Мхи (моховидные растения)

Моховидные представляют собой самую примитивную группу наземных растений современного мира, которая сохранила много сходных признаков с водорослями.

Мхи являются отделом многолетних (как правило) высших растений, главным отличием которых является регрессивное развитие сопрофита, которое изучается бриологией.

История моховидных растений

Одного мнения в науке о происхождении этого отдела растений не существует – можно только назвать несколько гипотез касательно этого момента. Некоторые исследователи склоняются к мысли, что этот отдел является редуцированными сосудистыми растениями, а многие считают, что и моховидные, и сосудистые произошли от сепаратных видов водорослей.

Если говорить о происхождении, то эволюционно данный вид флоры является тупиковой (а проще говоря, слепой) ветвью развития растений, которые приближены по своему строению к водорослям. Множество из моховидных для своего размножения нуждаются в водной среде

Множество исследований подтверждают, что моховидные, как и большинство споровых, ведут свое происхождение от псилофитов, которыми называют группу вымерших наземных представителей флоры. И именно спорофит мхов (многоклеточная фаза, производящая споры) в науке принято считать конечным результатом ослабления спорофита многих предковых типов.

Моховые и сосудистые растения являются двумя отличающимися эволюционными путями формирования высших растений и характеризуются наличием одного отдаленного предка – предположительно этим видом выступают зеленые водоросли.

Строение

Мхи являются обособленным отделом растений, поскольку у них совершенно отсутствуют такие привычные растениям элементы, как цветки, корни и даже проводящая система. Этот вид флоры размножается при помощи спор, созревающих в органах бесполого размножения (спорангиях) в спорофите. В отличие от сосудистных, моховидные растения в жизненном цикле предпочитают гаплоидное половое поколение, т.е. гаметофит с одинарным набором хромосом, характеризующихся непарностью.

Такой гаметофит представляет собой многолетнее зеленое формирование (обязательно с боковыми отростками листоподобной формы – ризоидами), тогда как бесполая стадия цикла, или спорофит, представляет собой короткоживущее формирование, структуру которого составляет ножка и коробочка, где имеют возможность созревать споры.

Такой спорофит (его еще принято называть спорогоний), отличается более элементарным строением, нежели в любой другой группе высших растений: так, он не имеет возможности укорениться и обычно располагается непосредственно на гаметофите.

В структуру спорофита входят несколько элементов:

• Спорангия, или коробочка, где споры развиваются,
• Спорофоры, или ножки, которые располагают на себе спорангию,
• Стопы, благодаря которым организована физиологическое сообщение с гаметофитом.

С мхами не стоит путать лишайники – тот же олений мох, который является собирательным обозначением для некоторых видов именно лишайников.

Корни моховидного растения

Моховидные растений, точно так же, как и любые водоросли, отличаются полным отсутствием корней: у этого отдела их заменяют ризоиды – отростки покровной ткани. Эти отростки (так же, как и отростки водорослей) способны только удержать растение на поверхности почвы, а вот обеспечить поставку воды и ее всасывание не могут. Именно поэтому мхи (и водоросли) способны поглощать воду всей поверхностью своего организма – и в первую очередь это касается листьев.

Ткани моховидных растений

Самый важный элемент строения каждого растения, относящегося к наземным, является его покровные ткани, которые и обеспечивают защиту живого организма от высыхания. Все наземные растения обладают таким видом тканей, только у моховидных такие ткани развиты на порядок слабее, чем это существует у сосудистых растений.

Довольно часто покровные ткани отличаются меньшим уровнем специализации и включают в свой состав хлоропласты, а это значит, что они выполняют не только защитную, но и фотосинтетическую миссию. Большинство моховидных (тот же сфагнум), обладают листьями, состоящими из единственного слоя клеток, т.е. не обладают дифференцированными покровными элементами.

Наличие тканей такого типа автоматически предполагает и присутствие устьиц (отверстий), предназначением которых является осуществление газообмена. Но нужно понимать, что у большинства мхов эти отверстия функционируют и организованы совсем не так, как это происходит у сосудистых растений. Этот орган не способен регулировать газообмен посредством постоянного процесса открытия-закрытия. Устьица моховидных открыты на постоянной основе – а закрыаются только в случае высыхания организма.

