Многообразие растений. Отделы споровых: Мхи, Папоротники, Хвощи и Плауны

Все растения подразделяют на низшие и высшие. Высшие растения подразделяют на споровые и семенные. Отдел Моховидные относят к высшим споровым растениям, так как размножаются они спорами. Мхи — низкорослые, многолетние растения. Это наиболее древняя и просто устроенная группа.

В отличие от водорослей, тело мхов расчленено на стебель и листья, за исключением некоторых мхов, у которых тело представлено слоевищем.

Настоящих корней у мхов нет, их заменяют ризоиды — тонкие нитевидные одноклеточные или многоклеточные выросты, расположенные на нижней части стебля, которыми они укрепляются в почве и всасывают воду.

Отдел Моховидные разделяют на три класса: листостебельные мхи, печёночные, антоцеротовые.

Самый крупный класс — это листостебельные мхи. Название этого класса отражает его внешний вид и строение — растения состоят из стеблей, которые не ветвятся. Это стебли с покрывающими их выростами-листьями разнообразной формы, расположенными по спирали.

Один из самых известных листостебельных мхов — кукушкин лён — это многолетнее растение. Его часто можно встретить в заболоченных местах. Стройные коричневые стебельки этого мха покрыты маленькими тёмно-зелёными листиками и похожи на миниатюрные растения льна.

У мхов происходит чередование бесполого и полового поколений.

У кукушкина льна есть мужские и женские растения. На женских растениях развиваются коробочки на длинных ножках.

В этих коробочках развиваются споры. Споры высыпаются прорастают. Из проросшей споры образуется тонкая зелёная нить — предросток, или протонема. Нить ветвится, на ней появляются почки, из которых затем вырастают мужские или женские экземпляры мха (это бесполое размножение мхов).

Половое же размножение кукушкина льна происходит так. На верхушке одних растений развиваются мужские гаметы (сперматозоиды), на других женские (яйцеклетки).

При наличии воды мужские половые клетки плывут к женской. Затем они сливаются. Поэтому мхи так сильно зависят от воды.

В результате слияния половых клеток образуется зигота — клетка, которая содержит двойной набор хромосом, то есть генетическую информацию от отца и матери. Из этой клетки на женском растении развивается коробочка на ножке — бесполое поколение, из которой будут рассеиваться споры и прорастать в предросток.

При вегетативном размножении у мхов формируются подушковидные дернины, которые сплошным ковром покрывают влажную почву.

Также к листостебельным мхам относят и сфагнум — торфяной мох.

У сфагнума, в отличие от кукушкина льна, сильно ветвящийся стебель. Также он не имеет ризоидов.

Стебель и ветви большинства видов сфагнума покрыты мелкими светло-зелёными листьями. Каждый лист состоит из одного слоя клеток двух разных типов, их различия хорошо заметны под микроскопом.

Узкие зелёные клетки, содержащие хлоропласты, соединены друг с другом и образуют сплошную сеть. В этих клетках за счёт фотосинтеза образуются органические вещества, которые поступают из листьев в стебель.

Между зелёными клетками находятся другие, более крупные прозрачные мёртвые клетки. Их цитоплазма разрушена, сохранились только оболочки с отверстиями, поэтому эти клетки прозрачны и могут заполняться водой или воздухом.

Мёртвые клетки листьев и стеблей сфагнума способны поглощать воду в 20—25 раз больше своей массы, долго её удерживать, постепенно отдавая живым клеткам.

Старейший класс мхов — это печёночные мхи. Большинство мхов-печёночников имеют и стебли, и настоящие листья.

Представитель печёночных мхов — риччия. Это плавающее растение, которое зелёным ковром покрывает поверхность воды.

При достаточном количестве света риччия быстро разрастается, образуя плотные подушки на поверхности воды.

Представители класса антоцеротовых мхов имеют тела в виде пластинчатого слоевища.

Распространены они большей частью в тропиках. И лишь несколько видов встречаются в регионах с умеренным климатом.

К высшим споровым растениям относится и отдел Папоротниковидные.

В сравнении с мхом строение папоротника наиболее сложно. У него имеются не только стебель и листья, как у мха, но и корни. Как мы уже сказали, у мхов настоящих корней нет, их заменяют ризоиды.

Итак, тело папоротника состоит из листовых пластинок, черешка, видоизменённого побега и корней.

Внешне лист папоротника похож на лист пальмы и называется он вайя.

В вайях на свету образуются органические вещества, как и у всех зелёных растений.

С наступлением зимы листья отмирают. Но в почве остаются зимовать подземные органы ─ корневище и отходящие от него корни. В толстом корневище содержится запас органических веществ, отложенных за лето.

