Спорови растения, особености на структурата, жизнени цикли
Думата "спор" дойде при нас от гръцки език. В превод това означава "семе" или "семе". Това е много малка формация, чийто размер е приблизително 1 микрон. Споровите растения са се образували много отдавна. Всъщност те са преки наследници на флората, дошла от океана на сушата.
Ако говорим за висши спорови организми, тогава те имат много интересен жизнен цикъл. Тук можете да видите редуването на индивиди от безполови и сексуални видове. Съответно размножаването, в зависимост от вида, протича полово или безполово. Пълният жизнен цикъл е непрекъснат. Растението произвежда гаметофит (орган за сексуално размножаване) и спорофит (орган за безполово размножаване). Еволюцията е позволила тези растителни видове да се развиват в две посоки. Бяха получени две големи групи: хаплоидни и диплоидни. Описвайки спорови растения, примери за хаплоидната група на които са мъховете, учените доказаха, че те имат по-развит полов гаметофит. Спорофитът в хаплоидната група има подчинен статус. Диплоидната посока на споровите организми (хвощ и папрати) има силно развит спорофит, а гаметофитът е под формата на израстък. Половото поколение винаги има антеридии и архегонии. Това са мъжки и женски органи. Мъжките сперматозоиди са подвижни, женските зародишни клетки са статични. За да го оплоди, сперматозоидите трябва да попаднат във водната среда, през която да достигнат целта. Оплоденото яйце образува ембрион, от който пониква безполовото поколение, тоест спорофитът. Следващият етап на възпроизвеждане ще настъпи от спори, които се развиват в спорангиите.
Отличителни черти:Споровите растения не цъфтят. Този вид е биологично неспособен да цъфти. Те имат уникален жизнен цикъл.Полово и безполово размножаване. Невъзможност за полово оплождане без наличие на вода. Ако три знака са присъщи на въпросното растение, тогава това е споров вид.
Те включват следните съществуващи понастоящем отдели: мъх (Bryophyta), ликопсид (Lycopodiophyta), псилотовид (Psilotophyta), хвощ (Equisetophyta), папрат (Polypodiophyta).
Споровите растения се появяват в края на Силурийския период, преди повече от 400 милиона години. Първите представители на спорите бяха малки по размер и имаха проста структура, но вече в примитивните растения се наблюдава диференциация в елементарни органи. Усъвършенстването на органите съответства на усложняването на вътрешната структура и онтогенезата. В жизнения цикъл има редуване на сексуални и асексуални методи на възпроизводство и редуване на поколения, свързани с това. Безполовото поколение е представено отдиплоиден спорофит, сексуалното поколение е представено отхаплоиден гаметофит. Наспорофитасе образуват спорангии, вътре в които в резултат на мейотично делене се образуват хаплоидни спори. Това са малки, едноклетъчни образувания, лишени от флагели. Растенията, при които всички спори са еднакви, се наричат равноспорови. В по-добре организираните групи има два вида спори:микроспори (образуват се в микроспорангии), мегаспори (образуват се в мегаспорангии). Това са разнородни растения. Когато спората покълне, се образувагаметофит. Пълният жизнен цикъл (от зигота до зигота) се състои отгаметофит (период от спора до зигота) испорофит (период от зигота до образуване на спора).При мъховете, хвощовете и папратите тези фази са като че ли отделни физиологично независими организми.При мъховете гаметофитът е независима фазажизнен цикъл, а спорофитът се редуцира до първоначалния си орган -спорогон (спорофитът живее върху гаметофита).
Органите на половото размножаване се развиват върхугаметофита :архегонии иантеридии. В колбовиднитеархегониуми се образуват яйца, а в торбовиднитеантеридии - сперматозоиди. При изоспоровите растения гаметофитите са двуполови, а при разноспоровите – еднополови. Оплождането става само при наличие на вода. Когато гаметите се сливат, се образува нова клетка - зигота с двоен набор от хромозоми (2n).
Отдел за бриофити
Общи характеристики. Бриофитите са най-старата, най-примитивна група висши растения, които сега живеят на Земята. Най-старите фосилни форми на мъхове са известни от карбонския период.
Според различни експерти съвременните бриофити са представени от 2,0-25 хиляди вида, разпространени на всички континенти. Това важи особено за Северното полукълбо, където на големи площи (в блатата, понякога в горите) бриофитите доминират в растителната покривка. Тези растения предпочитат най-влажните места, но растат и на скалисти склонове на планини, в пустини, на сухи открити скали, в тундра, но не се срещат в моретата, на силно солени почви, в ледници и рохкави пясъци.
По-голямата част от бриофитите са маломерни многогодишни тревисти растения с размери от 1 mm до няколко сантиметра, по-рядко до 60 cm или повече. При повечето от тях тялото е разделено на стъбла и листа, но се срещат и форми на талус.
Листностъблените представители на мъховете имат редица особености, които ги отличават от другите висши растения. Те нямат корени; прикрепването към субстрата (частично и абсорбция на вода) се осъществява от един или множество ризоиди -израстъци на епидермиса. Водопоглъщането става главно в долната част на стъблото или тялото на цялото растение (сфагнови мъхове).
Вегетативните органи се образуват от асимилационни, проводими, складови и покривни тъкани. Въпреки това, за разлика от други висши растения, бриофитите нямат истински съдове и механични тъкани. На стъблото на зелени мъхове листните дръжки са подредени в спирала, имащи цяла плоча със или без вена.
