Отдел папоротниковидные
Папоротниковидные,
или папоротники, относятся к числу
наиболее древних групп
высших споровых растений. По своему
возрасту они уступают только риниофитам,
зостерофилловым и плауновидным и имеют
приблизительно один геологический
возраст с хвощевидными. Их древнейшие
ископаемые формы известны
с девона. В карбоне крупные древовидные
папоротники наравне с другими споровыми
растениями росли в обширных влажных
лесах, остатки которых
образовали залежи каменного угля.
Предками папоротниковидных были
некоторые группы, близкие к риниофитам,
возможно, какие-либо тримерофиты.
Папоротники
широко распространены по всему земному
шару и встречаются в самых
разных местообитаниях. Наиболее
разнообразны они во влажных тропических
лесах, где их можно встретить не только
на почве под деревьями, но и в
качестве эпифитов на стволах и ветвях
деревьев.
В
настоящее время насчитывается около
300 родов и более 10000 видов папоротников,
из которых около 100 видов встречается
на территории нашей страны.
Большое число папоротников известно в
ископаемом состоянии.
Когда
мы говорим о папоротниках, то имеем в
виду прежде всего их бесполое поколение
(спорофит). Как и у большинства высших
растений (за исключением моховидных),
спорофит в жизненном цикле развития
папоротников занимает господствующее
положение по сравнению с половым
поколением (или гаметофитом)
и является, как правило, многолетним
растением. По своим размерам папоротники
варьируют от тропических древовидных
форм, достигающих иногда высоты
25 м с диаметром ствола до 50 см, до крошечных
растений всего лишь в несколько
миллиметров длины.
Папоротники
стран умеренного климата в большинстве
многолетние наземные травянистые
растения. Жизненные формы тропических
папоротников более разнообразны.
Широко известны древовидные формы,
особенно обильные в горах тропиков.
Другая характерная жизненная форма в
этом климатическом поясе -лиановидные
папоротники. Очень много во влажном
тропическом лесу и разнообразных
эпифитных папоротников, поселяющихся
на других растениях. Существует
также несколько видов плавающих
многолетних папоротников, обитающих
в водоемах.
Листья
папоротников, называемые вайями,
произошли в результате уплощения крупных
ветвей. В отличие от листьев прочих
высших растений листья папоротников
длительное время продолжают верхушечный
рост, образуя при этом характерную
разворачивающуюся «улитку». В большинстве
случаев фотосинтезирующие листья
расчленены на черешок и пластинку. У
подавляющего большинства современных
папоротников листья перистые — однократно,
дважды или многократно. Пластинка
перистого листа имеет ось, или рахис,
представляющий собой продолжение
черешка. Рахис соответствует главной
жилке цельного листа. Размеры листьев
колеблются от 1—2 мм до 10 м в длину и
более. По массе и размерам они, как
правило, значительно преобладают над
стеблем. У некоторых папоротников,
например у страусника, листья
дифференцированы
на стерильные (фотосинтезирующие) и
фертильные (несущие спорангии).
Стебель
папоротников обычно не бывает сильно
развит и не достигает таких размеров,
как
у хвойных
или
древесных
двудольных.
Только
у древовидных папоротников он представлен
прямостоячим стволом, несущим
на верхушке крону листьев. У большинства
же папоротников короткий горизонтально
расположенный стебель представлен
корневищем. Корневище бывает
радиальным, т. е. придаточные корни и
листья покрывают его равномерно, или
дорсивентральным, листья которого сидят
на верхней спинной стороне, а корни
главным образом на
нижней
брюшной.
Спорангии
развиваются на обыкновенных зеленых
листьях, на специальных спороносных
частях листа или на специализированных
листьях. Располагаться они могут одиночно
или группами-сорусами. Сорусы расположены
с нижней, лучше защищенной стороны
листьев (спорофиллов). У многих наших
папоротников они состоят
из выпуклого ложа (рецепта кул а), к
которому с помощью ножек прикрепляются
спорангии. Из центральной части ложа
образуются различной формы
покрывальца, или индузии, обеспечивающие
защиту развивающихся спорангиев.
Иногда
эту функцию выполняет завернутый край
пластинки листа, например у орляка
обыкновенного.
При
созревании спорангии вскрываются и
споры высыпаются. Споры папоротников
гаплоидны, гаплоиден и гаметофит,
развивающийся из них. Большинство
папоротников — равноспоровые растения.
Только немногие группы характеризуются
разноспоровостью. Гаметофиты (заростки)
равноспоровых папоротников
обитают обычно на поверхности почвы.
Они обоеполые, зеленые, маленькие,
разные по форме, питаются самостоятельно,
реже лишены хлорофилла и развиваются
под землей. К почве гаметофит прикреплен
многочисленными ризоидами.
На нижней, брюшной стороне гаметофита
развиваются архегонии, Антеридии,
которые обычно развиваются раньше,
также сосредоточены на нижней поверхности
гаметофита.
Каждый
антеридий содержит сперматозоиды с
большим числом ундулиподиев. В
архегониях созревают яйцеклетки.
