Папоротникообразные растения. Признаки, строение, классификация и значение
Какие особенности размножения папоротников, Вы узнаете из этой статьи.
Папоротники: особенности размножения
Как и мхи, папоротники в своем жизненном цикле проходят чередование двух поколений – спорофит и гаметофит. Только вот у папоротникообразных преобладает спорофит. В клетках спорофита помещен двойной набор хромосом, а гаметофита набор из одной хромосомы.
Преимущественно растения размножаются спорами, однако возможно увеличение новых организмов при помощи разрастания корневой системы и при расселении. Есть еще один способ – половое размножение половыми ветками в месте, где уже есть заросток, который пророс из споры.
На нижней стороне листьев папоротника (вайях) образуются бугорки из спорангиев. В спорангиях развиваются споры с одинарным набором хромосом. Созрев, они разлетаются на ветру или распространяются водой.
Когда спора попадает в благоприятные условия, она вырастает заростком — гаметофитом. Папоротниковый заросток имеет вид маленькой зеленой пластины. Но она уже готова питаться самостоятельно, прибегая к процессу фотосинтеза. При помощи ризоидов, корнеподобных образований, заросток прикрепляется к земле и вместе с водой всасывает минеральные вещества. В нижней его части развиваются половые клетки: яйцеклетки и сперматозоиды. Сперматозоид может подплыть к яйцеклетке и ее оплодотворить в тот момент, когда вода накопится под заростками.
В результате образуется зигота с объединенным набором хромосом обеих клеток – спорофит. Зигота со временем превращается в зародыш, который в период начальной стадии своего развития питается за счет заростка. Когда зародыш обзаводится своим корнем и зелеными частями, он питается уже самостоятельно.
Позже он прорастает во взрослый папоротник спорофит.
Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, какие особенности размножения папоротникообразных.
Подземное строение папоротника представлено также системой придаточных корней, которые пучком отходят от видоизмененного побега.
А вот ископаемые формы папоротниковидных совсем не похожи на своих современных сородичей. Наряду с травами это были небольшие кустарники и гигантские деревья, достигающие в высоту нескольких десятков метров.
Жизненный цикл
Внешнее строение папоротника периодически изменяется. Как это возможно? Все дело в том, что в течение жизни у папоротников наблюдается процесс чередования поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Они отличаются способом размножения, развития и рядом существенных морфологических особенностей.
Спорофит
Бесполое поколение папоротника представляет собой зеленое листостебельное растение. Его мы и привыкли видеть в лесах. В таком виде папоротник (фото ниже демонстрирует спорофит) существует преобладающую часть своего жизненного цикла. На нижней стороне листьев растения располагаются спорангии - органы бесполого размножения. Они собраны в специализированные структуры - сорусы. В них находятся клетки бесполого размножения, которые называются спорами.
Гаметофит
Попадая в почву и прорастая, споры дают начало половому поколению. Такой гаметофит и обусловливает совсем другие черты и строение папоротника. Он имеет вид плоской зеленой пластинки, которая с течением времени принимает форму сердца. К почве гаметофит прикрепляется при помощи ризоизов. Эти нитевидные образования по внешнему виду и выполняемым функциям напоминают корни растений, но не образуют тканей. Половое поколение папоротников является двуполым. Процесс слияния гамет возможен только при наличии воды. В результате образуется зигота - оплодотворенная яйцеклетка. Развиваясь, она дает начало зародышу, а далее и взрослому растению. в первое время молодой спорофит не способен к процессу фотосинтеза, поэтому его питание происходит за счет зеленой пластинки полового поколения. По мере развития и возникновения способности к фотосинтезу взрослое листостебельное растение начинает функционировать отдельно.
Разнообразие папоротникообразных
В настоящее время ученые-систематики насчитывают около 10 тысяч видов представителей данного отдела. Среди водных папоротников наиболее распространенным является сальвиния. Это растение плавает на поверхности воды и по внешнему виду очень напоминает водоросли. Вместе с марсилией и азоллой сальвиния плавающая представляет группу разноспоровых папоротников. Это типичные водные растения.
