Мхи. Многообразие. Строение мхов, их значение. Классы и отделы моховидных растений

Вопрос 1. Что такое ризоиды?

Ризоиды - нитевидные образования из одной или нескольких однорядных клеток; служат для прикрепления к субстрату и поглощения из него воды и питательных веществ. Имеются у мхов, лишайников, некоторых водорослей и грибов.

Вопрос 2. Почему водоросли относят к низшим растениям?

Водоросли относятся к низшим растениям, т.к они не имеют ни корней, ни стеблей, ни листьев.

Вопрос 3. Что такое спора?

Споры – микроскопические зачатки низших и высших растений, имеющие разное происхождение и служащие для их размножения и (или) сохранения при неблагоприятных условиях. В биологии понятие «спора» подразделяется на:

* споры бактерий, служащие для пережидания неблагоприятных условий;

* споры растений, споровиков и грибов, служащие для размножения.

Лабораторная работа № 10. Строение мха.

1. Рассмотрите растение мха. Определите особенности его внешнего строения, найдите стебель и листья.

Стебель прямостоячий не разветвленный. Длина стебля составляет 12см, но может достигать 30-40 см. Стебли густо покрыты листьями. На верхушке есть коробочка со спорами. В низу стебля есть выросты – ризоиды.

2. Определите форму, расположение, размер и окраску листьев. Рассмотрите лист под микроскопом и зарисуйте его.

Листья ввогнутые тёмно-зелёные, имеют обхватываюий стебель черешок. Каждый лист на верхней своей поверхности имеет ассимиляционные пластиночки и крупную основную жилку. Лист похож на толстоватую иголочку и на миниатюрные растения льна. Нижние листья на стебле развиваются в форме чешуек.

3. Определите, ветвистый или неветвистый стебель у растения.

У мха неветвистый стебель.

На верхушках мужских растений размещаются половые органы, в которых развиваются подвижные половые клетки (гаметы) - сперматозоиды.

У женских растений на верхушках расположены половые органы с женской половой клеткой (гаметой) - яйцеклеткой.

На женских растениях развиваются коробочки на длинных ножках, покрытые волосистыми заострёнными колпачками. Они напоминают сидящую кукушку. В коробочках развиваются споры. Высыпаясь и прорастая, они образуют новые растения мха.

5. Рассмотрите коробочку со спорами. Каково значение спор в жизни мхов?

Растение образует многочисленные споры. Высыпаясь и прорастая, они образуют новые растения мха. Из каждой споры при благоприятных условиях развивается побег с небольшой продолжительностью жизни, который выглядит как коробочка (спорангий) на ножке.

6. Сравните строение мха со строением водоросли. В чём их сходство и различие?

Различия: у водорослей нет корней, их тело представлено слоевищем. У мхов появляются ризоиды. Водоросли живут только в водной среде, мхи живут только во влажной среде. У мхов есть стебли и листья, но их нет у водорослей.

Сходства: в клетках есть пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), поэтому могут осуществлять фотосинтез. Неограниченно растут в течении всей жизни. Неподвижны.

7. Запишите свои ответы на Вопросы.

Вывод: мхи по сравнению с водорослями более развиты. Они уже могут находиться не в воде, а во влажной среде. Уже появляются стебли и листья.

Вопрос 1. Почему мхи называют высшими споровыми растениями?

Так как тело мхов расчленено на стебель и листья, а размножаются они спорами, то их относят к высшим споровым растениям.

Вопрос 2. Каково строение кукушкина льна?

Его стройные коричневатые стебельки покрыты маленькими тёмно-зелёными листиками и похожи на миниатюрные растения льна.

У кукушкина льна есть мужские и женские растения. На верхушках мужских растений размещаются половые органы, в которых развиваются подвижные половые клетки (гаметы) - сперматозоиды (от греческих слов «сперма» - семя, «зоон» - живое существо и «эйдос» - вид). У женских растений на верхушках расположены половые органы с женской половой клеткой (гаметой) - яйцеклеткой.

На женских растениях развиваются коробочки на длинных ножках, покрытые волосистыми заострёнными колпачками. Они напоминают сидящую кукушку. Отсюда и название мха - кукушкин лён. В коробочках развиваются споры. Высыпаясь и прорастая, они образуют новые растения мха.

Вопрос 3. Чем сфагнум отличается от кукушкина льна?

Кукушкин лен – зеленый мох, сфагнум - светло-зеленый мох, торфяной. У кукушкина льна есть ризоиды, у сфагнума-нет. У кукушкина льна стебель не ветвится, а у сфагнума - есть ветви трех видов, в листьях у кукушкина льна нет мертвых клеток, а у сфагнума их большое количество, это воздухоносные клетки, способные к поглощению влаги. Коробочки со спорами у кукушкина льна имеют волосистый колпачок и вытянутую форму, у сфагнума они без колпачка и округлые. У кукушкина льна растения мужские и женские, а у сфагнума – обоеполые. Коробочки со спорами у кукушкина льна располагаются на верхушках женских растений по одной, а у сфагнума по 3-5.

Вопрос 4. Чем мох отличается от водоросли?

Мхи более сложно организованы, чем водоросли. Среди водорослей есть большая группа одноклеточных, все мхи – многоклеточные организмы. Большинство водорослей живет в водной среде, большинство мхов – на суше, но с высоким процентом влажности. Тело мха дифференцированно на органы, лишь у самых развитых водорослей можно наблюдать что-то похожее на ткани. У мхов есть внешние отличия между мужскими, женскими особями, между половым и бесполым поколением. У водорослей все особи одного вида одинаковы. Мхи не могут размножаться вегетативно, а водоросли могут. Мхи имеют стебли и листья, как все высшие растения, а у водорослей таллом.

Вопрос 5. Какое значение имеют мхи в природе и жизни человека?

Мхи, поселяясь на лугах, в лесах, сплошным ковром покрывают почву, затрудняя поступление воздуха. Это ведёт к закисанию и заболачиванию почв.

Листостебельные, особенно сфагновые, мхи сплошным ковром покрывают болота и, отмирая, образуют торф, который широко используется человеком. Торф применяется как топливо, удобрение и как сырьё для промышленности. Из торфа получают древесный спирт, карболовую кислоту, пластмассы, изоляционные ленты, смолу и многие другие ценные материалы. Некоторые животные питаются мхом.

