Таблица группы мхов и их экологическая роль: Составьте пожалуйста таблицу «Группы мхов и их экологическая роль». Очень надо

По способу питания мох, конечно, фототрофные растения, но среди них есть сапротрофы.

Мохообразные отличаются своей требовательностью к освещенности и по этому свойству они делятся на светолюбивые, тени и теневыносливые. Реакции мохообразных на длину светового дня (фотопериодизм) не установлено. 

Большинство мохообразных не прихотливы к субстрату, ибо для этих растений является местом прикрепления и источником минеральных веществ. Поэтому мхи могут поселяться на различных субстратах: почва, материнская порода, скала, камни, стволы древесных растений (эпифиты), в воздухе и в воде. 

Гидрофиты и гигрофиты мхи растут в воде и на болотах с мизерным содержанием кислорода и минеральных веществ и высоким содержанием органических кислот. Некоторые из них растут в теплой и даже горячей воде вулканических источников. Но мхи не растут в соленой и солоноватой воде морей и океанов. 

Мохообразные, благодаря их способности расти в нормальных и экстремальных условиях, являются важными фотопродуцентамы в биосфере Земли. 

Болотные мхи являются факторами торфоутворення. Благодаря их уникальной способности к поглощению и удержанию воды болотные и водные мхи играют важную роль в резервировании пресной воды и регуляции гидрологического режима грунтовых вод, болот, источников, ручьев, рек. 

В трофических цепях роль водных и болотных мхов небольшая. Так, Риччио, риччиокарп, сфагнумы, цинклидот, фонтиналис, дрепаноклад, гигроамблистегий, еуринхий, Гипно могут поедать водные беспозвоночные и позвоночные животные.

Таким образом, мхи многообразны, вездесущи, хотя и являются довольно древними растениями. Спорной является точка зрения, что мхи – «эволюционный тупик». Это процветающая, активная, меняющаяся группа, нашедшая свое место в «экономике» природы.

22. Практическое значение и охрана мхов.

Практическое значение печеночников – ничтожно. Скот их не поедает. Они имеют лишь значение как пионеры заселения почв, на лесных гарях и голых скалах.

Лиственные мхи, особенно сфагновые, имеют важное значение для человека. Они покрывают сплошным ковром болота и по отмирании дают начало залежам торфа, которые используются. Торф активно используется в различных с.х и технических сферах.

Благодаря выделению сфагнумом кислот он является хорошим бактерицидным материалом. Во время ВОВ, сфагнум использовался как заменитель ваты.

Мхи имеют и отрицательные значения. Поселяясь на лугах, в лесах, они одевают почву плотным ковром, затрудняя аэрацию. Это ведёт к закислению почв.

Некоторые виды мхов занесены в Красную книгу России и подлежат охране:

• Аулакомниум обоеполый

• Томентипнум серповиднолистный

• Милиххоферия крупноплодная

• Сфагнум мягкий

• Плагиотециум тупейший

И т.д.

Урок по теме » «Общая характеристика зеленых мхов. Внешнее строение. Значение мхов»

Урок по теме «Общая характеристика зеленых мхов. Внешнее строение. Значение мхов» 6 класс

Цели:

объяснить учащимся особенности организации моховидных;

показать, что моховидные – тупиковая ветвь эволюции.

Задачи:

познакомить учащихся с характерными признаками высших растений, с многообразием, усложнением и особенностями строения мхов, практическим значением мха сфагнума;

сформировать знания о среде обитания и распространении мхов.

Ход урока

1. Организационный момент.

Подготовка учеников к уроку, объявление целей и задач занятия

2. Вступительное слово учителя.

Сегодня у нас с Вами урок посвящен удивительным растениям – мхам. Это особая группа уникальных растений, мало похожая на другие. В чем же уникальность этих растений?

Для того чтобы ответить на этот вопрос нам с вами нужно совершить виртуальное путешествие (поход) в лес и на болота.

Но ведь говорят, что там живут Кикимора болотная, Старик-лесовик, Баба-Яга, Леший. Трясина и бездонные топи, которые могут засосать без следа пешего и конного. Люди старались подальше селиться от болот «от гнилых» мест, где они простужались и болели.

В конце урока вы должны ответить на вопрос: «Что интересного, полезного для себя узнали на уроке?»

Царство растений разнообразно и каждое растение занимает свою нишу в природе

Расскажу вам о лесе На территории Казахстана произрастают в основном хвойные и смешанные леса. Леса на Земле появились около 300 млн лет назад, задолго до эпохи динозавров. Деревья могут достигать в высоту около 100 м (секвойя в США – 112 м, в России кедр на Дальнем Востоке – 50-70 м). В хвойных лесах преобладают сосны, ели и пихты. Сибирская тайга занимает территорию в 17 млн кв. м. Хвойные леса вечнозеленые круглый год. Они обычно густые и сумрачные – поэтому под деревьями встречаются только папоротники, грибы, лишайники и реже мхи. Среди лесов часто встречаются болота, о них вам расскажет моя подруга Кикимора болотная.

В основном болота сосредоточены в лесной зоне северного полушария, а также во влажных экваториальных районах Африки и Южной Америки. Общая площадь болот в мире – 351 млн га. На территории нашей страны сосредоточено около 3/4 мировых болот. Основной фон растительности верховых болот составляют сфагновые мхи.

В мире насчитывается 25 тысяч видов мохообразных, из них около 17 тысяч видов листостебельных (зеленых и сфагновых) мхов. По количеству видов среди высших растений мхи занимают второе место после цветковых (покрытосеменных). Моховидные произошли 360 млн лет назад от первых наземных растений — псилофитов, потомков прибрежных водорослей.

Это многолетние растения, обычно низкорослые, их размеры от 1 мм до нескольких см; они имеют стебель, листья, корней нет. Обитают во влажных местах.

3 Характеристика основных групп моховидных растений

В конце XVIII века немецкий ботаник И. Гедвич заложил основы науки о мхах – бриологии.

Предлагаю записать это понятие в тетрадь, а в учебнике найти и назвать представителей моховидных растений.

Различают печеночные и листостебельные мхи.

Печеночные мхи

К печеночным мхам относится мох моршанция. Тело представляет собой пластинку (таллом) или упрощенный побег с листьями. Название получили из-за формы напоминающей человеческую печень. Пластинка этого мха прикрепляется к почве ризоидами.

Часто в аквариуме разводят мох риччию. Тело состоит из вильчато разветвленного слоевища.

Вопросы классу:

У каких изученных растениях тело имеет таллом или слоевище? (У водорослей).

На что это указывает? (На родственную связь между водорослями и мхами).

Листостебельные мхи

К листостебельным мхам относят кукушкин лен (Слайд 8) и мох сфагнум (Слайд 9).

Для того, что бы поближе познакомиться с этой группой удивительных растений, нам нужно выполнить лабораторную работу.

4. Выполнение лабораторной работы №18

5. Размножение мхов. Чередование поколений у мхов

У моховидных имеется характерная особенность организации: половое поколение – гаметофит, на котором образуются половые клетки (гаметы), и бесполое – спорофит, на котором образуются споры.