На верхушке корневища имеется почка, из которой вырастает новый укороченный стебель. Молодые вайи закручены и напоминают улитку. Их так и называют ― листья-улитки. По мере роста они раскручиваются.

Папоротник внешне похож на цветковое растение, но он никогда не цветёт. Не образует плодов и семян.

Размножается папоротник спорами. Споры созревают в спорангиях на нижней стороне листа.

На срезе вайи при увеличении можно увидеть, что бугорок имеет форму перевёрнутого зонтика, под которым находятся маленькие мешочки ― спорангии. В каждом из них образуются споры. Когда споры созревают, мешочек лопается и споры разбрасываются. Очень мелкие и лёгкие, они разносятся ветром. Если спора попадает на влажную почву, она прорастает. Вырастает маленькая зелёная пластинка — это заросток папоротника.

У папоротников отмечают чередование поколений ― полового и бесполого.

На нижней стороне заростка развиваются мужские и женские гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки). Под заростком задерживаются капельки росы или дождевой воды, в которых сперматозоиды могут подплыть к яйцеклеткам. Происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш. Зародыш сначала получает питательные вещества от зелёного заростка.

Он растёт, и постепенно развиваются корень и очень короткий стебель с первым листом. Весной из зародыша на заростке развивается новый папоротник.

Кроме того, папоротники размножаются и вайями, корневищами, почками. Внешний облик папоротников настолько характерен, что люди обычно называют их всех одинаково — «папоротники», не подозревая, что это самая большая группа споровых растений: существует более 10 000 видов папоротников.

Папоротники разнообразны, они растут в различных условиях. По берегам зарастающих рек и болот можно увидеть папоротник щитовник болотный ─ это многолетнее растение, с отдельными дважды перистыми листьями до 70 см высотой.

В сухих светлых лесах часто встречается папоротник ─ орляк. Это растение имеет значительные размеры. Своеобразный запах листьев отпугивает насекомых.

Благодаря наличию белка и крахмала молодое растение после обработки употребляют в пищу.

Вблизи воды в сухих лесах произрастает папоротник страусово перо. Это многолетнее растение, достигающее в высоту 100─135 см. Этот вид папоротника получил своё название за сходство спороносных листьев с перьями страуса.

Среди папоротников есть и высокие древовидные растения. У них хорошо развиты проводящие и механические ткани, что позволяет им достигать больших размеров.

На увлажнённых полях нередко можно встретить растение, похожее на меленькую ёлочку. Это родственное папоротнику многолетнее растение хвощ.

Название «хвощ» данное растение получило за внешнее сходство с хвостами животных, в частности лошадей.

У хвоща тоже есть корневище, но оно длинное, ветвящееся. От корневища отходят многочисленные корни и надземные побеги, которые появляются у хвоща весной.

Листья хвоща мелкие и недоразвитые, представлены в виде чешуй и располагаются мутовками в узлах. Здесь же образуются и боковые ветви.

У них нет хлорофилла, живут они за счёт запасов органических веществ, отложенных летом в корневище.

Для хвощей также характерно размножение спорами.

Споры заключены в колосках на верхушках весенних побегов. Созревая, колосок растягивается, образуются щели, через которые высыпаются созревшие споры.

Споры имеют четыре лентовидных придатка, которые помогают зацепится будущему хвощу за различные неровности земной поверхности. При прорастании споры образуют заросток, похожий на заросток папоротников.

Мужские и женские клетки заростка соединяются, образуя зиготу, а затем зародыш, который первоначально формируется за счёт заростка и остаётся с ним связанным до тех пор, пока не разовьёт побег и корни.

После спороношения весенние побеги отмирают. На смену им от того же корневища отрастают зелёные летние побеги.

Если на поле много хвощей, значит, почва с повышенной кислотностью и нуждается в известковании.

В медицине используются препараты хвоща полевого, которые обладают разносторонним действием. Их применяют как противовоспалительное, кровоостанавливающее, ранозаживляющее средство, а также при сердечной недостаточности.

В сосновых лесах часто встречается другое родственное папоротнику растение — плаун.  У плауна длинный ветвистый ползучий стебель, густо покрытый мелкими вечнозелёными игловидными листьями.

От стебля отходит корневище с корнями. На этом ползучем стебле данного травянистого растения расположены многочисленные мелкие листья. На верхушках ветвей находятся спорангии на маленьких ножках. В спорангиях в результате деления образуются мелкие споры. После высыпания из спорангия споры прорастают через 3―8 лет.

Во многих районах плаун стал редким, нуждающимся в охране растением.

Современные папоротники, хвощи и плауны — это потомки очень крупных древовидных растений.