Оплодотворение происходит только в
капельно-жидкой
водной среде, обеспечивающей активное
движение сперматозоидов
к
архегонию.
Зигота,
возникающая из оплодотворенной
яйцеклетки, дает начало диплоидному
зародышу,
развивающемуся в диплоидный спорофит.
У разноспоровых папоротников
гаметофиты редуцированы до микроскопических
размеров. Особенно
это относится к мужским гаметофитам.
Плауновидные
— один из самых древних отделов высших
растений;
их ископаемые остатки известны из
силурийского периода
палеозойской эры. В настоящее время они
представлены
только порядком плауновые, единственные
представители
которого сохранились до наших дней.
Плауны — вечно зеленые
травянистые растения. Это жители хвойных
лесов. Рассмотрим
характеристику плаунов на примере
плауна
булавовидного.
Взрослое
растение плауна является спорофитом,
т.е.
имеет диплоидный набор хромосом (бесполое
поколение). Стебель плауна
стелется
по земле, дает дихотомически ветвящиеся
побеги и дихотомически ветвящиеся
придаточные корни. Стебель
покрыт мелкими узкими листьями.
Верхушечные побеги заканчиваются
спороносными колосками. Спороносный
колосок
состоит из оси, покрытой тонкими
листочками
— спорофиллами, на которых располагаются
округлые спорангии. В
спорангиях происходит мейоз и образуются
гаплоидные споры.
Споры желтого цвета, мелкие,
округло-тетраэдрической
формы. Морфологически и физиологически
все одинаковы
(изоспоры). Споры высыпаются из спорангия
и в благоприятных
условиях прорастают в маленький 2—3-мм
росток — обоеполый гаметофит, лишенный
хлорофилла ( половое
поколение). В клетки заростка внедряются
гифы грибов.
В
присутствии гиф почвенного гриба
гаметофит, питаясь сапрофитно, медленно
растет и развивается в течение 12лет. На
верхней
стороне гаметофита образуются
многочисленные антеридии
и архегонии. Оплодотворение яйцеклетки,
находящейся в
архегонии, происходит в капельно-жидкой
среде. После
оплодотворения из зиготы образуется
зародыш, а из него
— взрослое растение. Некоторые виды
плауна содержат парализующий яд, сходный
по действию с ядом кураре. Очевидно,
поэтому позвоночные
животные не употребляют плауны в пищу.
Споры плауна булавовидного
использовали в медицине в качестве
детской присыпки,
а также для обсыпки пилюль.
В
геологическом прошлом хвощевидные были
весьма разнообразны.
Ископаемые хвощевидные, например,
древовидныe
каламиты, наряду с древними плауновидными
образовывали леса каменноугольного
периода. Современные хвощи — травянистые
растения, представленные в растительном
мире единственным
родом хвощ.
Охарактеризуем
хвощевидные на примере хвоща
полевого. Это
многолетнее травянистое растение,
встречающееся в условиях избыточного
увлажнения. Ранней весной из глубоко
залегающих
корневищ вырастают спороносные побеги
до 20 см. На
узлах этих побегов сидят листья,
срастающиеся своими основаниями
в листовое влагалище. Заканчиваются
эти побеги (спороносными
колосками). Каждый из них состоит из
оси, перпендикулярно
которой крепятся щитки — спорангиефоры,
под которыми находятся 6—10 спорангиев,
содержащих споры, образующиеся
в результате мейоза. В начале щитки
сидят плотно, без
зазоров. Но позднее, к моменту созревания
спор, стержень колоска
удлиняется. Между щитками образуются
промежутки, через которые и высыпаются
споры из созревших спорангиев.
Шаровидная
спора обмотана четырьмя пружинами —
элатерами,
с помощью которых споры лучше разносятся
токами воздуха.
Попадая во влажную среду, споры прорастают.
Развивающиеся
из спор гаметофиты разнополые. На одних
созревают
антеридии со сперматозоидами, на других
— архегонии с яйцеклеткой.
Во влажной среде происходит оплодотворение.
Из
образовавшейся зиготы развивается
зародыш, а из него — взрослый
спорофит. У хвоща полевого после
рассеивания спор спороносные
побеги отмирают и на смену им вырастают
зеленые ассимилирующие побеги с
мутовчатыми боковыми побегами,
выполняющими вместо пленчатых листьев
ассимилирующую
функцию.
Хвощ
полевой применяют как кровеостанавливающее
и мочегонное
средство. В основном же, быстро размножаясь
хвощи
становятся сорняками пастбищ, так как
являются несъедобными
растениями для животных. Вследствие
содержания сапонинов
и алкалоидов могут вызывать отравления
Папоротники
относятся к числу наиболее древних
групп высших споровых Растений. По
своему возрасту, они уступают только
плауновидным и имеют приблизительно
один геологический возраст с хвощевидными.
Папоротники имеют самые Разнообразные
места обитания. Наибольшее разнообразие
характерно для влажных тропических
лесов.
Рассмотрим
характерные особенности
папоротников на
примере щитовника
мужского.