Гаметофиты кукушкина льна раздельнополые. На верхушке мужских и женских растений развиваются органы полового размножения (антеридии и архегонии). После оплодотворения на женских растениях из зиготы образуется спорофит- коробочка, сидящая на длинной ножке. Коробочка имеет крышечку, которая к моменту созревания спор отпадает. Споры высыпаются наружу и рассеиваются ветром. В благоприятных условиях через несколько дней или недель они прорастают в гаметофит.

Зеленым мхам свойственно и вегетативное размножение – частями тела и специальными почками.

Вопросы:

Что является ограничивающим фактором для мхов?

Почему мхи – тупиковая ветвь в эволюции?

6. Роль мхов в природе и практическое значение в жизни человека

Значение сфагновых мхов в природе

Сфагнум поглощает и удерживает большое количество воды.

Разрастаясь плотными дерновинами, вызывает заболачивание почв.

Отмирая, листостебельные мхи, образуют торф, который широко используется человеком.

Мох сфагнум содержит бактерицидные вещества. Гигроскопичность и бактерицидность мха издревле использовались для лечения ран. Сейчас торф, образующийся из отмершего мха, используется для подстилки скоту, а также как изолирующий материал при постройке сельского жилья, в оранжерейном хозяйстве для выращивания растений в закрытом грунте.

Из торфа получают древесный спирт, карболовую кислоту, смолы, изоляционные плиты, пластмассы.

В наше время, когда человек наконец понял необходимость поддержания разнообразия окружающей нас природы, то, что нужно сохранять и изучать не только экзотические виды, но и обычные, мхи также попали в число охраняемых объектов.

Экологическая роль мхов часто заключается в закреплении почвы, препятствии её эрозии. Мхи занимают уникальную экологическую нишу, недоступную другим растениям. Они служат пищей и домом для почвенных беспозвоночных и грибов, без которых невозможно разложение отмершей органики и, следовательно, невозможен круговорот веществ. Влагоёмкая подстилка из мхов в сухих местообитаниях выполняет функцию «промокашки», задерживающей некоторое количество влаги, не дающей ей просочиться сквозь почву как сквозь сито. Мхи способны переживать неблагоприятные условия в состоянии анабиоза и восстанавливать свои жизненные функции через месяцы и даже годы.

7 Закрепление материала и выводы

Для закрепления материала предлагается тест. Из предложенных ответов выбрать правильный и занести его в таблицу.

Как называется раздел ботаники, изучающий мхи?

а) Бриология;

б) Эмбриология;

в) Систематика.

Какие вегетативные органы отсутствуют у мха?

а) Ризоиды;

б) Листья;

в) Корни;

г) Стебель.

Как происходит размножение мхов?

а) Семенами;

б) С помощью спор;

в) Корневищем.

Какие условия окружающей среды необходимо для размножения мхов?

а) Вода;

б) Высокая температура;

в) Низкое атмосферное давление.

Какой мох служит источником образования торфа?

а) Сфагновый мох;

б) Кукушкин лен;

в) Риччия.

При каком условии прекращается рост сфагнума?

а) При недостатке влаги;

б) При переизбытке влаги;

в) При недостатке солнечного света

Домашнее задание:

п.16. читать, отвечать на вопросы.

Заполнить таблицу: «Сравнить кукушкин лен и сфагнум».

урок «Отдел Моховидные» | План-конспект урока по биологии (7 класс) по теме:

Тема: «Высшие споровые растения. Мхи»
Класс: 7 класс.
Цель урока:
— изучить отдел Моховидные, их среду обитания, питание, размножение, значение;
— познакомить с особенностями строения.

Задачи.
Обучающие:
— раскрыть особенности организации моховидных (распространение, места обитания, питание, размножение) на примере представителей зеленых и сфагновых мхов,
— рассмотреть признаки усложнения в их строении по сравнению с водорослями;
Развивающие:
— продолжить формирование умений узнавать представителей моховидных, сравнивать их между собой и с водорослями,

— уметь обосновывать более сложную организацию мхов по сравнению с водорослями;
— развивать навыки работы с компьютером, тестами, умение составлять схемы;
Воспитывающие:
— воспитывать у учащихся бережное отношение  к природе,
— воспитывать чувство взаимовыручки.

Оборудование: компьютер, таблицы по биологии, микроскоп, предметное стекло, покровное стекло, стакан с водой, весы, мох сфагнум, коллекция торфа, географическая карта, гербарий.

Раздаточный материал: листы с заданиями (для каждого ученика), гербарий (кукушкин лен, сфагнум, биологическое лото (1 на группу).

I  Организационный момент.

Приветствие учащихся, отметка отсутствующих установочная беседа, психологический настрой на урок.

II Актуализация прежних знаний.

Итак, сегодня мы должны вспомнить материал о водорослях.

1.  Фронтальный опрос:

— Какое царство живых организмов изучили на прошлых уроках? (Водоросли)
— Какие растения относятся к низшим споровым? А к высшим споровым? А к семенным?
— Почему низшие споровые так названы?
— Какие признаки характеризуют низшие споровые? Чем отличаются низшие споровые и высшие споровые? А семенные растения?

-Какое значение имеют водоросли в природе и жизни человека?

2. Ответь на вопросы:

У каждого на столе лежит лист 1. Учитель читает вопросы, а учащиеся на листе знаний записывают номер вопроса и рядом – соответствующую правильному ответу цифру.

1. Как называются водоросли, тело которых представлено единственной клеткой?
2. В чем у водоросли содержится хлорофилл?
3. По способу питания водоросли относятся к какой группе?
4. К какой группе водорослей относится ламинария?
5. По внешнему виду морские водоросли похожи на растения суши, однако, они не имеют органы, а что они имеют?
6. При благоприятных условиях одноклеточные водоросли быстро размножаются. Что образуется в результате размножения?
7. К каким водорослям относятся: спирогира, улотрикс, хлорелла?
8. С помощью каких клеток размножаются одноклеточные водоросли при неблагоприятных условиях?
9. Чем бурые водоросли прикрепляются ко дну?
10. Как называется клетка, покрытая толстой оболочкой и находящаяся долгое время в состоянии покоя?
11. Какие растения не имеют органы?
12. Орган, в котором формируются споры?

Ответы:

III. Изучение нового материала

Вступительное слово учителя.

Представьте себе, что мы находимся в летнем лесу. Тепло, ласково светит солнышко, пробиваясь сквозь деревья. Мы идем по тропинке мимо стройных сосен и величественных елей. Кругом цветут травянистые растения. Мы видим, как летают бабочки, пчелы. Слышим птичий гомон. Нам хорошо и радостно. С хорошим и радостным настроением мы начинаем изучение нового материала. 

Мы переходим к изучению следующего отдела Царства Растения – отдела Моховидные.
Еще раз вспомним, к какой группе относят мхи —  к низшим или высшим растения?
(к высшим) Почему к высшим споровым? (Значит у них должны быть ткани, органы и размножение спорами.)

Итак, растения отдела моховидные называют первыми земноводными растениями. Как вы думаете, почему? (Потому что они являются первыми растениями, живущими на земле), но почему водными? У животных тоже есть класс Земноводных, к ним относят лягушек. Живут лягушки на земле, но для размножения им нужна вода. Также и мхам. Хоть и живут на земле, но без воды размножаться не могут. И мы сегодня постараемся в этом убедиться.
Из отдела моховидные мы будем изучать две группы мхов – зеленый мох кукушкин лен и белый мох сфагнум.
Моховидные – обширная группа растений, очень разнообразных по внешнему строению. Во всем мире их насчитывается около 27 тысяч видов. Среди высших растений по количеству видов они занимают второе место после цветковых.

