Я познаю мир. Ботаника - Касаткина Юлия Николаевна (читать книги полностью TXT) 📗
Даже в жаркий сухой день на сфагновом болоте верхушки мхов влажные на ощупь. Казалось бы, объяснение этому явлению очень простое – ведь сфагнум растет на болоте, а болотная почва всегда влажная. Это, конечно, так, но как, скажите, влага попадает из почвы к верхушкам растений, если у мхов нет «водопровода» из клеток–сосудов? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно внимательно рассмотреть растеньице сфагнума. От основного
Сфагнум. Прижатые к «стеблю» веточки сфагнума (1) способствуют возникновению капиллярной силы, которая поднимает жидкость вверх (2)
«стебля» этого мха отходят веточки второго порядка, часть из них торчит в стороны, они более зеленые, другая часть почти белых веточек плотно прилегает к основному «стеблю». По тоненьким каналам, образованным этими поникшими веточками, вода, как по фитилю, поднимается к верхним частям растения под действием капиллярной силы, подобно тому, как поднимается вода по стеклянным трубочкам–капиллярам .
Успех неудачников
Даже при поверхностном взгляде на разные мхи становится понятно, что внешне все они очень сильно отличаются друг от друга: ричия похожа на водоросль, маршанция – вообще ни на что не похожа, особенно на своих родственников – листостебельных мхов. Что же может быть общего между ними?
Как и у водорослей, тело всех мхов состоит из ризоидов и слоевища. Листостебельные мхи не составляют исключения, ведь мы с вами только что выяснили, что настоящих листьев и стеблей у них нет. Помните, слоевища водорослей тоже могут быть похожи на побеги? Мхи во многом сохранили водорослевые черты своих предков, но это уже не водоросли. Основное отличие мхов от водорослей заключается в том, что у них появились ткани – эта черта и позволяет относить мхи к высшим растениям.
Как вы помните, все клетки водорослей почти одинаковые и выполняют одни и те же задачи. У мхов дело обстоит несколько иначе. Снаружи их слоевище покрывает тонкая кожица (эпидермис) – покровная ткань. Кожица состоит из одного слоя особых клеток, которые ответственны за образование защитного слоя кутикулы и обеспечивает растению газообмен через устьица. У некоторых мхов есть и зачатки механических и проводящих тканей. Но основное отличие мхов от водорослей заключается в появлении кожицы, кутикулы и устьиц.
Наш рассказ о мхах мы начали с того, что назвали эти растения земноводными, поскольку они уже вышли на сушу, но еще не до конца порвали с водой. Мхи уже «обзавелись» такими важными для наземной жизни новшествами как кожица, покрытая слоем кутикулы, и устьица. Но эти приспособления к наземной жизни еще до того несовершенны, что без воды мхи обходиться все равно не могут. Взять хотя бы кутикулу. У многих мхов она настолько тонка, что снижает испарение воды лишь незначительно, поэтому мхи очень легко теряют влагу и вынуждены постоянно восполнять ее недостаток.
Поперечный срез «стебля» мха
Устьица мхов тоже далеки от совершенства. Они действуют совершенно не так, как у других растений. Чтобы уменьшить потерю влаги, устьица должны закрываться сразу же, как только в окружающих клетках начинается нехватка воды. У мхов они полностью закрываются только после того, как растение полностью высохнет.
В начале нашего рассказа о наземных растениях мы выяснили, что на суше растениям необходимо «научиться» поддерживать тело в вертикальном положении. Первопроходцам суши – мхам решить эту проблему толком не удалось. Вы, наверное, обращали внимание на то, что мхи растут плотными куртинками. В таких куртинках «стебли» мхов стоят плечо к плечу, поддерживая друг друга в вертикальном положении. Если отделить одно из растений, у вас в руках оно не сможет стоять прямо, – механические ткани у мхов развиты еще очень слабо. А без развитых механических тканей путь вверх, к свету закрыт. Абсолютное большинство мхов не превышают высоты 10–15 сантиметров, а более примитивные печеночные мхи и вовсе стелятся по земле.
Мхи – одни из самых древних жителей суши. Их ископаемые остатки имеют возраст около 370 миллионов лет. Как же удалось дожить до наших дней этим древним и мало приспособленным к жизни на суше растениям? И не просто выжить, а еще распространиться по всей планете и дать начало множеству видов. В настоящее время насчитывается около 16.000 видов мхов. Это больше, чем в любой другой группе высших растений, за исключением венца эволюции – покрытосеменных. Правда, неплохо для примитивных земноводных растений?!
Древние и примитивные мхи не только не сдали своих позиций, они успешно отстаивают свои права на существование иногда практически на равных с деревьями, кустарниками и травами. Особенно достойно выглядят мхи на верховом болоте – это их царство. Яркий и упругий моховой ковер может тянуться на многие километры. А как жалко смотрятся на фоне великолепных зарослей мха чахлые сосенки и березки!
Секрет стойкости и живучести мхов в их коллективизме. Вам когда–нибудь приходилось видеть одиночное растение мха? Вряд ли, разве что на самых ранних стадиях развития. Мхи всегда растут группами, куртинами, иногда напоминающими пышные подушки. Выжить в коллективе всегда проще, чем поодиночке.
Самое слабое место мхов – их зависимость от воды. Коллективный образ жизни помогает смягчить и эту проблему. Помните, как много воды может поглощать болотный мох сфагнум? Чем больше моховая подушка, тем больше воды может она хранить, тем лучше живется каждому отдельному растению. Хотя сфагнум – это настоящий чемпион по запасанию воды, другие мхи мало ему уступают. Разрастаясь, они даже могут вызвать заболачивание почвы, сами себе создавая условия для существования. Конечно, болота возникают не только из–за разрастания мхов, для этого требуется несколько условий, но мхи, безусловно, очень способствуют заболачиванию.
Строение «листа» сфагнумаКрупные мертвые клетки, запасающие воду (1), окружены более мелкими живыми, в которых содержатся хлоропласты (2)
Коллективизм мхов не только помогает им сохранять необходимую для них воду, но и противостоять конкурентам в лице трав, деревьев и кустарников. Плотный моховой ковер создает препятствие для прорастания семян других растений. Это препятствие преодолимо далеко не для всех растений. Когда в следующий раз будете в лесу, попробуйте найти на почве проростки деревьев – убедитесь в том, что большинство из них растет на почве, свободной от мохового покрова.
Мхи сделали ставку на коллективизм и не прогадали. Коллективный образ жизни позволил им скомпенсировать многие слабые стороны «моховой» организации и благополучно дожить до настоящего времени.
Размножение мхов
Бесполое размножение мхов происходит с помощью спор. Они защищены от высыхания плотной оболочкой, а их созревание происходит внутри многоклеточных спорангиев, где интенсивность испарения намного меньше, чем на поверхности слоевищ. Практически невесомые споры распространяются по воздуху и с помощью ветра могут переноситься на огромные расстояния, способствуя расселению мхов.
Рассеивание и распространение спор – отдельная задача, которую разные моховидные решили по–своему. Спорангий (коробочка) белого мха сфагнума буквально взрывается – крышечка, покрывающая его сверху, взлетает на 15 см вверх! Вот как это происходит. Когда коробочка созревает, ее внутренние ткани сморщиваются, и воздух втягивается внутрь. Устьица, через которые вошел воздух, при высыхании коробочки закрываются. Когда стенка коробочки подсыхает и съеживается, воздух остается внутри, как в ловушке, и начинает давить на ее стенки и крышечку с силой до 5 атмосфер. Когда сила давления становится больше сил сцепления стенок коробочки и крышечки, происходит взрыв.
