§ 41. Размножение споровых растений

Определения и обозначения

Спора — клетка, служащая для размножения и расселения; при благоприятных условиях из неё развивается новое растение. Она помогает растению распространяться, например, если её переносит ветер. Спора не содержит готового зародыша, как семя: сначала она прорастает и образует гаметофит.

Гаметофит — поколение спорового растения, на котором образуются половые клетки. Эти клетки нужны, чтобы после слияния началось развитие нового спорофита. Гаметофит может выглядеть не так, как привычное взрослое растение: у папоротника он маленький и похож на зелёную пластинку.

Спорофит — поколение, на котором образуются споры. Именно споры дают начало следующему гаметофиту, поэтому спорофит продолжает цикл размножения. У папоротника спорофит — крупное растение с листьями, а у мха он представлен коробочкой на ножке.

Чередование поколений — последовательная смена в жизненном цикле гаметофита и спорофита. Одно поколение образует половые клетки, другое — споры. Это понятие помогает проследить весь цикл и не путать, где появляются споры, а где — половые клетки.

Как это устроено

Размножение спорового растения включает образование спор и половое размножение. Спора попадает в подходящее место, прорастает и образует гаметофит, потому что для появления половых клеток сначала должно развиться соответствующее поколение. На гаметофите формируются мужские и женские половые клетки. После их слияния начинается развитие нового спорофита, и цикл продолжается.

Для оплодотворения мхам, папоротникам, хвощам и плаунам необходима вода. Мужские половые клетки должны добраться до женских, а влажная поверхность позволяет им перемещаться. Если воды недостаточно, клетки не встретятся и оплодотворение не произойдёт. Поэтому размножение споровых растений тесно связано с влажными условиями.

После оплодотворения развивается спорофит. На нём образуются спорангии — специальные вместилища, в которых созревают споры. Когда споры высвобождаются, они могут попасть в новые места и начать развитие гаметофита. Так растения расселяются и снова проходят обе стадии жизненного цикла.

У мхов заметное зелёное растение — гаметофит, потому что именно оно самостоятельно растёт и образует половые клетки. Спорофит мха выглядит как ножка с коробочкой, в которой находятся споры. Он развивается на гаметофите и связан с ним, поэтому не похож на отдельное крупное растение. В коробочке созревают споры для следующего этапа цикла.

У папоротников, хвощей и плаунов крупное привычное растение — спорофит. На нём находятся спорангии, где формируются споры. Попав в подходящие условия, спора прорастает в небольшой гаметофит, на котором возникают половые клетки. После оплодотворения из них развивается новое крупное растение-спорофит.

Размножение основных групп споровых растений

Читайте таблицу слева направо: сначала найдите группу растения, затем проследите, где появляются споры и что из них развивается. Последний столбец показывает, какое поколение заметнее и преобладает в жизненном цикле. Сравнение помогает увидеть общее: у всех групп есть смена поколений, но их внешний вид и расположение спорангиев различаются.

Разбор задач

Задача 1. На нижней стороне листа папоротника обнаружены бурые группы точек. Объясните, что это и какую роль они выполняют.

1. Определяем, что именно описано: это группы точек на листе, а не отдельные семена или половые клетки.
2. У папоротников на листьях могут находиться скопления спорангиев. Спорангии — вместилища, в которых созревают споры.
3. Значит, бурые точки связаны со спорофитом и служат для образования спор, которые могут прорасти в гаметофит.

Ответ: бурые группы точек — скопления спорангиев. В них созревают споры, необходимые для размножения и расселения папоротника.

Задача 2. Расположите стадии размножения папоротника в правильном порядке: оплодотворение, образование спор, развитие заростка, рост взрослого растения.

1. Споры образуются на взрослом папоротнике, поэтому эта стадия должна предшествовать развитию следующего поколения.
2. Из споры развивается заросток — небольшое поколение, то есть гаметофит. На нём образуются половые клетки.
3. После оплодотворения из клеток развивается новый спорофит, который вырастает во взрослое растение.

Ответ: образование спор → развитие заростка → оплодотворение → рост взрослого растения. Такая последовательность показывает переход от спорофита к гаметофиту и обратно.

Задача 3. Споры папоротника попали во влажную почву, но вода затем высохла. Объясните, почему половое размножение может не завершиться.

1. Сначала спора может прорасти, если условия для этого подходят, и образовать заросток-гаметофит.
2. На гаметофите возникают половые клетки. Для оплодотворения мужской клетке нужно переместиться к женской.
3. Без воды такое перемещение затруднено, поэтому клетки могут не встретиться и оплодотворение не произойдёт.

Ответ: половое размножение может остановиться на этапе оплодотворения: после высыхания воды мужские половые клетки не смогут добраться до женских.

Типичные ошибки

Ошибка: считать спору семенем. Это путают, потому что и спора, и семя могут дать начало новому растению. Но спора — клетка без зародыша и запаса пищи, она прорастает в гаметофит. Проверка: спросите себя, что образуется непосредственно из споры, — не взрослое растение, а гаметофит.

Ошибка: называть спорангии местом образования половых клеток. Путаница возникает из-за того, что и спорангии, и половые клетки связаны с размножением. Однако в спорангиях образуются споры, а половые клетки возникают на гаметофите. Проверка: если речь о спорангии, ответ должен быть «споры».

Ошибка: путать преобладающие поколения. У мхов заметнее гаметофит, а у папоротников, хвощей и плаунов — спорофит. Ошибиться легко, если считать, что у всех споровых растений выглядит одинаково именно одно поколение. Проверка: вспомните, что у мха зелёное растение образует половые клетки, а у папоротника крупное растение производит споры.

Ошибка: думать, что для оплодотворения вода не нужна. Её роль можно не заметить, если помнить только о прорастании спор. Но мужские половые клетки перемещаются к женским по воде, поэтому без неё оплодотворение может не состояться. Проверка: мысленно проследите путь мужской клетки и спросите, что поможет ей добраться до женской.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в размножении споровых растений, полезно знать, чем размножение отличается от роста: рост увеличивает организм, а размножение приводит к появлению нового растения. Также пригодится представление об условиях прорастания, ведь спора развивается не в любой обстановке. Сравнение со споровыми растениями помогает понять отличие семенных: у семени есть зародыш и запас пищи, а для оплодотворения споровых растений необходима вода. Поэтому им сложнее распространяться в сухих местах.

Что запомнить

• Споры образуются в спорангиях.
• Из споры развивается гаметофит.
• На гаметофите формируются половые клетки.
• Для оплодотворения споровым растениям необходима вода.
• После оплодотворения развивается спорофит.
• В жизненном цикле споровых растений чередуются гаметофит и спорофит.