Отдел Моховидные

Определения и обозначения

Моховидные — отдел высших споровых растений, не образующих цветков и семян. Их тело обычно состоит из стебля и листовидных частей, а для размножения они используют споры. Это помогает отличить мхи от цветковых растений: у тех образуются цветки и семена, а у мхов жизненный цикл устроен иначе.

Ризоиды — нитевидные образования, которыми мох прикрепляется к почве, камню или другой поверхности и поглощает воду. Они не являются настоящими корнями и не образуют корневую систему. Понимание этого различия важно, чтобы не приписывать мхам органы, которых у них нет.

Гаметофит — зелёное растение мха, на котором формируются половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки. Это основное, заметное поколение мха, которое обычно и представляют, когда говорят о самом растении. Оно необходимо для полового размножения и даёт начало следующему поколению после оплодотворения.

Спорофит — поколение, которое развивается после оплодотворения и образует споры в коробочке. У мха он состоит из ножки и коробочки и растёт на гаметофите. Споры обеспечивают расселение растения и начало нового цикла, поэтому спорофит важен даже при небольшом размере.

Как это устроено

У большинства знакомых мхов можно различить стебель и маленькие листовидные части, но их нельзя считать такими же органами, как у цветковых растений. Настоящих корней у мха нет: прикрепляться к поверхности помогают ризоиды. У многих представителей также нет настоящих проводящих тканей — специальных систем для переноса воды и растворённых веществ по растению. Поэтому вода может поглощаться всей поверхностью, а мхи часто остаются небольшими и растут там, где влажно.

Половое размножение начинается на гаметофите, где образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Сперматозоиды подвижны, но самостоятельно по сухой поверхности к яйцеклетке не доберутся. Влага создаёт тонкую водную плёнку, по которой они могут переместиться к месту, где находится яйцеклетка. Если такой плёнки нет, оплодотворение обычно не происходит, поэтому влажная среда для размножения мхов особенно важна.

После оплодотворения из оплодотворённой яйцеклетки на гаметофите развивается спорофит. Его ножка поднимает коробочку над зелёным растением, а внутри коробочки созревают споры. Спорофит не становится отдельным свободноживущим мхом: он остаётся прикреплённым к гаметофиту и получает от него необходимые вещества. Так гаметофит обеспечивает развитие поколения, которое образует споры.

Когда споры созревают, коробочка раскрывается, и они рассеиваются вокруг или переносятся ветром дальше. Если спора попадает в подходящее место, где есть влага и условия для роста, она прорастает. Сначала у многих мхов появляется тонкая ветвящаяся нить — предросток, на котором затем формируются почки. Из почки развивается зелёное растение, то есть новый гаметофит, и цикл начинается снова.

В жизненном цикле мха заметнее всего именно зелёный гаметофит: он живёт самостоятельно и образует половые клетки. Спорофит меньше по размеру и связан с гаметофитом ножкой и основанием. Такая зависимость означает, что спорофит не может существовать как отдельное привычное растение. Поэтому, сравнивая поколения, важно смотреть не только на то, что образуется, но и на то, какое поколение преобладает и от чего оно зависит.

Поколения в жизненном цикле мха

Сначала найдите в таблице, что образует каждое поколение: половые клетки или споры. Затем сравните их внешний вид и способ возникновения. Это помогает не путать зелёное растение с коробочкой на ножке.

Разбор задач

Задача 1. У мха есть зелёное растение с листовидными частями и коробочка на ножке. Определите, где гаметофит, а где спорофит.

1. Сначала найдём зелёную часть со стеблем и листовидными образованиями. Это самостоятельное, хорошо заметное растение мха. Оно является гаметофитом.

2. Теперь рассмотрим коробочку и ножку, на которой она держится. Коробочка расположена на гаметофите, а не растёт как отдельное растение. Вместе ножка и коробочка относятся к спорофиту.

3. Проверим вывод по роли поколений. Гаметофит образует половые клетки, а в коробочке спорофита созревают споры. Такое различие подтверждает, что части мха определены верно.

Ответ: зелёное растение — гаметофит, а ножка с коробочкой — спорофит. Коробочка является частью спорофита и развивается на гаметофите. Она не представляет собой самостоятельное растение.