У большей части представителей этого отдела отсутствуют или просто слабо развиты, проводящие ткани. Некоторые из моховидных снабжены только гидроидами (мертвыми клетками), а у самых сложных растений из данного отдела (те же зеленые мхи) своеобразный стебель из фотосинтезирующего поколения по строению напоминает сосудистые растения.

Большинство моховидных характеризуются также и отсутствием специализированных тканей механического свойства, а их гидроиды не обладают особыми утолщениями, позволяющими клеткам сосудистых растений осуществлять опорную функцию. И именно потому, что такие виды растений не обладают хорошо сформированной проводящей и механической тканью, большинство из них не отличается большими размерами – обычно их высота не более 20 см.

Стебель моховидных растений

Тело моховидного растения, так же, как и тело водорослей, получило название слоевища, но именно у мхов можно проследить наличие четкого разграничения на стебель и листья.

У большинства моховидных имеется в наличии проводящая система, сформированная в форме отдельных пучков и обеспечивающая передвижения необходимых растению веществ (минеральных и органических), и воды.

У моховидных листья организованы в качестве тонких пластин зеленого цвета, обладающих литейно-ланцетной формой, состоящих из одного (максимум – всего несколько) слоя. Такой лист обычно содержит бесцветные клетки и клетки-ассимиляторы, обладающие зеленым цветом, содержащие хлорофилл и отвечающие за процесс фотосинтеза.

Многие моховидные снабжены ризоидами – корнеподобными отростками в нижней части стебля – своеобразными выростами эпидермиса, напоминающими по своему устройству корневые волоски. Такие отростки способны заменять корни по своему функционалу – как правило, они закрепляют растение в грунте и обеспечивают всасывание воды и минеральных веществ.

Признаки и характеристики

Моховидные растения можно встретить на всех континентах планеты – даже на Антарктиде, причем они способны существовать в самых экстремальных условиях.

Как правило, моховидные образуют достаточно мощные скопления, предпочитая затененные места, часто – совсем недалеко от воды, но эти растения могут существовать и на сухих участках, расположенных на относительно открытых территориях. А некоторые виды моховидных способны жить даже в пресноводных водоемах, и даже в морской воде, полосе прибоя.

Моховидные, или бриофиты, являются отделом растений, численность которого насчитывает примерно 20 тысяч разнообразных видов – все они сформировали около 7 сотен родов и более сотни семейств.

К моховидным, как правило относятся, за редким исключением, мелкие растения, высота которых не более 30 мм: исключением являются водные мхи – они достигают в длину до полуметра, а эпифиты бывают и того длиннее.

Ранее в этот отдел помимо листостебельных мхов причислялись и печеночные мхи, а также антоцеротовые мхи, однако на сегодняшний день эти таксоны составляют собственный отдел. Раньше для обозначения их совокупности применялся неформальных термин мохообразные.

Растения, принадлежащие к моховидным, характеризуются чередованием гаплоидного и диплоидного поколения, и, в отличии от сосудистых, у мхов доминирует именно гаплоидное поколение.

У моховидных растение плохо развиты большинство важных органов и тканей, которые были сформированы у них в виду необходимости приспособиться к наземному существования: в первую очередь, это приводящая ткань, механическая и покровная; также у них отсутствуют корневая система, которую заменяют ризоиды. Подобно водорослям, моховидные способны впитывать влагу всей поверхностью организма; для успешного размножения им требуется наличие капельно-жидкой среды – мужские гаметы передвигаются именно в жидкости.

Значение моховидных растений

В природе мхи обычно первыми появляются на необжитом субстрате – и именно их роль признается господствующей в процессе биоценоза, где они способны покрыть грунт наподобие ковра – в тундре, например. Мхи держат первенство и в процессе регуляции водного баланса территорий – здесь они характеризуются способностью впитывать почти безграничное количество жидкости, а также удерживать его.

