Видеокурс «Получи пятерку» включает все темы, необходимые для успешной сдачи ЕГЭ по математике на 60-65 баллов. Полностью все задачи 1-13 Профильного ЕГЭ по математике. Подходит также для сдачи Базового ЕГЭ по математике. Если вы хотите сдать ЕГЭ на 90-100 баллов, вам надо решать часть 1 за 30 минут и без ошибок!
Курс подготовки к ЕГЭ для 10-11 класса, а также для преподавателей. Все необходимое, чтобы решить часть 1 ЕГЭ по математике (первые 12 задач) и задачу 13 (тригонометрия). А это более 70 баллов на ЕГЭ, и без них не обойтись ни стобалльнику, ни гуманитарию.
Вся необходимая теория. Быстрые способы решения, ловушки и секреты ЕГЭ. Разобраны все актуальные задания части 1 из Банка заданий ФИПИ. Курс полностью соответствует требованиям ЕГЭ-2018.
Курс содержит 5 больших тем, по 2,5 часа каждая. Каждая тема дается с нуля, просто и понятно.
Сотни заданий ЕГЭ. Текстовые задачи и теория вероятностей. Простые и легко запоминаемые алгоритмы решения задач. Геометрия. Теория, справочный материал, разбор всех типов заданий ЕГЭ. Стереометрия. Хитрые приемы решения, полезные шпаргалки, развитие пространственного воображения. Тригонометрия с нуля - до задачи 13. Понимание вместо зубрежки. Наглядное объяснение сложных понятий. Алгебра. Корни, степени и логарифмы, функция и производная. База для решения сложных задач 2 части ЕГЭ.
Подцарство высших растений объединяет многоклеточные растительные организмы, тело которых расчленено на органы – корень, стебель, листья. Их клетки дифференцированы на ткани, специализированы и выполняют определенные функции.
По способу размножения высшие растения разделяют на споровые и семенные. К споровым растениям относят мхи, плауны, хвощи, папоротники.
Мхи – это одна из самых древних групп высших растений. Представители этой группы наиболее просто устроены, их тело расчленено на стебель и листья. Они не имеют корней, а у наиболее простых – печеночных мхов даже отсутствует деление на стебель и листья, тело имеет вид слоевища. Прикрепляются мхи к субстрату и всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами с помощью ризоидов – выростов наружного слоя клеток. Это в основном многолетние растения небольших размеров: от нескольких миллиметров до десятка сантиметров (рис. 74).
Рис. 74. Мхи: 1 – маршанция; 2 – кукушкин лен; 3 – сфагнум
Для всех мхов характерно чередование поколений полового (гаметофита) и бесполого (спорофита), причем гаплоидный гаметофит преобладает над диплоидным спорофитом. Эта черта резко отличает их от остальных высших растений.
На листостебельном растении или слоевище в половых органах развиваются половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки. Оплодотворение происходит только в присутствии воды (после дождя или в половодье), по которой передвигаются сперматозоиды. Из образовавшейся зиготы развивается спорофит – спорогон с коробочкой на ножке, в которой образуются споры. После созревания коробочка вскрывается, и споры распространяются ветром. При попадании во влажную почву спора прорастает и дает начало новому растению.
Мхи – довольно распространенные растения. В настоящее время их насчитывается около 30 тыс. видов. Они неприхотливы, выдерживают сильные морозы и длительную жару, но растут только во влажных тенистых местах.
Тело печеночных мхов редко ветвится и обычно представлено листовидным слоевищем, с тыльной стороны которого отходят ризоиды. Селятся они на скалах, камнях, стволах деревьев.
В хвойных лесах и на болотах можно встретить мох – кукушкин лен. Его стебельки, усаженные узкими листьями, растут очень густо, образуя на почве сплошные зеленые ковры. К почве кукушкин лен прикрепляется ризоидами. Кукушкин лен – растение раздельнополое, т. е. у одних особей развиваются мужские, а у других – женские половые клетки. На женских растениях после оплодотворения образуются коробочки со спорами.
Очень широко распространены белые, или сфагновые, мхи. Накапливая в своем теле большое количество воды, они способствуют заболачиванию почвы. Это связано с тем, что листья и стебель сфагнума, наряду с зелеными клетками, содержащими хлоропласты, имеют мертвые бесцветные клетки с порами. Именно они и поглощают воду в 20 раз больше своей массы. Ризоиды у сфагнума отсутствуют. К почве он прикрепляется нижними частями стебля, которые, постепенно отмирая, превращаются в сфагновый торф. Доступ кислорода в толщу торфа ограничен, кроме того, сфагнум выделяет специальные вещества, предотвращающие размножение бактерий. Поэтому попавшие в торфяное болото различные предметы, погибшие животные, растения часто не сгнивают, а хорошо сохраняются в торфе.
В отличие от мхов остальные споровые имеют хорошо развитую корневую систему, стебли и листья. Более 400 млн лет назад они доминировали среди древесных организмов на Земле и образовывали густые леса. В настоящее время это немногочисленные группы в основном травянистых растений. В жизненном цикле преобладающим поколением является диплоидный спорофит, на котором образуются споры. Споры разносятся ветром и при благоприятных условиях прорастают, образуя небольшой заросток – гаметофит. Это зеленая пластинка величиной от 2 мм до 1 см. На заростке образуются мужские и женские гаметы – сперматозоиды и яйцеклетка. После оплодотворения из зиготы развивается новое взрослое растение – спорофит.
Плауны – очень древние растения. Ученые полагают, что они появились около 350–400 млн лет назад и образовывали густые леса из деревьев высотой до 30 м. В настоящее время их осталось очень мало, и это многолетние травянистые растения. В наших широтах наиболее известен плаун булавовидный (рис. 75). Его можно встретить в хвойных и смешанных лесах. Стелющийся по земле стебель плауна крепится к почве придаточными корнями. Мелкие шиловидной формы листья густо покрывают стебель. Размножаются плауны вегетативно – участками побегов и корневищ.
Рис. 75. Папоротниковидные: 1 – хвощ; 2 – плаун; 3 – папоротник
Спорангии развиваются на прямостоячих побегах, собранных в виде колосков. Созревшие мелкие споры разносятся ветром и обеспечивают размножение и распространение растения.
Хвощи – небольшие многолетние травянистые растения. Они имеют хорошо развитое корневище, от которого отходят многочисленные придаточные корни. Членистые стебли, в отличие от стеблей плаунов, растут вертикально вверх, от главного стебля отходят боковые побеги. На стебле расположены мутовки очень мелких чешуйчатых листочков. Весной на зимующих корневищах вырастают бурые весенние побеги со спороносными колосками, которые после созревания спор отмирают. Летние побеги зеленые, ветвящиеся, фотосинтезируют и запасают питательные вещества в корневищах, которые перезимовывают, а весной образуют новые побеги (см. рис. 74).
Стебли и листья хвощей жесткие, пропитаны кремнеземом, поэтому животные их не едят. Хвощи растут в основном на полях, лугах, болотах, по берегам водоемов, реже в сосновых лесах. Хвощ полевой, трудноискоренимый сорняк полевых культур, используется как лекарственное растение. Стебли разных видов хвощей за счет наличия кремнезема используют как полировочный материал. Хвощ болотный ядовит для животных.
Папоротники, как хвощи и плауны, в каменноугольном периоде были процветающей группой растений. Сейчас их насчитывается около 10 тыс. видов, большинство которых распространено во влажных тропических лесах. Размеры современных папоротников колеблются от нескольких сантиметров (травы) до десятков метров (деревья влажных тропиков). Папоротники наших широт – травянистые растения с укороченным стеблем и перистыми листьями. Под землей находится корневище – подземный побег. Из его почек над поверхностью развиваются длинные, сложные перистые листья – вайи. Они обладают верхушечным ростом. От корневища отходят многочисленные придаточные корни. Вайи тропических папоротников достигают в длину 10 м.
В наших краях наиболее распространены папоротники орляк, щитовник мужской и др. Весной, как только оттает почва, от корневища отрастает укороченный стебель с розеткой красивых листьев. Летом на нижней стороне листьев появляются бурые бугорки – сорусы, представляющие собой скопления спорангиев. В них образуются споры.
