Мхи и папоротникообразные - Высшие споровые растения (архегониальные) - СИСТЕМАТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ - НАД ЦАРСТВО ЯДЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ - РАЗНООБРАЗИЕ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

Зеленые мхи. Строение и размножение кукушкина льна. Мох сфагнум, особенности его строения. Образование торфа, его значение. Папоротник. Строение и размножение. Хвощ. Плаун.

Общие указания. Тело высших растений дифференцировано на ткани и органы, которые появились у них как одно из приспособлений к жизни на суше. Спорангии и гаметангии у них многоклеточные. Систематическое положение всех отделов высших растений отражает последовательность их появления на Земле и усложнение строения тела, связанное с изменениями условий жизни в процессе исторического развития органического мира (см. рис. 15, 16).

Рис. 16. Редукция гаметофита и преобладание спорофита в цикле развития растений в процессе эволюции:

А — зеленые водоросли, Б — мхи, В — папоротники, Г — голосеменные, Д — покрытосеменные

Важный момент в изучении высших растений — понимание цикла развития, который заключается в прохождении каждой особью в ее онтогенезе половой и бесполой фаз (поколений). Половое поколение — заросток, или гаметофит, — образуется из спор, имеет гаплоидный набор хромосом. Оно выполняет функцию образования гамет в специальных органах полового размножения — архегониях и антеридиях. Яйцеклетки развиваются в архегониях, сперматозоиды — в антеридиях. Следовательно, само название поколения «гаметофит» и обозначает растение, образующее гаметы. Бесполое поколение — спорофит формируется из зиготы, несет диплоидный набор хромосом. Оно выполняет функцию образования спор в специальных органах — спорангиях. Ткань спорангиев также имеет диплоидный набор хромосом.

Она делится путем мейоза (как и в животном организме при образовании половых клеток в зоне созревания), в результате чего развиваются гаплоидные клетки — споры. Здесь название поколения «спорофит» и означает растение, образующее споры. У мхов преобладает гаметофит (половое поколение), у папоротников, хвощей, плаунов — спорофит (бесполое поколение).

Задание 19

• Повторить учебный материал.

• Ответить на вопросы для самоконтроля.

• Выполнить контрольную работу № 27.

• Проанализировать таблицы 63, 64.

• Проанализировать схему 36, рисунок 17.

Рис. 17. Цикл развития папоротника:

1 — заросток (гаметофит), 2 — архегоний, 3 — антеридий, 4 — зигота (образуется внутри архегония), 5 — развивающийся на заростке молодой спорофит,

6 — спорофит, 7 — сорусы на обратной стороне листа (вайи), 8 — спорангий, 9 — споры, 10 — прорастание споры

Вопросы для самоконтроля

• Какие признаки характерны для высших растений?

• Какие отделы растений относят к высшим растениям?

• Чем отличается цикл развития растения от цикла развития животного?

• Какое поколение называют бесполым и почему?

• Какое поколение называют половым и почему?

• Из чего развивается спорофит и какой он имеет набор хромосом?

• Что развивается из спор?

• Какую функцию выполняет заросток?

• Какой из факторов окружающей среды является главным для размножения мхов?

• Чем представлен у мхов гаметофит и чем — спорофит?

• В чем отличие цикла развития мхов от цикла развития других высших растений?

• В чем преимущество диплоидного растения по сравнению с гаплоидным?

• Почему мхи представляют собой тупиковую ветвь эволюции?

• Чем отличается сфагновый мох от кукушкина льна?

• Какие растения можно считать более достоверными предками папоротникообразных?

• В какой геологической эре и в каких периодах появились и господствовали папоротникообразные?

• При каких условиях древние папоротникообразные могли законсервироваться в виде каменного угля?

• Где развиваются споры у папоротника, хвоща, плауна?

• Что развивается из спор у папоротника, хвоща, плауна?

• Какова функция заростков у высших споровых растений?

• Что является заростком у мха, папоротника, хвоща, плауна?

• Чем различаются заросток и предросток?

• Какова роль различных представителей высших растений в природе и хозяйстве?

Контрольная работа № 27

1. Каково строение тела высших растений (одноклеточное, слоевище, колониальное, листостебельное)?

2. Чем отличается листостебельное тело от слоевища (наличие тканей, отсутствие тканей, наличие органов, отсутствие органов)?

3. Каков способ питания высших споровых растений (фототрофный, хемотрофный, сапротрофный, паразитический)?

4. Какие органеллы характерны для клеток высших растений (ядро, цитоплазма, хроматофор, хлоропласты, митохондрии)?

5. Что развивается из спор у высших споровых растений (гаметофит, спорофит)?

6. Что развивается из зиготы у высших споровых растений (половое поколение с гаметангиями, бесполое поколение со спорангиями)?

7. Где находятся половое и бесполое поколение у мхов (на одном растении, на разных растениях)?

8. Из чего вырастает растение мха (из споры, из зиготы)?

9. Из чего вырастает коробочка у мха (из споры, из зиготы)?

10. Почему процесс образования торфа связан со сфагновым мхом (мох поселяется на болоте, задерживает влагу, не гниет в толще отложений)?

11. Где расположены спорангии: у папоротника (лист, колосок); у хвоща (лист, колосок); у плауна (лист, колосок)?

