9. Характеристика папоротников
Большинство современных папоротников — травянистые растения, но во влажных тропических областях встречаются также папоротники-деревья. Некоторые из современных папоротников живут на стволах деревьев, а некоторые виды стали комнатными растениями.
Папоротники являются многолетними травянистыми растениями. У папоротников развиты все органы растения — корень , стебель и листья . У них хорошо развито корневище . Папоротники могут размножаться кусочками корневища.
У этих растений хорошо развита проводящая система. По проводящей ткани вода с растворёнными в ней минеральными веществами перемещается из корней в листья, а образующиеся в результате фотосинтеза вещества из листьев поступают в другие органы.
Папоротники размножаются спорами . Споры образуются на нижней стороне листа в особых спорангиях . Когда они разрываются, споры высеваются.
Если споры попадают на влажную почву, то они прорастают, образуя маленькую сердцевидную зелёную пластинку — заросток .
Заросток прикрепляется к почве ризоидами. На его нижней стороне находятся половые органы, в которых образуются гаметы: в мужском органе формируются сперматозоиды, а в женском развивается яйцеклетка.
Сперматозоиды имеют жгутики и по капельке воды они передвигаются в женский орган. Там сперматозоид сливается с яйцеклеткой и происходит оплодотворение. Образуется зигота, которая начинает делиться. Вырастает молодое растение.
Источник
Папоротники
Папоротники относятся к наиболее древним споровым растениям. Обитают в самых разнообразных экологических условиях: в заболоченных местах и водоемах, лесах тропического и умеренного климата. Наиболее известные представители — щитовник мужской, орляк, страусник. В жизненном цикле папоротников, хвощей, плаунов доминирует спорофит.
Расцвет папоротников произошел около 358 млн лет назад и длился примерно 65 млн лет, в честь папоротников назван период палеозойской эры — карбон, или каменноугольный период, который длился указанный промежуток времени. Именно папоротникам принадлежит активная роль в углеобразовании: в карбоне леса заселяли древовидные папоротники, достигавшие 40 и более метров в высоту.
Древесные формы папоротников сохранились до наших дней, однако большинство представителей — травянистые растения, у которых отсутствует камбий, а значит, нет и вторичной древесины.
Папоротники относятся к группе сосудистых растений, так как имеют жилки — сосудисто-волокнистые пучки, в отличие от мхов, которые не имеют жилок и не являются сосудистыми растениями. Механическая прочность обеспечивается отложением склеренхимы вокруг проводящих пучков (жилок).
В отличие от мхов, папоротники имеют проводящую ткань в стеблях и корнях, состоящую из ксилемы и флоэмы. Заметьте, я написал «корень» — у мхов не было и корней, вместо них были ризоиды, выполняющие аналогичную корням функцию. Корни папоротников, хвощей и плаунов всегда придаточные и растут от видоизмененного побега — корневища.
Строение
Рассмотрим строение папоротников на примере типичного представителя — щитовника мужского. Это широко распространенный папоротник, типичный для климата умеренных широт. Представляет собой многолетнее травянистое корневищное растение.
Образован пучком сильно расчлененных листьев, отходящих от корневища. Нарастают листья верхушкой, образуя завитки — «улитки».
Отметьте, что лист папоротника называется вайя (от греч. baion — пальмовая ветвь). В отличие от настоящих листьев, вайя имеет недетерминированный верхушечный рост. Листья имеют черешок, прикрепляющийся к стеблю, который может продолжаться в рахис — главную ось сложного листа, соответствующую центральной жилке.
Жизненный цикл папоротниковидных
Листостебельное растение папоротника, изображенное выше — спорофит (2n). Спорофит доминирует в жизненном цикле папоротниковидных, в отличие от цикла мха, где спорофит, по сути, является придатком гаметофита (редуцирован). На нижней стороне вайи располагаются спорангии, собирающиеся в сорусы — группы близкорасположенных спорангиев. На спорофите (2n) в спорангии после мейоза образуются споры (n).
В 2012 году группа ученых под руководством Ксавьера Нобли из Университета Ниццы выяснили, что спорангий имеет специальный механизм «катапульты», споры из него вылетают со скоростью около 10 м/с.
Гаплоидные споры (n) прорастают в заросток (n), небольшую пластинку (несколько мм) сердцевидной формы. Заросток зеленого цвета, способен фотосинтезировать и прикрепляется к почве ризоидами. На нем образуются мужские и женские половые органы — соответственно антеридии и архегонии. Сперматозоид (n), образовавшийся в антеридии, благодаря воде (во время дождя) попадает в архегоний, где сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n).
Из зиготы развивается зародыш, который проникает в ткани архегонии с помощью особого приспособления — гаустории (от лат. haustor — черпающий, пьющий). Гаустория представляет собой ножку, внедряющуюся в ткани заростка и поглощающую из него питательные вещества. Начинается бурный рост зародыша, образуется побег, а затем взрослое растение — спорофит (2n). Цикл замыкается.
Значение папоротников
Папоротники являются главным компонентом многих лесных сообществ, звеном в цепи питания — продуцентами (производителями органических веществ). Человек использует папоротник в декоративных целях. Молодые побеги некоторых папоротников съедобны и употребляются в пищу: побеги орляка, листья страусника обыкновенного.