Задача 2. Объясните, почему для оплодотворения у мхов необходима влажная среда.

1. Вспомним, какие клетки участвуют в оплодотворении. Яйцеклетка находится на гаметофите, а сперматозоид должен добраться до неё. Значит, половым клеткам нужно встретиться.

2. Сперматозоиды мха подвижны, но им нужна вода для перемещения. Влажность образует на поверхности растения водную плёнку. По ней сперматозоид может попасть к яйцеклетке.

3. В сухих условиях путь для сперматозоида отсутствует. Поэтому оплодотворение затрудняется или не происходит. Причина связана не с образованием спор, а именно с перемещением мужских половых клеток.

Ответ: влажная среда нужна, потому что сперматозоиды перемещаются к яйцеклетке по воде. Без водной плёнки они не могут добраться до неё. Поэтому размножение мхов зависит от наличия влаги.

Задача 3. Споры мха попали на сухую поверхность и не проросли. Объясните возможную причину и опишите дальнейший путь развития споры при благоприятных условиях.

1. Сначала определим, что может помешать прорастанию. Споре необходимы подходящие условия, в том числе достаточная влажность. На сухой поверхности ей может не хватить воды для начала роста.

2. Если условия становятся благоприятными, спора прорастает и образует тонкий предросток. На предростке появляются почки, из которых развиваются новые зелёные растения. Эти растения являются гаметофитами.

3. На гаметофитах образуются половые клетки. При наличии воды сперматозоид может достичь яйцеклетки, и после оплодотворения развивается спорофит. В его коробочке созревают новые споры, которые рассеиваются и начинают следующий цикл.

Ответ: спора могла не прорасти из-за недостатка влаги или других неподходящих условий. При благоприятной среде из неё развивается предросток, затем почка и новый гаметофит. После оплодотворения на гаметофите появляется спорофит с коробочкой.

Типичные ошибки

Называть ризоиды корнями — ошибка: у них другая роль и нет строения настоящей корневой системы. Её допускают, потому что ризоиды находятся у основания мха и помогают ему удерживаться. Проверьте себя вопросом: есть ли у мха настоящие корни? Нет, прикрепление обеспечивают ризоиды.

Считать коробочку самостоятельным растением тоже неверно: она входит в состав спорофита. Путаница возникает потому, что коробочка хорошо заметна и находится над зелёной частью. Чтобы проверить себя, проследите, на чём она развивается: коробочка связана ножкой с гаметофитом.

Споры не следует называть семенами. Семя содержит зародыш, а спора мха его не содержит и образуется в коробочке без оплодотворения. Ошибка появляется из-за того, что и споры, и семена могут расселяться и давать начало новому растению. Уточните, есть ли внутри зародыш и как образовалась эта структура.

Неверно утверждать, что мхи размножаются только спорами. Споры участвуют в расселении, но в жизненном цикле также есть половое размножение: образование половых клеток и оплодотворение. Эти этапы иногда упускают, потому что коробочка со спорами заметна лучше. Проверьте себя: если образуется спорофит, значит, до этого произошло оплодотворение.

Связь с другими темами

Для понимания мхов полезно знать, чем спора отличается от семени и что называют половыми клетками. Спора не содержит зародыша, а половые клетки участвуют в оплодотворении. Эти понятия помогают проследить весь жизненный цикл мха.

Знания о моховидных пригодятся при сравнении жизненных циклов растений. У мхов преобладает гаметофит, а спорофит зависит от него; у папоротников и семенных растений соотношение поколений устроено иначе. Сравнение помогает увидеть разнообразие способов размножения растений.

Мхи связаны и с природными условиями болот. Например, торфяные мхи накапливают отмершие остатки, которые при недостатке кислорода разлагаются медленно. Со временем такие остатки участвуют в образовании торфа.

Что запомнить

• Мхи — высшие споровые растения.
• У мхов нет настоящих корней; прикрепляться к субстрату помогают ризоиды.
• Зелёное растение мха — гаметофит.
• Для оплодотворения мхам необходима вода.
• Спорофит развивается на гаметофите и образует споры в коробочке.
• Из споры при благоприятных условиях развивается новое растение.