Подумайте

Почему даже самые крупные мхи не достигают размеров более 80 см?

Мхи не бывают высокими потому что в местах, где они произрастают очень "бедная" почва. Морозы и сильный ветер - довольно неблагоприятные условия для существования. У мхов нету проводящей системы и, как следствие, ограниченный рост в высоту.

Задания для любознательных

1. Рассмотрите под микроскопом листья мха сфагнума. Отметьте особенности строения двух типов клеток, из которых они состоят.

В клетках листа присутствуют два вида клеток. Узкие зеленые клетки, в которых происходит фотосинтез (есть хлорофилл), соединены концами и образуют сетчатую структуру, в которой происходит движение органических веществ. Между ними находятся крупные прозрачные мертвые клетки, от которых остались только оболочки (в них вода).

2. Поместите в банку с влажной почвой немного риччии. Банку накройте стеклом и поставьте в тёплое светлое место. Следите, чтобы почва была постоянно влажной. Наблюдайте, что будет происходить с риччией.

Риччия начнет развиваться, т.к. условия благоприятные (от влажного и теплого воздуха, света). У плавающей риччии ризоидов нет, но на сырой почве она может их образовать.

Если растить риччию в воде, то если температура ниже, чем 20°С, рост риччии замедляется, но внешний вид остается привлекательным. Также надо знать, что оптимальной для этого растения считается мягкая вода, жесткость которой не должна превышать 15 единиц, но если этот показатель выше 8, это уже негативным образом сказывается на росте. Допустимый уровень pH – 4-8.

О том, какие бывают мхи (название вида, рода) знают далеко не все. В лучшем случае из школьного курса биологии вспоминается всем знакомый кукушкин лен или сфагнум. В действительности же достаточно большая по численности группа этих растений стоит совершенно обособленно от других ныне существующих. Не обнаружено каких-либо связей или переходных, промежуточных форм. В обычной жизни очень часто путают не только названия мхов и лишайников, но и сами растения, встречая их, например в лесу. Почему бы не разобраться более подробно с этими удивительными жителями планеты Земля.

Мхи - одни из самых древнейших растений на Земле

Размножение мхов

Эти растения имеют своеобразный цикл размножения. Названия мхов и их распространение различно, но все они схожи тем, что в одном растении объединен гаметофит и спорофит. Последний также называют бесполым поколением. Он представлен небольшой коробочкой со спорами, которая с помощью ножки-присоски закреплена в гаметофите. Развитие полового поколения берет начало с момента прорастания споры. Первоначально развивается нитчатое или пластинчатое образование (протонема), на которой закладываются почки, из которых затем вырастает пластинчатое слоевище или стебли с листочками, в зависимости от того, какие это виды мхов. Названия органов полового размножения высших растений знакомы многим еще со школы - это архегонии и антеридии. Первые представляют собой женские органы размножения, характерные для высших споровых растений, а так же отряда Голосеменных. Антеридии - это мужские органы, они имеются у высших растений и водорослей.

Классификация

Остановимся более подробно на вопросе о том, какие бывают мхи. Название два существующих класса имеют весьма необычные: печеночные и листостебельные. Ранее в классификацию так же включали Антоцеротовые мхи. Но позже ученые пришли к выводу, что это различные группы растений и выделили их в специальный отдел. Каждый класс имеет свои специфические черты и особенности.

Класс Печеночники или Печеночные: виды мхов, названия и фото

Отличительная особенность всех видов этих растений заключается в большом разнообразии гаметофитов и сходстве спорофитов. Общая численность класса составляет около 300 родов и 6 000 видов мхов. Произрастают они в основном в тропическом климате. Для них очень характерно вегетативное размножение более или менее развитыми частями таллома.

Бывают виды, которые не закреплены ни на почве, ни на деревьях, например, риччия плавучая. В естественных условиях она встречается на территории Дальнего Востока и Предкавказья. Иногда ее также разводят в аквариумах.

На территории России так же достаточно распространена маршанция многообразная. Этот мох растет на почве. Тело растения (таллом) имеет вид многослойной, сильно ветвящейся пластинки и размеры до 10 сантиметров. Растения раздельнополые, а органы размножения размещаются над пластинкой на особых подставках в виде зонтика.

Какие существуют родовые названия мхов класса Печеночников? Перечислим некоторые из них: сферокарпус, паллавицинии, симфиогина, мерчия, гименофитум, метцгерия, риччия.

Класс Листостебельные мхи: примеры, названия

Это самый многочисленный класс, который включает более 15 000 видов, объединенных в 700 родов. Помимо своей многочисленности они также отличаются важной ролью в растительной оболочке Земли. Гаметофит у представителей данного класса может расти вертикально вверх либо в горизонтальной плоскости. В зависимости от этого их делят, соответственно, на ортотропные и плагиотропные виды. Листостебельные мхи для удобства разбили на три подкласса: сфагновые, андреевые, бриевые.

Подкласс Сфагновые мхи

Всем знакомы эти названия мхов. Растений, включенных в подкласс, насчитывается более 300 видов (40 видов встречается в нашей стране), и произрастают они по всему миру. Все представители вида отличаются достаточно крупными размерами и окрасом бело-зеленого, бурого или красного оттенка. В основном виды этого подкласса составляют растительность зоны тундр и являются главным источником образования торфяных залежей.

Род Сфагнум, или торфяной мох, включает 120 видов. Все они растут на болотах, покрывая их сплошным ковром. Стебли ежегодно дают прирост по 2-3 см, при этом нижняя часть отмирает и разлагается, но не гниет. Причина этой особенности заключается в том, что в теле мха образуется карболовая кислота, являющаяся антисептиком. Отмершая часть и образует торф, но это процесс очень медленный. Так, было рассчитано, что 1 метр таких залежей образуется в течение 1 000 лет!

Еще один представитель рассматриваемого подкласса - тортула сельская. Растет этот мох на имеет необычное. Место обитания: от тундры и до зоны арктических пустынь. Закрепляется на оголенных корнях деревьев и коре, а также камнях. Имеет характерный бурый или зеленовато-коричневый цвет, стебель вырастает до 10 сантиметров.

