Общая характеристика отдела Мохообразные и цикл развитя

Общая характеристика отдела Мохообразные

Примитивность строения, физиологических процессов, распространение мохообразных. Отличительные черты классов.

Мохообразные, представляют собой довольно крупный, насчитывающий около 20 тысяч видов, отдел растительного царства. Мохообразные — представители высших, или побеговых, расте­ний. Это наиболее примитивный тип в категории высших растений.

Мохообразные имеют различные приспособления к наземному образу жизни, и в то же время у них сохранились черты водных растений.

В большинстве случаев мохообразные слабо приспособлены к обитанию на сухих местах, они растут в среде с повышенной влажностью — болота, леса, сырые луга, где нередко образуют сплошной покров. Существуют виды, которые растут только в воде. Мхи — автотрофные растения.

В отличие от низших растений — водорослей и лишайников — тело большинства мохообразных представлено побегом, состоящим из стебля и листьев; только у части мохо­образных тело представлено слоевищем (талломом).

От низших растений мохообразные отличаются также многочислен­ными микроскопическими особенностями, в том числе наличием своеобразно устроенных гаметангиев (половых органов): мужских — антеридиев и женских — архегониев.

Другой отличительный признак мохообразных — правильное че­редование в нормальном цикле развития растения двух различных по своей морфологии поколений.

Одно из поколений называется гаметофитом (растение, производящее половые элементы — гаметы), другое — спорофитом (растение, производя­щее элементы бесполого размножения — споры).

Образующийся на слоевищном или листостебельном гаметофите антеридий имеет вид многоклеточного мешочка, внутри которого образуются мужские гаметы — сперматозоиды.

Архегоний имеет вид многоклеточной колбочки, в расши­ренной части которой — брюшке архегония — образуется жен­ская гамета, или яйцеклетка. Если антеридии и архегонии располагаются на одном гаметофите, то такие растения называются однодомными. Если на одном растении (мужском) распо­лагаются антеридии, а на другом (женском) — архегонии, то та­кие виды называются двудомными. Есть и многодом­ные мохообразные, у которых антеридии и архегонии могут располагаться на одном и на разных растениях того же вида.

При наличии капельножидкой воды сперматозоид достигает яйцеклетки и оплодотворяет ее.

Из возникающей в результате оплодотворения зиготы вырастает спорофит, который у мохооб­разных называется спорогонием и который может состо­ять из стопы. Спорогонии перво­начально развивается в брюшке архегония, которое, разрастаясь, превращается в колпачок. С помощью стопы спорогоний высасы­вает из гаметофита воду с минеральными солями и органическими веществами.

В коробочке спорогония образуется споровый ме­шок, или спорангий. Созревшая коробочка вскрывается, и споры попадают во внешнюю среду.

При наличии благоприятных условий споры прорастают и дают начало новому гаметофиту. При этом первоначально образуется предросток, или про­тонема, имеющая вид многоклеточной нити, пластиночки, шаровидного тела и др., а затем уже вырастает гаметофор— собственно слоевищный или листостебельный гаметофит, несущий гаметангии, в которых вновь возникают сперматозоиды и яйце­клетки, и т. д. Таким образом происходит чередование поколений в жизненном цикле мохообразных.

Отличие от высших растений: Отличаясь рядом особенностей от низших растений, мохооб­разные стоят особняком и среди высших растений.

В то время как у мохообразных спорофит растет и развивается, оставаясь все время прикрепленным к гаметофиту и паразитируя на нем, у дру­гих групп высших растений — плаунообразных, хвощеобразных, папоротникообразных и семенных — спорофит, напротив, боль­шую часть своей жизни существует независимо от гаметофита и превышает его по своим размерам и степени морфологической дифференцировки.

Это преобладание в цикле развития спорофита или гаметофита находит свое отражение в том, что у мохообразных растением мы обычно называем слоевнщный или лнстостебельный гаметофит, а у остальных высших растений — листостебельный спорофит.

От большинства остальных высших растении мохообразные отличаются также отсутствием корней и некоторыми микроскопи­ческими особенностями.

