§48. Отдел Моховидные, или Мхи. Сфагновые мхи

Определения и обозначения

Моховидные — отдел растений, к которому относят мхи: небольшие растения, чаще всего обитающие во влажных местах. У них нет настоящих корней, а размножаются они спорами. Эти признаки отличают моховидных от многих других растений и помогают понять, почему они особенно зависят от влажности.

Ризоиды — тонкие выросты, которыми мох прикрепляется к почве, камню, коре или другой поверхности. Они удерживают растение на месте, но не являются настоящими корнями: у них нет характерного для корней строения и развитой проводящей системы. Поэтому правильнее говорить, что ризоиды служат прежде всего для прикрепления.

Спорофит — спороносное поколение мха, которое образует споры. Обычно его можно узнать по ножке с коробочкой, растущей на зелёном растении. Спорофит связан с гаметофитом и зависит от него, поэтому коробочку нельзя считать отдельным самостоятельным мхом.

Сфагнум — группа мхов, приспособленных к жизни в сырых местах, в том числе на болотах. Он способен впитывать и удерживать много воды, а его отмершие части медленно разлагаются и участвуют в образовании торфа. Это помогает объяснить, почему заросли сфагнума связаны с заболачиванием местности.

Как это устроено

У мхов нет настоящих корней и развитых проводящих тканей — специальных систем, которые у многих растений переносят воду и растворённые вещества. Поэтому мох не может устроить под землёй корневую систему, как, например, цветковое растение. Воду он получает главным образом с поверхности, а ризоиды помогают ему держаться на субстрате. Такая особенность объясняет, почему мхи часто растут там, где влажно.

Зелёное растение мха называют гаметофитом, то есть поколением, которое образует половые клетки. Оно самостоятельно растёт и заметно невооружённому глазу, поэтому его обычно и принимают за весь мох. После оплодотворения на гаметофите развивается спорофит — ножка с коробочкой. Он остаётся прикреплённым к зелёному растению и получает от него вещества, необходимые для развития.

В коробочке спорофита созревают споры — мелкие клетки, из которых может развиться новое растение. Когда коробочка раскрывается, споры рассеиваются и при подходящей влажности прорастают. Сначала появляется предросток, или тонкая зелёная нить, на которой формируются почки. Из почек вырастают новые зелёные растения-гаметофиты, и жизненный цикл продолжается.

Сфагнум удерживает воду благодаря крупным мёртвым клеткам в листьях: они могут заполняться водой и служат своеобразными вместилищами. Плотные заросли мха также замедляют испарение и сохраняют сырость. Верхняя часть растения продолжает расти, тогда как нижние участки постепенно отмирают. В заболоченном грунте мало кислорода, поэтому остатки разлагаются медленно и не успевают быстро исчезнуть.

Постепенное накопление отмерших частей сфагнума приводит к образованию слоя торфа. Пока новые верхушки растут, нижние слои оказываются под ними и сохраняются во влажной среде. Сфагнум удерживает воду, а торфяные отложения меняют поверхность и условия жизни на болоте. Поэтому развитие мхов связано не только с их размножением, но и с постепенным изменением всей местности.

Сравнение сфагнума с зелёными мхами

Сравнивайте мхи по одному признаку за раз: например, сначала по месту обитания, затем по строению и удержанию воды. Не забывайте, что «зелёные мхи» в таблице — общее название других мхов для сравнения со сфагнумом. Таблица показывает общие различия, а не исключает разнообразия среди отдельных видов.

Разбор задач

1. Определяем поколения мха

Условие. На схеме мха нужно подписать зелёное растение, ножку и коробочку со спорами, а затем определить, что относится к гаметофиту, а что — к спорофиту. Сначала найдите основную зелёную часть, а потом рассмотрите, что растёт на ней. Такое сопоставление позволяет не перепутать поколения по их роли и расположению.

1. Найдите зелёное листостебельное растение: это гаметофит, то есть основное зелёное поколение мха.
2. Отметьте тонкую ножку, отходящую от зелёного растения. Она является частью спорофита, а не отдельным растением.
3. На конце ножки подпишите коробочку со спорами. Коробочка тоже относится к спорофиту, поскольку в ней образуются споры.