Приведем некоторые названия мхов рассматриваемого рода: , оттопыренный, бурый, гиргензона, магелланский, папиллозный.

Подкласс Бриевые мхи

Подкласс достаточно многочислен и включает более 14 000 видов, 1 300 из которых встречаются на территории России. В основном это многолетние растения, достигающие весьма внушительных размеров: от 1 мм до 50 см в высоту. Окрас обычно зеленый, красно-бурый или даже почти черный. Растут они, как правило, на почве, гнилых деревьях или на листьях. Они абсолютно не выносят соленых почв. Хорошо всем знакомы такие названия мхов на русском, как кукушкин лен, или по-научному политрихум обыкновенный, бриум волосконосный. Произрастают они в северной и чаще всего в лесу.

Подкласс Андреевые

Это группа малочисленных растений (около 120 видов), произрастающих в холодных климатических условиях (Арктика и Антарктика). Их можно встретить на камнях и скалах, на которых они образуют что-то вроде подушечек. Представителями данного подкласса являются андрэя скальная, сплахнум красный и желтый, родобриум розетковидный, леукобриум сизый, полия поникшая, дикранум многоножковый. Это лишь некоторые виды мхов. Названия и фото остальных представителей подкласса можно найти в ботанических атласах, где также будет дано подробное описание рода и вида.

Отдел Антоцеротовые

Антроцеротовые ранее рассматривались как мхи и выделялись в отдельный класс. Теперь их определяют как имеющие схожий по строению таллом. Для слоевища характерна розетковидная форма, на нижней стороне есть ризоиды. Это обитатели тропиков, и лишь несколько видов произрастают в условиях умеренного климата.

Как отличить мох от лишайника?

Люди очень часто путают не только названия мхов и лишайников, но и вообще их внешность. Главное отличие состоит в том, что последние - это представители низших споровых растений, которые появились на Земле гораздо раньше мхов. Некоторые лишайники даже имеют название, которое прямо указывает на принадлежность к совершенно к другой группе растений. Например, дубовый мох, ирландский мох, олений мох. Названия сохранились первоначальные, но к рассматриваемому отделу Моховидные они отношения не имеют. Дубовый мох имеет красивое научное название Эверния Сливовая. Если посмотреть на фото, то сразу станет понятно, что это лишайник. Растет он, как видно из названия, на коре дуба, а так же некоторых хвойных растениях.

Тело лишайников - это симбиоз водоросли и гриба. Они не имеют корней, а у мхов есть их подобие - ризоиды. Говоря еще проще, тело лишайника - словно бутерброд: сверху и снизу гриб, а посередине водоросли, которые и осуществляют процесс фотосинтеза. Субстрат, к которому прикреплен лишайник (чаще всего деревья), разрушается под действием особой кислоты, которую выделяют грибы. Более того, она способна разрушать даже камень. Поэтому эти растения достаточно вредны. Так, при их появлении, например, на плодовых деревьях, они попросту разрушают кору. Но в то же время лишайники - это показатель чистоты воздуха, ведь они абсолютно не переносят загазованности.

Папоротники в эволюционном плане стоят на одну ступень выше мхов. Объясняется это тем, что у них имеется сосудистая проводящая система, по которой в растение поступает вода и растворенные в ней минеральные вещества. Они более знакомы людям и встречаются повсеместно в лесах. Щитовник и орляк - это всем известные названия. Мхов и папоротников все же объединяет одно значительное сходство: и те, и другие размножаются не семенами, а спорами. То есть наблюдается чередование полового и бесполого поколения (спорофита и гаметофита). Кроме того, они очень часто бывают соседями в естественной среде обитания, так как и те, и другие предпочитают тень и высокую влажность.

Значение мхов

Мхи в естественной среде - это первопроходцы, они первыми заселяют территории, климатические условия которых подчас не подходят ни одному другому растению. Эти растения являются неотъемлемой частью всей биосферы в целом. Мхи создают особые биоценозы в тундре, покрывая землю сплошным ковром.

Они обладают очень выраженной способностью удерживать влагу, пользу от которой можно трактовать с двух сторон. С первой точки зрения, они регулируют водный баланс в почве, а со второй - способствуют заболачиванию лесов, лугов и сельскохозяйственных земель.

Сфагновые мхи - это ценнейший источник образования залежей торфа, который широко используется в качестве топлива, материала для строительства и в сельском хозяйстве. Кроме того, некоторые виды используются в медицине, так как обладают антибактериальными свойствами. Но образование сфагновых и гипновых болот имеет существенное значение и для всей экосистемы в целом. Это место произрастания многих кустарников и травянистых растений, дом для многочисленных промысловых животных и птиц. Но самое главное, болото - это что-то вроде запасного резервуара с пресной водой. Ведь словно губка, впитывая в себя все осадки, оно постепенно затем отдаёт влагу в почву небольшим ручьям, которые вытекают из него. Болото исполняет роль регулировщика влажности прилегающей территории.

О мхах и лишайниках большинство из нас знает лишь то, что это самые простые виды растений, и еще, что по тому, с какой стороны растёт мох, можно как-то выбраться из леса, если заблудился. Но вот такие термины, как «бриология» или «сфагнум», для всех, кто не является профессиональным биологом, флористом или аквариумистом, могут быть непонятными. Восполним пробел в знаниях, ведь это довольно интересно!

Что такое мхи, и где они встречаются

Мхи (более точное название - моховидные) представляют собой отдел царства растений, объединяющий в себе такие виды, в цикле воспроизведения которых жизненная стадия «гаметофит» (половое поколение с одинарным набором непарных хромосом) преобладает над стадией «спорофит» (бесполое поколение).

Научное определение мхов - бриофиты, отсюда и происходит название изучающего их раздела ботаники - бриология. Подавляющее большинство моховидных принадлежит к классу листостебельных мхов.

Стебли этих растений, располагающиеся над поверхностью земли, усеяны мелкими листьями-выростами, в то время как подземная часть имеет множество длинных нитевидных отростков, так называемых ризоидов. Представители данного вида имеют как сходства, так и существенные отличия от своих сородичей по царству.

