Мхи: строение и размножение

В цветочном магазине рядом с мешками грунта лежат серые брикеты — это торф. Выкопали его на верховом болоте, и сделан он из мха сфагнума: слой за слоем, столетие за столетием. С мхами ты встречаешься постоянно — в лесу на пнях, на старой крыше, между плитками тротуара — но в царстве растений они стоят особняком: не цветут, не дают семян и не вырастают выше пары десятков сантиметров. Видов у мхов в мировой счёт больше двадцати тысяч, но наши два героя — кукушкин лён и сфагнум — покрывают большую часть влажных лесов и болот умеренного пояса.

Стебель и листья есть, корней нет

Мхи — высшие споровые растения: тело построено из настоящих тканей, есть стебель и листья, а вот корней нет. К почве мох крепится ризоидами, точно как водоросли. Типичный мох наших лесов — кукушкин лён: прямостоячий тёмно-зелёный побег высотой 10-20 сантиметров, густо одетый узкими острыми листьями. Он многолетний, зимует зелёным и растёт плотными группами во влажных местах. Вода к этому мху сводит всё: листья собраны в один слой клеток, покровной кожицы нет, и в сухую погоду мох быстро испаряет влагу — поэтому и приходится прятаться в сырых лесах и на болотах. Разбор побега даёт подсказки о родстве: в каждом узком листе проходит центральная жилка — зачаток проводящей системы, которого у водорослей не было вовсе. Раздельнополость у кукушкина льна тоже спрятана в верхушках побегов: на женских растениях сидят органы с яйцеклетками, на мужских — со сперматозоидами. После оплодотворения верхушка женского побега вытягивается в длинную ножку с коробочкой; пока коробочка молодая, она накрыта колпачком — остаётся снять его и разглядеть крышечку, под которой вызревают споры.

Сфагнум: мох, который пьёт в двадцать раз больше себя

Сфагнум устроен хитрее кукушкина льна. Его листья содержат два типа клеток: живые — узкие, с зелёным хлоропластом, и мёртвые — крупные, пустые, с отверстиями-порами. Вода свободно входит в мёртвые клетки и держится в них, как в губке, поэтому пучок сфагнума впитывает в двадцать-двадцать пять раз больше собственной массы; кукушкин лён берёт лишь в четыре раза больше. Из-за мёртвых клеток сфагнум выглядит бледным, почти белёсым, а взрослых ризоидов у него нет вовсе — воду он ловит всей поверхностью. В тканях сфагнума работает сфагнол: природное противомикробное вещество, из-за которого мох почти не гниёт. Именно сфагнол закисляет воду болота и делает её холодной, а заодно спасает сфагнум от бактерий гниения.

Верховое болото, где живёт сфагнум, питается только дождём: ни ручьёв, ни грунтовых вод туда не попадает. Поэтому вода там бедна минеральными солями, а сфагнум научился обходиться минимальным запасом питания, собирая его из осадков и пыли. В таком суровом хозяйстве мох растёт медленно, зато уверенно захватывает новые площади, поднимаясь за долгие годы на целый метр в высоту, — так слой за слоем и нарастает торф.

Чередование поколений: два мха в одном

Главное, что нужно понять про мхов, — чередование поколений. Зелёный побег мха — это гаметофит, половое поколение: на нём образуются половые клетки. Кукушкин лён раздельнополый: на одних растениях созревают сперматозоиды, на других — яйцеклетки. Сперматозоиды мхов плавают с помощью жгутиков, поэтому оплодотворение возможно только в капле дождя или росы — вот почему мхи так привязаны к влаге. После слияния половых клеток из зиготы вырастает спорофит — коробочка со спорами на длинной ножке, похожая на головку барабанной палочки. Коробочка сидит на зелёном растении и сама не питается, а из её созревших спор после рассеивания вырастают новые зелёные побеги. Споры лёгкие и выносливые: ветром их уносит на километры, а плотная оболочка переживает мороз и жару. Сфагнум проходит тот же цикл, но выглядит иначе.

Начало пути скрыто от глаз. Спора, упавшая во влажную почву, прорастает в ветвящуюся зелёную ниточку — протонему. Под лупой её легко спутать с нитчатой водорослью, и это не случайность: ранний мох буквально повторяет тело своих далёких предков. На протонеме закладываются почки, из которых поднимаются взрослые побеги гаметофита, а протонема после этого засыхает.