В деятельности человека мхи, являясь причиной заболачивания грунтов, способны влиять на ухудшение качества почв, пригодных к использованию в сельском хозяйстве. Однако, разрастаясь, они способны служить причиной предотвращения эрозии грунтов, впитывая влагу подземных вод. Некоторые растения из этого отдела используются и в медицинских целях в качестве перевязочных материалов. И именно моховидные принимают участие в формировании одного из полезных ископаемых – речь идет о торфе.

Значение моховидных в природе можно очертить следующими функциями:

• Создание особых систем биоценоза – речь о тех о территориях, где мох покрывает почву целиком;
• Способствования накоплению радиоактивных веществ и их удержанию;
• Регулирование водного баланса территорий за счет возможности впитывать влагу.

В антропологической деятельности моховидные растения тоже способны на многое:

• Влияют на продуктивность земель сельскохозяйственного назначения, обеспечивая их заболачивание;
• Сбережение земель от эрозии;
• Использование в медицинских целях как перевязочное средство;
• Источник формирования торфа;
• Утеплитель в строительстве;
• Наполнитель в цветоводстве.

При всем значении моховидных их практическое применение на так широко: в сельском хозяйстве мох часто используют для конопачения построек из бревен, и часто мох служит в качестве биоиндикатора уровня загрязнения окружающего пространства, поскольку мох достаточно чувствителен к состоянию природы и ее загрязнению.

Представители моховидных растений

К наиболее известным представителям моховидных растений можно отнести следующие виды:

Кукушкин лен

Он представляет собой многолетнее растение, которое растет преимущественно на влажных территориях: кукушкин мох отличается зеленовато-коричневым оттенком, и высокой около 20 см.

Стебель растения по спирали украшен мелкими узкими листьями зеленого цвета, а также снабжен ризоидами, благодаря которым растение закрепляется на почве.

Сфагнум

Это многолетнее растение – представитель белых, или торфяных, мхов, благодаря которым и образуются залежи этого полезного ископаемого; сфагнум существует на болотах в условиях умеренного климата.

Сфагнум отличается от кукушкиного льна тем, что его сильноветвящейся стебель не наполнен проводящими пучками, а ризоиды попросту отсутствуют, в следствии чего воду он поглощает всей поверхностью.

Листья сфагнума формируют несколько типов клеток:

• Бесцветные, не снабженные хлоропластом – крупные и с особыми порами в оболочках, которые используются для поглощения влаги.
• Зеленые, содержащие хлоропласт – фотосинтезирующие, мелкие и удлиненные.

Оба типа клеток размещаются в один слой – по этой причине листья сфагнума имею вид двухцветных.

Цикл моховидных растений

Моховидные растения относятся к живым организмам, отличающимся чередованием поколений. В жизненном цикле мхов преобладает половое поколение, или гаметофит, которым отличаются почти все растения. Гаметофит вместе с главным своим предназначением – формированием половых клеток – осуществляет также и вегетативные функции, а именно участвует в фотосинтезе, процессе питания и водоснабжения растения.

Если говорить о бесполом поколении, или диплоидном спорофите, то он на протяжении своего существования соединен с гаметофитом и снабжается им (вода, питание). Большинство мхов имеют мелких спорофит (по сравнению с гаметофитом), который выглядит внешне как спорообразующий орган.

В обычном случае спорогоний формируется из коробочки – и, как правило, завершает полный цикл развития, постепенно полностью занимая архегонию – женский половой орган. Если говорить о антоцеротовых растениях, то у них спорогоний представлен стопой – она внедряется внутрь гаметофита и обеспечивает питание, а также коробочкой, которая непосредственно образует сами споры. Коробочка постепенно увеличивается за счет интеркалярного роста, прорывает архегоний – и уже остальной развитие растения организована в открытом виде.

Имея на старте одноклеточную спору, мхи из нее формируют гаметофит, из которого развивается протонема – своеобразное многоклеточное образование, и закладываются почки. Такая протонема получила название первичной, а вторичная формируется уже в процессе регенерации клеток гаметофита.

Из заложенных в протонеме почек создаются пластинчатые, или облиственные побеги, которые получили название гаметофор – именно из них создаются половые органы. Как раз протонема, почки и гаметофоры в своей связке формируют гаметофит мхов.