Молодые листья мужского папоротника используются человеком в пищу, как лекарственное растение. Вайи орляка используют для оформления букетов. В тропических странах некоторые виды папоротников разводят на рисовых полях для обогащения почвы азотом. Некоторые из них стали декоративными, оранжерейными и комнатными растениями, например нефролепис.
Главное отличие голосеменных от ранее изученных растений – наличие семян и редукция гаметофита. Образование половых клеток, оплодотворение и созревание семян происходят на взрослом растении – спорофите. Семя лучше переносит неблагоприятные условия, способствует распространению растения.
Рассмотрим особенности размножения голосеменных растений на примере сосны (рис. 76). Весной, в конце мая, у сосны в светло-зеленых мужских шишках образуется пыльца – мужской гаметофит, содержащий половые клетки – два спермия. Сосна начинает «пылить», облака пыльцы разносятся ветром. На верхушках побегов развиваются женские красноватые шишечки, состоящие из чешуек. На них располагаются открыто (голо) по две семяпочки, отсюда и название – голосеменные. В семяпочках созревает по две яйцеклетки. Пыльца попадает непосредственно на семяпочки и прорастает внутрь. После этого чешуйки плотно смыкаются и склеиваются между собой смолой. После оплодотворения формируется семя. Семена сосны созревают через 1,5 года после опыления. Они становятся бурыми, чешуйки раздвигаются, зрелые семена с крылышками высыпаются и разносятся ветром.
Рис. 76. Цикл развития хвойных (сосны): 1 – мужская шишка; 2 – микроспорофилл с микроспорангием; 3 – пыльца; 4 – женская шишка; 5 – мегаспоро-филл; 6 – чешуйка с двумя семязачатками; 7 – чешуя с двумя семенами в шишке третьего года; 8 – проросток
Класс хвойные содержит около 560 современных видов растений. Все хвойные – это деревья и кустарники. Трав среди них нет. Это сосны, пихты, ели, лиственницы, можжевельник. Они образуют хвойные и смешанные леса, которые занимают огромные пространства. Свое название эти растения получили из-за своеобразных листьев – хвои. Обычно они игольчатые, покрытые слоем кутикулы, их устьица погружены в мякоть листа, что снижает испарение воды. Многие деревья относятся к вечнозеленым растениям. Среди хвойных наших лесов известны и широко распространены различные виды сосен – сосна обыкновенная, сосна сибирская (кедр) и др. Это высокие мощные деревья (до 50–70 м) с хорошо развитой, глубоко уходящей корневой системой и округлой кроной, расположенной у взрослых растений на верхушках. Хвоинки располагаются у разных видов по 2, 3, 5 штук в пучке.
На территории России встречается девять видов ели – ель обыкновенная (европейская), сибирская, канадская (голубая) и др. В отличие от сосны крона елей пирамидальная, а корневая система – поверхностная. Хвоинки располагаются по одной.
Древесина сосны и ели – хороший строительный материал, из нее получают смолу, скипидар, канифоль, деготь. Семена и хвоя служат кормом для птиц и зверей. В них содержится большое количество витамина С. Семена кедра– кедровые орешки местное население собирает и использует в пищу.
Большое значение имеет и пихта сибирская, произрастающая в России. Ее древесина идет на изготовление музыкальных инструментов.
В отличие от вечнозеленых сосен и елей лиственницы – деревья листопадные. Хвоя у них мягкая, плоская. Наиболее распространены лиственницы сибирская и даурская. Древесина у них прочная, долговечная, хорошо противостоит гниению. Она используется в кораблестроении, для изготовления паркета, мебели, получения скипидара и канифоли. Разводят ее и в парках как декоративное растение.
К хвойным также относятся кипарис, туя, можжевельник. Можжевельник обыкновенный – вечнозеленый кустарник, встречается почти повсеместно. Шишки его ягодообразные, сочные, мелкие, их используют в медицине и в пищу.
Одно из самых высоких (до 135 м) деревьев планеты – секвойя, или мамонтово дерево. По высоте оно уступает лишь эвкалипту.
Более древними голосеменными являются представители другого класса – саговники. Своего расцвета они достигли в каменноугольном периоде. Они встречаются во всех частях света, кроме Европы, и внешне напоминают пальму. Другим представителем реликтовых голосеменных является гинкго. Эти деревья сохранились лишь в Японии, Корее и Китае.
Покрытосеменные растения. Покрытосеменные, или цветковые, растения появились относительно недавно, примерно 150 млн лет назад, но быстро распространились и завоевали всю нашу планету. Сейчас это самая многочисленная группа растений, насчитывающая около 250 тыс. видов.
Это наиболее высокоорганизованные из высших растений. Они имеют сложноустроенные органы, высокоспециализированные ткани, обладают более совершенной проводящей системой. Для них характерны интенсивный обмен веществ, быстрый рост и высокая приспособленность к различным экологическим условиям.
Главная особенность этих растений в том, что семяпочка у них защищена от неблагоприятных воздействий и располагается в завязи пестика. Отсюда и их название – покрытосеменные растения. Покрытосеменные имеют цветок – генеративный орган и семя, защищенное плодом. Цветок служит для привлечения опылителей (насекомых, птиц), защищает репродуктивные органы – тычинки и пестик.
Цветковые растения представлены всеми тремя жизненными формами: деревьями, кустарниками, травами. Среди них есть как однолетние, так и многолетние растения. Некоторые из них вторично перешли к жизни в воде, утратив или упростив некоторые органы и ткани. Например, ряска, элодея, стрелолист, водяная лилия. Цветковые – это единственная группа растений, которая образует на суше сложные многоярусные сообщества.
Покрытосеменные растения делятся на два класса по числу семядолей в зародыше семени: двудольные и однодольные (таб. 5).
Двудольные растения – более многочисленный класс, в него входят более 175 тыс. видов, объединенных в 350 семейств. Отличительные признаки класса: корневая система обычно стержневая, но у травянистых форм может быть и мочковатой; наличие камбия и дифференцированность коры, древесины и сердцевины в стебле; листья простые и сложные с сетчатым и дуговым жилкованием, черешковые и сидячие; цветки четырех– и пятичленные; зародыш семени имеет две семядоли. К двудольным относится большинство хорошо известных растений. Это все деревья: дуб, ясень, клен, береза, ива, осина и т. д.; кустарники: боярышник, смородина, барбарис, бузина, сирень, лещина, крушина и т. д., а также многочисленные травянистые растения: василек, лютик, фиалка, лебеда, редис, свекла, морковь, горох и др.
Однодольные растения составляют примерно 1 / 4 всех покрытосеменных и объединяют около 60 тыс. видов.
Отличительные признаки класса: мочковатая корневая система; стебель в основном травянистый, камбий отсутствует; листья простые, часто с дуговым и параллельным жилкованием, сидячие и влагалищные; цветки трехчленные, редко четырех– или двухчленные; зародыш семени имеет одну семядолю. Преобладающая жизненная форма однодольных – травы, многолетние и однолетние, древовидные формы встречаются редко.
Это многочисленные злаки, агавы, алоэ, орхидеи, лилии, тростники, осоки. Из однодольных деревьев можно упомянуть пальмы (финиковая, кокосовая, сейшельская).
Размножение и распространение которых осуществляется посредством спор, причем споры образуются двумя путями – бесполым и половым. Споровыми растениями являются водоросли , грибы , лишайники и высшие споровые растения (папоротники , плауны , хвощи , мхи , некоторые ископаемые растения).
В процессе эволюции около 400 млн. лет назад от многоклеточных зеленых водорослей возникли риниофиты – первые высшие растения, размножающиеся спорами, которые дали начало всем современным высшим споровым и семенным растениям. Это вымершая группа растений.В жизненном цикле высших споровых растений, как и у некоторых водорослей, чередуются особи бесполового и полового поколений, которые размножаются, соответственно, бесполым и половым путем. В полном жизненном цикле, который обеспечивает непрерывность жизни организмов, происходит чередование гаметофита (полового) и спорофита (бесполого поколения). На спорофите образуются органы бесполого размножения, на гаметофите – полового.
Высшие споровые растения после выхода на сушу в ходе эволюции претерпевали метаморфозы в двух направлениях. Так сформировались две крупные эволюционные группы – гаплоидная и диплоидная. К первой ветви относятся мхи, у которых лучше развит гаметофит, а спорофит занимает подчиненное положение. К диплоидной ветви принадлежат папоротники, хвощи и плауны. У них гаметофит редуцирован, и выглядит как заросток.