Однако в преобладающем большинстве случаев папоротник (фото демонстрирует многолетнее растение) - это обитатель лесов. И большинство из них - представители группы равноспоровых. Самыми распространенными из них являются орляк обыкновенный, кочедыжник женский, щитовник мужской, многоножка обыкновенная. Именно о таких видах папоротника до сих пор существует красивая древняя легенда. Если ночь на праздник Ивана Купала найти отыскать в лесу это цветущее растение, то можно приобрести удивительные способности. Например, понимать язык любого живого существа. Эта прекрасная легенда возникла потому, что никто и никогда не видел цветка папоротника. Наши предки не знали, что это просто невозможно, поскольку споровые растения не образуют цветков и плодов.
В тропических лесах встречается несколько видов древовидных папоротников. Как и все высшие споровые растения, они предпочитают влагу, поэтому растут вдоль ручьев и рек. Очень часто в этих местах заросли тропических папоротников образуют настоящие джунгли.
Значение папоротникообразных
Именно внешнее строение папоротника и его особенности в настоящее время сделали это растение одной из самых популярных декоративных культур. Оно широко используется для озеленения различных ландшафтов и территорий. Да и любители комнатных растений давно уже присмотрели различные виды папоротников для озеленения домов, квартир и различных помещений.
В природе эти растения являются составной частью многих экосистем, значительно увеличивая их биомассу.
Однако самое большое значение папоротникообразных заключается в образовании очень важного полезного ископаемого - каменного угля. В древности все споровые растения представляли собой гигантские деревья. Из их отмерших стволов в условиях высокого давления и недостатка кислорода и образовался каменный уголь. Ученые-палеонтологи до сих пор находят в пластах этого вещества окаменевшие остатки древних споровых растений.
Велико значение папоротникообразных и в медицине. Например, корневища щитовника мужского обладают очень сильным противоглистным действием. А вот адиантум (венерин волос) вызывает рвотный рефлекс, при этом не раздражая слизистые оболочки. Действует он и как слабительное и мочегонное средство. Гроздовник простой издавна использовался в качестве противоядия от змеиных укусов. В тибетской медицине широко используется многоножка виргинская. Из нее изготовляют болеутоляющие и противопростудные лекарства.
Строение папоротника является наиболее сложным и прогрессивным среди всех высших споровых растений. В его жизненном цикле преобладает спорофит. Современные папоротники чаще всего представлены травянистыми жизненными формами, которые занимают важную нишу в разнообразных экосистемах.
Особенности строения папоротников : Как правило, папоротники произрастают в лесах умеренного климатического пояса. Их тело состоит из видоизмененного побега, расположенного под землей - корневища. Над землей видны только листья. Таково внешнее строение папоротника. Подземное строение папоротника представлено также системой придаточных корней, которые пучком отходят от видоизмененного побега. А вот ископаемые формы папоротниковидных совсем не похожи на своих современных сородичей. Наряду с травами это были небольшие кустарники и гигантские деревья, достигающие в высоту нескольких десятков метров.
Практическое значение папоротника: Папоротникообразные используют для производства мыла, стекла и в декоративных целях.
2. . Что такое питание и пищеварение? Опишите химический состав пищи.
Пищеварение-это процесс расщепления сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов) на простые, которые могут всасываться в кровь и лимфу и усваиваться в организме.
Питание- это процесс поглощения пищи живыми организмами для поддержания нормального течения физиологических процессов жизнедеятельности, в частности, для восполнения запаса энергии и реализации процессов роста и развития.
Химический состав пищи: белки, жиры, углеводы, минеральные соли, H 2 O.
3. Практическое задание.
Билет № 12
Охарактеризуйте представителей класса Ракообразные. Опишите их значение в природе и жизни человека.
Значение ракообразных в природе и жизни человека
Опишите строение пищеварительной системы: органы пищеварения и их функции.
Пищеварительная система состоит из следующих органов и отделов:
· ротовая полость с входящими в нее слюнными железами;
· глотка; область пищевода;
· желудок;
· тонкий и толстый кишечник; печень;
· поджелудочная железа.