Мхи, подобно грибам и бактериям, размножаются спорами. На этой ранней и скоротечной бесполой стадии своего жизненного цикла моховидные представляют собой простейшее образование (спорофит) в виде коробочки на ножке, физиологически связанное со своим материнским растением.
Спорофит выполняет одну единственную функцию - обеспечивает созревание спор, после чего быстро засыхает и отмирает.

Бриофит полового поколения - второй стадии жизненного цикла - представляет собой многолетнее растение (гаметофит), которое имеет подобие корневых отростков и листоподобные выросты. Однако это лишь внешнее сходство с лиственными растениями.

Важно! Мхи не имеют ни корней, ни цветов, ни сосудистой проводящей системы в традиционном понимании этих терминов.

В силу отсутствия подлинной корневой системы, мхи имеют критическую зависимость от влажности воздуха вплоть до полной приостановки жизнедеятельности в засушливое время. Как только уровень влажности восстанавливается, растение оживает. Трудно себе представить местность, где бы ни произрастали мхи.

Эти растения при благоприятных условиях способны затягивать сплошным покрывалом огромные площади в лесах и междулесье, селиться на почве, деревьях, других растениях, камнях, песке, в любых климатических зонах - от Арктики до пустыни. Не уживаются они лишь в солёной морской воде.

Значение мхов

Значение мхов в формировании и развитии биосферы Земли трудно переоценить. С доисторических времён древние прародители современных лишайников, мхов и папоротников постепенно колонизировали безжизненные до того пустоши, создавая в результате своей жизнедеятельности почвенный покров, необходимый для других растений, и становясь таким образом своеобразными «первопроходцами» в озеленении нашей планеты.

Важно! Моховидные являются основой болотных экосистем. В засушливых же районах, благодаря свойству подобно губке, накапливать и сохранять большие объёмы воды, мшистые заросли препятствуют наступлению пустыни.

В местах своего доминирующего произрастания мохообразные способны укрывать огромные площади земной поверхности, выступая естественным убежищем для животных и птиц. В районах тундры и вечной мерзлоты они являются стабилизирующим фактором, препятствующим таянию подземных льдов, образованию оползней и оврагов, способствуют сохранению рельефа местности.

Видео: значение мхов

Если говорить о значении моховидных для человека, то применение их весьма разнообразно. Вытяжки из определенных видов этих растений могут использоваться в косметологии и медицине в качестве тонизирующих, антисептических и кровоостанавливающих средств.

Для жителей районов Крайнего Севера, вдали от цивилизации, мох весьма актуален как естественный утеплитель жилищ, а, скажем, в тайге может применяться в качестве перевязочных материалов при оказании медицинской помощи.

Декоративные виды моховидных - один из важнейших элементов ландшафтного дизайна и оформления флористических композиций. И всё же прежде всего в человеческой жизни находит применение торф - естественные отложения отмирающих сфагновых мхов.

Торф применяется:

• как топливо в энергетике;
• как сырьё и наполнитель для почвенных смесей и удобрений, а также как мульча в агротехнике и сельском хозяйстве;
• в качестве подстилки на зверофермах и птицефабриках;
• как утеплитель в строительстве;
• в металлургии, медицине, химической промышленности, экологии и многих других отраслях.

Лесные мхи

Лес - идеальное место для произрастания моховидных. Здесь они уживаются на деревьях, камнях, по берегам ручьёв и озёр, предпочитая в меру затенённые, влажные места, зачастую застилая сплошным ковром значительные пространства.

Все они относятся к классу листостебельных мхов, а, значит, имеют стебель, в надземной (надводной) части покрытый мелкими листочками, а в нижней, постоянно отмирающей части, - припушенный многочисленными выростами. Различные виды мхов отличаются не только формой и окраской листочков, но и плотностью и направлением роста стебельков.
Следует отметить, что в тёплую и влажную погоду мшистые заросли всегда имеют пышный и сочный вид, играя расцветками от голубовато-зелёной до жёлто-бурой, что создает поистине собой восхитительное зрелище. В отсутствии влаги всё это великолепие быстро тускнеет, словно покрываясь толстым слоем пыли.

К наиболее распространенным представителям лесных моховидных относятся:

1. Климациум.

Надземная часть климациума представляет собой невысокий стебелёк (до 15 сантиметров), который поднимается вертикально вверх, несколько раз кустообразно разветвляясь во все стороны, и в самом деле напоминая небольшое деревцо.
«Ствол» и «ветви» этого деревца усеяны мелкими чешуйчатыми листочками, которые в сухом состоянии играют яркими желтовато-зелеными оттенками.

Знаете ли вы? Интересно, что мхи могут «просыпаться» даже после очень длительного замораживания. Так, в 2014 году на Южном полюсе ученые обнаружили образцы замороженных мхов. Их возраст был определён в 1530 лет. После каких-нибудь двух-трех недель, проведённых в инкубаторе с подходящими условиями, мох начал расти. В среде бриологов это событие восприняли как сенсацию.

Нижняя (подземная) часть стебля - ползучая, усеяна едва заметными ризоидными нитями. Разветвляясь, она образует подобие сети, в узлах которой поднимаются кустики надземной части. Цилиндрическая коробочка спорогона располагается на длинной ножке красного цвета и содержит от 12 до 15 спор.

Климациум довольно часто можно встретить на осветлённых участках в густых влажных лесах, вблизи болот, рек, по берегам озёр.

Под этим названием скрывается целый род моховидных, насчитывающий более сорока разновидностей.

Наиболее распространенные представители этого рода следующие:

• мний, или мниум волнистый;
• мниум морщинистый;
• мниум остроконечный или лесной;
• мниум средний;
• мниум точечный;
• мниум цинклидиевидный.

Главной особенностью мниума являются довольно крупные (до 5 мм) листья овальной формы, свободно расположенные в одной плоскости с двух противоположных сторон на одиночном стебельке, не превышающем в длину пяти сантиметров.

Знаете ли вы? Удивительным является тот факт, что живые клетки листиков мниума тоже располагаются в одной плоскости. Иными словами, лист имеет минимально возможную толщину - всего лишь в одну клетку.