Гаметофит#

зелёный побег мха — половое поколение, на нём созревают гаметы

Спорофит#

коробочка со спорами на ножке; живёт на гаметофите и не питается сам

Протонема#

ветвящаяся зелёная ниточка, которая прорастает из споры мха

Архегоний#

женский орган размножения мха, внутри которого сидит яйцеклетка

Антеридий#

мужской орган размножения мха, где созревают сперматозоиды

Сфагнол#

природное противомикробное вещество, которым славится сфагнум

Торф: медленные миллиметры

Сфагнум растёт только верхушкой, а нижние части стебля каждый год отмирают. На дне болота мало кислорода, вода холодная и кислая от сфагнола — бактерии гниения работать не могут, и отмершие части лишь слёживаются в плотную массу: так рождается торф. Слой прирастает на считанные миллиметры в год, поэтому пласт в ладонь копится целое столетие. Человек добывает торф на топливо, удобрение и сырьё для химии — быстрее, чем болото успевает его нарастить, поэтому выкопанные карьеры зарастают десятилетиями. Есть у торфяника и роль летописи: в его слое без доступа воздуха сохранились деревянные мостовые древних городов, старинные лодки и пыльца, по которой учёные восстанавливают растительность прошлых тысячелетий.

Болото, заросшее сфагнумом, — ещё и живое водохранилище. Губчатый слой мха впитывает дожди и талую воду, а отдаёт её ручьям медленно, целое лето: без болот малые реки пересыхали бы каждое сухое лето. Отсюда и знаменитая топкость: под ногами не твёрдый грунт, а насыщенная водой подушка мха, которая дрожит и проседает под каждым шагом. Ходить по такому месту нужно по кочкам и с осторожностью: в старых добычных карьерах и естественных «окнах» вода стоит тёмная и глубокая, и выглядывающие из неё стебли не говорят о мелководье.

От споры до коробочки: разбор по шагам

Мхи и человек

У мхов есть свои профессии. В военные годы сфагнум заменял медицинскую вату: подушечки со мхом прикладывали к ранам, а сфагнол мешал нагноению. Сухой мох веками шёл между брёвнами избы как утеплитель: он держит тепло, а его антисептик не даёт дереву гнить. Цветоводы кладут сфагнум в горшки с орхидеями и укореняют в нём черенки — влага держится, гниль не начинается. Мхи заодно служат живыми датчиками чистоты воздуха: в задымлённых городах они с коры деревьев исчезают первыми, поэтому ботаники судят по ним о состоянии атмосферы.

• Перевязочный материал: подушечки со сфагнумом заменяли вату в военных госпиталях
• Утеплитель: сухой мох укладывали между брёвнами деревянных срубов
• Садоводство: сфагнум держит влагу для орхидей и укоренения черенков
• Живой датчик: мхи исчезают там, где воздух загрязнён дымом
• Топливо и удобрение: добытый торф идёт в печи и на грядки

Как это спрашивают на контрольной

• «Почему мхи растут во влажных местах» — ответ через размножение: сперматозоидам нужна капля воды
• «Чем кукушкин лён отличается от сфагнума» — ризоиды, окраска, способность впитывать воду
• «Как образуется торф» — отмирающие части мха слёживаются без доступа кислорода
• «Что такое чередование поколений» — гаметофит с гаметами и спорофит-коробочка
• «Мхи — растения?» — да, высшие споровые: ткани есть, корней нет

Образец полного ответа на вопрос «почему мхи растут во влажных местах»: у мхов нет корней, воду они впитывают всей поверхностью, поэтому в сухом месте быстро высыхают. Главное же — размножение: сперматозоиды мха плавают с помощью жгутиков, и оплодотворение возможно только в капле дождя или росы. Без проводящих пучков вода поднимается по стебельку медленно и на большую высоту не доходит. Вот почему мхи выбирают тенистые сырые места, а в засуху переживают период покоя.

В лесу эти два мха легко различить издалека: кукушкин лён стоит тёмными метёлками с коробочками-палочками, а сфагнум ложится светлыми рыхлыми подушками. Надави на подушку рукой — из неё выдавится вода, потому что мёртвые клетки работают как губка: именно поэтому болота, где растёт сфагнум, такие топкие. За мхами в курсе идут хвощи и папоротники: они уже обзавелись корнями и проводящими пучками, но размножаются всё ещё спорами, с тем же чередованием поколений. Для контрольной держи наготове три слова — гаметофит, спорофит и протонема: они дают половину вопросов о мхах.

Подсказка: клавиши J — следующая тема, K — предыдущая, на телефоне: свайп влево/вправо — соседняя тема