный набор хромосом (2n), так они, как и всё растение, развиваются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.
2. В клетках заростка гаплоидный набор хромосом (n), так как заросток образуется из гаплоидной споры (n) путём митоза.
Спасибо за внимание.
При половом размножении постоянно создаются новые комбинации генов, что увеличивает генетическое разнообразие потомства и, соответственно, шансы приспособиться к меняющимся условиям среды. Создание новых комбинаций генов происходит в процессе мейоза. Мейоз имеет место в ходе образования гаплоидных клеток - спор или гамет. При этом хромосомы, доставшиеся организму от матери и отца, перестают существовать как целое - в результате кроссинговера образуются новые варианты хромосом, скомбинированные из отцовских и материнских. Таким образом, хромосомы детей, как правило, не идентичны хромосомам родителей - они содержат другие комбинации аллелей (вариантов генов).
В ходе мейоза происходит редукция хромосомного набора - образование из диплоидной клетки 4 гаплоидных клеток (n), у которых каждая хромосома представлена уже не парой гомологов, а 1 хромосомой. У человека путем мейоза образуются половые клетки (гаметы), каждая из них несет 23 хромосомы.
Диплоидность клеток в жизненном цикле восстанавливается при оплодотворении - слиянии гамет. При этом объединяются два разных хромосомных набора из двух разных геномов (генома матери и генома отца).
У других организмов соотношение диплоидной и гаплоидной фаз цикла может быть разным. Разные организмы демонстрируют большое разнообразие жизненных циклов, однако во всех них можно выделить диплоидную фазу , или диплофазу - от оплодотворения до мейоза - и гаплоидную фазу , или гаплофазу - от мейоза до следующего оплодотворения.
Например, у животных (слева) гаплоидны только гаметы, у растений (посередине) есть диплоидное поколение (спорофит) и гаплоидное поколение (гаметофит), а у многих одноклеточных преобладает гаплоидная фаза, а зигота после оплодотворения делится мейозом, в результате чего снова получаются гаплоидные клетки.
Соотношение гаплоидной и диплоидной стадии в жизненном цикле разных организмов может быть разным. Как мы уже видели, у животных единственной стадией является диплоидная, а гаплоидны только гаметы. У некоторых организмов, наоборот, единственной стадией является гаплоидная, а диплоидна только зигота, которая сразу после полового процесса вступает в мейоз. Такую ситуацию мы можем наблюдать, например, у хламидомонады. У большинства растений обе фазы представлены. У мхов привычные нам зеленые растения являются гаплоидными. На них формируются органы полового размножения: антеридии, в которых образуются сперматозоиды, и архегонии, в каждом из которых имеется одна яйцеклетка. Образующиеся гаметы после оплодотворения дают диплоидную стадию, которая развивается непосредственно на гаплоидной. Она представляет собой тонкую длинную нить с расширением на конце. Она коричневого цвета, т. к. не содержит хлорофилла, неспособна к фотосинтезу и живет за счет гаплоидной части растения. Внутри расширения, называемого коробочкой, множество клеток делится мейозом, образуя гаплоидные споры. Споры дают начало зеленым гаплоидным растениям. Таким образом, основной стадией у мхов является гаплоидная.
Основная жизненная стадия у папоротникообразных - диплоидная. На листьях папоротников или в специальных структурах у хвощей и плаунов образуются спорангии, в которых в результате мейоза формируются мелкие одноклеточные споры. Разлетаясь и попадая в подходящие условия, они дают начало гаплоидной стадии - заростку. На заростках образуются антеридии и архегонии, формируются гаметы, происходит оплодотворение, и из зиготы развивается диплоидное растение. У семенных растений самостоятельной гаплоидной стадии не существует, она представлена группами клеток, развивающихся в специальных органах диплоидных родительских организмов. Некоторое время отдельно существует только мужской гаметофит в виде пыльцевого зерна, но в нем в это время не происходит заметных процессов жизнедеятельности. После оплодотворения из зиготы новый диплоидный организм первые этапы развития также проходит внутри материнского организма.
Систематическое положение
Царство: растения
Высшие споровые растения
Надотдел: мохообразные
Отдел: моховидные, или настоящие мхи
Класс: листостебельные, или настоящие, мхи
Класс: сфагновые мхи
Отдел: печеночные мхи
Отдел: антоцеротовые мхи
Бриология - наука о моховидных.
Основная характеристика отдела Моховидные
- Небольшие размеры.
- Влажные местообитания.
- Отсутствие корней, есть ризоиды.
- Отсутствие проводящей ткани.
- Для полового размножения необходимо присутствие капельножидкой влаги для передвижения сперматозоидов.
- В жизненном цикле чередование поколений с преобладанием гаплоидного гаметофита (!).