Размножение
Из спор, которые формируют особи бесполого поколения, вырастают особи полового поколения. Они имеют специальные мужские и женские половые органы, в которых развиваются мужские и женские половые клетки (гаметы) – подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Для оплодотворения сперматозоид должен попасть во внешнюю среду и оплодотворить яйцеклетку, которая находится внутри женского полового органа. Для перемещения сперматозоида необходима вода. Из оплодотворенной яйцеклетки образуется зародыш. Он прорастает и превращается в особь бесполого поколения, которая размножается спорами.
Грибы, лишайники и водоросли размножаются подвижными зооспорами, спорангиеспорами, неподвижными апланоспорами. Для этих растений характерно половое размножение ооспорами, зигоспорами, вегетативное размножение также посредством спор. Из спор появляется такое же растение, как материнское. Тогда как у высших споровых растений такое растение, как то, что сформировало споры, появляется после сложного процесса оплодотворения.
Спора представляет собой клетку с двойной оболочкой. Споры у определенного вида растений могут быть одинаковыми по размерам или разными. Микроспоры – мелкие, макроспоры – крупные. Микроспоры обычно дают начало мужским заросткам, а макроспоры – женским.
Высшие споровые растения распространены в разных климатических условиях, но большинство из них обитает на влажных участках суши, так как для полового размножения им нужна вода. Однако некоторые виды этих растений встречаются и в пустынях.
В лесу многие из этих растений, часто мелких, обращают на себя внимание большей формой, и ни одно - яркими цветами, что дало повод назвать их нецветковые. Второе название, споровые, они получили за свои органы размножения - споры - одноклеточные микроскопические образования, которые в начале прорастания дают заросток, встреча мужских и женских клеток, и только потом появляется само зеленое растение.
Мир споровых растений включает в себя несколько классов, начиная от высших: папоротники, хвощи, плауны, мхи, и заканчивая низшими - лишайниками. Из всего обилия споровых растений тайги самые крупные - папоротники. Из них обычны: кочедыжник женский, голокучник Линнея, страусник.
С наступлением тепла, когда все растения распускают свои листья, оживают и папоротники, при этом проявляют свою особенность, выпуская вначале из земли стебель в виде зеленых спиралей, чем отличаются от семенных, у которых росток устремляется прямо вверх.
Через несколько недель, когда в листьях накопится достаточное количество энергии, наступает пара размножения, и появляются особые образования сорусы, в которых развиваются споры. Они располагаются на нижней стороне листьев и сверху не видны. Чтобы увидеть их, нужно листья повернуть, и тогда перед глазами они предстанут в виде коричневатых почек или бугорков.
Расположение сорусов возле жилок листа, форма их краев, количество - все это служит дополнительным отличительным признаком одного вида папоротника от другого.
Из крупных папоротников самый обычный - кочедыжник женский. Свое название кочедыжник он получил за крючочки, расположенные в основании листьев, напоминающих своей формой крупные крючки, с помощью которых деревенские жители плели лапти. Кочедыжник часто образует заросли из широких, сложно изрезанных, перистых, склоненных к земле листьев. Когда проходишь через такие заросли, то как будто на мгновение попадаешь в зеленый мир древнего каменноугольного периода - время господства споровых растений.
Другой высокий папоротник, страусник, встречается реже и предпочитает лога с ручьями. Листья у него тоже перистые, но в отличие от кочедыжника, поднимаются прямо вверх, почти до метра, и располагаются по кругу, образуя зеленый конус, похожий на стеклянный сосуд, который французы называют "фужер" . Еще одно отличие, заметное издалека: его сорусы собираются на отдельном листе, который своей формой напоминает перо страуса, правда, коричневого цвета.
Третий обычный папоротник - голокучник Линнея, который раньше называли щитовник из-за треугольной формы листьев, напоминающей щиты древних воинов. Он невысокий, от 15 до 20 см, если летом он как-то теряется среди зелени травы, то осенью становится далеко заметным, принимая беловатую окраску.
Следующий класс споровых растений - хвощи. Самый высокий и необычный по форме из них - зимующий. Заросли его напоминают зеленые трубки высотой до 60 см. Для них характерно, что они почти не меняют свой зеленый цвет, осенью среди желтой листвы они выглядят свежими, весной, пробиваясь из-под снега, более темными, но зелеными.
После окончательного схода снега, когда поверхность земли прогреется, зимующий хвощ оживает, признаком этого служит появление в местах соединения отдельных члеников стебля (членистость стеблей - характерный признак всех хвощей) - мелких острых листочков. Другой признак оживления - разрастание на кончике стебля коричневатой шишечки - спорангия.
В жизни леса зимующий хвощ имеет значение как кормовая трава для лося, которая рано выходит из-под снега. Кроме этого, зимующий хвощ находил применение в промышленности, и связано это было с особенностью строения его клеток. В них, как и у других представителей хвощовых, содержатся кристаллы твердого минерала кремния, но в особо концентрированном состоянии. Это преимущество и было использовано для шлифовки оптических стекол стеблями, когда не было специальных паст.
Другой хвощ, с особенностями которого пришлось познакомиться детям в далекие годы военного лихолетья, когда были затруднения с пищей - лесной. Для этого хвоща характерно, что при наступлении тепла зимующие корневища вначале выпускают голые стебли с беловатыми острыми шишечками, наполненными жирными спорами. Именно эти шишечки, под названием "пестики", и шли тогда в пищу.
В июне стебли лесного хвоща покрываются зелеными веточками-листьями, расположенными круговыми ярусами, от чего само растение приобретает оригинальный вид, а заросли его придают лесным полянам какой-то туманный цвет, как будто на траве лежит нежная вуаль из тонких нитей.
На лесной хвощ походит полевой, у которого тогда ценились корневые клубеньки. Их обычно собирали по береговым обрывчикам. На вкус они были сладковатые и цвет имели черный. От лесного хвоща полевой отличался тем, что его листья-веточки ветвились один раз, и все растение выглядело не таким густым.
Полевой хвощ обычно растет в поймах рек, где образует настолько обширные поля по сырым ложбинам, что они получили название хвощевники, которые в пору заготовки кормов выкашивали для получения особого сена. Это сено, обладая положительными для желудка скота свойствами, имело отрицательное значение для зубов: при длительном потреблении быстро стирало эмаль из-за наличия кремния в клеточках.
Все хвощи предпочитают сырые места, а топяной - прямо воду. При этом в ручьях на увалах выбирает участки, где течение слабое. Его неветвящиеся веточки коротки и поэтому, хотя он и образует заросли, они всегда выглядят прозрачными. Из всех хвощей он самый высокий, до 70 см.
В противоположность ему, камышковый - самый лесной, очень низкий, не более 15 см. Кроме того, стебли его извилистые, поэтому в траве малозаметные, напоминая клубочки, в которых только при внимательном рассмотрении видны темные спорангии.
Представители следующего класса, плауновые, в сравнении с папоротниками и хвощами, в зелени тайги не выделяются своими размерами, зато удивляют обликом. Они похожи на разветвленные ленты, которые стелются по самой земле, как бы плывут. В тайге обычны два вида: годичный и сплющенный.
Стебли годичного, или колючего, покрытые жесткими короткими листочками, походят на светло-зеленые мохнатые разветвленные ленты, расползающиеся от корня в стороны до метра. В июле на концах веточек поднимаются спорангии - желтоватые колоски, наполненные спорами. Созревшие споры в колосках обладают одной особенностью, на которую с древних времен обратил внимание человек - хорошо впитывать влагу и не слипаться, поэтому их использовали для заживления ран. Не потеряли своего значения споры и в наши дни: из них готовят детскую присыпку - ликоподиум.
Плаун сплюснутый еще менее заметен в зелени трав и мхов. Сплюснутые стебли покрыты прижатыми листочками, и только тонкие, поднимающиеся колоски делают растение более заметными.
Про плаун годичный следует сказать еще то, что на Севере его часто использовали в эстетических целях. Осенью, когда начиналась установка зимних внутренних рам в окна, его извилистые стебли закладывались вместе с кистями рябины между ними. Такое украшение, контрастируя с однообразной белизной снегов за окном, всю зиму радовало взор живыми красками лета.