Това е единствената група растения, чиято еволюция е свързана с регресивното развитие на спорофита и преобладаването на гаметофита в жизнения цикъл. Спорофитът на бриофита— спорогон— се състои от капсула и стъбло, чиято долна разширена част, крачето, се въвежда в тъканта на гаметофита и доставя вода и хранителни вещества на спорофита. По този начин спорофитът е лишен от независимост и е напълно зависим от гаметофита.
Основната функция на спорофита е образуването на спори, които покълват при благоприятни условия. От момента на покълването на спората започва развитието на гаметофита – половото поколение на бриофитите. Преди всичко се развива разклонена нишковидна (при повечето мъхове) или ламеларна (при сфагнум)протонема,върху която се полагат пъпки. В някои мъхове ламеларните тали се образуват от пъпки на протонема, в други - листни издънки на гаметофита (възрастен мъх), върху които се развиват органите за сексуално размножаване - антеридии и архегонии.
Най-многобройната група бриофити е клас Истински мъхове (около 10 хиляди вида), който включва зелени и сфагнови мъхове.
Зелени мъхове. Срещат се навсякъде: растат върху почвата, стволовете на дърветата, скалите и покривите на къщите, но са най-разпространени във влажните гори, образувайки непрекъснат зелен килим. Един от най-известните и найобикновени мъхове -кукувички лен,образуващи гъсти туфи от изправени, неразклонени стъбла, гъсто покрити с тесни линейно-ланцетни листа.
Архегониумите и антеридиите се образуват по върховете на стъблата на различни индивиди, които обикновено растат един до друг. В антеридиума узряват двуфлагелирани сперматозоиди, в архегониума - по една неподвижна яйцеклетка. Оплождането става по време на дъжд или при силна роса, тъй като сперматозоидите могат да плуват до архегониума само във вода. От зиготата тук, на върха на женския гаметофит, се развива спорофитът.
Вътре в кутията на спорогона има спорангий, в който се образуват хаплоидни спори. След узряване спорите излизат от кутията, носят се от вятъра и при благоприятни условия покълват, образувайки протонема под формата на зелена разклонена нишка. Върху него се залагат пъпки, от които след време се развиват листни мъхове.
Зелените мъхове също са способни на вегетативно размножаване чрез млади издънки, пъпки, листа и разплодни тела.
Сфагнови мъхове. Сфагновите мъхове (бели или торфени мъхове) включват приблизително 350 вида, които съставляват един род Sphagnum. Разпространени са по целия свят, но най-богато са представени в повдигнатите блата, където доминират всички останали растителни видове.
Структурата на сфагновите мъхове се отличава с редицахарактеристики. Те нямат ризоиди, така че водата с разтворени минерални соли навлиза директно в клетките на листата и стъблото. Стъблото на гаметофита носи вихри от клони, гъсто покрити с листа, които на върха на главната ос образуват розеткавпод формата на бъбрековидна глава. Някои странични, по-дълги клони висят по протежение на стъблото и прилягат плътно към него, създавайки вид проводящасистема като фитил, през който водата се издига.
Листата на мъховете сфагнум нямат средна жилка. Всички те се състоят от два вида клетки: живи - асимилиращи, дълги и тесни, с хлоропласти, и мъртви (без протопласт), с удебеления по стените и порите. Подобни клетки без живо съдържание присъстват и в стъблото. Благодарение на тази анатомична структура на стъблото и листата, сфагнумът може да абсорбира и задържа голямо количество вода, което е 30-40 пъти повече от масата на самото растение. Поради това почвата, където се заселват тези мъхове, постепенно се напоява и наводнява.
Sphagnum antheridia и archegonia се образуват или върху различни индивиди, или върху различни клони на едно и също растение. След оплождането от зиготата върху псевдопод, който е част от гаметофита, се образува сферична кутия. Когато кутията се отвори, зрелите спори се разпръскват до 10 cm и покълват, образувайки ламеларна протонема с ризоид. Гаметофитът расте от бъбрек върху протонема.
Характеристика на мъховете сфагнум е непрекъснатият растеж на стъблото на върха и смъртта на долната част. Пълното разпадане на мъртвите части обаче не се случва, тъй като в напоената с вода почва има малко кислород и поради отделянето на специфични органични киселини от сфагнум се създава кисела среда, в която спира развитието на почвени микроорганизми (бактерии, гъбички и др.), Разграждащи растителните остатъци. Дълго време има натрупване на значителни запаси от органична материя под формата на торф. Процесът на образуване на торф е много бавен: торфен слой от 1 см се натрупва за 10 години, дебелина от 1 м - за хиляда години.
В Беларус блатата заемат площ от около 2,5 милиона хектара с торфен резерв от около 30 милиарда m 3.
Торфът е широк и разнообразенприложение. Отдавна се използва като гориво и тор, особено ценен за подзолисти почви. В селското стопанство слабо разграденият торф се използва за приготвяне на компости, отива на легло и помага за запазване на плодове и семена.
Торфът е важен източник на суровини за производството на оцетна киселина, восък, парафин, нафталин, феноли, спирт, карболова киселина и др. Използва се в строителството при производството на изолационни плочи, пластмаси и др.
Мъховете, способни да абсорбират и задържат големи количества вода, играят важна роля в регулирането на водния баланс на ландшафта на голяма площ. Освен това те осигуряват равномерен преход от повърхностния воден отток към подземния, предпазвайки почвата от ерозия. Но в същото време, с интензивно развитие, мъховете могат значително да влошат производителността на земеделските земи и ливади, допринасяйки за тяхното преовлажняване.
От бриофитите 15 вида са включени в Червената книга на Република Беларус.