§ 12. Высшие споровые растения

Определения и обозначения

Высшие споровые растения — растения с тканями и органами, размножение которых связано со спорами. К ним относят мхи, плауны, хвощи и папоротники. Это название помогает отличать их от водорослей и семенных растений: у них сложнее устроено тело, но нет семян.

Спора — клетка, из которой без слияния с другой клеткой развивается новое растение. Она помогает растению размножаться и расселяться: споры могут переноситься ветром или водой. Попав в подходящие условия, спора прорастает и даёт начало гаметофиту.

Гаметофит — поколение растения, образующее половые клетки. Он появляется из споры и создаёт клетки, участвующие в оплодотворении. Это понятие нужно, чтобы понять, откуда в жизненном цикле берутся половые клетки.

Спорофит — поколение растения, на котором образуются споры. Он развивается после оплодотворения и связан с гаметофитом как следующая ступень жизненного цикла. Споры спорофита дают начало новым гаметофитам.

Как это устроено

Жизнь на суше требует опоры, защиты и доставки воды и питательных веществ к разным частям тела. У высших споровых растений появились ткани и органы, поэтому их строение сложнее, чем у водорослей. Однако приспособление к суше не решило проблему оплодотворения: у большинства этих растений мужские половые клетки могут передвигаться только в воде. Поэтому для размножения им нужны влажные места или дождливая погода.

В жизненном цикле последовательно сменяются гаметофит и спорофит. На гаметофите образуются мужские и женские половые клетки; когда они сливаются, происходит оплодотворение. Из возникшей клетки развивается спорофит, на котором формируются споры. Они отделяются, распространяются и при подходящих условиях прорастают в новый гаметофит, замыкая цикл.

У мхов главную роль играет гаметофит — зелёное растение, которое обычно мы и замечаем. Спорофит мха развивается на нём и зависит от него, поэтому он меньше и устроен проще. У плаунов, хвощей и папоротников, напротив, преобладает спорофит: это крупное растение с корнями, стеблями и листьями. Их гаметофит обычно невелик и существует отдельно или недолго.

Споры у разных групп образуются в разных спороносных органах. У мхов они созревают в коробочке, расположенной на ножке спорофита. У плаунов и хвощей спорангии собраны в спороносные колоски, часто находящиеся на верхушках побегов. У папоротников спорангии обычно располагаются группами на листьях, нередко с нижней стороны.

Споры помогают растениям расселяться: их подхватывают потоки воздуха или переносят капли воды. Но для прорастания нужны подходящие условия, например достаточная влажность. Из проросшей споры появляется гаметофит, на котором формируются органы, производящие половые клетки. После их слияния возникает спорофит, поэтому расселение спорами и оплодотворение — разные этапы размножения.

Сравнение основных групп высших споровых растений

Сначала сравните преобладающие поколения: это показывает, какое растение заметнее и играет главную роль в жизни группы. Затем найдите место образования спор и особенности строения — они помогают отличить группы друг от друга. Последний столбец напоминает об общей для них потребности в воде при оплодотворении.

Разбор задач

Задача 1. Небольшое растение не имеет настоящих корней, а на нём развивается коробочка со спорами. Определите группу растения. Здесь важно учесть не один признак, а сочетание строения тела и места образования спор. Коробочка и отсутствие настоящих корней указывают на мхи.

1. Отметим, что растение небольшое и не имеет настоящих корней.
2. Вспомним, что у мхов для прикрепления служат ризоиды, а споры созревают в коробочке.
3. Сопоставим оба признака: они характерны для мхов.

Ответ: это мох. Если бы речь шла о папоротнике, споры следовало бы искать в спорангиях на листьях, а у растения были бы настоящие корни.

Задача 2. Расположите стадии цикла папоротника: спора, заросток, оплодотворение, молодое растение, взрослый спорофит. Необходимо проследить, что развивается из споры, а что появляется после оплодотворения. Заросток — это гаметофит папоротника, а взрослое растение — спорофит.

1. Спора прорастает и образует заросток.
2. На заростке возникают половые клетки; после их слияния происходит оплодотворение.
3. Из оплодотворённой клетки развивается молодое растение, затем оно становится взрослым спорофитом.

Ответ: спора → заросток → оплодотворение → молодое растение → взрослый спорофит. Не ставьте заросток после молодого растения: это самостоятельное гаметофитное поколение, которое предшествует спорофиту.

Задача 3. Сравните мох и папоротник по преобладающему поколению, месту образования спор и зависимости оплодотворения от воды. Удобно рассмотреть каждый признак отдельно, а затем найти общую черту. Так сравнение не сведётся к одному заметному различию.

1. У мха преобладает гаметофит, у папоротника — спорофит.
2. У мха споры созревают в коробочке, у папоротника — в спорангиях на листьях.
3. Оплодотворение у обоих зависит от воды, поскольку мужским половым клеткам нужна водная среда.

Ответ: поколения и места образования спор у мха и папоротника различаются, а зависимость оплодотворения от воды у них общая. Чтобы проверить сравнение, убедитесь, что вы не перепутали коробочку мха со спорангиями папоротника.

Типичные ошибки

Не следует считать спору половой клеткой: спора развивается самостоятельно, а половые клетки сливаются при оплодотворении. Путаница возникает потому, что и спора, и половая клетка участвуют в размножении. Проверьте себя вопросом: должна ли эта клетка слиться с другой, чтобы дать начало развитию? Для споры — нет.

Гаметофит и спорофит — не названия одного и того же этапа, а разные поколения с разными функциями. Ошибка появляется, если запомнить только слова и не связать их с процессами. Проверка простая: гаметофит образует половые клетки, а спорофит — споры.

Неверно полагать, что у всех групп споры образуются одинаково. Коробочка мха, спороносный колосок плауна или хвоща и спорангии на листьях папоротника — разные органы. Чтобы проверить ответ, сначала назовите группу растения, а затем вспомните характерное для неё место образования спор.

Наличие тканей и органов не означает, что растениям не нужна вода для оплодотворения. Эту ошибку допускают, смешивая приспособленность к жизни на суше с независимостью от воды на всех этапах. Проверьте себя: если мужские половые клетки подвижны, им обычно нужна водная плёнка, чтобы добраться до женской клетки.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать основные части растения и различать половое и бесполое размножение. Эти знания помогают увидеть, что спора развивается самостоятельно, а при половом размножении происходит слияние половых клеток. Жизненный цикл высших споровых растений учит прослеживать смену поколений — это пригодится при изучении других растений. Сравнение мхов, плаунов, хвощей и папоротников помогает понять разнообразие растительного мира и его приспособления к среде. Позже эти сведения удобно использовать, чтобы сравнить споровые растения с семенными.

Что запомнить

• К высшим споровым растениям относят мхи, плауны, хвощи и папоротники.
• У этих растений есть ткани и органы, но нет семян.
• Размножение связано с образованием спор.
• В жизненном цикле чередуются гаметофит и спорофит.
• Гаметофит образует половые клетки, спорофит — споры.
• Для оплодотворения высшим споровым растениям обычно необходима вода.