Органы пищеварения и их функции:
Пищеварительный канал- переваривание пищи, всасывание продуктов питание в кровь и лимфу;
Пищеварительные железы: выделение пищеварительного сока;
Слизистая оболочка желудка: вырабатывание слизи для увлажнения стенки канала пищеварительных желез;
Мышечная оболочка: перемещение пищи к пищеварительному тракту;
Внешняя оболочка: выполняет защитную функцию;
Брюшная полость: защита органов пищеварения;
3. Практическое задание
Билет № 13
1. Раскройте планетарное значение растений.
Планетарное значение растений заключается в том, что на ранних стадиях развития жизни на планете они, благодаря способности к фотосинтезу, изменили газовый состав атмосферы Земли в сторону значительного увеличения в ней кислорода.
Какие особенности пищеварения в ротовой полости и желудке?
Особенности пищеварения в том, что в ротовой полости идёт процесс измельчения пищи и пережевывание пищи, а в желудке походит процесс переваривания пищи разложение полезные вещества которые потом поступают в кровь как энергия.
3. Практическое задание.
Пожалуй, первое, что приходит на ум при упоминании папоротниковидных, - это загадочный, волшебный цветок. Никогда не цветущий в реальной жизни, но при этом являющийся одним из самых красивых растений, которые существуют в природе, папоротник уже давно стал героем сказок и легенд. Каким же он является на самом деле? Что правда, а что вымысел?
Папоротники, или, как их принято называть в научном мире, полиподиофиты, являются представителями высших сосудистых многолетних растений, к тому же весьма и весьма древними.
Первые из них появились на планете приблизительно четыреста миллионов лет назад, когда цветковых культур еще не было и в помине. Эпоха процветания папоротниковидных приходится на давно прошедшие эры - Палеозой и Мезозой. В этот период большинство древних папоротников были огромными деревьями, похожими на пальмы. Эти громадные растения занимали определяющую позицию в облике Земли. Впоследствии древесина древних папоротников послужила базисом, на котором образовался каменный уголь.
Папоротниковые преодолели долгий путь от возникновения на планете до настоящего момента. В числе немногих древних растений им удалось сохранить широкое разнообразие, сравнимое с тем, что было прежде. Пока другие представители флоры исчезали с земного шара, папоротники эволюционировали и образовывали новые виды. И, тем не менее, им есть куда прогрессировать.
Галерея: папоротники (25 фото)
Строение растения
По своему строению папоротниковые растения даже отдаленно не походят на цветковые. Органы папоротника уступают в развитии органам высших растений из других групп. Но именно эта своеобразная «недоразвитость» делает его уникальным и необычайно красивым.
Главная особенность строения папоротниковых заключается в том, что у них нет листьев. То, что у этих растений кажется листом, на самом деле является системой ветвей, которые расположены в одной плоскости. Называется эта система «вайя», или, по-простому, плосковетка. Вайя не делится на лист и стебель - если это разделение случится, папоротниковидные перешагнут на следующую ступень своего развития.
Хотя эволюция пока не наградила папоротниковых настоящими листьями, листовые пластины у них уже имеются. Они появились благодаря произошедшему уплощению плосковеток древних папоротников. Основа для листа уже существует. Но даже при тщательном рассмотрении вайи нельзя понять, где предполагаемый «стебель» переходит в «лист». Контуров, внутри которых листовые пластины могли бы объединиться в настоящий лист, еще не возникло.
Общее описание
Тело папоротниковых растений состоит из следующих органов:
- вайи, или листовые пластинки;
- черешки;
- видоизмененный побег;
- вегетативный корень;
- придаточный корень.
Эти представители флоры имеют коротковатый стебель, который представляет собой корневище, располагающееся в земле. Вайи произрастают из почек корневища и разворачиваются над почвенной поверхностью. Этим органам свойственен верхушечный рост, благодаря чему они способны достигать довольно крупных размеров. Но это уже зависит от конкретного растения - некоторые виды выделяются своей миниатюрностью.
Размножение
Размножение осуществляется несколькими способами:
- бесполым,
- половым.
На протяжении жизненного цикла растения эти способы чередуются. В результате этого по очереди возникают бесполое поколение (спорофит) и половое (гаметофит). Причем бесполая фаза преобладает.