Если представители папоротников, хвощей и плаунов, в большинстве случаев, в тайге встречаются островами или кружками, то представители класса мхов - сплошным ковром, стелющимся по земле. Мхов насчитывается более сотни видов, но люди различают между ними всего несколько видов, потому что они мелкие и выглядят одинаково, да и в хозяйстве мало применимы. Для того, чтобы увидеть различия между ними, надо низко наклониться или встать на колени, но не помогает и это: надо носить увеличительное стекло для рассматривания деталей строения. Из-за своих малых размеров и неброских различий редкие из мхов имеют запоминающиеся русские названия. Исключением из этого является один широко распространенный, с типичным обликом для этого семейства - кукушкин лен.
В систематическом плане он принадлежит к семейству политриховых, подкласса бриевых, для которых характерно преобладание видов, имеющих жесткие зеленые игольчатые листья.
С этим мхом, про который, как и про хвойный лес, можно сказать поговоркой - "зимой и летом одним цветом", мы встречаемся с весны до осени. Он становится особенно нужным в летнюю пору, когда, собирая ягоды, захочется отдохнуть и присесть на землю, здесь лучше сухой кочки, покрытой кукушкиным льном, нет. Делать это нужно как можно реже, при отсутствии пней и валежника, так как, несмотря на "выносливую" упругость, мох очень чувствителен к давлению, особенно частому, поэтому быстро исчезает на тропинках.
Людям кочки, покрытые этим мхом, всегда кажутся однообразно зелеными, на самом деле, это не так, стоит войти в лес в мае или начале июня, как издалека в них обнаружатся новые цвета: беловатые и коричневатые. С близкого расстояния будет видно, что коричневый цвет придают скопления тонких нитей, а беловатый - острые колпачки из серебристых волосков, торчащих на кончиках этих нитей. При взгляде на такую кочку, порой, в голову может прийти сравнение, что это какие-то отряды крошечных лесных существ, построившихся с поднятыми к небу древними пиками, приготовились к завоеванию новых земель. Такое фантастическое предположение о подготовке к завоеванию станет близким к реальности, если снять серебристые колпачки, под ними обнаружатся зеленые или коричневые, в зависимости от времени года, коробочки, набитые спорами, которые и будут завоевывать, вернее, заселять новые просторы тайги.
Сами коробочки, имеющие ребра и крышечку разнообразной формы, напоминающие высокую пивную кружку, имеют большое значение в различии разных видов мхов, наряду с другими деталями строения, однако большинство их можно рассмотреть только под лупой, а лучше в специальный прибор - бинокуляр.
Благодаря особенностям формы коробочек, хорошо запоминается еще один мох из этого же подкласса, правда, встречается он редко, так как для своей жизни выбирает особые условия - кучи помета крупных лесных животных. Здесь в пору спороношения он выглядит в виде красноватых зонтиков на таких же красноватых нитях, торчащих группами - это сплахнум красный. При первых встречах он может показаться представителем другого царства - грибов.
В отличие от представителей семейства политриховых мхов, виды семейства бриевых и родобиевых стебельки имеют короткие, поэтому напоминают многолучевые звездочки, разбросанные по сырой земле. Когда же начинается спороношение, они принимают особый вид, напоминая тропическую траву пампасов, у которой из пышного скопления листьев, расположенных кругом у земли высоко вздымаются цветочные побеги, порой до 1,5 метров. Чтобы сравняться с такой травой, наши мхи должны увеличиться в сотни раз.
Каждый человек, осматривая деревянные крыши домов, а теперь и шиферные, обращает внимание, что они со временем покрываются какими-то зелеными островками, вначале мелкими, затем более крупными - так проявляют себя мхи из рода туидьевых, с очень нежными и линейными листочками. Они так же, как другие мхи в период размножения, приобретают коричневую окраску, которую им придают крохотные коробочки на ниточках-ножках.
На крышах эти мхи получают простор и чувствуют себя выше других, при этом успешно разрастаются, однако для хозяев домов это не приносит радости. Перегной, накапливающийся под ними, задерживает влагу и ускоряет процесс гниения досок. Раньше для сохранения досок их пропитывали смолой, потом крыши стали крыть шифером, но мхи прижились и здесь.
В подклассе бриевых мхов, наряду с мелкими, в лесах встречаются более крупные и другой формы. Так, например, представитель семейства ретидиевых - птилий гребенчатый, растущий в основании древесных стволов, похож на желтоватое птичье перышко, достигает высоты 4-5 см.
Другой представитель рода хилокомиумов, предпочитающий сырые ельники, демонстрирует оригинальную форму своего строения, очень похожую на древесную сосновую с ветвями-мутовками, но очень малых размеров. Эти мутовки, как и у сосны, появляются каждый год, и мох получает очередной этаж зелени, поэтому его называют еще "этажный". Форму крошечных деревьев с развесистыми кронами демонстрирует еще один мох - клемациум, который предпочитает селиться на сухих полянах.
Вместе с деревоподобными мхами лес богат и другими формами, не имеющими "ствола", например, из рода туидиевых и леукодиевых. Они довольно часто встречаются в березниках, где, как рыхлая зеленая шерсть, собираются у основания стволов или разрастаются в нижних ветвях. Их крошечные коробочки со спорами так мелки, что даже в пору массового спороношения слабо меняют зеленый цвет.
Зеленые, или гипновые, мхи не только густо заселяют землю, но и воду, где господствуют представители семейств фонтиналисовых и каллиэргеновых групп "водников".
Фонтиналис нередко селится в постоянных ручьях чугаса, бегущих по оврагам, и летом, разрастаясь, проявляет себя зелеными нитями, которые при ближайшем рассмотрении предстают как нежные стебельки с листочками-волосками.
Коллиэргены, или "черные мхи", предпочитают спокойную воду и очень часто болотную. Именно здесь они создают опасные своей обманчивой зеленью "полянки", которые скрывают глубокие ямы. Этому способствует то, что подводное переплетение стеблей с черными листьями походит на торфяной грунт, а верхние зеленые кончики - на траву, растущую из него; не замечая этого, человек или животное подходят к болоту, смело вступают на такую "полянку" и вдруг оказываются в черной грязи, которая уходит из-под ног.
Тесно с влагой связана еще одна группа мхов из подкласса бриевых, получивших собирательное русское название "серебрянок". Такое название возникло из-за их особенности, с одной стороны, когда листочки погружены в воду и удерживают на себе пузырьки воздуха, то под ее поверхностью они приобретают серебристый вид. С другой стороны, на суше, где они обычно растут рядом со стволами на сырых местах, подолгу сохраняют капельки росы или дождя, тоже серебристого цвета. Листья этих мхов плоские и походят на листья обычных трав, но имеют несколько особенностей. Первая - они очень мелкие, от нескольких миллиметров до одного, и тонкие, меньше миллиметра. При такой толщине в них с помощью микроскопа можно изучить строение и жизнь одной клетки. Еще одна характерная особенность жилок, которые, как сеть, покрывают листья цветковых растений, у них остаются по одной, а сами листочки имеют обыкновение равномерно уменьшаться на веточке от основания к вершине.
Если представители подкласса юнгерманиевых мхов практически выпадают из поля зрения собирателя лесных даров из-за своих мелких размеров, а также сходства с другими, то представители подкласса маршанциевых могут привлечь внимание своей формой при более крупных размерах. Из них довольно обычна по берегам ручьев прессия. Ее плоские разветвленные тела, извиваясь по самой земле, с весны украшаются очень своеобразными спорангиями, похожими на звездчатые зонтики в диаметре до 6-7 мм и потому хорошо заметными.
В отличие от наземных форм маршанций, водные более мелкие, и форма их напоминает обрывки травы, плавающие среди другой зелени, практически не привлекает взгляда. К ним относится, например, ричия, длиной 4-5 мм, с разветвленными концами, которые походят на какой-то мусор.
