Жизненный цикл мха
Жизненный цикл мха включает чередование двух поколений: полового — гаметофита и бесполого — спорофита. У большинства мхов заметное зелёное растение, которое мы называем мхом, является гаметофитом, а спорофит развивается на нём и образует споры.
Какие поколения сменяют друг друга
Мхи относятся к споровым растениям: они размножаются спорами и не образуют семян. В их жизненном цикле последовательно сменяются клетки и организмы с разным набором хромосом.
Гаметофит — половое поколение, клетки которого обычно имеют один набор хромосом, то есть являются гаплоидными (\(n\)). Он развивается из споры и образует половые клетки — гаметы.
Спорофит — бесполое поколение, клетки которого обычно имеют двойной набор хромосом, то есть являются диплоидными (\(2n\)). У мхов он развивается из зиготы и образует споры.
У мхов преобладает гаметофит. Это зелёное листостебельное растение, прикреплённое к субстрату ризоидами. Его листья и стебелёк не следует считать настоящими органами высших сосудистых растений, но они выполняют похожие функции: участвуют в фотосинтезе и поглощении воды.
Спорофит мха состоит из ножки и коробочки. Ножка вырастает на гаметофите и проводит к коробочке воду и растворённые вещества. В коробочке созревают споры. Поэтому спорофит мха питается за счёт гаметофита и не является полностью самостоятельным организмом.
Последовательность жизненного цикла
Цикл начинается со споры. Спора гаплоидна, потому что образуется в коробочке спорофита в результате мейоза. Попав во влажную почву, она прорастает в тонкую ветвящуюся нить — протонему. На протонеме появляются почки, из которых развиваются взрослые мужские или женские гаметофиты.
На мужских гаметофитах образуются антеридии, в которых созревают мужские гаметы — сперматозоиды. На женских гаметофитах формируются архегонии, содержащие яйцеклетки. Для передвижения сперматозоидов к яйцеклетке нужна вода: капли дождя или плёнка влаги на поверхности растения.
После слияния сперматозоида и яйцеклетки образуется диплоидная зигота. Она остаётся внутри архегония и развивается в спорофит. В коробочке спорофита клетки материнской ткани спор делятся мейозом, поэтому возникают гаплоидные споры. Затем коробочка раскрывается, споры рассеиваются, и цикл повторяется.
Гаметы и споры мха имеют набор \(n\). Зигота и спорофит имеют набор \(2n\). Митоз сохраняет набор хромосом, а мейоз уменьшает его вдвое: \(2n \to n\).
Роль спор и воды в размножении
Спора — это специализированная клетка размножения и расселения. Она меньше взрослого растения, обычно имеет плотную оболочку и может переноситься ветром. В благоприятных условиях спора прорастает и даёт начало новому гаметофиту. В отличие от семени, спора не содержит зародыша многоклеточного растения и запасов питательных веществ, характерных для семени.
Споры образуются бесполым путём с точки зрения непосредственного результата: для их появления не требуется слияние гамет. Однако весь цикл мха включает половое размножение, поскольку на гаметофите формируются гаметы и происходит оплодотворение.
Вода необходима именно для оплодотворения у большинства мхов. Подвижные сперматозоиды перемещаются в водной плёнке к архегонию. Поэтому мхи чаще встречаются во влажных местах, хотя некоторые виды способны переносить временное высыхание.
Какой набор хромосом имеет коробочка спорофита мха до образования спор?
Разобранный пример экзаменационного типа
Расположите этапы жизненного цикла мха в правильной последовательности: 1) образование спор; 2) развитие спорофита; 3) прорастание споры; 4) оплодотворение; 5) образование гамет.
Нужно установить, с какого события начинается описываемая цепочка и что происходит после каждого этапа. Для проверки используем два признака: спора даёт начало гаметофиту, а спорофит появляется только после образования зиготы.
Правильная последовательность: 1–3–5–4–2. Если цикл продолжается, в коробочке нового спорофита снова образуются споры, и последовательность замыкается.
Как не перепутать мох с папоротником
У мхов и папоротников есть чередование поколений и размножение спорами, но главное поколение различается. У мхов преобладает гаметофит, а спорофит зависит от него. У папоротников преобладает самостоятельный спорофит, а гаметофит представлен небольшим заростком.
Не следует называть коробочку мха семенем или плодом. Коробочка — часть спорофита, в которой формируются споры. Также нельзя считать зелёный мох спорофитом: именно зелёное поколение образует гаметы и является гаметофитом.
1. Путают спору и семя: спора одноклеточна и не содержит зародыша. 2. Считают спорофит главным зелёным растением мха. 3. Думают, что споры образуются митозом: у диплоидного спорофита их образование связано с мейозом. 4. Забывают, что вода нужна для движения сперматозоидов и оплодотворения. 5. Называют коробочку органом гаметофита, хотя она относится к спорофиту.
Сначала найдите в условии слова «спора», «гамета», «зигота» и «мейоз». Спора и гамета — \(n\); зигота и спорофит — \(2n\). Затем восстановите направление: спора → гаметофит → гаметы → зигота → спорофит → споры.
Краткая проверка
Проверьте понимание темы
Главное
- В жизненном цикле мха чередуются гаметофит \(n\) и спорофит \(2n\).
- Зелёное растение мха — преобладающий гаметофит, образующий гаметы.
- После оплодотворения возникает зигота \(2n\), из неё развивается зависимый от гаметофита спорофит.
- В коробочке спорофита мейозом образуются споры \(n\), которые рассеиваются и прорастают.
- Вода необходима для движения сперматозоидов и оплодотворения; споры служат для размножения и расселения.