Наука, изучающая мхи, называется бриология.

Моховидные представляют собой очень древнюю группу в царстве растений. Почти все они — многолетние растения.

Среди других растений мохообразные, пожалуй, наименее известны большинству людей. Обычно их замечают как зеленый ковер, покрывающий почву или камни. И это не удивительно. Ведь мхи – наиболее мелкие из наземных растений: их высота колеблется от 3 мм до 5-7 см, у них нет ни ярких цветов, ни вкусных плодов. Зато они играют очень важную экологическую роль.

Далее класс разбивается по группам (всего 5 групп)

1. МОРФОЛОГИ

Задание

1. Используя гербарии, текст учебника и рисунки в учебнике изучить внешнее строение мхов: кукушкина льна и сфагнума.
2. Выяснить на какие группы делятся мхи. Закончить схему.

Классификация мхов

     МХИ

                                                Печеночники     Листостебельные мхи

Экспертам рассказать по таблице внешнее строение мха. По схеме рассказать, на какие группы делятся мхи привести примеры, показать гербарии.

Ответ эксперта №1: среди моховидных выделяют два больших класса – Печеночники и Листостебельные мхи.

У печеночников тело представлено разветвленным зеленым плоским слоевищем. Одни из распространенных видов печеночников – маршанция, обитающая во влажных местах, не занятых травой. У нее стелющееся листовидное слоевище, ризоидами прикрепленное к почве. В слоевище наблюдается разделение ткани на основную (в нижней части тела) и фотосинтезирующую (в верхней части тела) и риччия. У листостебельных мхов хорошо видны стебли и мелкие зеленые листья, т.е. побеги. Есть ризоиды, которые поглощают воду из почвы и закрепляют растения.

Ответ эксперта №2: кукушкин лен часто встречается в хвойных лесах, около сфагновых болот, в сырых местах. Многолетние крупные растения этого вида (9-15 см в длину), имеют коричневые стебельки, покрытые темно-зелеными листьями, растущие группами, нередко покрывают обширные площади в лесной зоне и в тундре. Появление на почве кукушкина льна – сигнал, предупреждающий о возможном заболачивании почвы. Кукушкин лен может создавать большие и плотные покровы почвы, что способствует накоплению воды. В местах поселения кукушкина льна, накапливающего влагу, вскоре может поселиться мох-сфагнум, который в отличие от кукушкина льна иногда называют в народе белым мхом.

Ответ эксперта №3: на болотах встречается другой мох — сфагнум, который называют торфяным мхом. Сфагнум — многолетнее растение с сильно ветвящимся стеблем.
В отличие от кукушкина льна и других зеленых мхов сфагнум не имеет ризоидов.
Стебель и ветви покрыты мелкими светло-зелеными листьями.
Каждый лист состоит из одного слоя клеток двух разных типов.
Различие клеток хорошо заметно под микроскопом.

2. ИССЛЕДОВАТЕЛИ

1.Задание: провести опыт.

Методика постановки опыта:
– Определите на весах массу сухого мха сфагнума.
– Опустите взвешенный мох в стакан с водой на 2-3 минуты.
– Вынуть мох и дать стечь воде.

– Взвесить мох на весах.
2. Пока мох насыщается водой, необходимо выполнить лабораторную работу:
          1.Взять лист мха, положить на предметное стекло.
         2.Капнуть каплю воды.
         3.Закрыть покровным стеклом.
         4.Рассмотреть препарат под микроскопом. Сравнить с рисунком в учебнике, сделать вывод.
3. Экспертам рассказать, о клеточном строение мха. Сказать, как изменилась масса мха. И почему это произошло.

                               Клеточное строение сфагнума

Ответ эксперта №1: одни из этих клеток зеленые, поскольку их цитоплазма содержит хлоропласты. Зеленые клетки узкие. Они соединены друг с другом концами и образуют сплошную сеть. В этих клетках происходит фотосинтез, они же проводят из листьев к стеблю органические вещества.

Ответ эксперта №2: другие, более крупные клетки находятся между зелеными клетками.
Они прозрачные, мертвые, так как их цитоплазма разрушена, а сохранились только оболочки, в которых появляются отверстия. Снаружи стебли также покрыты прозрачными мертвыми клетками. Мертвые клетки листьев и стеблей сфагнума способны поглощать воду и долго ее удерживать, постепенно отдавая живым клеткам. Благодаря этому сфагнум поглощает очень много воды (в 20—25 раз больше своей массы).

Ответ эксперта №3: в теле есть основная и фотосинтезирующая ткани, но проводящие, механические, запасающие и покровные ткани отсутствуют.

3. ГЕОГРАФЫ.

Задание. Используя карту и текст учебника, выяснить, где можно встретить мхи, какие условия нужны для их произрастания?

Экспертам показать на карте районы произрастания мха. Рассказать об условиях, необходимых для произрастания мха.

 Многообразие мхов

Ответ эксперта №1: если вооружиться простой лупой, можно обнаружить огромное разнообразие облика этих растений – одни из них напоминают миниатюрную сосенку, другие елочку, третьи похожи на травы и даже на папоротники. Часто это можно сделать и без лупы – достаточно лишь наклониться пониже.

Ответ эксперта №2: среди бриологов существует даже такое негласное правило: невозможно изучить флору мхов какого-либо места, не измазавши штаны на коленках. А для того, чтобы обнаружить некоторые наиболее мелкие виды бриолог должен на четвереньках обползать десятки и сотни квадратных метров. Мхи растут в тех местах, где много влаги. Таким образом, там, где поселяются мхи, почва заболачивается.

На избыточно влажной почве деревья растут плохо, становятся угнетенными, а сфагнум, напротив, разрастается пышным ковром и постепенно заболачивает лес.

Ответ эксперта №3: К местам произрастания мхов относятся Белоруссия, Прибалтика, Север европейской части, Урал, Западная Сибирь (показывает на карте).

  4. ПРОМЫШЛЕННИКИ.

Задание

1. Найти в параграфе материал об образование торфа.
2.. Рассмотреть внимательно коллекцию применения торфа.
3. Составить  схему «Продукты переработки торфа»
4. Экспертам рассказать, где и как образуется торф? В каких отраслях народного хозяйства нашел применение торф? Демонстрация схемы.

Ответ эксперта №1: сфагнум ежегодно верхней частью побега нарастает на 3-5 см. В нижней части побег также ежегодно отмирает, но не перегнивает, т.к. мхи выделяют кислоты. Недостаток кислорода, низкие температуры мешают разложению мхов, постепенно растительные остатки уплотняются и превращаются в торф. На образование 1 см торфа уходит более 10 лет.

Ответ эксперта №2: торфяные болота занимают у нас в стране свыше 150 миллионов гектаров — больше, чем в любой другой стране мира.
На торфяных болотах добывают торф, широко используемый как топливо.

Ответ эксперта №3: торф применяют как удобрение и как сырье для промышленности.
Из торфа получают древесный спирт, карболовую кислоту, пластмассы, изоляционные плиты, смолу и многие другие ценные материалы.