В сухую погоду листья мниума чрезвычайно сморщиваются и сильно уменьшаются в размере. Спорогон имеет овальную коробочку, свисающую с ножки желтовато-красного цвета, длиной не более 3 сантиметров. В коробочке может созревать от 17 до 30 спор (в зависимости от разновидности).

Мниум распространён повсеместно, главным образом в лесах, предпочитая при этом густо засаженный сосняк с увлажнённой почвой. Часто селится на камнях и старых пнях, образуя ярко-зелёные заросли.

В сосняках и еловых лесах (обязательно с примесью сосны) можно встретить один из самых изящных моховидных - птилиум. Несмотря на повсеместное распространение, он почти никогда не образует сплошного покрывала на земле, больше предпочитая селиться у основания деревьев, образуя одиночные, но густые заросли бледно-жёлтого или жёлто-зелёного цвета с шелковистым отливом.
Птилиум имеет средней высоты стебли (могут достигать 20 сантиметров), от которых в противоположные стороны отходит множество густо расположенных веточек с листьями. Своим видом эти образования напоминают птичье перышко или листья папоротника. Листочки у этого мха, в отличие от мниума, очень мелкие, узкие (до 1 мм), заостренные, с множеством продольных складок.

Споровая коробочка цилиндрическая, слегка примята, почти всегда расположена горизонтально. Ножка спорогона красного цвета от 2 до 5 сантиметров в длину. Количество спор в коробочке от 10 до 14 штук.

В лесной зоне немало различных ландшафтов. Это и лесные чащи, и холмистые луга, и поля, и даже скальные массивы. Однако болото - особенный, неповторимый в своем роде мир! Оно формируется десятки лет, а прожить может тысячелетия, при этом постоянно расширяясь и захватывая все новые и новые территории.

Как ни удивительно, но способствует этому именно мох. Точнее, его представители - сфагниды. Сфагнум, его также называют белый или торфяной мох - род, объединяющий более сорока видов болотных мхов, достоверное определение каждого из которых возможно лишь в процессе микроскопического исследования.
Он представляет собой небольшой, пучкообразно ветвящийся стебелёк, покрытый мелкими листочками, расположенными по спирали. Цвет растения варьируется от желтовато-зелёного до пурпурно-красного (в зависимости от разновидности). На нижней (подводной) части стебля отсутствуют ризоиды.

Сфагнум обладает некоторым набором необычных свойств, выделяющих его среди остальных моховидных растений. Первая особенность состоит в том, что стебель сфагнума растет только вверх.

При этом нижняя часть стебля (обычно расположенная под водой) отмирает, превращаясь в торф, приблизительно с той же скоростью, с какой растет верхняя (около одного миллиметра в год). Такой способ существования может обеспечить продолжительность жизни не одну тысячу лет (для справки: прочие мхи живут не более 10 лет).

Знаете ли вы? Болото Витмоор (Германия) имеет торфяной слой порядка 18 метров в глубину, а его возраст составляет около 2000 лет.

Следующая особенность сфагнидов - это то, что они синтезируют кислоты, препятствующие развитию бактерий, что существенно замедляет процессы гниения в болотах, и способствует образованию торфа. Кислая среда, кроме того, угнетает конкурентов и позволяет захватывать новые жизненные пространства.

Еще одно свойство сфагнума - способность впитывать и удерживать воду благодаря наличию особых клеток с пористой структурой. В периоды повышенной влажности этот мох в состоянии аккумулировать огромные количества жидкости, что также приводит к смещению водного баланса и захвату новых территорий.

Родобрий, или родобриум розетковидный - ещё один представитель листостебельных мхов, которого можно повстречать в хвойном лесу (преимущественно еловом). Если хвойная подстилка хорошо увлажнена, родобриум обнаруживается на ней в виде множества мелких пучков тёмно-зелёного цвета - розеток из листьев, слегка приподнятых над землей, каждая на своем стебельке.
Стебель одиночный, до 10 см в высоту, может иметь ответвляющиеся побеги как в верхней (верхушечные), так и в нижней (подземные) части. Верхушечные побеги часто прорастают сквозь розетку. В приземлённой части стебель покрыт ризоидным пушком.

Листья родобриума имеют яйцевидно-удлинённую форму, достигают 10 мм в длину, немного закручены, а ближе к верхушке - заострены. В каждом пучке может собираться от 15 до 20 листочков. Листья такого размера считаются довольно крупными в сравнении с другими листостебельными мхами.

Если взглянуть на розетку родобриума со стороны, то можно отметить её сходство с пальмовым деревом. Споровые коробочки возвышаются над розеткой на толстых красных ножках, имеют продолговатую форму и способны нести в себе до 18 спор.

Настоящий вид распространён в таёжной зоне средне-южных широт, реже встречается на севере. Занесён в Красную книгу.

Этот мох весьма широко распространён. Нередко встречается в хвойных лесах, причём часто именно он образует основу мохового покрытия лесных почв. Более тяготеет к северным регионам, много его в районах вечной мерзлоты и пустынях Арктики.

Знаете ли вы? Буддийские монахи создавали целые сады мхов, наиболее известный из них находится в монастыре близ Киото и занесён в список культурного наследия ЮНЕСКО.

Гилокомиум имеет многоступенчатый дугообразный стебель до 20 сантиметров длиной, обычно красного цвета. Каждая новая дуга соответствует очередному году развития растения и закладывается чуть ниже верхушки прошлогодней дуги.

Сформировавшаяся стеблевая дуга сильно разветвляется в трёх-четырёх местах, образуя ступенчатое наклонно-восходящее строение. Стебель и его разветвления густо усеяны листьями, представляющими собой крошечные чешуйки зелёного цвета, трудноразличимые глазом из-за их размера.
Спороносит гилокомиум весной. Спорогон образуется на верхушке прошлогоднего стебля чуть выше молодого зеленого побега. Слегка изогнутая, яйцевидной формы коробочка спорогона, расположенная на невысокой красноватого цвета ножке хранит от 12 до 17 спор.

Таким образом, мхи - это совершенно самостоятельное и удивительное в своём многообразии царство в общем мире растений. Их изучению можно посвятить всю свою жизнь, и все равно многие тайны останутся неразгаданными.