Мохообразные можно разбить на три класса:антоцеротовые(Аnthocerotae), печеночники (Нераticае) и мхи (Мusci).

Все три класса возникли на Земле очень давно, около 300 миллионов лет назад, и с тех пор развивались независимо один от другого, а по­тому наряду с общими признаками, указывающими на происхожде­ние их от общего предка, эти классы обладают и рядом специфиче­ских, присущих только им особенностей.

В целом среди мохообразных (как и среди других высших ра­стений) можно выделить по отношению к воде несколько эколо­гических групп:

Гидрофиты живут в воде; они прикрепляются ризоида­ми к стволам или ветвям утонувших деревьев или к подводным кам­ням (например, фонтиналис противопожарный — Fontinalis аntipyretica) либо свободно плавают на поверхности или в толще.

Гигрофиты — растения избыточно увлажненных мест (болота, берега рек и ручьев и т. п.); дерновинки и коврики гигро­фитов, например сфагнов, обычно большую часть года пропитаны подои. Некоторые растения могут вести себя и как гидрофиты и как гигрофиты: например, риччиокарп плавающий (Ricciocarpus iiatans) может плавать на поверхности воды или жить на влажной илистой почве по берегам водоема.

Мезофиты— растения, обитающие в местах (часто тенис­тых) со средними условиями увлажнения (влажные луга, темнохвойные леса и т. п.).

Роль: Малозаметные и непривлекательные на первый взгляд мохо­образные играют большую и важную роль в жизни, природы. Улавливая энергию Солнца, выделяя кислород, участвуя в круго­вороте вещества и энергии на Земле, мохообразные, как и другие растения, представляют собой незаменимый компонент биосферы Земли, неотъемлемой частью которой является и человек.

В природе: · Являются пионерами заселения необжитого субстрата. · Участвуют в создании особых биоценозов, особенно там, где почти сплошь покрывают почву (тундра). Моховой покров способен накапливать и удерживать радиоактивные вещества. · Играют большую роль в регулировании водного баланса ландшафтов, так как способны впитывать и удерживать большое количество воды.

В деятельности человека: · Могут ухудшать продуктивность сельскохозяйственных земель, способствуя их заболачиванию. Предохраняют почву от эрозии, обеспечивая равномерный перевод поверхностного стока вод в подземный. Некоторые сфагновые мхи применяются в медицине (в качестве перевязочных средств при необходимости). · Сфагновые мхи — источник образования торфа.

Способные переносить резкие колебания температуры, избыточное увлажнение или жестокие засухи, приспособленные к жизни на бедных субстратах, мохообразные образуют сообщества в таких местах, где высшие сосудистые растения угнетены или вовсе не могут существовать.

Мохообразные обычно входят в состав первичных растительных группировок на поверхности скал и камней, они часто являются пионерами зарастания углублений, заполненных водой, и обнаженных почв. Постепенно отмирая, пио­нерные виды мохообразных подготавливают субстрат для поселе­ния других видов мохообразных или сосудистых растений.

Циклы развития водорослей

Циклы развития водорослей весьма многообразны, отличаются большой пластичностью и предопределяются многими экологическими факторами.

1. Гаплофазный тип характеризуется отсутствием чередования поколений. Вся вегетативная жизнь водорослей проходит в гаплоидном состоянии, т.е. они являются гаплонтами. Диплоидна лишь зигота, прорастание которой сопровождается редукционным делением ядра (зиготическая редукция). Развивающиеся при этом водоросли оказываются гаплоидными.

Примером являются многие зеленые (вольвоксовые, большинство хлорококковых, конъюгаты) и харовые водоросли.

• Диплофазный тип отличается тем, что вся вегетативная жизнь водорослей осуществляется в диплоидном состоянии, а гаплоидная фаза представлена только гаметами.

Перед их образованием происходит редукционное деление ядра (гаметическая редукция). Зигота без деления ядра прорастает в диплоидный таллом. Эти водоросли являются диплонтами. Такой тип развития характерен для многих зеленых водорослей, имеющих сифоновую структуру, всех диатомовых и некоторых представителей бурых.