5.ИСТОРИКИ

Задание

1. Дайте научное объяснение тому факту, что в торфяных болотах находят неразложившиеся труппы животных.
2. О чём могут рассказать останки растений и животных, найденные в толще старых торфяниках?

Ответ эксперта №1: образование торфа происходит из-за переувлажнения среды, создания сфагнумом кислой среды, отсутствия достаточного количества кислорода в толще омертвевших побегов мха. Кроме того, сфагнум обладает бактерицидными свойствами, что защищает его от бактерий и поедания животными и оказывается неблагоприятным для развития грибов. Вот почему разложение отмерших тканей сфагнового мха почти не происходит. Это обуславливает создание мощных пластов торфа там, где поселился сфагнум.

Ответ эксперта №2: в слоях торфа сохраняются пни и корни деревьев, листья и пыльца растений, живших тысячелетия назад. Полностью они не разрушаются, так как в торфяной толще мало кислорода, кроме того, сфагнум выделяет вещества, препятствующие развитию бактерий.

Ответ эксперта №3: при осушении и разработке болот в толще торфа иногда находят хорошо сохранившиеся старинные лодки, останки погибших в болоте животных и людей.

Слово учителя (рассказ с элементами беседы):
Составление схемы «Жизненный цикл мхов»

Мхи размножаются бесполым и половым способом.

Вопросы к классу:
— что такое бесполое размножение?
— что такое половое размножение?

Бесполое размножение осуществляется вегетативным путем и спорами, поэтому мхи относят к споровым растениям.

Для полового размножения у мхов развиваются специальные органы, в которых образуются мужские гаметы – сперматозоиды и женские – яйцеклетки. В водной среде с помощью жгутиков сперматозоиды продвигаются к яйцеклетке и оплодотворяют ее. Без воды сперматозоиды не могут достигнуть яйцеклетки. После оплодотворения из появившейся зиготы развивается особый орган – коробочка, или спорофит, т.е. «выращивающий споры» (от греч. спора – «семя», а фитон – «растение»). В коробочке формируются споры, которыми размножаются и расселяются моховидные растения. Их споры вначале развивается тонкая зеленая нить – протонема, на ней вскоре из почек появляются зеленые облиственные побеги.

Зеленое растение, развивающееся из споры, у моховидных называют гаметофитом, потому что на нем в верхушечной части, в особых органах, образуются гаметы. На одном зеленом гаметофите образуются мужские гаметы (сперматозоиды), а на другом — женские гаметы (яйцеклетки).

 Вопросы к классу:

— давайте вспомним, как называются растения, у которых женские и мужские гаметы формируются на разных особях? (двудомными)?

— а как называются растения, у которых они формируются на одной особи? (однодомными).

Именно гаметофитная двудомная форма мхов встречается в лесах, на болотах, лугах, например, мох сфагнум.

Вопрос к классу: на что влияет длина ножки коробочки? (чем она длиньше, тем дальше рассыпаются споры).

Значение мохообразных (положительное и отрицательное)

В наше время, когда человек наконец понял все значение поддержания разнообразия окружающей нас природы, необходимо сохранять и изучать не только экзотические и редкие виды фауны и флоры, но и более обычные, часто даже не сразу заметные глазом.

Экологическая роль мохообразных часто заключается в закреплении почвы, препятствии ее эрозии. Они занимают уникальную экологическую нишу, недоступную многим сосудистым растениям. Они служат пищей и домом для почвенных беспозвоночных и грибов, без которых невозможны разложение отмершей органики и круговорот веществ. Влагоемкая подстилка из мхов в сухих местообитаниях выполняет функцию «промокашки», задерживающей некоторое количество влаги, не дающей ей просочиться сквозь почву, как сквозь сито, и способствующей, таким образом, прорастанию семян других растений. Мхи способны переживать неблагоприятные условия в состоянии анабиоза и восстанавливать свои жизненные функции через месяцы и даже годы. Эту их способность можно и нужно использовать, в частности, для реинтродукции (восстановления) в местообитания, из которых они исчезли по тем или иным причинам.

IV Закрепление:
Карточки, которые нужно переворачивать, закрывая ответ. С обратной стороны должно получиться слово «Молодцы».
Вопросы:

1. К какому классу относится маршанция? (Печеночники)
2. К какому классу относится кукушкин лен и сфагнум? (Листостебельные мхи)
3. Как называется особый орган, в котором формируются споры? (Коробочка или спорофит)
4. Тонкая зеленая нить, развивающаяся из споры? (Протонема)
5. Кого иногда в народе называют белым мхом?(Сфагнум)
6. К какому отделу относятся кукушкин лен, сфагнум? (Моховидные)
7. Зеленое растение, развившееся из споры? (Гаметофит)
8. Способы размножения мхов? (Бесполый и половой)
9. Растения, тело которых состоит из органов? (Высшие)

                                        Биологическое лото

Урок-исследование по теме «Мхи»

Урок – исследование по теме «Мхи»

Цели:

Образовательные: ознакомить учащихся с особенностями мхов, жизнедеятельностью, средой обитания, представителями, ролью в природе и жизни человека;

Развивающие: продолжить формирование навыков работы с микроскопами, гербарными материалами; работать на компьютере.

Воспитывающие: продолжить воспитание в детях любви к родной природе, экологической грамотности и интереса к исследовательской деятельности. Развитие коммуникативных умений. Создание положительного психологического микроклимата.

Формирование УУД:

Регулятивные УУД: умение ставить цели, задачи урока, планировать свою деятельность, достигать результатов в процессе учебной деятельности, корректировать, анализировать деятельность в процессе урока.

Коммуникативные УУД: воспринимать текст с учётом поставленной задачи, находить в тексте информацию, необходимую для решения поставленной задачи.

Познавательные УУД: выявление особенностей строения и жизнедеятельности мхов, сравнение объектов разных систематических групп (мхи и водоросли), умение рассматривать объекты, выявлять сходство и различие, фиксировать результаты, делать выводы.

Планируемые результаты: предметные.

Знать: строение и жизнедеятельность мхов, значение в природе и жизни человека.

Уметь: выполнять лабораторную работу под руководством учителя, делать выводы, работать с рисунками, схемами, раздаточным материалом.

Личностные: соблюдать правила поведения на уроке, мотивировать свои действия, проявлять терпение и доброжелательность, применять правила делового сотрудничества.

Метапредметные: умение ставить цели, достигать их с помощью планирования своей деятельности, оценивать свою деятельность в процессе изучения.

Тип урока: комбинированный.

Используемые технологии : технология проблемного диалога, ИКТ, деятельностный подход.

Оборудование: компьютер, экран, микроскоп, лабораторное оборудование: предметное стекло, покровное стекло, мох сфагнум; коллекция торфа, гербарий; презентация к уроку.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуально-групповая.

Межпредметные связи: Окружающий мир, география, экология.

 Основные ресурсы: УМК В. В. Пасечник.

Ход урока

Здравствуйте ребята! Рада видеть вас и надеюсь на продуктивную работу. Великий учёный Альберт Эйнштейн как-то сказал: Есть два способа прожить свою жизнь. Первый – так, как будто чудес не бывает. Второй – так, как будто всё на свете является чудом». Ребята, какой из этих способов вам более симпатичен? Почему?