Одно можно сказать с уверенностью: если бы не было мхов, наша планета была бы совсем другой, ведь именно эти растения обеспечивают течение многих биологических процессов, и даже наша цивилизованная жизнь без них практически не обходится.

Мхи распространены преимущественно в хорошо увлажнённых местах и лишь изредка в засушливых областях (в сухой период они находятся в состоянии покоя и возобновляют жизнедеятельность при выпадении осадков).

В отличие от водорослей, мхи имеют стебель и листья, за исключением ряда видов примитивных печёночных мхов, у которых тело представлено слоевищем. Настоящих корней у мхов нет, их заменяют ризоиды, которыми они укрепляются в почве и всасывают воду.

Так как тело мхов расчленено на стебель и листья, а размножаются они спорами, то их относят к высшим споровым растениям.

Различают печёночные и листостебельные мхи.

Те, у кого дома есть аквариум, хорошо знают плавающее растение, зелёным ковром покрывающее поверхность воды. Это один из печёночных мхов - риччия (рис. 68). Тело её состоит из вильчато разветвлённого слоевища. При хорошем освещении риччия быстро разрастается, образуя плотные подушки на поверхности воды.

Рис. 68. Печёночные мхи

У плавающей риччии ризоидов нет, но при высыхании водоёмов, оставшись на сырой почве, она может их образовать. Различные виды печёночных мхов встречаются в сырых лесах, на болотах, в водоёмах.

Листостебельные мхи . Один из самых известных листостебельных зелёных мхов - кукушкин лён (рис. 69), его часто можно встретить в заболоченных или просто во влажных местах. Его стройные коричневатые стебельки покрыты маленькими тёмно-зелёными листиками и похожи на миниатюрные растения льна.

Рис. 69. Мох кукушкин лён

У кукушкина льна есть мужские и женские растения. На верхушках мужских растений размещаются половые органы, в которых развиваются подвижные половые клетки (гаметы) - сперматозоиды (от греческих слов «сперма» - семя, «зоон» - живое существо и «эйдос» - вид).

У женских растений на верхушках расположены половые органы с женской половой клеткой (гаметой) - яйцеклеткой.

На женских растениях развиваются коробочки на длинных ножках, покрытые волосистыми заострёнными колпачками. Они напоминают сидящую кукушку. Отсюда и название мха - кукушкин лён. В коробочках развиваются споры. Высыпаясь и прорастая, они образуют новые растения мха.

Кукушкин лён - многолетнее растение. Покрывая в сырых местах почву сплошным ковром, он часто вытесняет другие зелёные мхи.

Строение мха

1. Рассмотрите растение мха. Определите особенности его внешнего строения, найдите стебель и листья.
2. Определите форму, расположение, размер и окраску листьев. Рассмотрите лист под микроскопом и зарисуйте его.
3. Определите, ветвистый или неветвистый стебель у растения.
4. Рассмотрите верхушки стебля, найдите мужские и женские растения.
5. Рассмотрите коробочку со спорами. Каково значение спор в жизни мхов?
6. Сравните строение мха со строением водоросли. В чём их сходство и различие?
7. Запишите свои ответы на вопросы.

Представителем белых, или сфагновых, мхов является сфагнум.

Сфагнум - растение с сильно ветвящимся стеблем (рис. 70). В отличие от кукушкина льна и других зелёных мхов, он не имеет ризоидов. Стебель и ветви большинства видов сфагнума покрыты мелкими светло-зелёными листьями. Каждый лист состоит из одного слоя клеток. Клетки эти двух разных типов, их различия хорошо заметны под микроскопом.

Рис. 70. Мох сфагнум

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

Между зелёными клетками находятся другие, более крупные. Их цитоплазма разрушена, сохранились только оболочки с отверстиями, поэтому эти мёртвые клетки прозрачны и могут заполняться водой или воздухом. До 2/3 поверхности листа состоит из этих клеток. Благодаря такому строению сфагнум быстро всасывает и проводит воду.

Снаружи стебли также покрыты прозрачными мёртвыми клетками. Мёртвые клетки листьев и стеблей сфагнума способны поглощать воды в 20-25 раз больше своей массы, долго её удерживать, постепенно отдавая живым клеткам.

Обычно сфагнум растёт на верховых болотах, покрывая поверхность почвы сплошным ковром, но он может расти и под пологом леса среди кукушкина льна. Там, где поселился сфагнум, почвы переувлажнены. На избыточно влажной почве деревья растут плохо, становятся угнетёнными, а сфагнум, напротив, разрастается пышным ковром, и лес постепенно заболачивается.

Размножается сфагнум спорами, так же как кукушкин лён и другие мхи. На концах верхних ветвей у него образуются маленькие коробочки, в которых споры созревают.

Значение мхов в природе и жизни человека . Мхи, поселяясь на лугах, в лесах, сплошным ковром покрывают почву, затрудняя поступление воздуха. Это ведёт к закисанию и заболачиванию почв.

Листостебельные, особенно сфагновые, мхи сплошным ковром покрывают болота и, отмирая, образуют торф, который широко используется человеком. Торф применяется как топливо, удобрение и как сырьё для промышленности. Из торфа получают древесный спирт, карболовую кислоту, пластмассы, изоляционные ленты, смолу и многие другие ценные материалы.

Новые понятия

Мох. Спора. Высшее споровое растение. Сперматозоид. Яйцеклетка

Вопросы

1. Почему мхи называют высшими споровыми растениями?
2. Каково строение кукушкина льна?
3. Чем сфагнум отличается от кукушкина льна?
4. Чем мох отличается от водоросли?
5. Какое значение имеют мхи в природе и жизни человека?

Подумайте

Почему даже самые крупные мхи не достигают размеров более 80 см?

Задания для любознательных

1. Рассмотрите под микроскопом листья мха сфагнума. Отметьте особенности строения двух типов клеток, из которых они состоят.
2. Поместите в банку с влажной почвой немного риччии. Банку накройте стеклом и поставьте в тёплое светлое место. Следите, чтобы почва была постоянно влажной. Наблюдайте, что будет происходить с риччией.

Знаете ли вы, что...

