Мхи и папоротники

Название|Сфагнум болотный (Sphagnum palustre) Класс|Листостебельные мхи Среда|Болота и влажные леса умеренной зоны Факты|Может удерживать воду в 20–25 раз больше собственной массы; торф — это спрессованный сфагнум, накапливавшийся тысячелетиями

Название|Папоротник щитовник мужской (Dryopteris filix-mas) Класс|Папоротниковидные Среда|Тенистые лиственные леса Факты|Вайи (листья) разворачиваются из улиткообразного завитка; спорангии на нижней стороне листа собраны в сорусы, видимые невооружённым глазом

Определение. Мхи

Мхи (отдел Bryophyta) — низшие наземные растения без настоящих корней, стеблей и листьев в полном смысле. Вместо корней у них ризоиды — нитевидные одноклеточные или многоклеточные выросты, прикрепляющие растение к субстрату. Проводящей ткани нет или она развита слабо.

Отдел|Моховидные (Bryophyta) Классы|Печёночники, Антоцеротовые, Листостебельные мхи Пример|Кукушкин лён (Polytrichum commune), Сфагнум (Sphagnum) Отличие от сосудистых|Нет ксилемы и флоэмы, нет настоящих корней

Строение листостебельного мха

Кукушкин лён имеет тонкий «стебель» с листоподобными выростами. Вода передвигается по наружным клеткам через осмос — медленно, от клетки к клетке. Именно поэтому мхи не вырастают выше 20–30 см: проводящая система не справляется с большим расстоянием.

Препарат|Ризоиды кукушкина льна (давленый препарат) Что видно|Коричневые нитевидные клетки, прикрепляющиеся к кусочкам почвы Увеличение|×100 Вывод|Ризоиды — только для прикрепления, всасывания почти нет; воду мхи поглощают всей поверхностью

Размножение мхов: чередование поколений

Мхи размножаются спорами и половым путём, причём обе формы существуют как самостоятельные растения — это называется чередование поколений.

Процесс|Жизненный цикл мха (кукушкин лён) Шаг 1|Спора попадает на влажную почву и прорастает в протонему (нить зелёных клеток) Шаг 2|Из протонемы вырастает гаметофит — привычное зелёное растение мха (оно гаплоидное: один набор хромосом) Шаг 3|На верхушках стеблей образуются органы полового размножения; сперматозоиды плывут по капле воды к яйцеклеткам — оплодотворение возможно только при наличии воды Шаг 4|Из зиготы вырастает спорофит — коробочка на ножке, сидящая на гаметофите. Это диплоидное поколение Шаг 5|В коробочке созревают споры, высыпаются, и цикл повторяется Ключевой факт|Гаметофит доминирует — именно он живёт годами; спорофит паразитирует на гаметофите

Определение. Папоротники

Папоротники (отдел Polypodiophyta) — сосудистые споровые растения с настоящими корнями, стеблями и листьями. По строению клеток и тканей они несравнимо сложнее мхов: есть ксилема, флоэма, проводящие пучки.

Отдел|Папоротниковидные (Polypodiophyta) Примеры|Щитовник мужской, орляк обыкновенный, страусник Отличие от мхов|Есть корни, ксилема, флоэма; спорофит доминирует Отличие от семенных|Размножение спорами, не семенами; для оплодотворения нужна вода

Строение папоротника

У папоротника различают:

• Корневище — горизонтальный подземный стебель с многочисленными придаточными корнями. Содержит запасы питательных веществ и переживает зиму.
• Вайи (листья) — крупные, часто рассечённые. Молодые вайи свёрнуты в характерные «улитки» и разворачиваются снизу вверх.
• Сорусы — скопления спорангиев на нижней стороне вайи, покрытые плёнкой (индузий).

Препарат|Нижняя сторона вайи папоротника Что видно|Округлые коричневые сорусы; под индузием — спорангии с шаровидными спорами Увеличение|×40–100 Вывод|Каждый спорангий содержит 48–64 споры; при высыхании клетки кольца пружинят и выстреливают спорами

Размножение папоротников

В жизненном цикле папоротника спорофит (привычное нам растение) доминирует. Споры прорастают в крохотный заросток (заросток = гаметофит) — зелёную сердцевидную пластинку размером несколько миллиметров. На нём образуются сперматозоиды и яйцеклетки. Оплодотворение требует воды. Из зиготы вырастает новый спорофит.

Явление|Почему папоротники не растут в пустыне Причина|Для оплодотворения сперматозоид должен доплыть по воде от антеридия к архегонию на заростке. Без капли воды (дождь, роса) половой процесс невозможен Вывод|Папоротники привязаны к влажным местообитаниям, несмотря на хорошо развитую проводящую систему

Значение мхов и папоротников

Мхи накапливают воду в болотах, предотвращая пересыхание почвы. Торф — продукт медленного (тысячелетиями) накопления полуразложившегося сфагнума — используется как топливо, удобрение и субстрат для выращивания растений. Сфагнин — антисептик в клетках сфагнума — использовался как перевязочный материал в Первой мировой войне.

Папоротники каменноугольного периода (300 млн лет назад) были гигантскими деревьями высотой 30–40 м — их остатки образуют каменный уголь.

Геологическое прошлое: папоротниковые леса

Современные папоротники — лишь тень своих предков. В каменноугольном периоде (360–300 млн лет назад) на Земле существовали папоротниковидные леса: деревья высотой 30–40 метров, напоминающие колонны с кронами из огромных вайи. Вместе с хвощами и плаунами они образовывали сплошные болотистые джунгли.

Отмирая, гигантские папоротники не разлагались полностью: в условиях болотистой среды с дефицитом кислорода их органика накапливалась слоями. За миллионы лет под давлением горных пород она превратилась в каменный уголь — основное топливо промышленной революции. По сути, каменный уголь — это запасённая солнечная энергия каменноугольных лесов.

title: Образование каменного угля chain:

• cause: Гигантские папоротники, хвощи и плауны отмирают в болотах каменноугольного периода effect: Органика не разлагается полностью — нет достаточно эффективных бактерий, разрушающих лигнин в древесных стенках клеток
• cause: Слои органики погружаются под осадочные породы; давление и температура возрастают effect: За 300 млн лет органика превращается в каменный уголь outcome: Современные угольные месторождения — прямое наследие папоротниковых лесов

Важно! Различия мхов и папоротников

⚠️ Главное отличие: мхи — без настоящих корней и проводящих тканей (или с зачаточными); папоротники — с корнями, ксилемой и флоэмой.

⚠️ У обоих для оплодотворения нужна вода — поэтому ни мхи, ни папоротники не освоили по-настоящему засушливые места.