Эйнштейн говорил о природе и её загадках. На протяжении всего существования человек пытается разгадать эти загадки. Зачем? Может быть, это не нужно? Конечно, нужно. Это интересно, это может принести пользу природе и человеку, это может быть жизненно необходимо природе и человеку.

Исследование всегда очень увлекательное занятие. Особенно когда исследуешь что-то совершенно новое. И сегодня мы с вами совершим виртуальное путешествие на болото, в лес и проведём исследование. (Видеофрагмент болота, леса).

Как вы думаете, что мы будем сегодня изучать? Тема нашего урок исследования – «Мхи». А что мы должны узнать о мхах? Цели урока: изучить строение, жизнедеятельность, распространение, представителей мхов и их роль в природе и жизни человека.

План урока

1. Мхи – высшие споровые растения. Общая характеристика мхов.

2. Классификация мхов.

3. Особенности строения, распространения, жизнедеятельности мхов.

4. Значение мхов в природе и в жизни человека.

В конце урока вы должны ответить на вопрос: «Что интересного, полезного для себя узнали на уроке?»

Создание проблемной ситуации.

Задание. Рассмотрите рисунок (на слайде).

Какое растение уже изученное ранее нами изображено? Водоросль.

К каким растениям относят водоросли высшим или низшим? Низшим.

Какими признаками обладают высшие растения? Тело высших растений разделено на органы, которые выполняют определённые функции.

Почему водоросли относят к низшим растениям? Нет стеблей, листьев, корней. У них тело слоевище.

Какие органы есть у мхов в отличие от водорослей? Стебель, листья. Корней нет, но есть ризоиды. Ризоиды – выросты поверхностных клеток тела, при помощи которых они прикрепляются к субстрату, но не поглощают вещества.

Для чего нужен каждый орган?

Почему у водорослей нет органов и тканей, а у мхов есть?

Ребята сравнивают строение водорослей и мхов и делают вывод о более сложной организации мхов. Дети дают ответ на вопрос: почему мхи относят к высшим растения? Размножаются мхи с помощью спор, поэтому их относят к высшим споровым растения.

Учитель. Мхи это первые наземные растения. Среди других растений мохообразные, пожалуй, наименее известны большинству людей. Обычно их замечают как зелёный ковёр, покрывающий почву или камни. И это не удивительно. Ведь мхи – наиболее мелкие из наземных растений: их высота колеблется от 3 мм до 5-7 см, у них нет ни ярких цветов, ни вкусных плодов.

Где встречаются мхи? Распространение мхов. Работа с учебником. Задание классу: Откройте учебник страницу 60 и найдите ответ на вопрос: где распространены мхи? Преимущественно в хорошо увлажнённых местах.

Мхи растут в тех местах, где много влаги. Таким образом, там, где поселяются мхи, почва заболачивается. Сообщение ученика о распространении мхов.

Вопросы:

В какой природной зоне не бывает мхов? В пустынях.

Почему? Они любят воду, а корней у них нет.

Почему среди мхов нет деревьев? Не развиты сосуды.

Учитель. В конце 18 века немецкий ботаник И. Гендвич заложил основы науки о мхах – бриологии. (записывают определение в тетрадь)

Классификация мхов

Различают печёночные и листостебельные мхи.

Печёночные мхи.

К печёночным мхам относится мох моршанция. Тело представляет собой пластинку (таллом) или уплощённый побег с листьями. Название получили из-за формы напоминающей человеческую печень. Часто в аквариуме разводят мох риччию. Тело состоит из вильчато разветвлённого слоевища.

Вопросы классу:

У каких изученных растениях тело имеет таллом или слоевище? (У водорослей)

На что это указывает?

(на родственную связь между водорослями и мхами).

Листостебельные мхи.

К листостебельным мхам относят кукушкин лён и мох сфагнум.

Для того чтобы поближе познакомится с этой группой удивительных растений, нам нужно выполнить лабораторную работу. У нас в лаборатории есть гербарные экземпляры мхов. Давайте их хорошо рассмотрим и запомним, как они выглядят. Работа с гербарием, микроскопом, микро лабораторией.

Выполнение лабораторной работы №1.

Ознакомление с внешним строением кукушкина льна.

Цели: выявить особенности строения мха; найти черты сходства и различия между водорослями и мхами.

Почему мох получил такое название кукушкин лён? Коробочка с колпачком слегка напоминает сидящую кукушку. Отсюда и название.

Вывод. Мох кукушкин лён имеет стебель и узкие, спирально расположенные листья; вместо корней нитевидные выросты в нижней части стебля – ризоиды. Способ питания у него такой же, как и у водорослей, так как мох содержит хлорофилл и имеет зелёную окраску. В теле слабо выражены проводящие, механические, запасающие и покровные ткани.

Размножение мхов. На примере кукушкина льна Видеоролик

У моховидных имеется характерная особенность организации: половое поколение — гаметофит, на котором образуются половые клетки (гаметы), и бесполое – спорофит, на котором образуются споры.

Зелёным мхам свойственно и вегетативное размножение – частями тела и специальными почками.

Вопрос: что является ограничивающим фактором для мхов? Вода.

Выполнение лабораторной работы №2

Ознакомление с внешним строением мха сфагнума.

На каждом столе находятся гербарии мха сфагнума. Учащиеся рассматривают гербарии и отмечают следующее:

1. Стебель тонкий, главный побег прямостоячий, ветвистый.

2. Боковые побеги расположены пучками, на верхушке главного стебля побеги скручены в головку.

3. Все ветви густо покрыты мелкими листьями.

4. Нет ризоидов, нижний конец стебля, погружённый в воду, постепенно отмирает.

Давайте сравним кукушкин лён и сфагнум. Что можно сравнить? (Строение, место обитания, значение).

Формулирование проблемы. Какими свойствами обладает мох. Факты.

С незапамятных времён мох использовался в народной медицине и быту народов Севера. По свидетельству древнего автора, «лапландские матери кладут в колыбели мох, который меняют утром и вечером, благодаря чему ребёнок остаётся в замечательной сухости, удобстве и тепле».

В партизанских отрядах во времена ВОВ военные медики применяли его вместо ваты при проведении хирургических операций. Он впитывает огромное количество крови, гноя и других жидкостей.

Как вы думаете, какими же свойствами обладает мох?

Для того, что бы узнать, какими удивительными свойствами обладает мох сфагнум, мы сейчас продемонстрируем опыты, подготовленные во внеурочное время.

Демонстрация опыта учащимися «Гигроскопичность сфагнума»

Определение способности сфагнума поглощать и удерживать большое количество воды.

Цель: понаблюдать, за способностью сфагнума поглощать и удерживать большое количество воды.

Оборудование: высушенная дерновина сфагнума, весы с разновесом, сосуд с водой, несколько длинных растений сфагнума, высушенных в гербарном прессе, стакан с водой.

Ход работы:

1. Взвесить высушенную дерновину сфагнума и положить её в воду. Взвесить после того, как она напиталась водой. Определить разницу в массе.

2. Несколько высушенных в гербарном прессе растений поставить в стакан с водой так, чтобы их верхушки были выше края стакана и свешиваются с него. Убедиться, что вода поднимается по растениям и стекает каплями с повисших верхушек растений.

Вопросы:

1. Во сколько раз увеличилась масса сфагнума после намокания в воде?

2. Чем объясняется такая прибавка в массе?