• Диплогаплофазный тип характеризуется тем, что в клетках диплоидных талломов (спорофитов) многих водорослей редукционное деление ядра предшествует образованию зоо- или апланоспор (спорическая редукция).

Споры развиваются в гаплоидные организмы (гаметофиты), размножающиеся только половым путем. Оплодотворенная яйцеклетка — зигота — прорастает в диплоидный спорофит, несущий органы бесполого размножения. Таким образом, у этих водорослей имеет место чередование форм развития (генераций): диплоидного бесполого спорофита и гаплоидного полового гаметофита.

Оба поколения по внешнему виду могут не различаться и занимать одинаковое место в цикле развития (изоморфная смена генераций) или же резко различаться по морфологическим признакам (гетероморфная смена генераций). Изоморфная смена генераций характерна для ряда зеленых (ульва, энтероморфа, кладофора), бурых и большинства красных водорослей.

Мхи по сравнению с другими высшими растениями наиболее примитивно организованы.

В отделе Моховидных развито половое поколение – гаметофит, который представляет из себя прежде всего взрослое растение мха.

Бесполое же поколение (спорофит) представлен у мхов спорогоном (коробочка на ножке), который развивается на гаметофите после оплодотворения.

У низших мхов нет дифференцировки тела на вегетативные органы, и оно представляет собой плоскую листовидную пластинку – таллом, лежащую на почве или ином субстрате, прикрепляемую к ней тонкими ризоидами.

Развитие мха начинается со споры, т.е. с одноклеточного, микроскопически гаплоидного зачатка.

После того, как спора попадает на влажный субстрат, из нее вырастает тонкая обычно ветвистая, зеленая нить или пластинку водорослей. Эта маленькая нить (пластинка) называется протонемой. Через некоторое время на протонеме появляются почки, дающие начало взрослому растению мха. У настоящих мхов стебель (каулидий) и листочки (филлидии) ясно отличаются друг от друга; стебель чаще всего в нижней части бывает покрыт волосками или ризоидами.

На верхушках главных стеблей или боковых веточек развиваются половые органы: антеридии♂ архегонии ♀, в которых образуются половые клетки. Внутри антеридия развиваются сперматозоиды, архегоний же содержит в себе яйцеклетку. Все стадии развития мха, начиная со споры и кончая стеблем с листочками и половыми органами, объединяются в понятие полового поколения или гаметофита.

Оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом совершается с помощью капель воды внутри архегония в сырую погоду; после оплодотворения на гаметофите вырастает коробочка со спорангием, в котором после редукционного деления образуются споры.

Коробочка сидит на тонкой ножке. Это – спорогон мха или бесполое поколение (спорофит). К моменту созревания спор коробочка открывается наверху крышечкой и споры высыпаются.

Цикл развития папоротника

Спорофит так называется взрослое листостебельное растение, которое образует значительные заросли в лесах умеренного пояса.

Спорофит является преобладающим поколением этих растений. Следующим этапом цикла развития папоротника является созревание органов бесполого размножения. Они называются спорангиями.

Эти структуры имеют вид небольших коричневых бугорков, расположенных на нижней стороне листьев. Сверху они дополнительно защищены пленчатыми «покрывальцами». Спорангии папоротников собраны в группы, которые называются сорусами. В конце лета эти структуры темнеют.

Это значит, что спорангии созрели. Далее они раскрываются, и в землю высыпаются тысячи мелких клеток. Это и есть споры. При наличии достаточного количества влаги они сразу начинают прорастать.

Результатом развития спор является заросток. Это и есть особь полового поколения, которая является следующим звеном в цикле развития папоротника.

Внешне он представляет собой пластину зеленого цвета сердцевидной формы. Заросток развивается на почве, к которой прикрепляется с помощью ризоидов. По мере развития гаметофита на его нижней стороне формируются органы полового размножения.