Отдел Моховидные
КЛАСС ЛИСТОСТЕБЕЛЬНЫЕ МХИ
Кукушкин лен (Рис. 1)
Широко распространен во влажных лесах умеренной зоны. Его коричневатый стебель, достигающий в длину 30 см, содержит мертвые вытянутые клетки, выполняющие функцию проведения и накопления воды. Простые листочки состоят из нескольких слоев зеленых клеток и не имеют жилок. В нижней части стебля молодого мха образуются одноклеточные выросты - ризоиды, выполняющие функцию поглощения воды и минеральных солей. Обычно кукушкин лен растет в виде куртин, в которых содержится несколько сотен особей. Зеленые растения мха - это гаплоидная стадия, или гаметофит. Мох кукушкин лен - раздельнополое, или двудомное, растение. На верхушке одних растений формируются женские органы, называемые архегониями (рис. 2).
Каждый архегоний содержит одну яйцеклетку. На мужских растениях развиваются антеридии - органы, представляющие собой мешочки, в которых образуются сперматозоиды. Так как растение гаплоидное, образование гамет не требует мейоза. Для оплодотворения мху нужна вода, по которой сперматозоиды могли бы переплыть на женское растение и проникнуть в архегоний. Для этого бывает достаточно дождя или обильной росы, капли которой лягут на верхушки растений. После оплодотворения из образовавшейся зиготы развивается диплоидный спорофит. Он растет на гаплоидном зеленом растении и использует образованные им вещества. Сам он не содержит хлорофилла и не фотосинтезирует. Он имеет вид длинной коричневой нити, называемой ножкой. Одним концом она прикреплена к верхушке гаметофита, а на другом образуется расширение, являющееся спорангием. В этом расширении формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом, образуя множество одноклеточных спор. Зрелый спорангий состоит из коробочки и крышечки. Крышечка отрывается, и споры высыпаются и разносятся ветром на большие расстояния. Из спор, попавших во влажное освещенное место, вырастает тонкая ветвящаяся нить (протонема) . На ее концах формируются почки, дающие начало новым гаплоидным растениям.
КЛАСС СФАГНОВЫЕ МХИ
Мох Сфагнум
Важной группой мхов являются сфагновые мхи (рис. 3). Они широко распространены и образуют так называемые сфагновые, или верховые, болота. Верхушки сфагнума имеют светло-зеленые листочки. По мере роста мха нижняя его часть оказывается под толщей более молодых листочков, отмирает и начинает разлагаться. Ткани мха содержат карболовую кислоту, которая имеет мощное бактерицидное действие. Разложение мха происходит без доступа воздуха и в условиях почти полного отсутствия микроорганизмов. Мох практически не гниет и превращается в торф. Торф, как губка, удерживает влагу, происходит заболачивание лесов.
Сфагнум не имеет ризоидов. Он впитывает воду всей своей поверхностью. Мелкие светло-зеленые листья, покрывающие стебель и ветви, состоят из клеток двух хорошо различимых под микроскопом типов. Узкие зеленые фотосинтезирующие клетки образуют сетчатую структуру, в которой происходит движение органических веществ. Между ними находятся крупные прозрачные мертвые клетки, от которых остались только оболочки (рис. 4). Эти клетки служат резервуаром для воды. Через поры в их клеточных стенках происходит пополнение запасов воды из окружающего воздуха.
Сфагнум - однодомное растение. Архегонии (женские органы полового размножения) и антеридии (мужские органы полового размножения) располагаются на одном растении. Сперматозоиды (n) по каплям воды достигают яйцеклеток (n), происходит оплодотворение. Образуется зигота (2n), из которой вырастает спорангий. Там происходит мейоз и образуются гаплоидные (n) споры, дающие начала тонкой нити-предростку - протонеме (n) . На ней образуется почка, прорастающая в новый гаметофит (n).
ОТРЯД ПЕЧЕНОЧНЫЕ МХИ
Небольшие нежные растения, тело которых представлено чаще всего слоевищем в виде пластинки неправильной формы. У некоторых слоевище несет чешуйки, соответствующие листьям. Есть многочисленные ризоиды. Протонема развита слабо.
Размножение половое (подобно другим мхам) и бесполое (с помощью особых почек).
Распространенный представитель печеночных мхов - маршанция (рис. 5).
Рис. 5
ОТРЯД АНТОЦЕРОТОВЫЕ МХИ (РИС. 6)
Пластинчатый таллом.
Распространены большей частью в тропиках.
Спорофиты (спорогонии ) рогообразной формы.
В основании ножки спорангия находится меристема, поэтому ножка постоянно растет. Образование и созревание спор происходит продолжительное время.
Большинство однодомны. Перекрестное опыление (женские и мужские гаметофиты созревают в разное время).
Значение мхов
- Образование торфа.
- Водный запас экосистем.