Если для человека значение разнообразных гипновых мхов пока невелико, то для тайги - громадное. Именно они своим плотным ковром защищают почву от водной эрозии. Их покров предохраняет корни деревьев и кустов, расположенных близко у поверхности почвы, от низких температур, когда снежный покров не образовался или, наоборот, рано сошел. Они поселяются на сплошных гарях, создавая первые скопления гумуса. Они регулируют влажность и температуру почвы в летний период, не допуская резких колебаний. В тайге, где из-за плохой освещенности не возникает луговая дерновая почва с многолетним растительным войлоком, скрывающим дневную жизнь беспозвоночных и мелких позвоночных животных. Моховой покров берет на себя эту защитную роль. Наконец, зимой рыхлый незамерзающий моховый покров облегчает движение мелким мышевидным животным, не впадающим в спячку.
В хозяйстве человека гипновые мхи играли важную роль как утеплители жилища в период продвижения его на Север, особенно в древности. Сейчас эта роль осталась там, где идет деревянное строительство. Здесь сухие лесные мхи постоянно используются для утепления пазов, между бревен в оконных и дверных проемах.
В лесу, занимаясь поиском грибов или ягод, человек, перемещаясь с места на место, часто встречает острова мхов, как обычно мягких, но другого цвета, чаще бледно-желтого или буроватого, которые занимают различные понижения среди ровной поверхности грунтов.
Если присмотреться к этим желтым островам, то обнаружится, что растения, создающие их, походят на зеленые мхи. Стоит потянуть одно из них, как сразу обнаружится различие - они без труда отрываются, потому что не имеют корня. При близком рассмотрении вырванного стебелька обнаружится другая разница в общем строении. Их мелкие веточки с мелкими листочками, равномерно покрывающие стебель, наверху сгущаясь, образуют характерную звездчатую головку, которой нет у зеленых мхов. Такое строение характерно для сфагновых или торфяных мхов. Отсутствие корней у торфяных мхов накладывает большой отпечаток на их жизнь. Во-первых, воду они получают листьями, а не по стеблю от корней. Во-вторых, они, ежегодно нарастая верхними частями, как бы отбрасывают нижние, которые с годами, отмирая, превратятся в знакомые слои торфа.
Слой верхних живых мхов, называемых "очес", ежегодно подрастая и поднимаясь вверх, как дрожжевое тесто в кастрюльке, создает не виданные в других растительных сообществах экологические условия, связанные с угрозой быть погребенными с годами под торфом.
В округе встречается более десятка видов сфагновых мхов, и они внешне так похожи, что различить отдельные можно только под бинокуляром. В полевых условиях сделать это трудно, правда, некоторые виды выдает общая окраска - то красноватая, то зеленая, то желтая. Большинство видов живет на болотах, которые, благодаря сфагновым мхам, служат накопителями чистой воды и регуляторами водотока малых рек.
В лесах обычно встречается два вида: остролистный и компактный, остальные, например, магелланский, вульфа, бурый болотный, оттопыренный, характерны для болот.
Когда говорят о дремучести каких-то лесов, то обычно имеют в виду главный признак их - "седую замшелость", которую рождают растения, имеющие в облике мало общего с гипновыми и сфагновыми мхами, разве что малых размеров - это лишайники. Они представляют особый тип низших споровых растений, соединивших в себе типы водорослей и грибов в одном организме. Это соединение, получившее название симбиоз, дает им определенные преимущества перед другими.
В лишайниках гифы гриба, в первую очередь, создают ту или иную форму тела, его своеобразный "дом", в котором, поселяясь, зеленые водоросли придают ему зеленоватый цвет и, главное, накапливают энергию солнца. При таком сожительстве оба "хозяина" имеют выгоду: гифы гриба приносят минеральные вещества, а водоросли - органические. В конечном итоге лишайники приобретают особую способность жить в очень неблагоприятных условиях на Севере при длительных низких температурах. В результате только лишайники постоянно живут на голых, промерзающих зимой скалах Полярного Урала.
В тайге многие виды лишайников, которых в округе десятки, также живут в более жестких климатических условиях, а именно, на деревьях, подвергаясь зимой влиянию сильных холодов, летом - сухосте и жаре. Не смотря на это, процветают и создают картину дремучести и старости, которую подчеркивают данные им русские названия, бородачи и косматики.
Бородачи, или вислянки, принадлежат к нескольким родам, в лесу наиболее заметны своими бледно-зеленоватыми длинными телами. Отдельные виды их становятся рекордсменами среди всего мира лишайников. Один из них, уснея длиннейшая, достигает длины 1 метра. Кроме длины бородачи обладают еще одной редкой особенностью: они растут вниз к земле, а не вверх, как основная масса представителей зеленого царства.
Другая особенность бородачей - медленный рост, всего два-три миллиметра в год, присуща и другим лишайникам. За 60-70 лет, достигнув метровой длины, они практически проживают среднюю человеческую жизнь.
Третья особенность усней и бородачей также присуща большинству лишайников - высокие требования к чистоте окружающего воздуха. Стоит появиться в воздухе серному, а чаще углекислому газу, как они прекращают свой рост и гибнут, являясь, в данном случае, надежными указателями загрязнения воздуха.
В отличие от вислянок, лишайники, с общим русским названием косматки, растут в разных направлениях. Среди них эвернии, отличающиеся более широкими лопастями тела, тянутся преимущественно вверх и в стороны, тогда как более тонкие свисают вниз. Именно эти лишайники, разрастаясь вместе на сухих нижних ветвях деревьев, придают им неухоженный, "непричесанный", косматый вид.
Среди эпифитных, т. е. растущих на ветвях и стволах лишайников, как правило, присутствуют виды с плоскими и прижатыми телами - пармелии . Без их кружавчатых, голубоватых или зеленоватых тел лес бывает только при сильной загазованности. Там, где воздух чист, они, разрастаясь на темных стволах хвойных деревьев, особенно с северной стороны, придают всему лесу больше света. Кроме пармелий лопастную уплощенную форму демонстрируют и цетрарии, которые поселяются среди других лишайников, сразу выделяются своим золотистым цветом. Особенно ярким он бывает у редкой цетрарии, растущей на старых стволах можжевельника.
На древесных стволах, кроме лишайников с лопастными и кустистыми формами тела, есть обычные виды, состоящие из мелких бородавочек, чешуек, которые, соединяясь между собой, образуют хорошо видимые пятна и кружки, напоминающие накипь, за что их и зовут накипные.
Одним из таких накипных лишайников является стенная золотянка - характерный спутник осиновой коры. Если взять на себя труд и осмотреть стволы нескольких осин, то непременно встретишь на зеленой коре ярко- желтые пятна - это и будет золотянка. Часто рядом с ней встречается и другой накипной лишайник - колоплака, но черного цвета.
Благодаря своим малым размерам и, в большинстве, неяркой окраске, накипные лишайники дали много открытий новых видов, в том числе и на просторах округа. Так, в конце второго тысячелетия на территории Кондинского района были найдены эндемичные виды: гилекта Леушинская и гилекта чернеющая.
Разнообразию форм тела эпифетных лишаников не уступают и наземные. Именно среди них живет широко распространенный в округе лишайник, который в быту называют "мох", и который целиком поддерживает жизнь ценного для человека Севера копытного животного, а именно северного оленя, за что он и получил название кладония оленья.
Этот лишайник любит светлые сосновые леса, где, разрастаясь столетиями, создает сплошной, почти белый покров, из-за которого они получили название боры-беломошники. Видеть эти боры, особенно в летнюю жару - зрелище, запоминающееся надолго еще и потому, что их остается все меньше и меньше из-за вмешательства человека, который, в лучшем случае, вытаптывает их, в худшем - выжигает.
В жаркий день в таком лесу сразу поражает снежная белизна земли, из которой к небу тянутся желтые прямые стволы сосен, между которыми, в отличие от тайги, далеко просматривается все пространство. Тишина нарушается лишь какими-то шорохами, будто испуганные маленькие зверьки карабкаются по стволам, но это не белки, это шелестят всего лишь желтоватые тонкие пленки, свисающие с желтой коры под слабым ветром. Когда проходит первое восхищение от увиденной картины, и человек начинает идти дальше, его поразит новое явление - в жаркий полдень громкий хруст лишайников, как зимой хруст снега под ногами.
В тайге, где на земле господствуют влаголюбивые гипновые мхи, лишайникам трудно бывает найти сухие места, как в сосновых борах, поэтому здесь они не образуют больших зарослей и довольствуются старыми пнями, толстыми стволами поваленных деревьев или высокими сухими кочками, лишенными мхов.