В них созревают половые клетки двух видов: яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение у папоротников имеет свои особенности. Во-первых, мужские и женские половые клетки на одном заростке созревают в разное время. Поэтому слияние гамет возможно только между разными растениями. Такой тип оплодотворения называется перекрестным. Второй особенностью этого процесса у папоротников является обязательное наличие воды. Дело в том, что половые клетки споровых растений не могут самостоятельно двигаться.

Поэтому сперматозоид может добраться до яйцеклетки только с помощью воды. Таким образом, папоротники хоть и относятся к группе первых наземных растений, но не утратили связь с прежней средой обитания. Далее из оплодотворенной яйцеклетки развивается растение бесполого поколения, на нем созревают споры, и процесс повторяется.

Отличия мхов от папоротников

• 1. Мхи не имеют корней. Папоротники имеют множество придаточных корней, отрастающих от корневища (видоизменённого побега) .
• 2. Листья мхов микроскопичны, листья папоротников — вайи имеют сложное строение.
• 3. У мхов гаметофитом является взрослое листостебельное растение, у папоротников — заросток.
• 4. Мхи гаплоидны, папоротники — диплоидны.
• 5. У мхов фотосинтез идёт медленно. Мхи могут фотосинтезировать под снегом. Если температура холодного времени года близка к 0, то мхи остаются вечнозелёными.
• 6. Мхи — в эволюционном тупике ( невозможность размножения без воды) .
• 7. Тело мхов может быть представлено слоевищем (нет органов), как у Печёночников.
• 8. У мхов плохо дифференцированны ткани, у папоротников ткани специализированны.
• 9. У мхов споры находятся в коробочке на ножке, у папоротников — с обратной стороны вайи ( на спорофите) .
• 10. Жизненный цикл мхов проходит неразрывно от гаметофита и спорофита.
• 11. У папоротников половое поколение — это отдельное самостоятельное растение (заросток) .
• 12. Некоторые мхи могут приводить к заболачиванию территории своего обитания.

Мхи

Мхи являются представителями высших споровых растений, наравне с папоротниками, хвощами и плаунами.

Никто из представителей этой группы не цветет, не продуцирует плоды или семена. Они размножаются бесполым способом, вырабатывая споры, или половым, но процесс оплодотворения возможен лишь при наличии влажной среды.

Самыми распространенными представителями мхов является кукушкин лен, сфагнум, политрикс волосоносный, бриум, дикран и эриопус.

Во внешнем строении мхов существует разница между особями полового и бесполого поколения и особями, несущими мужские и женские половые клетки. Поэтому мхи относят к двудомным растениям.

И женские, и мужские особи имеют стебель, который густо укрыт листками. Верхние листки традицонно ярко-зеленого цвета из-за наличия хлорофилла, нижние обычно желто-бурые из-за разрушения пигмента в условиях недостаточной освещенности. Корней у мхов нет. К грунту они крепятся ризоидами, многоклеточными волосообразными отростками.

Ризоиды закрепляют растение в грунте и участвуют в поглощении мхом питательных веществ.

Но те же питательные вещества  могут поступать в растение через другие органы.

На верхушках некоторых мхов можно заметить длинные тонкие отростки, на вершине которых держится коробочка с крышечкой. Это особи бесполого поколения, которые развились из оплодотворенной яйцеклетки. Со временем они теряют зеленый цвет и способность к фотосинтезу, поэтому питаются за счет особи полового поколения.

Коробочка с крышечкой – спорангий, после того, как споры в ней вызреют, раскрывается. Если споры попали в сильно увлаженный грунт, то они прорастают в виде зеленой нитки, подобной нитчастым водорослям. Такая «нитка» растет, а из некоторых ее клеток образуются особи женского и мужского полового поколения. Несмотря на чередование поколений, в жизненном цикле мхов преобладает половое поколение.

Мхи считаются пионерами наземного пространства, они распространены почти во всех природных зонах суши, а также на мелководье пресных водоемов.

Мхи регулируют водный режим грунтов, стимулируя их заболачивание. Мох сфагнум является основным растением, формирующим торф, а также является одним из древнейших перевязочных материалов из-за своих бактерицидных свойств.