Внешне папоротник
представляя собой
пучок листьев — вай, отходящих
от хорошо развитого
корневища. Вайями листья
папоротника называют из-за
того, что по своему происхождению
они возникли
в результате уплощения крупных ветвей
предка растений.
Это доказывается тем,
что вайи папоротника долго
сохраняют верхушечный
рост, образуя при этом характерную
разворачивающуюся
улитку, что не свойственно
листьям. Листья простые,
дважды, трижды перисто-рассеченные.
Взрослое растение
папоротника является
спорофитом (бесполое поколение).
На нижней стороне
вайи образуются сорусы — собрания
спорангиев. В
спорангиях после мейоза созревают
гаплоидные споры. При
созревании спорангии вскрываются и
споры высыпаются.
Из гаплоидных спор прорастают гаплоидные
заростки или
гаметофиты (половое поколение). Заросток,
представляет собой
зеленую сердцевидную пластинку, которая
с помощью ризоидов
прикрепляется к почве. На заростке
формируй архегонии
и антеридии. После оплодотворения во
влажной среде
на заростке образуется зигота, из которой
далее развивается зародыш.
Зародыш состоит из гаустории — ножки,
которой
он внедряется в ткани заростка и которой
поглощает питательные
вещества, зародышевого корня, почки,
первого листа зародыша — семядоли.
Зародыш после его формирования начинает
расти. Вскоре зародышевый корешок
редуцируется на
смену ему возникают придаточные корни.
Спорофит папоротников состоит из стебля, листьев и корней. Стебель обычно представляет собой короткое корневище, от которого отходят придаточные корни. Листья папоротников (вайи) произошли путем уплощения ветвей, растут верхушкой, совмещают функции фотосинтеза и спороношения. На нижней их стороне образуются скопления спорангиев (сорусы); внутри каждого спорангия происходит мейоз и образуются гаплоидные споры.
Во влажных условиях споры прорастают в заросток (гаплоидный гаметофит). Это зеленая пластинка, способная к фотосинтезу, прикрепленная к почве одноклеточными ризоидами. Она не имеет кутикулы, поэтому может жить только во влажной среде. На нижней стороне заростка образуются сперматозоиды и яйцеклетки. Из зиготы вырастает спорофит, который сначала развивается за счет заростка, но вскоре переходит на самостоятельное питание, а заросток отмирает.
Папоротниковидные известны с карбона, но, в отличие от появившихся примерно тогда же хвощей и плаунов, папоротники и в настоящее время насчитывают 12 тысяч видов, широко распространены и представлены многими жизненными формами:
Тесты
633-01. Половые клетки папоротниковидных образуются на
А) заростке
Б) предростке
В) спороносных колосках
Г) верхушках зелёных побегов
633-02. В чем сходство мхов и папоротников?
А) наличие побегов
Б) наличие корней
В) размножение спорами
Г) гетеротрофный способ питания
633-03) На растении папоротника, имеющем листья, стебель, корневище и корни, образуются
А) заростки
Б) половые клетки
В) предростки
Г) споры
633-04. В цикле развития папоротника преобладает
А) половое поколение
Б) бесполое поколение
В) семя
Г) многолетнее корневище
633-05. К какой группе относят растение, спорофит которого развивается на тонкой пластинке — заростке — после оплодотворения?
А) водоросли
Б) покрытосеменные
В) папоротникообразные
Г) голосеменные
633-06. На рисунке изображен цикл развития папоротника. Какой буквой на нем обозначен заросток?
633-07. Растение, изображённое на рисунке, размножается бесполым путём при помощи
А) семян
Б) гамет
В) спор
Г) гифов
633-08. У папоротников из зиготы развивается
А) коробочка со спорами
Б) заросток
В) листостебельное растение
Г) семя
633-09. После оплодотворения у папоротника развивается
А) семя
Б) коробочка со спорами
В) заросток
Г) растение с листьями
632-10. К какому отделу высших растений относится изображённое на рисунке растение?
А) Покрытосеменные
Б) Голосеменные
В) Папоротникообразные
Г) Мохообразные
633-11. Бесполое поколение папоротника – это
А) заросток
Б) яйцеклетки и сперматозоиды
В) прорастающая спора
Г) многолетнее листостебельное растение
633-12. К какой группе относят зеленое растение, имеющее корни или корневище, спорофит которого развивается на заростке после оплодотворения?
А) водоросли
Б) покрытосеменные
В) папоротникообразные
Г) голосеменные
Еще можно почитать
9. Общая характеристика
отдела Polypodiophyta.
