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
Гаметофит папоротников
Папоротники представляют собою группу растений с высоким типом развития. Это архегониаты, у которых спорофит диплоид достиг высокой степени дифференцировки, с разделением на корни, стебли и листья, с вполне выраженными проводящими пучками и проч. Наоборот, их гаметофит гаплоид значительно примитивнее гаметофита мхов; прогресс бесполого поколения как бы причинно связан с регрессом полового.
Папоротники — типичные растения суши, хотя пышного развития они достигают только во влажных климатах. Их корневая система все еще не достаточно совершенна, чтобы использовать грунтовые воды; непосредственное использование дождя и росы все еще играет в их жизни весьма важную роль. Как и мхи, они дают споры, из которых никогда прямо не вырастает папоротник, вместо этого образуется гаметофитзаросток, несущий архегонии и антеридии. Вот здесь то водная среда временно становится снова необходимой, так как папоротник, как и мох, является зоидиогамом, т. е. в его размножении принимает участие подвижный сперматозоид, настолько напоминающий сперматозоид животных, что ему придается еще наименование «зоидия», т.е. «животнообразного». Элемент, снабженный ресничками, может двигаться только в воде, и понятно, что оплодотворение папоротника возможно только, если заросток его частично, хотя бы нижней стороной, заливался водой. Следовательно, и здесь водные условия жизни, хотя бы частично, соответствуют гаметофиту, а сухопутные — спорофиту. Но в жизни папоротника обилие воды случайно и непродолжительно, следовательно, спорофит становится преобладающим, а гаметофит — второстепенным явлением. Сравнивая папоротник со мхом, можно сказать, что папоротник представляет собою организм, у которого преимущественно развита вторая половина цикла развития спорофитдиплоид, а мох — такой, у которого преобладает первая половина гаметофитгаплоид. Если мы предположим, что предком папоротников и мхов был организм с равномерно развитым циклом, то можно предположить далее, что те из потомков этого предка, которые жили в местах, более обводняемых, выработались в тип мхов, а живущие в условиях большей сухости — в тип папоротников. Впоследствии это изгладилось, и теперь мхи и папоротники совместно одевают почву наших лесов, а мхи, благодаря их малой величине, оказываются нередко даже несравненно выносливее папоротников.
Изучение гаплоида папоротников начнем с самой первой его стадии.
Споры различных папоротников и их прорастание
Собрать споры чрезвычайно легко. Стоит положить на бумагу спороносный лист папоротника и подождать, пока он высохнет. Споры в виде темного порошка выпадут, их следует ссыпать в пробирку или в бумажный мешочек, в каких хранят семена. Сиоры очень долго остаются живыми, известны случаи, когда высевались споры, хранившиеся сухими много более 10 лет, и они всходили. Каждая спора представляет собою клеточку, защищенную двумя оболочками: внутренняя или эндоспорий — тонкая, прозрачная; наружная толстая, окрашенная пропитывающими ее защитными веществами, аналогичными кутипу. Наружная украшена, сверх того, различного рода выростами. У германского папоротника это—гребешки, у мужского — бородавчатые выросты, у иглистого Dryopteris spinulosa и у ломкого Cystopteris fraulis — короткие иголочки, у орляка — зернистая поверхность споры.
При рассматривании споры следует опустить в каплю воды с глицерином и подогреть на спиртовой лампочке, дабы выгнать воздух. При групповых занятиях можно смешать споры нескольких папоротников и, нарисовав их на доске, просить занимающихся разыскать соответствующие споры в препарате. Кроме внешней формы следует познакомиться и с содержимым споры.
При надавливании на покровное стекло многие достаточно набухшие споры лопнут, и в открытую щель экзоспория выглянет, вопервых, часть эндоспория, а при дальнейшем давлении и внутреннее содержимое споры с хлорофилльными зернами и каплями жирного масла. Протоплазма и ядро при этом способе наблюдения редко заметны.
Если за неделю до занятий высеять споры на мокрую фильтровальную бумагу в коховскую чашку и держать достаточно влажно и тепло, то споры прорастут. Их наружная оболочка лопнет, а внутренняя, под давлением содержимого, выпятится и даст проростковую трубочку. Затем оболочка спадает и открывает нам уже три живых клетки: верхнюю с многочисленными хлорофилльными зернами, базальную с крупным клеточным ядром и отходящую от нее косо вниз клетку первого ризоида, лишенного хлорофилла, с слегка окрашенной клеточной оболочкой. Верхняя клетка делится поперечными перегородками на 3—5 клеток и образует подобие нитчатой водоросли, которое удобно назвать предростком по аналогии с предростком мхов. Следующий этап — появление продольных перегородок — превращает нить в пластинку, которая затем разрастается и дает следующую стадию.
Источник