Торфяные мхи различные виды рода Sphagnum, растут сплошным ковром на поверхности заболоченных озер, на сырых местах в лесу, в котловинах и проч., образуя так называемые торфяные болота. Дело в том, что торфяные мхи чуть ли не безгранично растут верхушками, в то время как нижние их части разрушаются и образуют массу так называемого сфагнового торфа.
Ростовцев советует произвести следующий «опыт: сухой неповрежденный стебель торфяного мха поставить в сосуд, на дне которого налито немного воды; вода быстро поднимается к верхушке стебля, которая, набухая, свисает с края сосуда, и с нее тогда начинает по каплям стекать вода; под конец даже вся вода перетечет из сосуда, — стебель торфяного мха действует как сифон. Постараемся выяснить, какие особенности строения этого мха обусловливают его отношение к воде.
Рассматривая стебель торфяного мха, мы легко заметим, что ветви его двух родов: более крепкие, торчащие и более слабые, свисающие вниз и плотно прижатые к стеблю. Первые поглощают капли росы и дождя и проводят поглощенную воду к стеблю, а также поддерживают стебель для поглощения и быстрого поднятия воды снизу вверх. Ризоидов здесь совершенно не имеется. У верхушки стебля молодые короткие веточки, густо усаженные листьями, смыкаются в плотную почку и защищают верхушечную клетку.
Возьмем теперь веточку торфяного мха и очистим ее от листьев, затем небольшой отрезок рассмотрим в капле воды при увеличении раз в 150. Мы увидим два рода клеточек: одни мелкие, напоминающие паренхимные, другие, в 5-8 раз крупнее, напоминают своею формою стеклянные детские рожки с отогнутой в сторону шейкой, обыкновенно их называют колбовидными или ампулами. Книзу они расширены, кверху сужены и снабжены отверстием. Помещаются эти клетки по одной у основания каждого листа и являются специальными водоносными клетками.
Зажмем стебель вместе с листочками в бузину и проведем поперечный разрез. Срезы не мешает подкрасить хотя бы метилвиолетом, на них легко убедиться, что стебель торфяного мха состоит из трех различных тканей: коровой водоносной, древесинной и сердцевины.
Кора, носящая особое наименование гиалодермы, состоит из слоев мертвых клеток с гладкими или чаще — снабженными спиральными или кольчатыми утолщениями и отверстиями—стенками, которые могут частично расплываться в воде. При этом они выделяют какую-то кислоту, что легко обнаружить, прикладывая к стеблю синюю лакмусовую бумажку.
Сфагновые или торфяные мхи — Sphagnales
1. Общий вид одного из торфяных мхов Sphagnum cymbifolium с раскрытым спорогоном. 2. Часть ветви Sphagnum molluscum с ампуллами. 3. Верхушка ветви и спорогон Sphagnum cymbifolium. 4. Часть листа того же мха Sphagnum cymbifolium с а) хлорофиллоносными и в) водоносными клетками; б) поры. 5. Поперечный разрез того же сфагна; видны: однослойная кора, проводящая воду, механическое кольцо и сердцевина. 6. Продольный разрез спорогона, с остатком архегония на верхушке, с подковообразной спороносной тканью внутри, ниже с пережимом, который соответствует ножке спорогона, тогда как ножка, лежащая под пережимом, представляет собою продолжение стебля. 7. Продольный разрез верхушки стебля с молодыми архегониями. 8. Часть стебля, положенного горизонтально, с отходящим вбок антеридием на ножке; пунктиром обозначены разрезы двух листьев. 9. Сперматозоид сфагна.
Древесина расположена в виде полого цилиндра, значительно более узкого, чем цилиндр коры. Клетки ее узкие, прозенхимные, с толстыми желтыми или красноватыми стенками. Значение ее скорее механическое, чем проводящее.
Сердцевина слагается более широкими клетками со слабо утолщенными клетками. Функция ее частью запасная, частью проводящая.
Листья сфагнов, которые мы уже ранее отделили от стебля и можем рассмотреть в том же препарате или отдельно, не имеют жилок и построены из одного слоя клеток. Они расположены на стебле по опирали, мелки, и клетки их имеют гладкие стенки. На ветвях они также расположены по спирали, но значительно крупнее, черепичато прикрывают друг друга и более дифференцированы. Листья вообще состоят из двух тканей: хлорофиллоносной и водоносной. Клетки первой узки, содержат протоплазму, ядро и хлорофилльные зерна. Они залегают глубоко между клетками водоносной ткани, что защищает их хлорофилл от прямого действия солнечных лучей. Обстоятельство важное, так как большинство сфагнов живет на открытых местах. Бесцветные клетки водоносной ткани у некоторых видов гладкие, у большинства же обладают кольцами утолщения и отверстиями. Поры часто окружены ободком утолщения. Расположение их различное у различных видов: то они сосредоточены вдоль краев клетки, то неправильно разбросаны по всей ее поверхности, то сосредоточены в углах или даже только у верхушки клетки.