• В слоях торфа сохраняются пни и корни деревьев, листья и пыльца растений, живших тысячелетия назад. Полностью они не разрушаются, так как в торфяной толще мало кислорода, кроме того, сфагнум выделяет вещества, препятствующие развитию бактерий. При осушении и разработке болот в толще торфа иногда находят хорошо сохранившиеся старинные лодки, останки погибших в болоте животных и людей.
• Сфагнум широко использовали в годы войны как заменитель ваты из-за его высокой влагоёмкости и хороших бактерицидных свойств.

Уступают только покрытосеменным, или цветковым, растениям, что свидетельствует о важной экологической роли, которую играют эти растения в природе.

У моховидных нет корней, у них плохо развиты покровная и проводящая ткани, для размножения им необходима капельножидкая влага. Поэтому они обитают главным образом в местах с повышенной влажностью — на болотах, под пологом леса, на затененной стороне стволов деревьев и т.д.

Во время дождя и таяния снегов мхи, как губка, впитывают влагу , а затем медленно отдают ее рекам. Поэтому осушение верховых болот и вырубка лесов, в которых обитают мхи, приводит весной, во время таяния снегов к наводнениям. При этом бурные потоки воды смывают верхний плодородный слой почвы (это явление называется водной эрозией почвы). В то же время летом реки, питающиеся водой верховых болот, мелеют, и наступает засуха.

Благодаря своей уникальной способности впитывать влагу всей поверхностью тела некоторые виды моховидных приспособились к жизни в условиях, когда функции корня неэффективны — в очень холодной либо очень сухой и каменистой почве. Моховидные доминируют не только на болотах, но и в приполярной зоне, предотвращая катастрофическое протаивание вечной мерзлоты, а также на каменистых склонах гор. Моховидные являются доминирующими растениями тропических горных лесов, расположенных на высоте более 3000 м над уровнем моря (так называемых мшистых лесов).

Некоторые моховидные приспособились к жизни на сухих, открытых солнцу склонах гор, на раскаленных скалах и даже в пустыне. Такие мхи могут годами сохранять жизнеспособность при высушивании, быстро активизируясь при увлажнении (в отличие от большинства моховидных, которые погибают при высушивании в течение суток).

Классификация и разнообразие моховидных

Все делятся на 3 класса:

• Антоцеротовые (Anthocerotopsida);
• Печеночники (Hepaticopsida);
• Листостебельные, или настоящие мхи (Bryopsida, или Musci).

Листостебельные, или настоящие мхи, можно, в свою очередь, разделить на 3 подкласса:

• Бриевые (или зеленые) мхи (Bryidae);

• Сфагновые (или белые) мхи (Sphagnidae);
• Андреевые (или черные) мхи (Andreaeidae).

Класс антоцеротовые

Класс антоцеротовые (Anthocerotopsida) насчитывает свыше 300 видов, распространенных преимущественно в тропиках и субтропиках. Гаплоидный (n ) гаметофит антоцеротовых представляет собой слоевище, внешне напоминающее розетку или блюдце темно-зеленого цвета, в центре которого поднимается ярко-зеленая «свеча» диплоидного (2n ) спорофита (рис. 1).

По окончании созревания спор «свеча» растрескивается и споры высыпаются на землю. Интересно, что клетки спорофита («свечи») содержат обычные мелкие хлоропласты овальной формы, похожие на хлоропласты сосудистых растений, а клетки гаметофита («розетки») — крупные хлоропласты, внутри которых находятся пиреноиды, что еще больше усиливает сходство «розеток» — гаметофитов с водорослями.

Рис. 1. Антоцеротовые: а) антоцерос (Anthoceros laevis) — общий вид со зрелыми спорангиями; б) спорангий со спорами; в) архегоний; г) антеридий (внутри развивающиеся сперматозоиды); 1 — брюшко архегония (в центре яйцеклетка); 2 — шейка (внутри шейковые канальцевые клетки)

Устьица в эпидерме спорофита антоцеротовых состоят из двух замыкающих клеток и внешне похожи на устьица сосудистых растений. Спорофит антоцеровых, в отличие от спорофитов других моховидных, длительное время сохраняет способность к росту и фотосинтезу; показано, что он вообще может расти и питаться самостоятельно, без помощи гаметофита. Эти особенности антоцеротовых позволяют некоторым ученым видеть в них редуцированные сосудистые растения или даже низшее звено их эволюции (т.е. считать антоцеротовые возможными предками первых сосудистых растений — риниофитов).

Антоцеротовые очень сильно отличаются от других моховидных и вообще от других наземных растений. Печеночники и листостебельные мхи отличаются друг от друга значительно меньше. Возможно, происхождение антоцеротовых и других моховидных различно и их вообще следует считать различными отделами царства рас гения.

Во внутренних, заполненных слизью полостях гаметофита антоцеротовых обитают цианобактерии рода носток (Nostoc ), которые фиксируют атмосферный азот и снабжают соединениями азота растение-хозяина. Однако медленнорастущие атоцеротовые- слабые конкуренты, поэтому большинство видов этого класса — обитатели нарушенных мест обитания (незадернованных краев пашен, канав, дорог, берегов рек).

Класс печеночники

Класс печеночники (Hepaticopsida), или печеночные мхи, объединяет около 10 000 видов.

Печеночники были названы так из-за того, что их слоевище своими очертаниями напоминает печень, поэтому в Средние века эти мхи считали эффективным средством для лечения ее заболеваний.

Многие печеночники — слоевищные (талломные) организмы. Типичным представителем слоевищных печеночников является многообразная.

Однако большинство печеночников не талломные, а облиствленные. Листья у печеночников, в отличие от листьев листостебельных мхов, расположены не но спирали, а 3-4 рядами.

Ризоиды одноклеточные. Протонема у большинства печеночников развита слабо и недолговечна.

Обитают печеночники на влажной почве, на скалах, по берегам рек.

Очень хорошо развито у печеночников вегетативное размножение.

Класс листостебельные, или настоящие мхи

Класс листостебельные , или настоящие мхи (Bryopsida, или Musci) — это самый крупный класс моховидных, насчитывающий около 25 000 видов.

Класс листостебельные включает три подкласса:

• бриевые;
• сфагновые;
• андреевые мхи.