Ответ. Зелёное растение — гаметофит; ножка и коробочка — части спорофита. Спорофит развивается на гаметофите и связан с ним. Поэтому на схеме важно подписать не только коробочку, но и ножку, относя их к одному спороносному поколению.

2. Восстанавливаем порядок стадий размножения

Условие. Даны стадии: молодое растение, спора, предросток, коробочка со спорами. Нужно расположить их так, чтобы получился жизненный цикл. Начинать удобно с того, что образует споры, а завершить — новым растением. Так станет видно, как спорофит связан с продолжением развития мха.

1. Коробочка со спорами — начальная точка последовательности: в ней споры созревают и затем рассеиваются.
2. Спора попадает в подходящие условия и прорастает; из неё развивается предросток.
3. На предростке возникают почки, из которых вырастает молодое зелёное растение.
4. На новом растении после дальнейшего развития появляется спорофит с коробочкой, и цикл может повториться.

Ответ. Порядок стадий: коробочка со спорами → спора → предросток → молодое растение. В заданном перечне коробочка стоит в начале цикла, потому что именно из неё выходят споры; после появления нового растения спорофит образуется снова. Если требуется представить только путь от споры к растению, его порядок — спора → предросток → молодое растение.

3. Объясняем заболачивание и образование торфа

Условие. Нужно объяснить, почему сфагнум способствует заболачиванию местности и образованию торфа. Здесь важно связать три процесса: запасание воды, рост верхушек и отмирание нижних частей. Если назвать только один из них, причина накопления торфа останется непонятной.

1. Сфагнум впитывает и удерживает много воды, а его плотные заросли помогают сохранять влажность.
2. Верхние части растения продолжают расти, тогда как нижние постепенно отмирают и оказываются под новыми слоями.
3. В переувлажнённом грунте мало кислорода, поэтому отмершие остатки разлагаются медленно и накапливаются.
4. Слои растительных остатков со временем образуют торф, а удержание воды способствует сохранению болотных условий.

Ответ. Сфагнум удерживает воду, а его отмершие нижние части накапливаются в сырой среде и медленно разлагаются. Из таких остатков постепенно формируется торф. Поэтому живой рост сфагнума и накопление его отмерших частей вместе влияют на состояние болота.

Типичные ошибки

Ошибка: называть ризоиды корнями. Это неверно, потому что ризоиды главным образом прикрепляют мох к поверхности и не имеют строения настоящего корня. Их легко принять за корни из-за сходного расположения у основания растения. Проверьте себя: если речь идёт о мхе, называйте эти выросты ризоидами.

Ошибка: считать коробочку самостоятельным растением. Коробочка — часть спорофита, который развивается на зелёном гаметофите и связан с ним. Путаница возникает потому, что ножка с коробочкой хорошо заметна над мхом. Чтобы проверить ответ, найдите основание ножки: оно соединено с зелёным растением.

Ошибка: путать спору и семя. Мхи размножаются спорами, а семян у них не образуется. Оба понятия можно связать с появлением нового растения, но это разные способы размножения. Проверка простая: если говорится о мхе и его коробочке, в ней находятся споры, а не семена.

Ошибка: утверждать, что торф образуется из живых верхушек сфагнума. Верхушки растут, а торф формируется из отмерших частей, которые накапливаются во влажном грунте. Ошибка возникает, если не различать растущую и отмирающую части побега. Проверьте объяснение: в нём должны быть названы отмершие остатки и их медленное разложение.

Связь с другими темами

Для изучения мхов пригодятся знания о частях растения: так проще отличить ризоиды от настоящих корней, а стебель и листья мха — от органов более сложно устроенных растений. Тема также связана с жизненными циклами растений и размножением спорами у папоротников и других споровых растений: можно сравнить, где образуются споры и как из них развивается новое поколение. Сведения о сфагнуме помогают понять особенности болотных экосистем, образование торфа и роль растений в изменении природных условий.

Что запомнить

• Мхи — споровые растения, у которых нет настоящих корней.
• Для прикрепления к субстрату мхи используют ризоиды.
• Зелёное растение мха — гаметофит.
• Спорофит мха образует споры и развивается на гаметофите.
• Сфагнум способен удерживать много воды.
• Отмершие части сфагнума участвуют в образовании торфа.