По форме тела наземные лишайники делятся на две группы: кустистые и листоватые. Кладонии относятся к первой группе кустистых, среди них в тайге обычна лесная, а в борах - оленья. В лесу светло-зеленые, порой почти белые кустики кладоний своими веточками напоминают крошечные деревья, которые не сгибаются под ветром и, почти не меняя цвета в течение лета, выглядят неживыми, поэтому особенно неожиданной бывает встреча на кончиках веточек новых цветов. Наиболее яркими цветами среди кустистых лишайников раскрашиваются отдельные виды трубчатых кладоний, как, например, пальчиковый. У них в пору размножения самые кончики веточек вдруг приобретают ярко-красный цвет, как будто это капельки крови, упавшей из ран каких-то теплокровных животных.
В отличие от кустистых лишайников, листоватые предстают розетками или лентами. Среди листоватых наиболее крупная - лобария легочная, растущая на коре поваленных хвойных деревьев. Свое название, легочная, она, видимо, получила за сходство поверхности тела в широких жилах с внутренним строением легких млекопитающих.
Другие плоские лопастные лишайники, пельтигеры, которых несколько видов в тайге, встречаются чаще. Обычно они выставляют свои листовые тела возле пней или стволов деревьев, часто окружая их.
Значение лишайников в кругообороте энергии живого вещества особенно велико в горах, где они выступают в роли первых накопителей гумуса в трещинах скал, куда позже приходят цветковые растения. Ценны они как накопители гумуса и на равнинах, особенно в сосновых лесах, растущих на сухих песчаных грунтах
Высшие споровые растения
Работа по созданию участка "Высших споровых растений" в открытом грунте была начата в 1966 году по инициативе директора Ботанического сада проф. И.П. Белоконя. Современный коллекционный фонд собирали сотрудники нескольких поколений. Работы по созданию участка проводили сотрудники Е.Г. Ромс, Т.В. Плотникова, Г.Д. Ермоленко, первые растения из окрестностей г. Киева были привезены Т.П. Коршук. Курировала экспозицию и З.П. Козлова, которая была куратором коллекции архегониальных растений в закрытом грунте. Значительную научную и практическую работу с 1975 до 2000 года проводила к.б.н. Н.М. Стеценко, благодаря которой количество представленных в экспозиции растений увеличилось вдвое, и достигало 116 коллекционных единиц. На сегодняшний день куратором участка является к.б.н. Е.В. Вашека.
Пополнение коллекции происходило как за счет растений, привезенных из экспедиций, которые охватывали не только территорию Украины, но и районы Кавказа, Дальнего Востока, Средней Азии, так и за счет растений, полученных из других ботанических садов, и выращенных из спор. Последний способ в наше время является основным для увеличения коллекционных фондов.
По состоянию на конец 2006 года на участке "Высших споровых растений" представлено 125 коллекционных единиц, которые принадлежат к трем отделам (Lycopodiophyta, Equisetophyta, Polypodiophyta), четырем классам и четырнадцати семействам. Наиболее представлены папоротникообразные, которые насчитывают 84 вида, 1 подвид, 4 разновидности и 33 культивара.
Царство растения – Plantae, Vegetabilia
Общая характеристика царства
Представители царства – высокоспециализированные автотрофные организмы, питающиеся за счет процесса аэробного фотосинтеза. Их тело обычно расчленено на стебель, корень, лист, и они хорошо приспособлены к жизни в наземно-воздушной среде. Клетки растений имеют плотную клеточную стенку, в основе которой – целлюлоза. Основной запасной продукт – крахмал. Размножение вегетативное, бесполое (спорами) и половое (оогамия); мужские гаметы либо имеют ундулиподии (сперматозоиды), либо не имеют их (спермии). Характерно чередование полового (гаметофит) и бесполого поколения (спорофит) с преобладанием диплоидного бесполого поколения. Зигота у растений дает начало зародышу, который затем развивается в спорофит.
Царство растений включает не менее 300 тыс. видов (ныне существующих и вымерших), относящихся к 9 отделам – риниофиты (Rhyniophyta ) и зостерофиллофиты (Zosterophyllophyta ) (ныне вымершие), моховидные (Btyophyta), плауновидные (Lycopodiophyta ), псилотовидные (Psilotophyta ), хвощевидные (Equisetophyta ), папоротниковидные (Polypodiophyta ), голосеменные (Pinophyta) и покрытосеменные (Magnoliophyta ). Представители ныне существующих отделов, за исключением моховидных, характеризуются преобладанием в цикле развития бесполого поколения (спорофита), имеющего сосуды и (или) трахеиды. Благодаря последнему обстоятельству эти растения называют сосудистыми.
Растения делят на две группы: споровые и семенные . У споровых растений спорогенез и гаметогенез разобщены во времени и пространстве: спорофиты и гаметофиты являются отдельными физиологически самостоятельными организмами. Единицей размножения являются споры. У семенных растений гаметофиты сильно редуцированы и не являются физиологически самостоятельными организмами. Единицей размножения является семя.
Споровые растения являются первопоселенцами суши, которые дали начало в процессе эволюции семенным растениям.
Споровые растения
Включают следующие ныне существующие отделы: моховидные (Bryophyta ), плауновидные (Lycopodiophyta ), псилотовидные (Psilotophyta ), хвощевидные (Equisetophyta ), папоротниковидные (Polypodiophyta ).
Споровые растения появились в конце силурийского периода, более 400 млн. лет тому назад. Первые представители споровых были небольших размеров и имели простое строение, но уже у примитивных растений наблюдалась дифференциация на элементарные органы. Усовершенствованию органов соответствовало усложнение внутреннего строения и онтогенеза. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого способов размножения и связанное с этим чередование поколений. Бесполое поколение представлено диплоидным спорофитом , половое – гаплоидным гаметофитом .
На спорофите образуются спорангии, внутри которых в результате мейотического деления образуются гаплоидные споры. Это мелкие, одноклеточные образования, лишенные жгутиков. Растения, у которых все споры одинаковые, называются равноспоровыми. У более высокоорганизованных групп споры двух типов: микроспоры (формируются в микроспорангиях), мегаспоры (формируются в мегаспорангиях). Это разноспоровые растения. При прорастании споры образуется гаметофит.
Полный жизненный цикл (от зиготы до зиготы) состоит из гаметофита (период от споры до зиготы) и спорофита (период от зиготы до образования спор). У плаунов, хвощей и папоротников эти фазы представляют собой как бы отдельные физиологически самостоятельные организмы. У мхов гаметофит является самостоятельной фазой жизненного цикла, а спорофит сведен до его своеобразного органа – спорогона (спорофит живет на гаметофите).
На гаметофите развиваются органы полового размножения: архегонии и антеридии . В архегониях , похожих на колбу, образуются яйцеклетки, а в мешковидных антеридиях - сперматозоиды. У равноспоровых растений гаметофиты обоеполые, у разноспоровых – однополые. Оплодотворение происходит лишь при наличии воды. При слиянии гамет образуется новая клетка – зигота с двойным набором хромосом (2n).
Отдел Моховидные – Bryophyta
Насчитывает до 27000 видов. Моховидные имеют тело либо в виде слоевища, либо расчленены на стебель и листья. Настоящих корней у них нет, их заменяют ризоиды. Проводящие ткани появляются лишь у высокоразвитых мхов. Частично обособлены ассимиляционная и механическая ткани.
В жизненном цикле доминирует гаметофит. Спорофит самостоятельно не существует, развивается и всегда находится на гаметофите, получая от него воду и питательные вещества. Спорофит представляет собой коробочку, где развивается спорангий, на ножке, связывающей ее с гаметофитом.
Размножаются мхи спорами, могут размножаться и вегетативным путем – отдельными участками тела или особыми выводковыми почками.
Отдел делится на три класса : Антоцеротовые (100 видов, шесть родов талломных растений), Печеночные и Листостебельные мхи.
Класс Печеночные мхи (Hepaticopsida )
Класс насчитывает около 8500 видов. Это, в основном, слоевищные мхи, хотя есть виды, имеющие стебель и листья. Широко распространена маршанция обыкновенная (Marchantia polymorpha ) (рис 11. 1).