12. Что служит ограничивающим фактором в цикле развития споровых растений (воздух, вода, температура)?

13. Споры какого из названных растений применяют в металлургии, пиротехнике, медицине (папоротник, мох, плаун, хвощ)?

Схема 36. Цикл развития спорового растения

Экология высших споровых растений

Это первые наземные растения, обитающие во влажных, часто под пологом леса местах, или на болотах, или на полях с кислыми почвами. Господствовавшие в палеозое древовидные папоротники, хвощи и плауны в наше время представлены травами, за исключением тропических древовидных папоротников. Мхи же за этот период изменились мало, так как они занимают только свойственные им влажные места обитания. Этим растениям для размножения необходима вода, поскольку их гаметы — сперматозоиды — переносятся к яйцеклеткам только в капельножидкой среде, а заростки могут расти только на влажной почве. Жизнь в трудных условиях суши вела отбор на такие приспособительные признаки, как формирование вегетативных органов (корень, стебель, лист), органов размножения (архегонии, антеридии, спорангии), а также тканей. В цепях питания прошлых геологических эпох высшие споровые растения занимали ведущее место: они служили пищей для травоядных земноводных, пресмыкающихся. В настоящее время их роль как кормовых растений заметно уменьшилась, но значение в природе осталось: они удерживают воду в почве, создают условия для сохранения и прорастания семян голосеменных и покрытосеменных растений, являются средой обитания для животных. В хозяйстве человека велика роль древних древовидных форм, давших залежи каменного угля, который, как и торф, служит не только топливом, но и ценным химическим сырьем. Среди этой группы растений лишь хвощ полевой является трудноискоренимым сорняком полей с повышенной кислотностью почв. Высшие споровые — живые ископаемые, дошедшие до наших дней, поэтому их надо беречь и охранять. В Красную книгу занесено 22 вида мхов, 10 — папоротников и 4 — плаунов.

Таблица 63. Сравнительная характеристика отделов высших споровых растений

Признаки	Мохообразные	Папоротникообразные	Хвощеобразные	Плаунообразные
Преобладающее поколение	Гаметофит	Спорофит	Спорофит	Спорофит
Чем представлен спорофит (бесполое поколение) в современной флоре	Коробочка на ножке	Листостебельное корневищное травянистое растение. В тропиках — древесное растение	Травянистое растение с членистым стеблем и чешуевидными листьями	Травянистые вечнозеленые растения с мелкими листьями и укореняющимися побегами
Место образования спор	Спорангий, находящийся в коробочке	Спорангии, собранные в сорусы на вайях (листо-стеблях)	Спорангии на спорофиллах, собранных в спороносные колоски	Спорангии на спорофиллах, собранных в спороносные колоски
Чем представлено половое поколение (гаметофит)	Листостебельные растения с архегониями и антеридиями (у зеленых мхов — раздельнополые, у белых — обоеполые)	Зеленые сердцевидные заростки с архегониями и антеридиями; чаще обоеполые, но могут быть и раздельнополые. Размер 1-5 мм	Зеленые лопастные заростки с архегониями и антеридиями. Чаще раздельнополые, но могут быть и обоеполые. Размер 2-4 мм	Бесхлорофильные, гетеротрофные заростки с архегониями и антеридиями, живущие в симбиозе с гриба ми. Только обоеполые. Форма — близкая к полушарию, размер — 20-30 мм
Продолжительность жизни полового поколения (гаметофита)	Много лет	Один сезон	Один сезон	12-15 лет
Расположение спорофита по отношению к гаметофиту	На одном растении	Разные растения
Направление эволюции	Тупиковая ветвь	Прогрессивное направление, давшее семенные растения

Таблица 64. Эволюция размножения высших споровых растений

Признаки	Равноспоровые	Разноспоровые
Размер спор	Все споры одного размера	Крупные — мегаспоры; мелкие — микроспоры
Количество спор	Много	Мегаспор — 4; микроспор — много
Как образуются споры	Путем мейоза	Путем мейоза
Из чего образуются споры	Спорогенная ткань 2n (материнские клетки)	Материнская клетка мегаспор — 2n; спорогенная ткань — 2n(материнские клетки)
Где образуются споры	В спорангии	Мегаспоры — в мегаспорангии, микроспоры — в микроспорангии
Где расположены спорангии	На спорофиллах или на вайях	Мегаспорангии — на мегаспорофиллах, микроспорангии — на микроспорофиллах
Что формируется из спор	Заросток (гаметофит) обоеполый или раздельнополый	Из мегаспор — женский заросток (женский гаметофит), из микроспор — мужской заросток (мужской гаметофит)
Особенности заростка (гаметофита, полового поколения)	Автотрофное (или симбиотическое) самостоятельное растения с архегониями и антеридиями	Редуцированный гаметофит, полностью зависящий от спорофита. Архегонии сохраняются (кроме покрытосеменных), антеридии редуцированы
Представители	Травянистые хвощи, плауны, папоротники	Вымершие древовидные каламиты, современные водные папоротники, плаун селагинелла, голосеменные (современные и вымершие), покрытосеменные (современные и вымершие)
Значение для эволюции	Тупиковая ветвь	Прогрессивная ветвь