Создаю проблемную ситуацию.

Как можно объяснить полученные результаты?

Для того, что бы правильно ответить на этот вопрос, нам нужно под микроскопом рассмотреть листья мха сфагнума. Отметить особенности строения 2-х типов клеток, из которых они состоят. Зарисовать схему внутреннего строения листа сфагнума. Значит вся тайна в листе. Нам предстоит открыть тайну листа. Для этого мы проведём лабораторную работу. (Рассматривание под микроскопом микропрепаратов листа сфагнума).

Вывод. Строение стебля и листьев сфагнума по сравнению с цветковыми растениями значительно проще. Кора стебля сфагнума состоит из крупных водоносных клеток. Много таких клеток находится и в листьях. В связи с этим сфагнум впитывает и удерживает большое количество воды. Обладает гигроскопичностью.

Благодаря воздухоносным клеткам мох накапливает и задерживает воду, что с годами приводит к заболачиванию низких участков.

Мох сфагнум поселяется на почве и, столетиями накапливает влагу, образует болота, а болота питают реки и ручьи. Не будет болот – обмелеют и высохнут лесные речки, а вслед за ними высохнет и сам лес.

(Демонстрация губки, напитанной водой и лежащей на краях фарфоровой чашки). Под губкой всегда будет вода. Если чашка переполнится водой, то потечёт из болота ручеёк, а ручейки соберутся в реки. Итак, сфагновый мох является хранителем лесных рек. Исследователи молодцы!

Разрастаясь плотными дерновинами, сфагнум вызывает заболачивание почв.

Отношение сфагнума к содержанию в воде солей кальция

Цели:

Показать отношение сфагнума к содержанию в воде солей кальция;

Раскрыть сущность и значение известкования как средства борьбы с заболачиванием почв.

Оборудование: дерновина сфагнума, две стеклянные банки, кусочек мела, дистиллированная вода.

Ход работы.

Два одинаковых кустика мха сфагнума поместить в две банки с дистиллированной водой. При этом в воде первой банки размешать кусочек растёртого мела, а во второй банке воду оставить чистой. Обе банки поставить на подоконник. Проследить за состоянием кустиков мха. В банке, где растворён мел, вода проникает в клетки сфагнума медленнее.

Возникает проблемный вопрос: почему вода с примесями проникает в растение слабо?

Вывод. Мел состоит из солей кальция. Появление этих солей в воде или почве, на которой растёт сфагнум, действует на него угнетающе. В связи с этим известкование почв является средством борьбы с разрастанием сфагнума и заболачиванием почв

Физкультминутка

Значение мхов. Работа с компьютером.

1. Группа. Значение мхов для человека.

2. Группа. Значение мхов в природе (положительное и отрицательное).

3. Группа. Значение торфа.

Значение сфагновых мхов для человека:

Мхом конопатят дома при их постройках.

Гигроскопичность и бактерицидность мха издревле использовались для лечения ран.

Отмирая, листостебельные мхи, образуют торф, который широко используется человеком.

Значение торфа:

Используется для подстилки скоту.

В строительстве. В Сибири и сейчас высушенный мох при меняют для строительства домов. Изолирующий материал при постройке сельского жилья.

В оранжерейном хозяйстве для выращивания растений в закрытом грунте.

В озеленении.

В народной медицине.

Хорошее удобрение.

В топливной промышленности. Торф – особый вид топлива, добывают его осушая болота.

В химической промышленности. Из торфа получают древесный спирт, карболовую кислоту, смолы, изоляционные плиты, пластмассы, воск и другие вещества.

Значение мхов в природе:

Положительное:

— заселяют бедные почвы и предохраняют их от эрозии.

— являются накопителями влаги и регуляторами водного баланса прилегающих территорий.

— служат пищей и домом для почвенных беспозвоночных и грибов.

Отрицательное:

— ухудшают продуктивность пахотных земель, вызывая их заболачивание.

— вытесняют на лугах ценные кормовые травы.

Демонстрация горения торфа. Во время демонстрации беседую о пожарах. Какие последствия могут иметь эти пожары для природы и для человека?

Выводы:

Что такое сфагновый мох?

1. Листостебельное растение.

2. Листья имеют хлорофиллоносные и мёртвые водоносные клетки.

3. Участвует в образовании болот и торфа.

Закрепление материала и выводы.

Для закрепления материала предлагается тест. Из предложенных ответов выбрать правильный и занести его в таблицу.

1. Как называется раздел ботаники, изучающий мхи?

А) бриология;

Б) эмбриология;

В) систематика

2. Какие вегетативные органы отсутствуют у мха?

А) ризоиды;

Б) листья;

В) корни;

Г) стебель.

3. Как происходит размножение мхов?

А) семенами;

Б) с помощью спор;

В) корневищем.

4. Какое условие окружающей среды необходимо для размножения мхов?

А) вода;

Б) высокая температура;

В) низкое атмосферное давление.

5. Какой мох служит источником образования торфа?

А) сфагновый мох;

Б) кукушкин лён;

В) риччия.

6. При каком условии прекращается рост сфагнума?

А) при недостатке влаги;

Б) при переизбытке влаги;

В) при недостатке солнечного света.

Ответы

Рефлексия.

Учитель.

Итак, пора подвести итог нашей работы.

Вернёмся к высказыванию Альберта Эйнштейна. С какими чудесами земной природы мы сегодня впервые познакомились?

Что вам показалось самым интересным? Полезным для природы и человека? Жизненно необходимым для природы и человека?

Достигнуты ли цели исследования? Попробуй устно оценить работу групп. Каковы общие впечатления от нашей совместной работы?

Поставьте себе оценки за работу в пятибалльной системе, и сдать листы самооценки с таблицами сравнительной характеристики мхов.

Домашнее задание.

Инструктивная карточка.

Лабораторная работа №1.

Ознакомление с внешним строением кукушкина льна.

Цели: выявить особенности строения мха; найти черты сходства и различия между водорослями и мхами.

Оборудование: засушенные растения мха кукушкин лён, лупа, микропрепарат «спорангий кукушкина льна».

Ход работы:

1. Рассмотрите внешнее строение мха кукушкин лён невооружённым глазом и при помощи лупы. Найдите у него стебель, листья, на нижней части стебля найдите небольшие коричневатые выросты – ризоиды.

2. Определите форму, расположение, размер и окраску листьев растения. Рассмотрите один лист при помощи лупы.

3. Рассмотрите верхушки стеблей, найдите женские и мужские особи мха. Как вы их определили?

4. На женском растении найдите и рассмотрите коробочку со спорами. Обратите внимание на её строение. Каково биологическое значение расположения коробочки на высоте? Почему так называется кукушкин лён?

6. Сделайте вывод о строении и размножении зелёного мха кукушкин лён.

Инструктивная карточка

Лабораторная работа №2

Строение торфяного мха сфагнума

Цели: познакомиться с особенностями строения торфяного мха сфагнума. Выявить основные отличия зелёных и торфяных мхов; продолжить формировать навык работы с натуральными объектами.

Оборудование: засушенные растения мха сфагнума, микроскоп, микропрепарат, лупа.

Ход работы:

1. Рассмотрите внешнее строение мха сфагнума при помощи лупы. Найдите у него стебель, листья. Обратите внимание на отсутствие у него ризоидов и корней.

