Я познаю мир. Ботаника

Риниофиты сохранились до наших дней только в ископаемом состоянии, но их потомков – хвощи, плауны, папоротники, голосеменные и цветковые – мы можем увидеть и сегодня. В современной ботанике хвощи, плауны и папоротники относят к разным отделам, но их объединяет то, что все они уже сосудистые, но еще споровые, а не семенные растения.

Водоснабжающая система сосудистых растений не только осуществляет связь между листьями и корнями, но и придает побегам жесткость и прочность, что позволяет им достигать больших размеров.

Транспорт воды в сосудистых растенияхПо сосудам древесины вода с растворенными минеральными веществами движется вверх (1), а по ситовидным трубкам луба растворы сахаров оттекают от листьев к корням (2)

Этому же способствует и сильное развитие механических тканей. Мы привыкли к папоротникам–травам, но в тропиках до наших дней дожили и древовидные папоротники, достигающие высоты 24 м. Настоящие папоротниковые леса сохранились в Новой Зеландии, на Тасмании и других островах Тихого океана. Побывав там, можно почувствовать себя путешественником на машине времени, оказавшимся 320 млн. лет назад в лесу каменноугольного периода!

Современные хвощи и плауны – только травы, но так было не всегда. В лесах каменноугольного периода вместе с древовидными папоротниками царствовали древовидные хвощи и плауны. Вымершие плауны рода лепидодендрон (в дословном переводе с греческого – чешуедрево) в высоту достигали 30 метров, а диаметр их ствола у основания составлял более одного метра. 400–300 млн. лет назад лепидодендроны–чешуедревы покрывали большую часть суши сплошными лесами. Их остатки превратились в каменный уголь. В горных породах и пластах каменного угля можно найти отпечатки коры и листьев лепидодендронов. По ним ученые восстановили общий вид древнего плауна. Длинные шиловидные листья длиной до 1 м сидели на верхушке ствола по спирали. Нижние листья постепенно отпадали и оставляли ромбические следы. Поэтому весь ствол лепидодендронов несколько напоминал вафлю, свернутую в трубочку.

Каламиты – гигантские хвощи – вырастали до 18–метровой высоты. Представить себе древние каламиты очень легко – нужно просто мысленно увеличить травянистый хвощ в несколько десятков раз. Фотосинтез у каламитов осуществляли листья, которые достигали длины 7 см и были расположены на стебле мутовками. В отличие от каламитов мелкие чешуевидные листья современных хвощей функцию фотосинтеза практически не выполняют, вместо них фотосинтезируют зеленые побеги.

Лес каменноугольного периода:1 – каламиты: 2 – лепидодендроны: 3 – семенныепапоротники

Плауны, хвощи и папоротники объединяет тип размножения. Их споры, образующиеся на взрослых растениях, дают начало тоненькой зеленой цепочке клеток, удивительно напоминающей то ли нитчатую водоросль, то ли молодое растение мха. Затем из нее образуется тоненькая зеленая пластиночка, называемая заростком. В данном случае опять проявляется закон зародышевого сходства: в своем индивидуальном развитии организм кратко повторяет эволюционное развитие предков: от одноклеточных протистов (спора) через нитчатые водоросли (первонить) до первых сухопутных растений, прижимающихся к земле. .

На заростке развиваются половые органы, в которых формируются сперматозоиды и яйцеклетки. Получается, что наземные споровые растения унаследовали от водорослей не только стадию первонити, но и чередование двух совершенно непохожих поколений. Ведь что такое заросток как не гаметофит, а взрослые, привычные нам плауны, хвощи и папоротники – это же спорофиты! (Если забыли, что это такое, посмотрите на с. 170). Однако если для водорослей разделение на разные поколения было весьма выгодным изобретением, то на суше такой жизненный цикл стал обузой. Чтобы гаметофит–заросток дал начало спорофиту, сперматозоид должен приплыть к яйцеклетке и слиться с ней. У всех папоротникообразных сперматозоид может добраться до яйцеклетки только вплавь по тонкой пленке воды. Нет воды – нет и оплодотворения. Как видите, и в этом папоротникообразные еще сильно напоминают мхи и даже водоросли. Наследство предков, ничего не сделаешь.

Тяжелая наследственность не помешала папоротникообразным процветать на планете около 70 млн. лет с конца девонского периода (370–

Схема жизненного цикла хвоща (а), папоротника (б) и равноспорового плауна (в). 1 – спороносный колосок; 2 – сорусы; 3 – споры; 4 заросток; 5 – сперматозоид; 6 – яйцеклетка; 7 – молодой спорофит; 8 – взрослый спорофит