Общая
характеристика отдела Папоротниковидные
(Polypodiophyta). Папоротниковидные
относятся к числу наиболее древних
групп высших растений. Современные
ботаники насчитывают около 300 родов и
более 10 000 видов папоротников
Папоротниковидные,
или папоротники, относятся к числу
наиболее древних групп высших споровых
растений. По своему возрасту они уступают
только риниофитам и плауновидным и
имеют приблизительно один геологический
возраст с хвощевидными. Древнейшие
ископаемые формы известны с девона. В
карбоне крупные древовидные папоротники
наравне с другими споровыми растениями
составляли обширные влажные леса,
остатки которых участвовали в образовании
залежей каменного угля. Предками
папоротниковидных являются некоторые
группы, близкие к риниофитам. Папоротники
широко распространены по всему земному
шару и встречаются в самых разных
местообитаниях. Наибольшее их разнообразие
характерно для влажных тропических
лесов, где они обитают не только на почве
под деревьями, но и в качестве эпифитов
на стволах и ветвях деревьев. В настоящее
время насчитывается около 300 родов и
более 10000 видов папоротников, в СССР их
насчитывается около 100 видов. Известно
также много ископаемых форм. Когда мы
говорим о папоротниках, то имеем в виду
прежде всего их бесполое поколение
(спорофит). Как и у большинства высших
растений, за исключением моховидных,
спорофит в жизненном цикле развития
папоротников занимает господствующее
положение по сравнению с половым
поколением (или гаметофитом) и является,
как правило,многолетним растением. По
своим размерам папоротники варьируют
от тропических древовидных форм, иногда
достигающих высоты 25 м с диаметром
ствола до 50 см, до крошечны^Грастений
всего лишь в несколысо^мйллиметров
длины. Папоротники стран умеренного
климата — в большинстве многолетние
наземные травянистые растения. Жизненные
формы тропических папоротников более
разнообразны. Широко известны древовидные
формы, особенно обильные в горах тропиков.
Другая характерная жизненная форма
тропических представителей — лиановидные
папоротники. Большого разнообразия во
влажном тропическом лесу достигают
эпифитные папоротники, поселяющиеся
на других растениях. Существует несколько
видов плавающих многолетних папоротников,
обитающих в водоемах. Листья папоротников,
называемые часто вайями, произошли в
результате уплощения крупных ветвей
их вероятных предков — растений, близких
к риниофитам. В отличие от листьев прочих
высших растений листья папоротников
длительное время сохраняют верхушечный
рост, образуя при этом характерную
разворачивающуюся «улитку». В большинстве
случаев фотосинтезирующие листья
расчленены на черешок и пластинку. У
подавляющего большинства современных
папоротников листья перистые —
однократно, дважды или многократно.
Пластинка перистого листа имеет стержень,
или рахис (от греч. «рахис» — позвоночник),
представляющий собой «продолжение
черешка. Рахис соответствует главной
жилке цельного листа (рис. И З). Размеры
листьев колеблются от нескольких
миллиметров до 30 м в длину и более. У
папоротников листья по массе и размерам,
как правило, значительно преобладают
над стеблем. У многих папоротников,
например у страусника, листья
дифференцированы на стерильные(фотосинтезирующие)
и фертильные (несущие спорангии). Стебель
папоротников обычно не бывает сильно
развит и не достигает таких размеров,
как у хвойных или древесных двудольных.
Только у древовидных папоротников он
представлен прямостоячим стволом,
несущим на верхушке крону листьев. У
большинства же нынеживущих папоротников
стебель короткий и называется корневищем.
Корневище бывает радиальным, т. е.
придаточные корни и листья покрывают
его равномерно, или дорсовентральным,
при котором листья сидят на его верхней
спинной стороне, а корни главным образом
на нижней — брюшной. Для классификации
папоротников имеет значение строение
волосков или чешуи, которые покрывают
стебель и молодые (реже взрослые) листья.
Волоски состоят из одной клетки или
ряда клеток
Соседние файлы в предмете Ботаника
Папоротники – наиболее многочисленный отдел высших споровых сосудистых растений. Это древнейшие жители нашей планеты. Сколько не изменялся на Земле климат, но среди огромного количества видов растений лишь папоротники смогли адаптироваться. Они дожили до наших дней, произрастая во всех климатических зонах и поражая своим многоообразием. К папоротникам человек издавна относился по-особому, выделяя их из числа других растений. Реликтовые растения мезозойской эры, современники динозавров, живые ископаемые — все это можно сказать о папоротниках.
Папоротник — многолетнее травянистое растение из семейства настоящих папоротников — имеет крепкое, косо растущее корневище с надземным стеблем плоть до 1 м. Корневище несет пучок перисто-рассеченных листьев. На их нижней части располагаются кучки спорангиев (сорусы). Папоротники (Polypodiophyta) принадлежат к числу древнейших групп высших растений. Папоротники относят к отделу Папоротниковидных, их насчитывается приблизительно 12 тысяч видов. В комнатном цветоводстве, в соответствии с принятой систематизации, папоротники относят к группе декоративнолистных растений.
ГОРШЕЧНЫЕ ПАПОРОТНИКИ
Многие декоративные виды папоротников принадлежат к различным классам, порядкам, семействам. Распространены папоротники очень широко, по сути, они растут по всему земному шару, и встречаются в самых различных местах. Но наибольшее многобразие этих растений наблюдается во влажных тропических лесах. Среди горшечных папоротников чаще всего выращивают:
ИНТЕРЕСНОЕ О ПАПОРОТНИКАХ
Сам папоротник по своему физико-биологическому и химическому составу считается подлинным кладом. С лекарственной целью используются побеги и корневища папоротника. В медицинских целях папоротник применяли еще в глубокой древности. Свойства папоротника описывали Диоскорид, Плиний, Авиценна и др. По своему химико-биологическому составу папоротник относится к растениям-радиопротекторам, целителям и эликсирам. Он содержит 18 ценных аминокислот фруктозу, сахарозу, глюкозу, арабинозу, клетчатку, золу, белковый и аминный азот, 40% крахмала, алкалоиды, эфирные масла, танины и орляково-дубильпую кислоту.