2. Рассмотрите микропрепарат листа сфагнума. Найдите живые хлорофиллоносные клетки, большие мёртвые водоносные клетки. В водоносных клетках найдите и рассмотрите поры.

3. Сделайте вывод о строении мха сфагнума и об особенностях строения листа этого мха.

Методическая разработка урока по биологии для 5 класса «Мхи

Мхи и печеночники — обзор

2.1 Наблюдения и экспериментальные данные по сохранившимся мохообразным

Несколько исследований, имитирующих тафономические эффекты на гаметофиты и спорофиты мха и печеночника, показали, что мохообразный материал имеет высокий потенциал для сохранения ископаемых (повторяя ранние идеи Лейси) [1969]), равный таковому для нелигнифицированных тканей трахеофитов (Kroken et al., 1996; Kodner and Graham, 2001; Hemsley, 2001; Graham et al., 2004). Среди этих исследований серия экспериментов, проведенных в лаборатории Линды Грэм, использовала ацетолиз, высокотемпературную кислотную обработку, которая, как считается, имитирует некоторые процессы разложения, связанные с окаменелостью тканей растений в течение длительного периода геологического времени, тем самым обеспечивая замену ископаемым. потенциал сохранения.

В первом подходе Kroken et al. (1996) исследовали устойчивость к ацетолизу различных зеленых водорослей и мохообразных charophycean (аналогично гораздо более ранним экспериментам Pettitt; Lacey, 1969), а также автофлуоресценцию образующихся обрывков клеток и тканей при возбуждении фиолетовым и ультрафиолетовым (УФ) излучением. Основная идея состоит в том, что устойчивые к ацетолизу, автофлуоресцентные клеточные стенки отражают появление устойчивых полифенольных соединений, которые придают хороший потенциал для сохранения ископаемых.Kroken et al. обнаружили устойчивые, аутофлуоресцентные клеточные стенки, присутствующие во всех тестируемых таксонах, но дифференцированное распределение этого устойчивого материала по тканям в разных клонах. В то время как у charophyceans устойчивые клеточные стенки образуются в ответ на стресс высыхания, у Coleochaete и мохообразных они обнаруживаются на стыке плаценты. У мохообразных устойчивые клеточные стенки также встречаются в спорангиальном эпидермисе, более поздних утолщениях клеточных стенок, ризоидах и листьях.Примечательно, что некоторые из остатков, оставшихся после обработки ацетолизом, напоминают диспергированные ордовикско-девонские микрофоссилии, состоящие из клеточных остатков. Kroken et al. предположили, что некоторые из этих окаменелостей можно интерпретировать как самые ранние известные остатки тканей спорофитов растений и что они могут быть гомологичны устойчивому спорангиальному эпидермису современных мохообразных.

Впоследствии Коднер и Грэм (2001) показали, что ткани спорофитов и гаметофитов мха Polytrichum устойчивы к ацетолизу, который производит автофлуоресцентные остатки под воздействием фиолетового и УФ-излучения.Они также показали, что ацетолизированные остатки калиптры похожи на трубчатые микрофоссилии, обнаруженные в силурийских и девонских отложениях, и предположили, что по крайней мере некоторые из этих микрофоссилий могли происходить из мхов, подобных Polytrichum . Graham et al. (2004) затем применили эксперименты по деградации к образцам таллоидных печеночников. Наряду с ацетолизом они также применяли многомесячную обработку гниения во влажной почве. Эксперименты показали, что устойчивость к этим обработкам значительно варьируется среди родов печеночника, при этом некоторые роды полностью уничтожены, а другие оставляют устойчивые, автофлуоресцентные отходы, устойчивые к деградации, что согласуется с наличием устойчивых полифенольных соединений и хорошим потенциалом сохранения.Кроме того, экспериментально полученные обрывки ткани показали сильное сходство с фрагментами силурийско-девонской кутикулы, таким образом подтверждая вывод Коднера и Грэма (2001) о том, что такие микрофоссилии служат доказательством того, что мохообразные присутствовали раньше, чем указано в их записях по макро ископаемым.

Hemsley (2001) также провел эксперименты по разложению четырех различных субстратов в аэробных и анаэробных условиях в течение периода до 1 года, сравнивая их влияние на ткани таллоидной печеночницы ( Marchantia ), мха ( Polytrichum ), и папоротник ( Osmunda ).Результаты Хемсли ясно показывают, что мохообразный материал имеет такой же потенциал сохранения, что и ткани сосудистых растений (особенно листья).

Ряд наблюдений параллелен результатам этих экспериментальных исследований, обеспечивая дополнительные доказательства высокой структурной целостности тканей мохообразных. Один из нас (A.M.F.T.) заметил, что разрезание мелких, залитых парафином гаметофитов мха затупляет нож микротома даже быстрее, чем разрезание сильно кутинизированных и жестких игл хвойных деревьев.Хемсли (2001) упоминает, что полимеры гидроксибензофурана, продуцируемые некоторыми мхами, могут придавать такую ​​же устойчивость к гниению, как лигнин сосудистых растений. Подтверждая эту идею, эксперименты Kroken et al. (1996) продемонстрировали, что устойчивые к ацетолизу, аутофлуоресцентные соединения клеточной стенки, которые они обнаружили в зеленых водорослях и мохообразных, придают большую устойчивость к гидролитическому нарушению целостности клеточной стенки, чем лигнин в древесине хвойных и покрытосеменных растений.

Эти наблюдения могут найти объяснение в исследованиях химии клеточной стенки мохообразных.Хотя химия клеточных стенок мохообразных не исследована так подробно, как химия семенных растений, особенно покрытосеменных, несколько исследований предоставили доказательства соединений, которые могут быть ответственны за сохранение устойчивости тканей мохообразных. Ligrone et al. (2008) обнаружили, что поликлональные антитела против синтетических лигнин-подобных полимеров могут маркировать клеточные стенки мха, печеночника и роголистника, что указывает на присутствие связанных с лигнином эпитопов; среди мхов Sphagnum cuspidatum продемонстрировал интенсивность мечения, аналогичную интенсивности мечения контрольных образцов трахеофитов.Согласно Weng и Chapple (2010), эти данные предполагают, что мохообразные развили способность накапливать полимеризованные фенольные соединения в клеточной стенке. Эти связанные со стенкой фенолы могут существовать в виде лигнин-подобных полифенолов и могут повышать устойчивость к распаду. Известно, что мохообразные накапливают растворимые фенилпропаноиды, такие как флавоноиды и лигнаны (Basile et al., 1999; Umezawa, 2003), а геном модельного вида мха Physcomitrella patens содержит ортологи всех восьми основных ферментов биосинтеза лигнина, необходимых для биосинтез p -кумарилового спирта и кониферилового спирта (Weng and Chapple, 2010).Радикальное связывание фенилпропаноидов у мохообразных может представлять ранние шаги в эволюции пути биосинтеза лигнина (Weng and Chapple, 2010).

