Алексей Целлариус - Я познаю мир. Живой мир

Транспортировка органических веществ по флоэме также основана на законах осмоса, но требует очень активного участия клеток и расхода энергии. Суть дела довольно проста. Сахара, которые синтезируют хлоропласты в клетках мезофилла, путем активного переноса через мембраны загружаются в клетки флоэмы. На всякий случай напоминаем, что клетки флоэмы, в отличие от клеток ксилемы, – живые. Загружаются клетки флоэмы через клетки–спутники (вспомните раздел «Вид растения изнутри»), которые и несут основные энергетические расходы по загрузке. В месте потребления, например в зоне роста корня или побега, клетки флоэмы так же активно разгружаются. В месте загрузки концентрация клеточного содержимого увеличивается, клетка начинает активно «сосать» воду из проходящего рядом сосуда ксилемы, вода «распирает» клетку, возникает повышенное давление. В месте разгрузки – все наоборот. В результате разницы давлений и происходит ток раствора по трубке флоэмы от одного органа к другому. Кстати, по флоэме транспортируются не только сахара, но и другие продукты синтеза, в частности аминокислоты, хотя и в меньшем объеме.

Около четырехсот сорока миллионов лет назад, в начале силурийского периода, поверхность материков была пустыней, грунт в которой местами покрывала тонкая пленка цианобактерий и одноклеточных водорослей. Но низменные берега водоемов, вероятно, уже зарастали ковром из созданий, более всего напоминавших ветвящиеся зеленые макароны, со светлыми вздутиями на кончиках приподнятых ветвей. Вероятней всего, именно так выглядели первые зеленые растения или, скорее, существа, стоящие на пол пути от водорослей к растениям. Эти «макароны» дали начало двум ветвям растительного царства – моховидным растениям (они же бриофиты) и растениям сосудистым. Не исключено, правда, что бриофиты и сосудистые произошли от разных групп зеленых водорослей, но большинство ботаников склоняется к мысли, что у них был один предок.

image l:href="#image128.png"

Первые сухопутные растения

Одно из различий между моховидными и сосудистыми отражено в их названии – у моховидных иначе устроены проводящие ткани. Впрочем, не так уж велико различие. Проводящая жилка несет центральный пучок мертвых клеток (гидроидов), который окружен клетками с дегенерировавшим ядром и живым протопластом (лептоиды). И те и другие вытянуты и соединяются скошенными концами в цепочки, первые проводят воду, вторые – органические вещества. И по структуре, и по взаимному расположению проводящие клетки бриофитов очень напоминают ксилему и флоэму сосудистых, особенно хвощей и папоротников. Конечно, строение проводящего пучка моховидных намного проще, но ботаники считают, что проводящие клетки мхов и сосудистых растений происходят от одних и тех же групп клеток их общего предка. Просто моховидные почему–то не стали совершенствовать проводящие ткани и удовлетворились их примитивным состоянием.

image l:href="#image129.png"

Печёночник маршанция многообразная Антоцеротповыи мох

image l:href="#image130.png"

Листостебельные мхи

В отделе моховидных три класса: печеночники, антоцеротовые мхи и листостебельные мхи. Многие ботаники считают эти группы не классами, а отделами, независимо произошедшими от разных предков. Все моховидные – некрупные растения, хотя ветвящиеся гаметофиты некоторых мхов могут достигать полуметра в длину. И всем моховидным, даже тем, что растут в пустыне, для оплодотворения нужна вода, хотя бы в виде росы.

Спора мха, попав в подходящие условия, начинает делиться и возникает организм, удивительно похожий на нитчатую водоросль, – протонема. На нитях протонемы через некоторое время появляется «шишка» из группы клеток. Это своего рода почка, из которой разовьется то самое растение, которое мы привыкли называть мхом. И спора, и протонема, и мох обладают одинарным набором хромосом – гаплоидны. На верхушках побега мха образуются половые органы – архегонии (женские) и антеридии (мужские). Это крошечные «кувшинчики», которые можно разглядеть только при помощи приличного увеличительного стекла. В архегонии формируется одна крупная яйцеклетка, в антеридии – множество мелких клеток со жгутиками – спермии. Эти половые клетки и есть те самые гаметы, от которых произошло название поколения – гаметофит.

Далее требуется дождь или роса, которые создадут пленку воды, чтобы спермии могли доплыть до архегониев и слиться с яйцеклеткой, образовав диплоидную зиготу. У некоторых бриофитов спермии выбираются из антеридиев самостоятельно и наудачу отправляются в плавание. У некоторых они выдавливаются наружу и ждут попадания дождевой капли, чтобы разлететься с брызгами в разные стороны. Добраться до архегония удается единицам из тысяч. Зигота делится, и в кувшинчике архегония формируется зародыш спорофита – следующего, диплоидного, поколения. Зародыш получает питание от гаметофита через клетки архегония. На начальном этапе архегоний вдобавок защищает юного потомка от враждебного окружающего мира. Спорофит растет, высовывается из архегония, вытягивается на длинной ножке, но остается прикрепленным к гаметофиту особой структурой – стопой, через которую гаметофит продолжает его питать. На верхушке спорофита формируется особая структура, спорангий, в котором в результате мейоза образуются гаплоидные одноклеточные споры. Споры разносятся ветром или водой, а у многих моховидных спорангии устроены таким образом, что, созревая, лопаются, с силой разбрасывая споры в разные стороны. Споры, рассыпавшись по окрестностям, в свою очередь начинают делиться, давая каждая начало новому гаметофиту.

image l:href="#image131.png"

Жизненный цикл мха: 1 – гаметофит; 2 – спорангий; 3 – спора; 4 – спорофит

Таков жизненный цикл моховидных. Здесь кроется второе, пожалуй, самое важное различие между моховидными и сосудистыми. «Главное» поколение моховидных, как вы видите, – гаметофит. Это довольно крупное, долгоживущее растение, способное самостоятельно питаться и противостоять всем жизненным невзгодам. Спорофит же значительно меньше, кормит его гаметофит, и жизнь его сравнительно коротка. У сосудистых все наоборот. Гаметофит мал и недолговечен, у продвинутых форм сосудистых он полностью зависит от спорофита, а спорофит – это то самое, что мы привыкли называть деревом, кустом или травой.

Ставка на спорофит дала впоследствии сосудистым растениям серьезный выигрыш – диплоидные организмы способны «накопить» в геноме больше разнообразных свойств и, соответственно, при изменении условий они быстрее и легче приспосабливаются. В результате сосудистые дали в несколько раз больше видов, чем бриофиты, и плотно заселили всю сушу. Впрочем, бриофиты не жалуются. На Земле сейчас известно свыше двадцати тысяч видов мохообразных, которые заселяют планету от Антарктиды до тропиков и от болот до песчаных пустынь. Они способны расти практически повсюду: от жирной почвы лугов до бесплодной поверхности скал.