Споровые растения
Споровые растенияеще называют архегониальными. Тело высших растений дифференцировано на ткани и органы, которые появились у них как одно из приспособлений к жизни на суше. Наиболее важные органы — корень и побег, расчлененный на стебель и листья. Кроме того, у наземных растений формируются специальные ткани: покровная, проводящая и основная.
Покровная ткань выполняет защитную функцию, защищая растения от неблагоприятных условий. Через проводящую ткань проходит обмен веществ между подземными и надземными частями растения. Основная ткань выполняет различные функции: фотосинтезирующую, опорную, запасающую и т. д.
У всех споровых растений в их жизненном цикле развития четко выражено чередование поколений: полового н бесполою.
Половое поколение — заросток, или гаметофит — образуется из спор, имеет гаплоидный набор хромосом. Оно выполняет функцию образования гамет (половых клеток) в специальных органах полового размножения; архегониях (от греч. «архе» — начало и «гоне» — рождение) — женских половых органах и антеридиях(от греч. «антерос» — цветущий) — мужских половых органах.
В архегониях развиваются яйцеклетки, в антеридиях — сперматозоиды. Следовательно, само название поколения «гаметофит» обозначает растение, образующее гаметы. Бесполое поколение — спорофит формируется из зиготы и несет диплоидный набор хромосом. Оно выполняет функцию образования спор, которое происходит в специальных органах — спорангиях.
Ткань спорангиев также имеет двойной набор хромосом, она делится путем мейоза (способ деления), в результате чего развиваются споры — гаплоидные клетки с одинарным набором хромосом. Название поколения «спорофит» означает растение, образующее споры.
У мхов преобладает гаметофит (половое поколение) у хвощей, плаунов, папоротников — спорофит (бесполое поколение).
Отдел мохообразные представляет собой своеобразную группу растений, занимающи промежуточное положение между водорослями и собственно наземными растениями. Название «мох» ошибочно применяют к ряду растений, не относящихся к мохообразным: мох. растущий на коре деревьев с северной стороны, — это в действительности водоросль, «олений мох» — лишайник, а «испанский мох», свисающий с деревьев на юге США, — семенное растение, близкое к ананасу.
Мохообразные, или бриофиты — очень древние наземные растения. Они появились почти одновременно с риниофитами, но дожили до наших дней. Это наиболее примитивные современные высшие споровые растения. Все представители мохообразных — многолетние, достаточно мелкие растения, высота которых обычно составляет 10—20 см. Тело мхов — в виде слоевища либо расчлененное на стебли и листья. Настоящих типичных корней мхи не имеют: роль корней у них выполняют тонкие волоски, называемые ризоидами.
Мхи имеют хлорофилл, фотосинтезируют, живут на суше, в сырых местах, реже — в воде. Тело мхов состоит из тканей, но настоящих сосудов не имеет.
Размножение у мхов происходит тремя способами: бесполым (спорами), половым и вегетативным. Бесполый и половой способы развития чередуются.
Обычное небольшое зеленое облиственное растеньице, называемое мхом, — это гаметофитное (половое) поколение. Гаметофит состоит из единственного центрального стебля, окруженного листьями и удерживаемого в почве ризоидами, поглощающими из почвы йод и соли. Клетки листа синтезируют все остальные, необходимые для жизни растения соединения; следовательно, каждый гаметофит представляет собой независимый организм.
Бесполое поколение (спорофит) вырастает на гаметофите (растении полового поколения) и питается за его счет. Оно не имеет самостоятельности, развито слабо и представлено безлистным бурым стебельком, на конце которого имеется коробочка со спорами, например, как у кукушкина льна. Когда коробочка созревает, из нее высыпаются споры. Попав в благоприятные условия, из спор вырастает многоклеточная нить, из которой путем почкования развиваются несколько гаметофитов.
Когда рост гаметофита заканчивается и он оказывается подготовленным к размножению, на верхушке стебля — в середине розетки листьев — развиваются половые органы: антеридии (от греч. «антерос» — цветущий) — мужские половые органы, в которых развиваются подвижные гаметы — сперматозоиды и архегонии (от греч. «архе» — начало и «гоне» — рождение) — женские половые органы, в которых образуется неподвижная женская гамета — яйцеклетка.
В период половодья или обильных дождей мужские клетки — сперматозоиды подплывают к яйцеклетке, где и происходит их слияние. После оплодотворения образуется зигота (от греч. «зиготос» — соединенный вместе) начальная стадия развития зародыша. Из оплодотворенной зиготы на следующий год развивается коробочка на длинной безлистной ножке — спорогон. Он покрыт колпачком, в котором образуются споры.