Кроме того, Haghighat et al. (2016) продемонстрировали, что ксиланов Physcomitrella (сшивающие гемицеллюлозы в клеточных стенках) аналогичны ксиланам, обнаруженным во вторичных стенках трахеофитов. Кроме того, было обнаружено, что член семейства генов GT43 , участвующий в биосинтезе ксилана у Physcomitrella , является функциональным ортологом Arabidopsis IRX9 (также ген GT43 ), что позволяет предположить, что функции этого семейства генов в регуляции структурной целостности клеточной стенки разделяют сосудистые растения и мохообразные (Haghighat et al., 2016). Это также может объяснить устойчивость не одревесневших клеточных стенок мохообразных.

В совокупности эти данные биохимических и физических экспериментальных исследований и наблюдений подтверждают высокий потенциал сохранения мохообразных, указывая на то, что идея о дефиците мохообразных в летописи окаменелостей, связанном с низким потенциалом фоссилизации, больше не выдерживает критики. Соответственно, можно было подумать, что редкое присутствие мохообразных в летописи окаменелостей может просто отражать более низкую численность в прошлых средах в более ранние периоды истории Земли — аргумент, использованный Хемсли (2001) в конкретном случае Британских каменноугольных мер угля.Эта гипотеза, однако, противоречит раннему появлению и разнообразию окаменелостей мохообразных в подходящих палеозойских и мезозойских отложениях-хозяевах по всему миру, как рассмотрено ниже (см. Разделы 2.2 и 2.4).

Новаторская роль мохообразных в экологическом восстановлении территорий остатков марганцевых отходов, Юго-Западный Китай

Добыча марганца приносит человечеству огромное богатство. Однако он разрушает экологическую среду, что в основном проявляется в загрязнении тяжелыми металлами и уничтожении растительности.Восстановление экологической растительности в районах добычи марганца стало важной работой после разработки полезных ископаемых. Незаменимо влияние мохообразных на экологическое восстановление в горных районах. Разнообразие мохообразных и их новаторская роль в двух типах участков с остатками марганцевых отходов были исследованы в провинции Гуйчжоу, Китай. Результаты показали, что на территориях шлаков шахтных отходов было 24 вида мхов, и все они принадлежали к 6 семействам и 15 родам; виды Gymnostomum subrigidulum , Pohlia gedeana и Bryum atrovirens были доминирующими мхами.На участках электролитических марганцевых шлаков насчитывалось 6 видов мхов, все они принадлежали к 5 семействам и 5 родам. Доминирующий мох — B. atrovirens. Разнообразие мохообразных на участках электролитического марганцевого шлака с более низким pH было хуже, чем на участках шахтного шлака. Накопление тяжелых металлов во мхах показало, что B. atrovirens , собранные на двух типах территорий, обладают сильной способностью накапливать Mn с кумулянтами 5588.00 μ, г / г и 4283.41 μ г / г соответственно. Все мхи обладали сильной способностью обогащать Cd. Он показал, что мхи обладают высокой устойчивостью к тяжелым металлам. Мохообразные увеличили доступность питательных веществ и разнообразие бактериального сообщества субстратов для выращивания мхов в двух типах территорий. Кроме того, мы изучили взаимосвязь между структурой бактериального сообщества и факторами почвы. Основным почвенным фактором, влияющим на структуру бактериального сообщества, был доступный азот (AN) на участках шлаков шахтных отходов и pH на участках с остатками электролитического марганца.Систематическое исследование показало, что мохообразные увеличивают количество доступных питательных веществ и разнообразие микробного сообщества ростовых субстратов в зонах остатков марганцевых отходов, что обеспечивает основные условия для роста сосудистых растений.

1. Введение

Провинция Гуйчжоу, расположенная на юго-западе Китая, богата металлическими минералами в почве. Запасы марганца в провинции Гуйчжоу составляют около 60% национальных запасов марганца и в основном концентрируются в городе Тонгрен [1].При добыче марганца может образовываться много твердых отходов, в том числе шлаков из шахтных отходов, хвостовых шлаков и электролитических марганцевых шлаков [2]. Твердые отходы могут нанести ущерб экологической среде, такой как эрозия почвы, загрязнение тяжелыми металлами и загрязнение подземных вод [3, 4]. В 2014 году производство электролитического марганцевого шлака в городе Тонгрен составило около миллионов тонн [5], а загрязнение горнодобывающих районов тяжелыми металлами привлекло внимание многих ученых. Содержание тяжелых металлов в твердых отходах марганца серьезно превышает норму, среди которых наиболее серьезным является загрязнение Mn, за которым следуют Pb, Cd, Zn и Cu [6, 7].В районах добычи марганца почвы тонкие и не имеют питательных элементов, что ограничивает рост растений и вызывает опустынивание [8].

Мохообразные, наиболее примитивные высшие растения с высокой водоудерживающей способностью, являются эффективными накопителями элементов и играют важную роль в восстановлении плодородия почвы [9–11]. Мохообразные играют продуцента, старателя, наблюдателя, контролера и т. Д. В районах добычи металлов [12–18]; они широко используются для мониторинга загрязнения атмосферы тяжелыми металлами [19–22].Мохообразные обладают широким спектром приспособляемости и сильной репродуктивной способностью и играют незаменимую роль в создании биологических корок, сохранении воды, улучшении экологической среды и т. Д. [23]. Будучи продвинутой стадией развития биологической корки, мохообразные могут улучшить доступность питательных веществ в почве [24]. На разнообразие мохообразных влияет структура сосудистых растений и микробные сообщества. Мохообразные могут свидетельствовать об экологическом восстановлении карстовых пещер [25].

Взаимодействие между мохообразными и их ростовым субстратом является важной частью, и в последние годы высокообогащенные симбиотические микроорганизмы в них привлекли внимание многих ученых. Исследования мохообразных и симбиотических бактерий в основном сосредоточены в пустынях, лесах, лугах и деградированных карстовых областях [26–29]. Микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, которые являются симбиотическими с мохообразными, связаны с его засушливыми местами обитания [30]. Этих исследований много, но исследований по накоплению тяжелых металлов мохообразными в районах твердых марганцевых отходов и их влиянию на субстрат для выращивания недостаточно.Установлено, что корка мохообразных существует во всех местах произрастания сосудистых растений на участках твердых отходов марганца. Это явление заставляет нас задуматься над следующими вопросами: (1) Каково было биоразнообразие мохообразных и доминирующих видов на территориях твердых марганцевых отходов? (2) Какие характеристики мохообразных обладают накоплением тяжелых металлов? (3) Какое влияние оказали мохообразные на ростовой субстрат и структуру симбиотического бактериального сообщества? (4) Как мохообразные повлияли на структуру микробного сообщества, связанную с почвенными факторами? Результаты этого исследования должны предоставить теоретическую основу для того, чтобы мохообразные были типичными стрессоустойчивыми растениями и первопроходцами реконструкции экосистем в районах добычи полезных ископаемых.

2. Материалы и методы

2.1. Области исследований

Участки исследований расположены в округах Иньцзян и Сунтао (от 27 ° 35 ‘до 28 ° 10’ с.ш., от 108 ° 17 ‘до 109 ° 12’ в.д.), в городе Тунжэнь, провинция Гуйчжоу, юго-запад Китая (рис. ). Высота над уровнем моря составляет от 406 м до 1600 м, а средняя годовая температура составляет 16,5 ° C. Город Тонгрен является неотъемлемой частью китайского «Марганцевого треугольника» (а именно, Хунань Хуаюань, Гуйчжоу Сунтао и Чунцин Сюшань), который имеет богатые запасы марганца.