Ученые обнаружили вид папоротников, которые отлично растут даже в присутствии высоких концентраций мышьяка в почве. Они предположили, что данное растение, а именно Pteris vittata, может быть использовано для очистки земли и воды ОТ ЭТОГО ТОКСИЧНОГО элемента или его соединений. Ученые предложили пропускать воду через резервуары, засеянные этим видом папоротника, чтобы очистить ее от мышьяка.
Скорее всего, все без исключения хорошо знают историю о том, что раз в году на Ивана Купалу, в самую короткую ночь года, в глухом лесу, под березой с тремя стволами от одного корня, зацветает папоротник. Светится его цветок, как пламя. Отыщешь этот цветок – в любом деле удача тебе будет. А охраняет цветок папоротника его нечистая сила, которая и не дает вынести его из леса. К сожалению, это, хотя красивая, но всего лишь легенда. Папоротники не цветут, а размножаются спорами.
На нижней стороне листа большинства папоротников есть особые образования, называемые сорусами, в которых находятся спорангии — органы, образующие споры. А у некоторых видов папоротников споры расположены на особых видоизмененных листьях.
ВИДЫ ПАПОРОТНИКОВ и МЕСТА ПРОИЗРАСТАНИЯ
При слове «папоротник» большинство из нас представляет горшочек с мало привлекательной травкой. А ведь мало кто знает, что папоротники заселили все континенты, кроме, естественно, Антарктиды, и чувствуют себя в любых условиях прекрасно.
В тропических лесах растут древовоподобные папоротники-гиганты, папоротники-лианы, папоротники-эпифиты. Эпифиты — это растения, растущие на других растениях, в основном на ветках и стволах деревьев, а также на листьях (эпифиллы), и получающие необходимые питательные вещества из окружающей среды, но не из растения-хозяина. То есть ни в коем случае нельзя путать растения-эпифиты и растения-паразиты. У некоторых эпифитов в процессе эволюции выработались особые приспособления для улавливания воды и минеральных веществ из воздуха. Это, к примеру, губчатые покровы на корнях, или так называемые корневые гнезда – сплетения корней в виде корзинки, в которой накапливаются пыль, отпавшие листья и таким образом создается почва для питающих корней. Подобное приспособление имеется у папоротника Асплениума. У других эпифитов, например, у папоротника Платицериума, имеются так называемые нишевые листья, образующие на стволе нишу, в которой также создается почва.
Асплениум гнездовой (Asplenium nidus)
Есть папоротники-гиганты, например, Асплениум гнездовой (Asplenium nidus). Это растение — типичный эпифит, родом из тропической Азии. Папоротник прорастает на стволах крупных деревьев. Достигая огромных размеров (диаметр — несколько метров, а вес — до тонны и более), асплениум своим весом ломает даже исполинские деревья. Нам же асплениумы известны как обычные комнатные растения, чьи размеры значительно скромнее.
Среди папоротников есть виды, живущие под водой, к примеру, Marsilea quadrifolia. Этот папоротник часто используют для оформления небольших водоемов на участке, так как вид весьма декоративен.
Поверхность воды также подходит для жизни папоротников — наибольшую известность здесь получило семейство Сальвиниевые (Salviniaceae). Эти растения можно назвать сорняками тропических рек Размножаясь в огромных количествах, сальвиния становится препятствием для водного транспорта, мешает нормальной работе гидроэлектростанций, забивает рыбацкие сети.
Другой плавающий папоротник — Azola caroliniana, разводится на рисовых полях. Это растение обладает уникальной способностью накапливать азот, кроме того, Azola подавляет рост сорняков на рисовых плантациях.
Среди папоротников встречаются карликовые папоротники длиной всего лишь несколько миллиметров. Растут эти микроскопические растения в тропических лесах на поверхности камней или земле, поднимаясь на небольшую высоту по стволам деревьев. Среди папоротников есть настоящие «деревья» — род Циатея (Cyathea), чья высота достигает 25 метров, а диаметр ствола доходит до полуметра.
Папоротник род Циатея
Есть папоротники, чьи листовые черешки по прочности могут соперничать со сталью, — Дикраноптерис (Dicranopteris). Пробраться через заросли Дикраноптериса можно, лишь усиленно работая мачете, на лезвии которого папоротник оставляет следы, как от рубки настоящей металлической проволоки.
Выращивание папоротников в комнатных условиях вошло в моду в XVIII веке. В то время папоротники можно было увидеть в элитных английских салонах, они являлись украшениями дорогих отелей и домов знатных людей. Однако лишь некоторые виды выращивали как обычные комнатные растения, потому что продукты сгорания газа и дым от угля, которым тогда топили, чрезвычайно ядовиты почти для всех папоротников. Тогда англичане придумали для папоротников специальные «папоротниковые витрины» (стеклянные ящики, обрамленные чугуном), в которых поддерживались необходимая влажность воздуха и грунта.