- Виды, образующие экосистемы.
- Содержат антибиотики.
Систематическое положение
Царство: растения
Высшие споровые растения
Надотдел: папоротникообразные
Отдел: папоротниковидные
Отдел: плауновидные
Отдел: хвощевидные
Общая характеристика Папоротникообразных
- Возникли в девоне. Биологического расцвета достигли в карбоне, став основной лесообразующей группой. Остатки лесов образовали обширные залежи каменного угля.
- Наибольшее количество видов в тропической зоне.
- Предпочитают влажные местообитания, т. к. мужские гаметы подвижны, и влага нужна для передвижения сперматозоида к яйцеклетке.
- Есть ткани и органы.
- В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
- Размножение половое и бесполое (спорообразование).
- Органы полового размножения многоклеточные.
Отдел Папоротниковидные
В настоящее время отдел насчитывает примерно 12 000 видов.
Жизненные формы: травы, деревья (рис. 1) и лианы (несколько тропических видов). Есть водные формы (сальвиния плавающая (рис. 2)).
Рис. 1 Рис. 2
Листья папоротников - вайи - цельные или сложно расчлененные с хорошо развитой проводящей системой. Развитие листа происходит из «улитки» (рис. 3).
Листья могут быть дифференцированы на стерильные и фертильные (ужовник (рис. 4)), или выполнять одновременно обе функции (большинство папоротников (рис. 5)). У страусника фертильные листья не фотосинтезируют (рис. 6).
Рис. 3 Рис. 4 Рис. 5
Большинство папоротников имеют подземное корневище и хорошо развитые придаточные корни (рис. 7).
Рис. 6 Рис. 7
Жизненный цикл папоротников включает чередование гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 8).
При бесполом размножении на нижней стороне листа образуются парные выросты -сорусы (рис. 9). Сорус представляет собой ножку и покрывальце, закрывающее снизу шаровидные спорангии (рис. 10), отходящие от основания ножки. В спорангиях формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных клеток, становящихся спорами. В сухую погоду края покрывальца отгибаются, а оболочка спорангия лопается из-за неравномерного утолщения стенок образующих ее клеток.
Рис. 9 Рис. 10
Из спор, попавших во влажное освещенное место, развивается гаплоидный гаметофит папоротника - заросток - в виде сердцевидной пластинки с многочисленными ризоидами. На его нижней стороне образуются антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Так же как и мхам, папоротникам для оплодотворения нужна вода. По ней многожгутиковые сперматозоиды папоротника плывут к архегониям. Там сперматозоиды сливаются с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Из нее вырастает новое диплоидное растение.
В лесах умеренной зоны наиболее часто встречаются щитовник мужской, кочедыжник женский, орляк.
Отдел плауновидные
- Побег стелющийся, дихотомически ветвящийся.
- Листочки (филлоиды) мелкие простые с одной центральной жилкой.
- Размножение половое и бесполое (спорообразование).
- В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
Представителем плаунов, часто встречающихся в нашей стране, является плаун булавовидный (рис. 11).
В жизненном цикле плаунов, как и всех папоротникообразных, происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 12). На концах побегов плауна образуются прямостоячие спороносные колоски - стробилы . Спороносные колоски покрыты видоизмененными чешуевидными листочками - спорофиллами - на которых образуются спорангии. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры. Созревшие споры высыпаются, и из них развивается гаплоидный заросток. У многих видов плаунов заросток развивается под землей в течение нескольких лет, питаясь гетеротрофно, в основном за счет симбиоза с грибом. На зрелом гаметофите образуются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами. После оплодотворения из зиготы развивается диплоидный спорофит, который питается за счет гаметофита, пока не достигнет поверхности земли, где он начинает фотосинтезировать.
Отдел хвощевидные
Древняя группа сосудистых растений, представленная в настоящее время примерно 30 видами.
Стебли полые, состоящие из отдельных члеников и выполняющие функцию фотосинтеза (рис. 13). Для увеличения прочности под эпидермой проходят пучки волокон склеренхимы, образуя ребра на поверхности стебля. Кроме того, в стеблях хвощей откладываются мелкие кристаллы окиси кремния, увеличивающие их жесткость.
Под землей у хвоща образуется густая сеть корневищ, служащих для вегетативного размножения и переживания зимы.
Весной из-под земли вырастают спороносные побеги. Они имеют коричневый цвет, т. к. не содержат хлорофилла и живут за счет накопленных в прошлом году запасов питательных веществ. На их спорофиллах в результате мейоза образуются гаплоидные споры, которые имеют специальные нитевидные выросты, меняющие форму в зависимости от влажности. Это позволяет им легче покидать спорангий и шире распространяться. Они дают начало гаплоидному заростку. Жизненный цикл хвощей похож на жизненный цикл папоротников (рис. 14).