Когда колпачок спадает, из созревшей коробочки выпадают споры и, попав в благоприятные условия, прорастают в зеленую разветвленную нить — предросток. На нем образуются почки, а из них вырастают мужские и женские экземпляры кукушкина льна. Таким образом, в жизненном цикле развития мхов происходит чередование полового и бесполого поколений.
Отдел мохообразных объединяет около 35 000 видов на всем земном шаре. У нас встречается более 500 видов мхов. Наиболее распространенный из них маршанция. Ее можно встретить на болотах и заболоченных местах, на берегах рек. Это слоевищное растение. К листостебельным мхам относятся кукушкин лен и мох сфагнум. У кукушкина льна есть стебель, листья и ризоиды. У сфагнума ризоидов нет. Кукушкин лен — раздельнополое (двудомное) растение. Чередование поколений в его жизненном цикле рассмотрено выше. У сфагнума также происходит чередование поколений, но это однодомное растение, на котором между листьями на боковых веточках развиваются антеридии, а на верхушках — архегонии. После оплодотворения их зиготы образуется почти шарообразная коробочка, где развиваются споры.
Сфагнум поглощает волу специальными водоносными клетками, которые способны накапливать в 20-30 раз больше массы самого мха.
Водоносные клетки называют мертвыми. От них зависит цвет сфагнума, поэтому его часто называют белым мхом. Кроме мертвых клеток, в теле сфагнума есть и живые клетки с хлоропластами, они мелкие, зеленые, узенькие. Их можно увидеть только с помощью микроскопа. Сфагнум растет очень медленно, до 3 см за год.
Мохообразные играют важную роль в природе. Поселяясь на камнях, песке и т. п., они выступают в роли растений-пионеров, подготавливая почву для других растений. Мхи имеют важное значение в экосистемах, выполняя роль регуляторов водного режима. Большое значение мохообразных в образовании торфа. Особую роль в этом играет мох сфагнум. Дерновинки сфагнума впитывают большое количество воды, поэтому поверхность почвы, зарастая этим мхом, переувлажняется и заболачивается. Нижние участки дернинок темнеют и уплотняются, превращаясь в торф — полезное ископаемое, образованное скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению при переувлажнении. Торф используют как топливо и удобрение. Сфагновые мхи выделяют вещества, губительно действующие на бактерии, и поэтому задерживают процессы гниения всех отмерших остатков. Высушенные сфагновые мхи во время Первой и Второй мировой войн использовали как перевязочный материал вместо ваты, так как они обладают антибактериальными свойствами и очень гидроскопичны (способны поглощать влагу).
Отдел плаунообразные, или ликоподиофиты
Типичным представителем отдела плаунообразные, или ликоподиофиты является плаун булавовидный, или ликоподиум. Это многолетнее травянистое вечнозеленое растение, имеющее ползучий стебель, который иногда достигает 3 м длины. Стебель покрыт массой мелких чешуйчатых листьев. Ветвится дихотомически. Многие разветвления поднимаются над землей на 10 — 20 см и заканчиваются спороносными колосками. От стебля отходят немногочисленные придаточные корни.
Размножается плаун вегетативно, бесполым и половым способом. Вегетативное размножение осуществляется частями ползучего стебля. Бесполое размножение происходит посредством спор, образующихся в спорангиях на спороносных колосках. Попав в почву, споры долго не прорастают. Только через несколько лет из спор вырастает заросток. Развивается он медленно и только на 2 — 15-м году своего развития образует антеридии и архегонии. Сперматозоиды двухжгутиковые. Оплодотворение совершается при помощи воды. Зигота дает начало новому растению. Спорофитом у плауна является многолетнее вечнозеленое растение, гаметофитом — заросток.
Роль современных плаунообразных в природе незначительна. Животные их не едят. Споры плауна используют в пиротехнике и фасонном литье для обсыпания стенок моделей, в фармакологии — для обсыпания таблеток и как детскую присыпку.
Вымершие древовидные плаунообразные были деревьями гигантских размеров, встречались кустарники и травы. Они сыграли значительную роль в образовании каменного угля, имеющего большое народнохозяйственное значение.
Отдел хвощеобразные, или эквизетофиты. В современном растительном мире насчитывается чуть больше 30 видов хвощей. Все они — многолетние споровые травянистые растения, имеющие тонкое корневище с клубеньками, в которых откладываются питательные вещества.
Характерной особенностью хвощей является расчленение тела на узлы и междоузлия. Листья у хвощей отсутствуют, они имеют вид зубчиков, которые, срастаясь у основания, образуют влагалище, прикрывающее узел.
Фотосинтез у хвощей осуществляется в стебле. Стебель ребристый и пропитан кремнеземом. В стебле много полостей, одни из них заполнены воздухом, другие — водой. Такое строение обусловлено местами обитания хвощей: луга, болота, берега водоемов.