Рис. 11. 1. Цикл воспроизведения маршанции: 1 – таллом с мужскими подставками; 2 – таллом с женскими подставками; 3 – вертикальный разрез через мужскую подставку (в некоторых антеридиальных полостях находятся антеридии); 4 – антеридий в антеридиальной полости (н – ножка антеридия); 5 – двужгутиковый сперматозоид; 6 – вертикальный разрез через женскую подставку (а – архегоний).
Гаметофит имеет темно-зеленое слоевище (таллом), дихотомически разветвленное на широкие лопастные пластинки с дорсовентральной (спинно-брюшной) симметрией. Сверху и снизу слоевище покрыто эпидермой, внутри имеются ассимиляционная ткань и клетки, выполняющие проводящую и запасающую функции. К субстрату слоевище прикрепляется ризоидами . На верхней стороне слоевища в особых «корзиночках» образуются выводковые почки, служащие для вегетативного размножения.
Талломы раздельнополые, органы полового размножения развиваются на особых вертикальных ветвях-подставках.
Мужские гаметофиты имеют восьмилопастные подставки, на верхней стороне которых находятся антеридии . На женских гаметофитах подставки со звездчатыми дисками, на нижней стороне лучей звездочки расположены (шейкой вниз) архегонии. При наличии воды сперматозоиды перемещаются, попадают в архегоний и сливаются с яйцеклеткой.
После оплодотворения из зиготы развивается спорогон. Он имеет вид шаровидной коробочки на короткой ножке. Внутри коробочки, в результате мейоза, из спорогенной ткани, образуются споры. В благоприятных условиях споры прорастают, из них развивается протонема в виде небольшой нити, из верхушечной клетки которой развивается таллом маршанции.
Класс Листостебельные мхи (Bryopsida, или Musci ).
Листостебельные мхи распространены по всему земному шару, особенно в условиях холодного климата на сырых местах, в сосновых и еловых лесах, в тундре. На торфяных и моховых болотах часто образуют плотный ковер. Тело расчленено на стебель и листья, но настоящих корней нет, есть многоклеточные ризоиды. Класс состоит из трех подклассов: Бриевые, или Зеленые мхи; Сфагновые, или Белые мхи; Андреевые, или Черные мхи.
Андреевые мхи (три рода, 90 видов) распространены в холодных областях, внешне сходны с зелеными, по строению листьев и коробочки – со сфагновыми.
Подкласс Бриевые, или Зеленые мхи (Bryidae ). Насчитывает около 700 родов, объединяющих 14000 видов, широко распространенных повсюду, особенно в тундровой и лесной зонах Северного полушария.
Широко распространен кукушкин лен (Polytrichium commune ), образующий густые дерновины на сырых почвах в лесах, на болотах и лугах. Стебли до40 см высоты, неветвистые, с густыми жесткими и острыми листьями. От нижней части стебля отходят ризоиды.
Цикл развития кукушкина льна (рис. 11. 2).
Рис. 11. 2. Кукушкин лен: А – цикл развития мха; Б – коробочка: 1 – с колпачком, 2 – без колпачка, 3 – в разрезе (а –крышечка, б – урночка, в – спорангий, г – апофиза, д – ножка); В – поперечный разрез листа с ассимиляторами; Г – поперечный разрез стебля (ф – флоэма, крв – крахмалоносное влагалище, кор – кора, э – эпидерма, лс – листовые следы).
Гаметофиты кукушкина льна раздельнополые. Рано весной на верхушке мужских особей развиваются антеридии, на верхушках женских – архегонии.
Весной во время дождя или после росы сперматозоиды выходят из антеридия и проникают в архегоний, где сливаются с яйцеклеткой. Из зиготы здесь же, на верхушке женского гаметофита, вырастает спорофит (спорогон), имеющий вид коробочки на длинной ножке. Коробочка покрыта волосистым колпачком (калиптра) (остатком архегония). В коробочке – спорангий, где после мейоза образуются споры. Спора – небольшая клетка с двумя оболочками. На верхушке коробочки, по ее краю, расположены зубцы (перистом), которые, в зависимости от влажности воздуха, загибаются внутрь коробочки или отгибаются наружу, чем способствуют рассеиванию спор. Споры разносятся ветром и в благоприятных условиях прорастают, образуя протонему. Через некоторое время на протонеме образуются почки, из которых формируются листостебельные побеги. Эти побеги вместе с протонемой – гаплоидное поколение – гаметофит. Коробочка на ножке – диплоидное поколение – спорофит.
Подкласс Сфагновые, или Белые мхи (Sphagnidae)
К сфагновым мхам относятся свыше 300 видов единственного рода сфагнум (Sphagnum ) (рис. 11. 3).
Рис 11. 3. Сфагнум : 1 – внешний вид; 2 – верхушка ветви со спорогоном; 3 – спорогон (ш – остаток шейки архегония, кр – крышечка, сп – спорангий, кол – колонка, н – ножка спорогона, лн – ложная ножка); 4 – часть веточного листа (хлк – хлорофиллоносные клетки, вк – водоносные клетки, п – поры); 5 – поперечный разрез листа.
Ветвистые стебли сфагнума усеяны мелкими листьями. На верхушке главной оси боковые веточки образуют розетку почковидной формы. Особенностью сфагновых мхов является непрерывное нарастание стебля верхушкой и отмирание нижней части. Ризоиды отсутствуют, и поглощение воды с минеральными веществами происходит стеблями. Листья этих мхов состоят из двух типов клеток: 1) живых ассимилирующих, длинных и узких, хлорофиллоносных; 2) гиалиновых – мертвых, лишенных протопласта. Гиалиновые клетки легко заполняются водой и долго ее сохраняют. Благодаря такому строению, сфагновые мхи могут накапливать воды в 37 раз больше своей сухой массы. Разрастаясь плотными дернинами, сфагновые мхи способствуют заболачиванию почв. На болотах наслаивание отмерших частей мха приводит к образованию торфяников. Путем сухой перегонки из торфа получают воск, парафин, фенолы, аммиак; путем гидролиза – спирт. Торфяные плиты являются хорошим теплоизоляционным материалом. Сфагновые мхи обладают бактерицидными свойствами.
Отдел Плауновидные – Lycopodiophyta
Появление плауновидных связывают с силурийским периодом палеозойской эры. В настоящее время отдел представлен травянистыми растениями со стелющимися, дихотомически ветвящимися стеблями и корнями, а также спирально расположенными чешуйчатыми листьями. Листья возникли как выросты на стебле, и их называют микрофиллы . У плаунов есть флоэма, ксилема, перицикл.
Выделяют два современных класса: равноспоровые Плауновые и разноспоровые Полушниковые.
Класс Плауновые (Lycopodiopsida)
Из всего класса до настоящего времени сохранилось четыре рода.
Род плаун (Lycopodium). К этому роду относят многочисленные (около 200 видов) многолетние вечнозеленые травы, распространенные от арктических областей до тропиков. Так плаун булавовидный (L. clavatum) встречается в травяном покрове хвойных лесов на достаточно влажных, но бедных гумусом почвах. В сырых хвойных лесах широко распространен плаун годичный (L. annotinum ) (рис. 11. 4).
Рис. 11. 4. Плаун булавовидный.
Родбаранец (Huperzia). Представитель рода - баранец обыкновенный (H. selago) распространен в тундровой, лесотундровой и северной лесной зонах и произрастает в южно-таежных еловых лесах и ольшаниках, а также в мшистых лесах и на альпийских лугах.
Роддифазиаструм (Diphasiastrum ). Представитель рода дифазиаструм сплюснутый (D. complanatum) растет на сухих песчаных почвах в сосновых лесах.
Цикл развития на примере плауна булавовидного (рис. 11. 5).
Рис. 11. 5. Цикл развития плауна булавовидного :1 – спорофит; 2 – спорофилл со спорангием; 3 – спора; 4 – гаметофит с антеридиями и архегониями; 5 – развивающийся на гаметофите из зародыша молодой спорофит.
Стелющиеся побеги плауна булавовидного достигают до 25 см в высоту и более 3 м в длину. Стебли покрыты спирально расположенными ланцетно-линейными мелкими листьями. В конце лета на боковых побегах образуется обычно два спороносных колоска. Каждый колосок состоит из оси и мелких тонких спорофиллов – видоизмененных листьев, в основании которых расположены спорангии почковидной формы.