Бесполое размножение у папоротниковидных происходит как вегетативно (корневищами, вайями и другими органами), так и при помощи спор. Последнее происходит так: споры образуют в нижней части листьев своеобразные скопления - сорусы, покрытые слоем пленки. Затем споры самостоятельно падают в почву, после чего из них прорастает небольшая листовая пластинка, производящая половые клетки. Размножение спорами - это довольно сложный процесс, поэтому на практике он осуществляется не так уж часто.
Виды папоротников
Папоротниковые растения разительно отличаются друг от друга по многим характеристикам - таким, как размер и строение, жизненные циклы и форма и т. д. Но какими бы разными они ни были, из-за характерного внешнего облика люди называют «папоротниками» все виды этих растений.
Мало кто знает, что это название объединяет в себе наибольшую группу споровых растений. Поэтому ответить на вопрос о том, сколько видов папоротников существует, невозможно абсолютно точно. Известны приблизительно три сотни родов, которые включают в себя свыше десяти тысяч видов папоротников.
Эти удивительные, уникальные растения распространены по всему миру. Самое широкое разнообразие папоротниковых встречается в тропиках и субтропиках, или, иначе говоря, в местностях с теплым и сырым климатом. Но все же в любой точке земного шара можно без труда отыскать представителей папоротников какого-либо вида.
По местам обитания эти растения можно разделить на три типа:
Помимо всего прочего, папоротниковидные часто встречаются на дорожных обочинах, а также на землях сельхозназначения в качестве сорной травы.
Из-за такого распространения и разнообразия внешнего облика весьма часто возникает путаница - одни считают растение кустарником, а другие - травой. Надо отметить, что обе версии верны. Папоротник имеет и травянистые формы жизни, и древесные. Поэтому на вопрос «кустарник или трава?» правильнее всего ответить, что он - и то и другое.
Папоротниковые растения бывают и редких сортов, и распространенных. О ярких представителях первых и последних пойдет речь далее.
Как известно, папоротниковидными интересуются не только натуралисты, но и садоводы - в качестве украшения своего участка. Ниже приведены виды и названия папоротников, относящихся к редким и распространенным сортам, которые, несмотря на свою непохожесть, способны преобразить и украсить любой сад - и как самостоятельные растения, и как оформление цветочных клумб.
Представитель редких видов - дебрянка колосистая
Данная разновидность в некоторых европейских государствах находится под охраной закона.
Происхождение названия этого сорта легко объяснимо. «Дебрянка» - из-за того, что этот вид произрастает главным образом в густых тенистых лесах, или, иначе говоря, в дебрях. «Колосистая» - за выходящие прямо из корневища колосовидные вайи.
Дебрянка - довольно крупное растение, внешне напоминающее небольшую пальму. Стебель этой «пальмы» на деле является видоизмененным корневищем, покрытым темно-коричневыми чешуйками. У пожилых растений высота стебля может доходить до 50 см.
Вайи дебрянки имеют перистую, рассеченную форму. Длина листьев даже у самых старых представителей вида обыкновенно не превышает 60 см, но у некоторых растений может разрастаться в пределах 1 метра.
Выращивание папоротника данного вида - дело весьма хлопотное. Дебрянка - очень капризное растение. Ее необходимо оберегать от сквозняков и низких температур. Кроме того, этот вид требует постоянной повышенной степени увлажненности, но ни в коем случае не в форме опрыскивания. Так что, для того чтобы украсить свой сад этим редким видом папоротникового растения, придется изрядно повозиться.
Представитель распространенных видов - «Страусово перо»
Свое название этот сорт приобрел из-за сильного сходства листьев с перьями страуса. Данный вид также называют «страусником обыкновенным» и «черным папоротником». Это одно из самых красивых папоротниковых растений. Вайи у этого вида вырастают весьма высокими - длина может доходить до полутора метров. Их соединяет короткое и очень прочное корневище.
«Страусово перо» бывает двух типов - со стерильными листьями и спороносными. Отличить их можно по внешнему виду. Спороносящий папоротник в центре воронки, образованной многочисленными перьевыми вайями, имеет несколько листьев меньшего размера и отличных по форме. У папоротника с вайями стерильного типа таких дополнительных листьев нет.
Представители этого вида не являются прихотливыми. Но все же кое-какие ограничения существуют. Почва, в которой растет данный папоротник, должна быть хорошо увлажненной, но без застоя. При условии обильного полива страусник разрастается невероятно быстро.