Цветоводы заинтересовались папоротниками начале XIX века. В Европе ими засаживали сады и парки, украшали живописные тенистые уголки вблизи водоемов. В настоящее время папоротники высоко ценятся как цветоводами-профессионалами, так и любителями во всем мире. Например, в Германии существует целая сеть теплиц, которые специализируются исключительно на выращивании и продаже папоротников, листья которых затем используются при составлении букетов и различных цветочных композиций.
Считается, что сейчас для выращивания в комнатных условиях пригодны более двух тысяч видов папоротников. Но несмотря на это, в оранжереях и теплицах ботанических садов выведены устойчивые культуры более четырехсот видов папоротников.
Среди профессионалов нет единого мнения относительно того, трудно или просто выращивать эти растения. Но одно можно сказать точно: папоротникам требуется постоянный уход.
СТРОЕНИЕ ПАПОРОТНИКОВ
Папоротники (Polypodiophyta) — отдел высших растений, занимающий промежуточное положение между риниофитами и голосеменными. От риниофитов папоротники отличаются главным образом наличием корней и листьев, а от голосеменных — отсутствием сел Папоротники произошли от риниофитов, к которым древнейшие девонские папоротники были очень близки. Некоторые наиболее примитивные роды были промежуточными формами между риниофитами и типичными папоротниками). Для папоротников, как и для других высших растений, характерно чередование поколений — бесполого (спорофита) и полового (гамеофита), с доминированием бесполого поколения.
Спорофит папоротника — травянистое или древовидное растение большей частью с крупными, многократно рассеченными листьями (молодые листья — обычно улиткообразно свернутые). Для папоротников характерно большое разнообразие формы, внутреннего строения и размеров. Листья их варьируют от многократно перисторассеченных до цельных, от гигантских —длиной 5—6 м (у некоторых представителей мараттиевы и циатейных) и даже до 30 м (вьющиеся листья у Lygodiu articulatum) до крошечных листьев длиной всего 3—4 мм состоящих из 1 слоя клеток (у Trichomanes goebelianu). Длина стеблей у папоротников варьирует от нескольких сантиметров до 20—25 м (у некоторых видов Циатея). Они бывают подземными (корневища) и надземными, прямостоячими и вьющимися, простыми и ветвистыми. У большинства спорангии расположены на обычных зеленых листьях; у некоторых листья дифференцированы на спороносные (спорофиллы) и вегетативные, зеленые.
Большинство папоротников — равноспоровые. Среди современных папоротников к разноспоровым относятся лишь три небольших семейства водных папоротников: марсилеевые, сальвиниевые и азолловые.
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ПАПОРОТНИКА
Итак, большинство папоротников — травянистые растения высотой до 1 м, только во влажных тропиках растут древовидные папоротники высотой до 24 м, длина их листьев порой превышает 5 м. Бесполое поколение папоротников — спорофит имеет корни, стебли и листья. Стебли бывают наземными или подземными — корневищами. Листья (вайи) крупные, обычно с рассечённой на доли пластинкой, образующие при распускании улитку. У папоротников хорошо развита проводящая сосудистая система. На нижней поверхности листа образуются спорангии, собранные в группы (сорусы), одетые покрывалом (индузием). Созревшие в них споры (n) высыпаются из спорангия и прорастают на влажной почве, образуя заросток — гаметофит в виде зелёной пластиночки 0,5—0,8 см в диаметре с ризоидами, прикрепляющими его к почве. На нижней стороне заростка образуются антеридии и архегонии. Сперматозоиды из антеридия в капельножидкой водной среде попадают в архегоний, и один из них оплодотворяет яйцеклетку, в результате чего образуется зигота (2n), из которой формируется новый спорофит — взрослое растение папоротника.
Папоротники широко распространены по всему земному шару. Наиболее разнообразны они в тропических лесах, где растут на поверхности почвы, стволах и ветвях деревьев — как эпифиты и как лианы. Существует несколько видов папоротников, обитающих в водоёмах. На территории России встречается около 100 травянистых видов папоротников.
1. Почему на поверхности водоемов обитают растения с зеленой окраской, а на морских глубинах – красной?
Растения с зеленой окраской в процессе фотосинтеза поглощают свет красной части спектра. Вода плохо пропускает такой свет, на глубине остаются только зеленые и синие лучи, для их поглощения требуются красные пигменты.
2. По каким признакам семенные растения отличаются от мхов? Приведите не менее четырёх признаков.
1) наличие всех типов тканей;
2) наличие корней (развитие корневой системы);
3) размножение семенами, наличие органов, в которых они образуются (шишка, цветок, плод);
4) независимость оплодотворения от наличия воды;
5) преобладание спорофита (бесполое поколение) над гаметофитом (половое поколение) в цикле развития
3. По каким признакам высшие семенные растения отличаются от низших растений? Приведите не менее трех признаков.
Низшие растения – это водоросли, высшие семенные растения – это голосеменные и покрытосеменные (цветковые).