Бриевые мхи

Подкласс бриевые (Bryidae), или зеленые мхи, включает 14 000 видов. В сырых местах представители этой группы распространены повсеместно: они поселяются на почве, коре, стволах деревьев. Зеленые мхи обитают в еловых и сосновых лесах, на болотах, на склонах гор, а в тундре часто образуют сплошной покров.

Типичный представитель зеленых мхов — , или политрихум (Polytrichum commune) — Бриевые мхи семейств политриховые и даусониевые — единственные представители моховидных, гаметофиты которых имеют относительно хорошо развитые проводящие ткани, напоминающие ксилему и флоэму примитивных сосудистых растений. Листья на гаметофитах всех бриидов расположены но спирали. Верхняя сторона листа покрыта столбцами фотосинтезирующих клеток ассимиляционными пластинками. Покровная ткань (эпидерма), защищающая растение от высыхания, расположена только на нижней стороне листа. Стебель и листья политриховых содержат также механические ткани, представляющие собой удлиненные клетки, напоминающие склереиды сосудистых растений. Мхи из семейства политриховые — многолетние, относительно крупные растения (например, высота стеблей кукушкина льна иногда достигает 40-50 см), часто образующие обширные покрытия на почве в лесах, на болотах и в тундре.

Ризоиды зеленых мхов, в отличие от ризоидов печеночников, — многоклеточные, но всасывают воду относительно плохо. Поэтому зеленые мхи, так же как и другие классы мхов, впитывают воду всей поверхностью тела, в первую очередь листьями. Так, кукушкин лен может впитать воды в 4-5 раз больше сухой массы собственного тела. В связи с этим мхи часто заболачивают почву, на которой растут.

Характерной особенностью жизненного цикла зеленых мхов является то, что их развитие начинается с образования особой нитчатой структуры — протонемы , внешне напоминающей нитчатую зеленую водоросль. Интересно, что у некоторых листостебельных мхов гаметофит вообще не развивается. Главной жизненной формой таких мхов становится протонема. Наиболее известен из них светящийся мох схистостега перистая (Shistostega реnnаtа), обитающий в пещерах но всей южной Европе. Именно с ним связано появление легенд о сокровищах гномов, исчезающих с рассветом.

Светится схистостега за счет концентрирования и последующего отражения света, как «светятся» глаза у кошек. Специальные линзовидные клетки мха вначале концентрируют свет на хлоропластах, а затем сконцентрированный свет, отражаясь от задней стенки клетки, проходит через хлоропласты второй раз. Эта особенность строения и позволяет схистостеге обитать в слабом, рассеянном свете пещер.

У зеленых мхов, так же как у печеночников, хорошо развито вегетативное размножение.

Сфагновые мхи

Подкласс сфагновые (Sphegnidae), или белые мхи, представлен единственным родом сфагнум (Sphagnum), включающим свыше 300 видов. Характерной особенностью сфагнума является ветвящийся стебель: от главного стебля у сфагнума отходят не отдельные листья, а мутовки ветвей (иногда но 5 в узле), а на верхушке побега образуется головка из сближенных веточек.

Начальной фазой развития сфагнума является образование из споры пластинчатой протонемы.

Листья сфагнума содержат специальные мертвые клетки, служащие контейнерами для воды. Крупные мертвые водоносные клетки окружены мелкими фотосинтезирующими клетками (рис. 2). При подсыхании сфагнума вода из водоносных клеток испаряется и сфагнум становится белесым — отсюда и второе название сфагновых мхов — «белые мхи». Благодаря наличию водоносных клеток отдельные виды сфагнума впитывают влаги в 20-40 раз больше своей сухой массы. Вследствие этой уникальной способности сфагнум заболачивает почву, на которой растет.

Сфагнум не имеет ризоидов. По мере роста растения нижние части стебля отмирают и погружаются на дно. В процессе роста сфагнум не только заболачивает почву, но и подкисляет воду до pH ниже 4. В кислой среде без доступа кислорода отмершие стебли сфагнума и других растений не сгнивают, а превращаются в торф.

Торфяные болота — интересный объект для археологов и палеоботаников. В кислой среде торфяных болот прекрасно сохраняются споры древних растений, стволы деревьев, древние орудия труда, лодки, строительные сооружения. Так, недавно на территории Великобритании в торфяных отложениях была обнаружена деревянная дорога, соединявшая два поселения людей каменного века. Возраст этого сооружения — 6000 лет.

Рис. 2. Мох сфагнум: а) общий вид; 6) коробочка; в) клетки листа под микроскопом

Торф — прекрасное, причем возобновляемое топливо. В основном торф используют в тепловых электростанциях для получения электроэнергии. В сельском хозяйстве торф применяют в качестве удобрения, а также для удержания влаги в почве. В тепличном хозяйстве торфо-перегнойные горшочки служат для выращивания рассады.

В медицине сфагнум используют как прекрасный перевязочный материал и наполнитель для различных поглощающих влагу прокладок. Сфагнум по сравнению с обычными перевязочными материалами, например вагой, впитывает влагу в 5-6 раз эффективнее. Кроме того, в отличие от ваты, сфагнум обладает выраженными бактерицидными свойствами.

Интересной особенностью сфагнума является механизм рассеивания спор.

Спорофит сфагнума представляет собой круглую коробочку, возвышающуюся на подставке (ложноножке) из тканей гаметофита. Во влажную погоду через устьица в коробочку проникает воздух. При подсыхании коробочки устьица на се поверхности закрываются, давление воздуха внутри повышается, в результате с отчетливым хлопком крышечка срывается и над коробочкой поднимается облачко спор.

Торфяные болота занимают около 1% площади Земного шара и играют важную роль в регулировании водного баланса Земли. Запас воды из верховых болот питает реки.

Андреевые мхи

Подкласс андреевые (Andreaeidae), или черные мхи, объединяет около 120 видов черно-зеленых или красно-бурых наскальных мхов, характерных для горных и арктических областей. Протонема — пластинчатая, толстостенная, многолопастная.

Интересен механизм рассеивания спор. Коробочка на ложноножке из тканей гаметофита растрескивается на 4 пластинки. В сухую погоду за счет сокращения центральной оси она, как елочная игрушка, сжимается, и споры через открывшиеся щели высыпаются из коробочки. Во влажную погоду ось коробочки удлиняется и щели закрываются.