Щитовник мужской имеет медицинское значение: из его корневищ изготавливают противогельминтный препарат.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Отдел папоротниковидные. Divisio polypodiophyta
Отдел папоротниковидных включает высшие растения, которые, видимо, произошли от риниофитов. Спорофит резко преобладает над редуцированным гаметофитом. По внешнему виду папоротники, включая крупные древовидные, а также лианоподобные формы, чрезвычайно разнообразные. Размеры наиболее крупных достигали в высоту 20-30 м, тогда как самые мелкие не превышают нескольких миллиметров. Стебель прямой или изгибающийся, обычно простой или разветвленный. Чаще разветвляется нижняя часть стебля, образуя подземное корневище. У древних палеозойских форм нередко стебель ветвился и в верхней части растения. Стела современных папоротников состоит из отдельных закрытых пучков, у которых ксилема окружена флоэмой (диктиостела); реже наблюдается протостела и сифоностела.
Рис. 53. Отдел Polypodiophyta (D2-Q) а — общий вид многоперистого (I, II) современного папоротника; 6 — жилкова- ние перышка; в — Archaeopteris (D3—С,), перо со спорангиями; г-д — Nemeicop- teris (С-Р)): г — фрагмент пера, д — реконструкция (в — Daber, 1983; г, д —
Листья преимущественно крупные, как правило, сложно рассеченные, редко цельнокрайние. Длина листьев от 2 мм до 30 м. Рассеченный лист (или вайя) состоит из перьев, которые отходят от основной оси — рахиса. Каждое перо в свою очередь подразделяется на перышки, или сегменты. Вайи могут быть не только простыми — одноперистыми, но и сложными — многоперистыми. Многоперистые вайи состоят из перьев нескольких порядков. Расположение перьев и перышек, а также форма и жилкование последних чрезвычайно разнообразны (рис. 53, 54).
Рис.54. Отдел Polypodiophyta (D2-Q)
a— Cladophlebis (P-Q); 6- Clathropteris (T-K,)
Спорангии папоротников располагаются преимущественно на нижней стороне листа или по его краю; они имеют различную форму, чаще всего группируясь в сорусы или срастаясь в синангии. У большинства папоротников споры равных размеров (равноспоровые). Для водных папоротников характерна разноспоровость. Споры имеют трех- или однолучевую щель разверзания. Из спор развивается гаметофит, существующий как самостоятельное растение (см. рис. 38). Папоротниковидные, так же как хвщевидные и плауновидные, характеризуются резким преобладанием спорофита над гаметофитом.
Рис. 55. Строение перышек настоящих папоротников и птеридоспермов
а-г — формы перышек и типы их прикрепления: а — сфсноптероидный (D2-Q). б — алетоптсроидный (C-Q), в — пскоптероидный (С-0), г — невроптсроидный (C-Q); д~з — типы жилкования: д-ж — перистое, з — сетчатое; и, к — отдел папоротниковидных: и — Dictyophyllum (T-J), к — Osmunda (J-P); л — отдел голосеменных Linoptcris (C2)
Папоротниковидные известны со среднего девона, в современной флоре они занимают значительное место, уступая мхам, покрытосеменным и хвойным. Число современных родов достигает 300, а число видов оценивается в 10 000. Сейчас произрастают преимущественно травянистые формы, лишь в тропиках и субтропиках встречаются лианоподобные и древовидные растения высотой до 12 м.
Преимущественно изолированное нахождение в ископаемом состоянии листьев и органов спороношения крайне затрудняет естественную систематику папоротников. А так как некоторые голосеменные (порядок Cycadofilicales) имеют листья такой же формы, что и папоротниковидные, то не всегда можно уверенно определить принадлежность стерильных листьев даже к отделам. В связи с этим для стерильных листьев папоротниковидных и некоторых голосеменных была предложена искусственная классификация, в основу которой положены тип прикрепления, рассеченность и жилкование перышек (рис. 55).
От папоротниковидных в отложениях верхнего девона сначала был найден стебель с простыми и спороносными листьями (род Archaeopteris), а потом ствол (род Callixylon). Вероятно, листья (род Archaeopteris) и ствол (род Callixylon) являлись частями одного рас- тения. У археоптериса клиновидные перышки с веерным жилкованием (см. рис. 53). Спороносные листья представляли собой тонкие усикоподобные образования со спорангиями на тонких ножках, несущих в одних случаях крупные, а в других — мелкие споры (разноспоровые). Археоптериевые были высокими деревьями (диаметр ствола до 1 м). В отложениях верхнего девона листья археоптериса очень многочисленны, поэтому нередко говорят о позднедевонской археоптерисовой флоре. Поздний девон — ранний карбон.
Необходимо отметить, что род Archaeopteris наряду с группой близких родов обладал признаками как папоротниковидных, так и голосеменных. Наиболее высокоорганизованные разноспоровые папоротники, почти достигшие уровня голосеменных растений и являющиеся их предками, нередко выделяются в самостоятельную группу — прогимноспермы (предголосеменные).
НАДОТДЕЛ СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ. SUPERDIVISIO SPERMATOPHYTA
(греч. sperms — семя; phyton — растение)
Семенные растения характеризуются следующими признаками: 1. Размножение осуществляется с помощью семян. Общий признак голосеменных и покрытосеменных растений — наличие семени, но у голосеменных отсутствует завязь, поэтому семя считают голым. 2. Мегаспоры созревают на спорофите и не покидают его. 3. Гаметофит не существует как самостоятельное растение. 4. Впервые появляется сосудистая система.
К семенным растениям отнесены два отдела: пинофиты, или голосеменные, и магнолиофиты, или покрытосеменные. Семенные растения появились в позднем девоне, в современной флоре они резко преобладают над споровыми.
Источник