Споры мха созревают в коробочке – сложном устройстве, прикрытом специальным колпачком, и имеющим в центре особую вертикальную ось, вокруг которой подвешен спорангий цилиндрической формы, закрепленный на специальных нитях.

После полного созревания спор в коробочке крышечка откидывается, она раскрывается на четыре части и споры высыпаются. Успешному процессу рассеивания спор способствуют особые упругие нити, получившие название элатеры.

Для цикла развития все моховидных можно признать характерными следующие моменты:

• Чередование двух видов поколений – спорофита как диплоидного, и гаметофита в ккачестве гаплоидного,
• Любой жизненный цикло моховидных отличается доминирование гаплоидного поколения, поскольку именно благодаря ему организовывается главная деятельность мха – фотосинтез.
• Спорофит является в некотором роде паразитом – он не способен к самостоятельному питания и просто паразитирует благодаря гаметофиту.
• Моховидные нуждаются во влаге для размножения, поскольку мужские сперматозоиды передвигаются исключительно в жидкости.

Процесс развития моховидных стартует с момента прорастания спор, которое, в конечном итоге, обеспечивает формирование гаметофитов. Споры прорастают в виде ветвящихся проростков в виде однослойных пластинок – они в своем подавляющем большинстве существенно отличаются от взрослых особей моховидных растений.

Стадия протонемы довольно быстротечна – на ней образуется несколько уже созревших гаметофитов (правда, некоторых из моховидных отличаются долговечной стадией протонемы и многократным созреванием мелких гаметофор). Гаметофоры, которые появляются из верхушки протонемы (антоцеротовидные или печеночниковые мхи) – у них они образуют лентовидные талломы, или слоевища, либо из почек, расположенных вдоль протонемы (листостебельные мхи) – здесь они представлены в виде побегов.

Подобные побеги, как правило, состоят из стебля и листьев – преимущественно простых, но иногда даже сложно расчлененных.

Среда обитания моховидных растений

Средой обитания моховидных, как правило, являются территории с повышенным уровнем влажности – те же леса или болота. Но мох можно встретить везде – он доминирует на горных и даже арктических территориях, а некоторые из видов этих растений успешно смогли приспособиться к обитанию в безжизненной горячей пустыне.

Особую и ответственную экологическую роль в окружающем пространстве играют системы торфяных болот – именно отсюда берет начало множество рек на территории Европы.

Отдел моховидных достаточно разнообразен – его составляют несколько десятков тысяч видов растений – и все они очень широко распространены на нашей планете. Если брать умеренных и прохладный климат (касательно северного полушария), то здесь распространение получили зеленые мхи – тот же кукушкин лен, которые формирует рыхлые дернины в хвойных лесах. Болотистая местность, заболоченные луга и леса с повышенным уровнем влажности богаты сфагновыми мхами.

Размножение моховидных растений

Размножение у моховидных растений – это многовариантный процесс: бесполый, вегетативный или половой, что и обеспечило мха, прежде всего, способность к широкому и быстрому распространению.

Варианты размножения моховидных можно разделить на несколько типов:

• Вегетативный процесс, при котором молодые особи формируются благодаря некоторым составляющим материнского растения (те же листья, почки, ветви) – с их помощью растение клонируется, получает возможность разрастись и заселить обширные пространства вокруг.
• Бесполый, так же, как и половой процесс касаются одного растения:
• гаплоидное поколение (именно оно преобладает в жизненном цикле мхов), относящееся к половому процессу.

В этом процессе принимает участие гаметофит – многолетний организм с листоподобными и корнеподобными образованиями, органами размножения у которого служат антеридии (в них образуются сперматозоиды) и архегонии (место формирования яйцеклеток), слияние которых и служит причиной образования диплоидного спорофита.

• Бесполое размножение, которое производится благодаря процессу формирования спор, в котором принимает участие спорофит, находящийся на гаметофите и прикрепленный к нему.

И именно благодаря тесному соединению спорофита и гаметофита исследователи объясняют факт групповых форм образования моховидных растений.

Мхи – познавательное видео