Водоросли

Водоросли – самые первые и древние представители царства Растений. Существует около 50 тысяч видов этих организмов. Среди них встречаются одноклеточные, многоклеточные и колониальные виды.

В клетках всех водорослей есть пластиды зеленого, бурого, красного цвета, что определяет таксономическую принадлежность растения.

Особенностью водорослей является «привязка» к водной среде – к пресноводным или соленым резервуарам. Но есть экземпляры, которые живут в Антарктиде на снегу, на шерсти ленивцев в Южной Америке или вступают в симбиоз с грибами, образуя лишайники.

Водоросли могут размножаться половым, бесполым способом или вегетативно, используя разорванные участки таллома.

У бурых и красных водорослей наблюдаются собрания клеток, выполняющих одинаковые функции, как ткани высших растений.

Водоросли обогащают кислородом водоем и атмосферу, вырабатывают массу органики и принимают роль в образовании осадочных пород и почвы.

Водоросли скармливают домашним животным, используют как удобрение, изготовляют кондитерские изделия, лекарство или применяют в качестве природного очистителя воды.

1. Мхи более сложно организованы, чем водоросли.
2. Водоросли появились намного раньше, чем мхи.
3. Среди водорослей есть большая группа одноклеточных, все мхи – многоклеточные организмы.
4. Большинство водорослей живет в водной среде, большинство мхов – на суше, но с высоким процентом влажности.
5. Тело мха дифференцированно на органы, лишь у самых развитых водорослей можно наблюдать праобраз тканей.
6. У мхов есть внешние отличия между мужскими, женскими особями, между половым и бесполым поколением.
7. У водорослей все особи одного вида одинаковы.
8. Мхи не могут размножаться вегетативно, а водоросли могут.

1. Из каких частей состоит тело мха? Сравните строение мхов и многоклеточных водорослей.

Мох состоит из листьев и стеблей, то его основные органы и ткани.
У мхов и многоклеточных водорослей есть ризоиды, это основное их сходство.

2. Как мхи крепятся к почве, если у них нет корней?

К почве и другим местам, в которых обитает мох, он крепится с помощью ризоидов, которые напоминают тонкие нити.

3. Какое важное условие необходимо для существования мхов?

Главное, чтобы была влага и вода, без воды мох не сможет размножаться.

4. Каково строение растения кукушкина льна? Где он обитает?

Кукушкин лен обитает в хвойных лесах и на болотах. Его строение: стебель, листья. Кукушкиным льном ее называют гаметофит.

5. Чем сфагнум отличается от кукушкина льна?

У кукушкина льна листья зеленого цвета, а у сфагнума светло-зеленые. У льна также есть ризоиды и волоски, которые являются корнями, которыми кукушкин лен зацепляется за почву, извлекает воду из почвы и питательные вещества. Кукушкин лен жесткий, в отличие от сфагнума и он менее влагоемкий.

6. Почему сфагнум еще называют торфяным мхом? Расскажите, как образуется торф и как его использует человек?

Из сфагнума образуется торф. Сфагнум растет рядом с болотами и когда он умирает, он оседает на дно болота и в итоге перегнивает.

7. Благодаря чему хорошо впитывают и удерживают влагу заросли кукушкина льна; сфагнума?

Это связано со строением мхов. Мохимеет полые клетки, которые без влаги заполнены воздухом. Если мох оказывается во влажных условиях, то вода вытесняет воздух, заполняя, таким образом, пространство этих клеток. Клетки эти мёртвые и имеют плотную оболочку (так, когда мы берём сухой сфагнум он даже очень себе плотный и шершавый). Поэтому из-за прочности этих клеток мох может достаточно долгое время удерживать в себе влагу.

8. Какова роль мхов в природе; жизни человека?

Мхи участвуют в создании особых биоценозов. В природе мхи впитывают воду. Сфагновые мхи используют как топливо или применяют в медицине. Так же мхи используются в парфюмерии.

9. Подготовьте сообщение о том, как люди раньше использовали сфагновый мох.

Использовали в пчеловодстве, чтобы собирать лишнюю влагу в улье и в цветоводстве.