1) У низших растений нет тканей (механических, проводящих и т.п.)
2) У низших растений нет органов (листьев, корней и т.п.)
3) Низшие растения размножаются спорами, а семенные – семенами.
4) У водорослей сперматозоиды плавают в воде, а у семенных мужские половые клетки (спермии) не плавающие, достигают яйцеклетки в процессе опыления.
4. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.
Водоросли – это группа низших растений, обитающих в водной среде.
У них отсутствуют органы, но имеются ткани: покровная, фотосинтезирующая и образовательная.
В одноклеточных водорослях осуществляется как фотосинтез, так и хемосинтез.
В цикле развития водорослей происходит чередование полового и бесполого поколений.
При половом размножении гаметы сливаются, происходит оплодотворение, в результате которого и развивается гаметофит.
В водных экосистемах водоросли выполняют функцию продуцентов.
2) У водорослей нет органов и тканей.
3) Хемосинтез происходит только у бактерий.
5) При слиянии гамет у растений образуется спорофит.
5. В чем проявляется усложнение папоротников по сравнению с мхами? Приведите не менее трех признаков.
1. У папоротников имеются корни.
2. Хорошо развита проводящая и механическая ткани.
3. В жизненном цикле преобладает спорофит.
6. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
Зелёные водоросли состоят из разнообразных тканей.
В их клетках наряду с фотосинтезом происходит хемосинтез.
Они образуют органические вещества из неорганических.
Как и цветковые растения, водоросли поглощают воду и минеральные соли с помощью корней.
Морскую водоросль — ламинарию человек употребляет в пищу.
1) 1 — зелёные водоросли состоят из одинаковых клеток и не имеют тканей;
2) 2 — в клетках водорослей хемосинтеза не происходит;
3) 4 — водоросли не имеют корней
7. Какова роль опушения листьев, стеблей, плодов и семян растений?
1) Волоски на листьях и стеблях рассеивают свет, спасают фотосинтезирующие органы от слишком яркого света.
2) Волоски на листьях и стеблях создают рядом с эпидермисом неподвижный слой воздуха, уменьшая испарение воды.
3) Жесткие и жгучие волоски могут защищать от поедания (крапива).
4) Опушенные плоды и семена легко прикрепляются к шерсти животных или уносятся ветром (одуванчик, тополь и др.)
8. Назовите особенности строения и питания лишайников и укажите их роль в природе.
1) Лишайники являются симбиотическими организмами, таллом лишайника состоит из мицелия грибов, переплетенного с одноклеточными водорослями или цианобактериями.
2) Водоросли или цианобактерии фотосинтезируют и снабжают грибы продуктами фотосинтеза, грибы поглощают из окружающей среды воду и минеральные соли и делятся с водорослями.
3) Лишайники – это самые первые живые организмы на голом камне, постепенно разрушают камень, создавая предпосылку для возникновения почвы. Некоторые организмы питаются лишайниками. Являются индикаторами экологической обстановки.
9. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
У низших растений, водорослей, тело одноклеточное или многоклеточное.
Таллом всех водорослей покрыт тканью, выполняющей защитную функцию.
У водорослей отсутствуют настоящие листья, стебли, корни.
Хламидомонаду, спирогиру, ламинарию относят к зеленым водорослям.
Хламидомонада имеет чашевидный хроматофор, способна к фотосинтезу.
Бурые водоросли по типу питания – хемотрофы.
Спирогира – многоклеточная нитчатая водоросль, имеющая спиральные хроматофоры.
2 – у водорослей отсутствуют ткани;
4 – ламинарию относят к бурым водорослям;
6 – по способу питания бурые водоросли – фототрофы.
10. Какие прогрессивные признаки сформировались в генеративных органах и половом размножении покрытосеменных растений в процессе эволюции? Приведите не менее четырех признаков, обоснуйте их значение.
1) появление цветка увеличило эффективность опыления;
2) двойное оплодотворение, в результате чего семя имеет триплоидный эндосперм, что улучшило питание зародыша;
3) развитие семязачатков в завязи пестика обеспечило их защиту (защиту семян);
4) появление плода у покрытосеменных способствовало защите семян и их распространению;
5) наличие нектарников обеспечило привлечение насекомых для опыления
11. Появление семенного размножения растений, в отличие от спорового, сыграло важную роль в эволюции растительного мира. Приведите не менее четырех доказательств значения этого ароморфоза. Ответ поясните.
1) семена были лучше защищены покровами (семенной кожурой), что обеспечило их выживание;
2) семена содержали большой запас питательных веществ, что обеспечивало развитие зародыша и его прорастание, меньшую зависимость от внешних факторов;
3) независимость оплодотворения от воды при семенном размножении (в отличие от спорового);
4) семя – многоклеточный орган, что повышает шансы на его выживание, а спора – одна клетка
12. Чем спора отличается от семени? Приведите не менее трех различий.