На верхушках побегов у хвощей развиваются спорангии, в которых образуются споры. Размножается хвощ вегетативно (при помощи корневища и клубеньков), бесполым и половым способами, с чередованием бесполого (спорофита) и полового (гаметофита) поколений. В жизненном цикле развития преобладает спорофит. Хвощи — равноспоровые растения, но гаметофиты у них раздельнополые, то есть из одних внешне одинаковых спор образуются мужские заростки с антеридиями, а из других — женские заростки, несущие на себе архегонии. Сперматозоиды многожгутиковые. Оплодотворение происходит в воде. Наиболее распространены полевой, луговой, лесной и болотный хвощи.
Как в природе, так и в практической деятельности человека роль хвощей незначительна. Вымершие хвощи древовидных форм сыграли немаловажную роль в образовании каменного угля во всем мире и. в частности, в Донецком угольном бассейне.
Считают, что хвощеобразные произошли от риниофитов. Их развитие шло в направлении уменьшения размеров. Все хвощеобразные, кроме хвощей, вымерли. Они не дали начала другим группам растений и представляют слепую ветвь развития.
Отдел папоротникообразные, или полиподиофиты
Известно около 10 000 видов современных, а также ископаемых травянистых и деревянистых растений отдела папоротникообразные, или полиподиофиты. Они широко распространены. В умеренной полосе папоротники предпочитают холодные, влажные, заболоченные места обитания. Особенно много папоротников в тропических лесах; некоторые из них достигают огромных размеров и внешне напоминают пальмы своим вертикальным одревесневшим неразветвленным стеблем, несущим на верхушке пучок сложных листьев, получивших название вайи.
Некоторые тропические древовидные папоротники достигают в высоту 16 м и имеют листья длиной до 4 м. Корни папоротников придаточные. Это значит, что первичный корень не получает дальнейшего развития и вместоо него развиваются корни из стебля, а иногда — из оснований листьев. Часто на корнях образуются выводковые почки, при помощи которых происходит вегетативное размножение растений.
Стебли папоротника разнообразны как по внешнему, так и по внутреннему строению. Ползучие или вьющиеся стебли называют корневищем. Оно может быть длинным (у вьющихся форм) и коротким или клубневидным. От корневища вертикально вверх отходят листья, для которых характерно также большое разнообразие. У большинства видов они растут верхушкой. Листья папоротника совмещают две функции: фотосинтеза и спороношения. Размножаются папоротники спорами. Имеют правильное чередование поколений — бесполого и полового.
Бесполое (споровое) поколение представляет собой листостебельноен растение, образующее споры в специальных органах — спорангиях. Спорангии расположены у папоротника на нижней стороне листа и собраны в сорусы (от греч. «сорус» кучка).
Споры, попав в благоприятные условия, прорастают, образуя маленькое растеньице — заросток. Заросток это половое поколение в жизненном цикле папоротника — гаметофит. На заростке образуются мужские и женские половые органы — антеридии и архегонии , в которых развиваются сперматозоиды и яйцеклетки. После их слияния происходит оплодотворение, образуется зигота. Из образовавшейся зиготы развивается зародыш нового растения.
Несмотря на то, что одно растение папоротника может образовывать от нескольких десятков миллионов до миллиардов спор, не все они прорастают. Им необходимы благоприятные условия: наличие водной среды, затененность.
Наши предки не знали, что папоротники размножаются спорами и никогда не цветут, потому верили, что цветок у папоротника должен быть. Поскольку цветка папоротника никто никогда не видел, то и возникла легенда о таинственном цветении папоротника. Существует поверье, что папоротник цветет очень короткое время, только один миг в ночь на Ивана Купала (с 6 на 7 июля). Цветение папоротника охраняется от людей нечистыми силами, а потому увидеть или добыть цветок очень трудно. Но тот, кто его отыщет, сможет понять язык любого создания, сможет видеть, где спрятаны в земле сокровища, и находить их.
Наиболее распространенные в нашей стране папоротники — щитовник мужской, кочедыжник женский, орляк обыкновенный, адиантум, пузырник и другие. Все это наземные, многолетние, травянистые растения, растущие во влажных тенистых лесах, на лесных опушках, на болотистых лугах, в трещинах скал и других местах, где есть необходимые условия для их жизни.
Современные папоротники — это остатки широко распространенной группы в каменноугольный период палеозойской эры (около 300 млн. лет назад). Ископаемые папоротники — очень большие древовидные растения, которые под наслоением горных пород дали запасы каменного угля.
Каменный уголь имеет очень важное значение в практической деятельности человека. Он является важным источником энергии, используемой человеком для получения электричества, тепла, без которых человек не может существовать. Современные папоротники человек использует чаще всего как лекарственные или декоративные растения.