Возможно, что в имеющемся материале найдутся также и плодущие особи. На этот случай отметим, что ветви с антеридиями появляются у верхушки стебля пучком, они булавовидны, очень густо одеты листьями и несут антеридии по одному в пазухах листьев. Антеридии шарообразны, сидят на длинных ножках и раскрываются зубчиками. Ветви с архегониями образуют продолговато конические почки и несут по 1—5 архегониев у самой верхушки. Между ними длинные тонкие волоски заменяют собою парафизы.
Спорогон сфагнов построен проще, чем у других мхов, ножка у него почти отсутствует; она сведена к пережиму между пятой и коробочкой. Колонка короткая, массивная, спороносная ткань {археспорий) имеет вид колокола, одевающего колонку. Снаружи коробочка почти шаровидна, блестящая, темно окрашенная. Раскрывается коробочка кольцевою щелью, отделяющей верхушку в виде чашечки, которая и отпадает; заборчика нет, элатер также пет.
Преобладание гаплоида ясное, взрослый мох со всеми своими органами относится именно к этому поколению, спорогон с его диплоидными клетками по отношению к нему кажется придатком. Гаметофит и спорофит взаимно исключают друг друга и в то же время неизбежным образом переходят один в другой. Жизнь гаметофита кончается слиянием ядра сперматозоида с ядром яйцеклеток, вследствие чего число хромозом удваивается, и возникает зигота. Жизнь спорофита упирается в редукционное деление, следствием которого является уменьшение числа хромозом наполовину. Гаметофит нормально не воспроизводит гаметофита, а спорофит спорофита, но каждый из них дает свою противоположность.
Так как главный орган развития — это клеточное ядро, то казалось бы, что диплоид должен быть совершеннее и сложнее гаплоида. Какие же признаки этой совершенной организации можно указать для спорогона. Главным считается присутствие устьиц на апофизах коробочек, как показатель дифференцировки тканей, отсутствующей у гаметофита.
Самый смысл существования торфяных мхов состоит в том, что они соответствуют группе, в пределах которой шла выработка способности жить на суше. Бактерии, грибы и водоросли типично погружены в субстрат всем своим телом; высшие растения, наоборот, предоставляют ветру и солнцу все свое тело, за исключением корневой системы. Понятна огромная разница в испарении и поглощении воды и растворов. У гаметофита мхов корней нет вовсе, и почвенные воды им недоступны, они питаются лишь водой, омывающей их непосредственно, чаще всего дождевой. Капли росы или дождя совершенно необходимы также для переноса сперматозоидов с мужских особей на архегонии женских.
Словом, без свободной роды жизнь их невозможна. Спорогон, наоборот, не нуждается в свободной воде и очень мало испаряет, так что его потребности прекрасно обеспечиваются всасывающей работой пяты. Можно сказать, что спорогон — первая попытка природы выработать тип чисто сухопутного растения. Попытка эта несовершенна, так как пята не может снабдить водой никакое сколько-нибудь сильно испаряющее растение, и солнце быстро кладет предел его развитию, вызывая образование спор при наличии редукционного деления.
Выходит, что гаплоидное поколение более приспособлено к жизни в воде, а диплоидное на суше, эмблемой чего и является присутствие или отсутствие устьиц.
Теперь попробуем наметить основные группы, с представителями которых мы познакомились. Общими родоначальниками мхов признаются нитчатые водоросли, зоогонидии и микрогаметы которых снабжены двумя равными ресничками, такназываемые изоконты. Возможно, впрочем, что ближайшим к мхам из ныне живущих организмов является водоросль Coleochaete, форма которой пластинчатая.
1. Гаметофит, частью разделенный на стебли и листья, частью не разделенный, листья без жилки, расположенные в три ряда, спорофит состоит из пяты, ножки и раскрывающейся четырьмя створками коробочки, есть элатеры, нет ни колонки, ни заборчика.. Юнгерманниевые.
2. Гаметофит слоевцевый, без разделения на основную и ассимиляционную ткани; архегонии и антеридии, совершенно погруженные в ткань слоевища. У спорофита коробочка удлиненная, раскрывается продольными створками, есть пружинки и бывает колонка Антоцеросовые.
3. Гаметофит слоевцевый, с разделением на основную и ассимиляционную ткани, с воздушными полостями. У спорофита стенка коробочки однослойная, заборчика и колонки нет, кроме спор бывают и элатеры . Маршанциевые.
4. Гаметофит всегда листостебельный, с разделением на ассимиляционную, водоносную и прочие ткани, листья без жилки. У спорофита коробочка без колпачка и заборчика, колонка округлая, прикрыта археспорием, как куполом.
5. Листостебельный побег гаметофита без проводящего пучка в стебле. У спорофита коробочка с колпачком, но раскрывается створками, колонка не доходит до верхушки ее Andraeales.
6. Настоящие листостебельные мхи имеют гаметофит с максимальной дифференцировкой тканей стебля. Коробочка с колпачком, крышечкой, заборчиком и колонкой, доходящей до самого верха коробочки.