1) спора одноклеточное образование (специализированная клетка) осуществляет бесполое размножение растений; семя – многоклеточный орган, обеспечивающий половое размножение растений;
2) в спорах нет запаса питательных веществ, в семенах находится запас питательных веществ, который используется при прорастании;
3) спора имеет защитную оболочку, семя имеет семенную кожуру, которая в большей степени защищает зародыш и другие части семени
13. Чем отличается по строению семя сосны от споры папоротника? Укажите не менее трех отличий.
1) семя – многоклеточное образование, спора – одноклеточное;
2) семя имеет зародыш, у споры он отсутствует;
3) семя имеет запас питательных веществ, у споры их нет
14. Рассмотрите предложенную схему классификации высших растений. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.
15. В пищевом рационе человека рекомендуется использование морской капусты — ламинарии. Какое значение имеет её употребление в нормализации функций организма?
1) морская капуста обладает свойствами накапливать химический элемент йод;
2) йод необходим для нормализации функции щитовидной железы
16. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле покрытосеменных от голосеменных растений.
1) наличие цветков и плодов;
2) разнообразные жизненные формы – травы, кустарники, деревья;
3) опыление осуществляется не только ветром, но и животными;
4) семяпочка защищена завязью
17. Назовите основные ароморфозы растительного мира.
1) Появление процесса фотосинтеза.
2) Дифференцировка тела на ткани и органы.
3) Возникновение опыления (исчезновение необходимости воды для оплодотворения).
4) Возникновение семян с запасом питательных веществ.
18. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле хвойных голосеменных от папоротниковидных.
1) наличие хвои (видоизменённых листьев)
2) размножение семенами
3) оплодотворение не зависит от воды
4) в основном древесные жизненные формы
19. Определите отделы, к которым относят растения, изображенные на рисунках. Укажите признаки, по которым Вы отнесли их к этим отделам. Чем представлены спорофиты у этих растений?
1) 1 – отдел Моховидные;
2) корни отсутствуют (есть ризоиды);
3) на верхушках побегов развиваются коробочки со спорами;
4) 2 – отдел Покрытосеменные (Цветковые);
5) наличие цветков, плодов;
6) у моховидных спорофит представлен спорогоном (коробочкой на ножке) на гаметофите;
7) у покрытосеменных спорофит представлен взрослым растением (со всеми вегетативными и генеративными органами)
20. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Папоротниковидные». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку.
Наибольшее количество видов папоротниковидных растений встречается во влажных тропических областях, так как их размножение обусловлено наличием воды.
В жизненном цикле папоротниковидных происходит смена бесполого и полового поколений.
Взрослое растение папоротника – это спорофит, то есть половое поколение.
Гаметофитом у этих растений является зеленая пластинка (заросток), которая развивается из зиготы.
На гаметофите образуются гаметы, для передвижения сперматозоидов к яйцеклетке необходима вода.
Набор хромосом в клетках гаметофита диплоидный.
В цикле развития папоротниковидных преобладает спорофит.
1) 3 – спорофит – это бесполое поколение;
2) 4 – гаметофит (заросток) развивается из споры;
3) 6 – набор хромосом гаметофита гаплоидный (диплоидный набор хромосом у спорофита)
21. Определите, к каким отделам относят растения, органы которых изображены на рисунках 1 и 2. Укажите признаки, по которым Вы отнесли их к этим отделам. Где располагаются спорангии у этих растений?
1) 1- отдел Голосеменные;
2) наличие шишек;
3) семена на чешуях шишек лежат открыто (защищены только семенной кожурой);
4) 2 — отдел Хвощевидные (Хвощеобразные);
5) членистый стебель (побег);
6) листья расположены мутовкой (листья чешуйчатые, мутовчатое ветвление);
7) наличие корневища;
8) у голосеменных спорангии расположены в шишках;
9) у хвощевидных спорангии расположены в спороносных колосках.
22. Рассмотрите растения, изображённые на рисунках 1 и 2. Определите отделы, к которым их относят. Укажите признаки, по которым Вы отнесли изображенные растения к этим отделам. Чем представлены гаметофиты данных растений?
1) 1 — отдел Хвощевидные (Хвощеобразные);
2) стебель членистый;
3) листья расположены мутовкой (чешуйчатые);
4) спороносный колосок на верхушке побега;
5) 2 — отдел Покрытосеменные (Цветковые);
6) наличие цветка и плода;
7) гаметофит хвощевидных — заросток;
8) мужской гаметофит покрытосеменных — пыльцевое зерно (пылинка);
9) женский гаметофит покрытосеменных — зародышевый мешок.
23. Определите, к каким отделам относятся растения, части которых изображены на рисунке. Назовите по два признака, по которым их можно отнести к этим отделам. Что общего в половом размножении этих растений?
1) № 1 – отдел Голосеменные;
2) имеются шишки;
3) семена лежат на чешуйках открыто (защищены только семенной кожурой);
4) № 2 – отдел Покрытосеменные (Цветковые);
5) имеются цветки;
6) имеются плоды;
Общие признаки в половом размножении
7) размножаются семенами (есть семязачатки);
8) образуют пыльцу (есть опыление);
9) оплодотворение не зависит от воды (спермии продвигаются по пыльцевой трубке, мужские гаметы не способны к самостоятельному передвижению).