В спорангиях после редукционного деления клеток спорогенной ткани образуются одинаковой величины, одетые толстой желтой оболочкой гаплоидные споры. Они прорастают после периода покоя через 3-8 лет в обоеполые заростки, представляющие собой половое поколение и живущие сапротрофно в почве, в виде клубенька. От нижней поверхности отходят ризоиды. Через них в заросток врастают гифы гриба, образуя микоризу . В симбиозе с грибом, который обеспечивает питание, живет заросток, лишенный хлорофилла и неспособный к фотосинтезу. Заростки многолетние, развиваются очень медленно, лишь через 6-15 лет на них образуются архегонии и антеридии. Оплодотворение совершается при наличии воды. После оплодотворения яйцеклетки двужгутиковым сперматозоидом образуется зигота, которая без периода покоя прорастает в зародыш, развивающийся во взрослое растение.
В официнальной медицине споры плауновприменялись в качестве детской присыпки и обсыпки для пилюль. Побеги баранца обыкновенного используют для лечения больных, страдающих хроническим алкоголизмом.
Класс Полушниковые (Isoetopsida)
Селагинелла (Selaginella ) среди современных родов насчитывает самое большое (около 700) число видов.
Это нежное многолетнее травянистое растение, требующее высокой влажности. Селагинеллы в отличие от плаунов характеризуются разноспоровостью. В спороносных колосках образуется два вида спор – четыре мегаспоры в мегаспорангиях и многочисленные микроспоры в микроспорангиях. Из микроспоры образуется мужской гаметофит, состоящий из одной ризоидальной клетки и антеридия со сперматозоидами. Мегаспора развивается в женский гаметофит, не покидающий ее оболочки и состоящий из мелкоклеточной ткани, в которую погружены архегонии. После оплодотворения из яйцеклетки развивается зародыш, и затем новый спорофит.
Отдел Хвощевидные – Equisetophyta
Появились хвощи в верхнем девоне, достигли наибольшего разнообразия в карбоне, когда древесный ярус заболоченных тропических лесов в значительной степени состоял из древовидных хвощевидных, вымерших к началу мезозоя. Современные хвощевидные появились на Земле с мелового периода.
До настоящего времени сохранился лишь один род – хвощ (Equisetum), представленный 30-35 видами, распространенными на всех континентах.
У всех видов хвоща стебли имеют членистое строение с выраженным чередованием узлов и междоузлий. Листья редуцированы до чешуй и располагаются мутовками в узлах. Здесь же образуются и боковые ветви. Ассимилирующую функцию выполняют зеленые стебли, поверхность которых увеличивается ребристостью, стенки клеток эпидермы пропитаны кремнеземом. Подземная часть представлена сильно развитым корневищем, в узлах которого формируются придаточные корни. У хвоща полевого (Equisetum arvense) боковые ветви корневища служат местом отложения запасных веществ, а также органами вегетативного размножения (рис. 11. 6).
Рис. 11. 6. Хвощ полевой : а, б – вегетативный и спороносный побеги спорофита; в – спорангиофор со спорангиями; г, д – споры; е – мужской гаметофит с антеридиями; ж – сперматозоид; з – обоеполый гаметофит; и - архегонии.
Весной на обычных или специальных спороносных стеблях образуются колоски, состоящие из оси, которая несет особые структуры, имеющие вид шестигранных щитков (спорангиофоры ). Последние несут 6-8 спорангиев. Внутри спорангиев образуются споры, одетые толстой оболочкой, снабженной гигроскопичными лентовидными выростами – элатерами. Благодаря элатерам споры сцепляются вместе в комки, хлопья. Групповое распространение спор способствует тому, что при их прорастании разнополые заростки оказываются рядом, и это облегчает оплодотворение.
Заростки имеют вид небольшой длинно-лопастной зеленой пластинки с ризоидами на нижней поверхности. Мужские заростки меньше женских и несут по краям лопастей антеридии с многожгутиковыми сперматозоидами. На женских заростках в средней части развиваются архегонии. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из зиготы развивается зародыш нового растения – спорофита.
В настоящее время большой роли в образовании растительного покрова хвощи не имеют. В лесах, на избыточно увлажненной почве, широко распространен хвощ лесной (E. sylvaticum) с сильно ветвящимися, поникающими боковыми веточками. На лугах, паровых полях, в посевах встречается трудно искореняемый сорняк хвощ полевой (E. arvense). У этого хвоща рано весной появляются неветвящиеся побеги, несущие спороносные колоски. Позднее от корневища развиваются зеленые вегетативные побеги. В лесной зоне на песчаных почвах и в оврагах широко распространен хвощ зимующий (E. hyemale ).
Вегетативные побеги хвоща полевого (E. arvense) в официнальной медицине применяют: в качестве мочегонного средства при отеках на почве сердечной недостаточности; при заболеваниях мочевого пузыря и мочевыводящих путей; как кровоостанавливающее средство при маточных кровотечениях; при некоторых формах туберкулеза.
Отдел Папоротниковидные – Polypodiophyta
Возникли папоротники в девоне, когда древовидные папоротники вместе с ныне ископаемыми плаунами и хвощами господствовали в растительном покрове земли. Большинство их вымерло, оставшиеся дали начало мезозойским формам, которые были представлены очень широко. Папоротники намного превосходят по числу современных видов все остальные отделы высших споровых (около 25000).
У большинства живущих сейчас (исключая тропические) папоротников отсутствует наземный прямостоячий стебель, но есть подземный в виде корневища. От корневища отходят придаточные корни и крупные листья (вайи ), имеющие стеблевое происхождение и длительно нарастающие верхушкой. Молодые листья обычно свернуты «улиткой». Среди существующих в настоящее время папоротников имеются как равноспоровые, так и разноспоровые.
В лесах Австралии, Южной Америки, Азии произрастают древовидные представители с колонновидными, неветвящимися, до 20 метров высоты стволами. В средней полосе нашей страны папоротники – это многолетние корневищные травы. Многие папоротники, как и мхи, являются индикаторами почв и типов леса. В светлых лесах, на песчаных или сухих подзолистых почвах распространен орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum); на влажных богатых почвах кочедыжники (Athyrium) и крупныелесныещитовники (Dryopteris) (рис. 11. 7).
Рис. 11. 7. Щитовник мужской: А – спорофит: а – общий вид; б – сорусы на нижней стороне вайи; в – разрез соруса (1 – индузий, 2 – планцента, 3 – спорангий); г – спорангий (4 – кольцо); Б – гаметофит: 5 – сперматозоиды; 6 – заросток с нижней стороны (т – таллом, р – ризоиды, арх - архегонии, ан – антеридии); 7 – выход сперматозоидов из антеридия; 8 – архегоний с яйцеклеткой.
Цикл развития равноспоровых папоротников
В середине лета на нижней стороне зеленых листьев (у некоторых на специальных спороносных листьях) в виде коричневых бородавочек появляются группы спорангиев (сорусы) . Сорусы у многих папоротников прикрыты сверху своеобразным покрывалом - индузием. Спорангии образуются на особом выросте листа (плаценте) и имеют чечевицеобразную форму, длинные ножки и многоклеточные стенки. В спорангиях хорошо выражено механическое кольцо, которое имеет вид узкой несмыкающейся полосы, опоясывающей спорангий. Когда кольцо подсыхает, стенки спорангия разрываются, и споры высыпаются.
Споры, образовавшиеся в спорангиях, одноклеточны и имеют толстую оболочку. При созревании они разносятся током воздуха и в благоприятных условиях прорастают, образуя сердцевидную зеленую многоклеточную пластинку (заросток), прикрепляющуюся к почве ризоидами. Заросток представляет собой половое поколение папоротников (гаметофит). На нижней стороне заростка образуются антеридии (со сперматозоидами) и архегонии (с яйцеклетками). При наличии воды сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетки. Из зиготы развивается зародыш, имеющий все основные органы (корень, стебель, лист и особый орган – ножку, прикрепляющую его к заростку). Постепенно зародыш начинает существовать самостоятельно, а заросток отмирает.
У разноспоровых папоротников гаметофиты редуцированы до микроскопических размеров (особенно мужские).
Из корневищпапоротника мужского (Dryopteris filix-mas), получают густой экстракт, который является эффективным противоглистным средством (ленточные черви).