В общем и целом папоротниковидные любят тень, но в чересчур затененном месте обитания это растение может зачахнуть от недостатка света. Болезни и вредители не затрагивают «Страусово перо».
Этот вид является одним из самых излюбленных для применения в ландшафтном дизайне. На садовом участке или в горшке, отдельно или меж цветов - это растение смотрится более чем эффектно в любых обстоятельствах.
Узнать больше об этих и многих других видах, а также о том, каковы внешние особенности папоротниковидных растений всевозможных сортов, можно из различных печатных и электронных изданий. Специально для интересующихся природой в целом и папоротниковыми растениями в частности созданы своеобразные подобия каталогов, где названия и характеристики папоротников дополнены картинками с изображением описываемого вида.
Папоротникообразные образуют целый отдел в царстве растений. Они имеют свои особенности строения и размножения.
Строение
Особенностями папоротникообразных растений являются крупные, рассечённые листья, называемые вайями. Лист растёт долго, несколько лет. Также папоротники имеют крупные корневища (видоизменённые побеги), от которых отходят придаточные корни.
Среди папоротников есть травянистые и древовидные формы. Древовидные встречаются только в тропических и субтропических областях. В наших широтах папоротники - это травянистые растения, обитающие в лесах, за исключением двух водных видов (сальвинии).
Размножение
Папоротники - споровые растения. На нижней стороне листьев располагаются спорангии - органы, в которых созревают споры.
Рис. 1. Фото спорангиев папоротника.
Созревшие споры высыпаются и могут при отсутствии влаги долго находиться в покое. При благоприятных условиях из споры вырастает заросток. Это маленький листок, размером 0.5-3 см. Обычно заросток живёт несколько месяцев, но может и 10-15 лет.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Заросток не превращается в знакомый нам папоротник, это другое поколение, которое называется гаметофитом. На нём развиваются гаметы (половые клетки).
Гаметы способны двигаться в воде. Во влажную погоду мужская и женская гаметы сливаются в одну клетку (зиготу), из которой вырастает знакомый нам папоротник (спорофит), т. е. поколение, на котором созревают споры. Процесс слияния гамет называется оплодотворением.
Таким образом, у папоротников происходит чередование полового (гаметофита) и бесполого (спорофита) поколений.
Рис. 2. Фото гаметофита папоротника.
Оплодотворение возможно только в воде. Поэтому папоротники распространены в увлажнённых местах.
Многообразие
Особенно широко папоротникообразные были распространены в древности, в каменноугольном периоде (карбоне). Они составляли карбоновые леса, превратившиеся теперь в залежи каменного угля. В наше время насчитывается около 11 тысяч видов папоротникообразных.
Чтобы понять какие растения относятся к папоротникообразным, не нужно идти в лес. Многие их виды являются комнатными декоративными растениями:
- асплениум;
- нефролепис;
- адиантум.
Также они выращиваются в открытом грунте, на клумбах.
Наиболее известные наши лесные виды - это орляк обыкновенный и щитовник мужской.
Рис. 3. Фото папоротникового тропического леса.
Таблица «Папоротникообразные»
Группы папоротников |
Особенности размножения |
Строение |
Отличия от других групп растений |
Сальвиниевые |
Вегетативное (обломками побегов) и споровое, споры зимуют на дне, весной всплывают и прорастают в гаметофит |
Плавающие и подводные листья, споры развиваются на подводных |
Корни отсутствуют |
Древовидные |
Высота 5-10 (до 25) м, Листья длиной 5-6 м |
Стволы не ветвятся |
|
Травянистые |
Чередование спорофита и гаметофита |
Споры развиваются на листьях в мешочках-спорангиях |
Листья развиваются несколько лет под землёй |
Что мы узнали?
Несмотря на то, что пик развития папоротникообразных пройден в далёком прошлом, их следует признать процветающей группой растений. Папоротникообразные встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды. Некоторые их виды заселяют обширные территории. Для папоротников характерны: крупные листья, чередование полового и бесполого поколений, зависимость процесса оплодотворения от воды, долгий рост заростка и листьев.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.2 . Всего получено оценок: 505.