Отдел Папоротниковидные, Биология

  • Царство: растения
  • Высшие споровые растения
  • Надотдел: папоротникообразные
  • Отдел: папоротниковидные
  • Отдел: плауновидные
  • Отдел: хвощевидные

Общая характеристика Папоротникообразных

  1. Возникли в девоне. Биологического расцвета достигли в карбоне, став основной лесообразующей группой. Остатки лесов образовали обширные залежи каменного угля. 
  2. Наибольшее количество видов в тропической зоне.
  3. Предпочитают влажные местообитания, т. к.

    мужские гаметы подвижны, и влага нужна для передвижения сперматозоида к яйцеклетке.

  4. Есть ткани и органы.
  5. В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
  6. Размножение половое и бесполое (спорообразование).
  7. Органы полового размножения многоклеточные.

Отдел Папоротниковидные

В настоящее время отдел насчитывает примерно 12 000 видов.

Жизненные формы: травы, деревья (рис. 1) и лианы (несколько тропических видов). Есть водные формы (сальвиния плавающая (рис. 2)).

 Отдел Папоротниковидные, Биология     Отдел Папоротниковидные, Биология

Рис. 1                                                                       Рис. 2

Листья папоротников — вайи — цельные или сложно расчлененные с хорошо развитой проводящей системой. Развитие листа происходит из «улитки» (рис. 3).

Листья могут быть дифференцированы на стерильные и фертильные (ужовник (рис. 4)), или выполнять одновременно обе функции (большинство папоротников (рис. 5)). У страусника фертильные листья не фотосинтезируют (рис. 6).

Отдел Папоротниковидные, БиологияОтдел Папоротниковидные, БиологияОтдел Папоротниковидные, Биология

Рис. 3                                            Рис. 4                                                   Рис. 5  

Большинство папоротников имеют подземное корневище и хорошо развитые придаточные корни (рис. 7). 

Отдел Папоротниковидные, БиологияОтдел Папоротниковидные, Биология

   Рис. 6                                                                              Рис. 7

Жизненный цикл папоротников включает чередование гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 8).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Рис. 8

При бесполом размножении на нижней стороне листа образуются парные выросты —сорусы (рис. 9).  Сорус представляет собой ножку и покрывальце, закрывающее снизу шаровидные спорангии (рис. 10), отходящие от основания ножки.

В спорангиях формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных  клеток, становящихся спорами.

В сухую погоду края покрывальца отгибаются, а оболочка спорангия лопается из-за неравномерного утолщения стенок образующих ее клеток.

Отдел Папоротниковидные, БиологияОтдел Папоротниковидные, Биология

Рис. 9                                                                         Рис. 10

Из спор, попавших во влажное освещенное место, развивается гаплоидный гаметофит папоротника — заросток — в виде сердцевидной пластинки с многочисленными ризоидами.

На его нижней стороне образуются антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Так же как и мхам, папоротникам для оплодотворения нужна вода. По ней многожгутиковые сперматозоиды папоротника плывут к архегониям.

Там сперматозоиды сливаются с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Из нее вырастает новое диплоидное растение.

В лесах умеренной зоны наиболее часто встречаются щитовник мужской, кочедыжник женский, орляк.

Отдел плауновидные

  1. Побег стелющийся, дихотомически ветвящийся.
  2. Листочки (филлоиды) мелкие простые с одной центральной жилкой. 
  3. Размножение половое и бесполое (спорообразование).
  4. В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.

Представителем плаунов, часто встречающихся в нашей стране, является плаун булавовидный (рис. 11). 

Рис. 11

В жизненном цикле плаунов, как и всех папоротникообразных, происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 12). На концах побегов плауна образуются прямостоячие спороносные колоски — стробилы.

Спороносные колоски покрыты видоизмененными чешуевидными листочками — спорофиллами — на которых образуются спорангии. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры. Созревшие споры высыпаются, и из них развивается гаплоидный заросток.

У многих видов плаунов заросток развивается под землей в течение нескольких лет, питаясь гетеротрофно, в основном за счет симбиоза с грибом. На зрелом гаметофите образуются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами.

После оплодотворения из зиготы развивается диплоидный спорофит, который питается за счет гаметофита, пока не достигнет поверхности земли, где он начинает фотосинтезировать.

Рис. 12

Отдел хвощевидные

Древняя группа сосудистых растений, представленная в настоящее время примерно 30 видами.

Стебли полые, состоящие из отдельных члеников и выполняющие функцию фотосинтеза (рис. 13). Для увеличения прочности под эпидермой проходят пучки волокон склеренхимы, образуя ребра на поверхности стебля. Кроме того, в стеблях хвощей откладываются мелкие кристаллы окиси кремния, увеличивающие их жесткость. 

  1. Под землей у хвоща образуется густая сеть корневищ, служащих для вегетативного размножения и переживания зимы.
  2. Рис. 13

Весной из-под земли вырастают спороносные побеги. Они имеют коричневый цвет, т. к. не содержат хлорофилла и живут за счет накопленных в прошлом году запасов питательных веществ.

На их спорофиллах в результате мейоза образуются гаплоидные споры, которые имеют специальные нитевидные выросты, меняющие форму в зависимости от влажности. Это позволяет им легче покидать спорангий и шире распространяться.

Они дают начало гаплоидному заростку. Жизненный цикл хвощей похож на жизненный цикл папоротников (рис. 14).

Папоротники

Папоротники — наиболее древняя группа высших растений. Встречаются в различных экологических условиях. В умеренных зонах это травянистые растения, наиболее распространены во влажных лесах; некоторые растут на заболоченных местах и в водоёмах, их листья отмирают на зиму. Во влажных тропических лесах встречаются древовидные папоротники с колоноподобным стволом высотой до 20 метров.

Наиболее распространённые папоротники — орляк, страусник.

Строение

Господствующей фазой в жизненном цикле папоротника является спорофит (взрослое растение). Почти у всех папоротников спорофит многолетний. Спорофит имеет довольно сложное строение. От корневища вертикально вверх отходят листья, вниз — придаточные корни (первичный корень быстро отмирает). Часто на корнях образуются выводковые почки, обеспечивающие вегетативное размножение растений.

Отдел Папоротниковидные, Биология

Общий вид папоротника

Размножение

Спорангии находятся на нижней стороне листа, собраны кучками (сорусы). Сверху сорусы прикрыты покрывальцем (кольцо). Споры рассеиваются при разрыве стенки спорангия, а кольцо, оторвавшись от тонкостенных клеток, ведёт себя подобно пружине. Число спор на одном растении достигает десятков, сотен миллионов, иногда миллиардов.

Отдел Папоротниковидные, Биология

Лист папоротника с нижней стороны

На влажной почве споры прорастают в маленькую зелёную сердцеобразную пластинку величиной несколько миллиметров. Это заросток (гаметофит). Он располагается почти горизонтально к поверхности земли, прикрепляясь к ней ризоидами. Заросток обоеполый. На нижней стороне заростка образуются женские и мужские половые органы (мужские — антеридии, женские — архегонии).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Образование заростка

Оплодотворение происходит в водной среде (во время росы, дождя или под водой).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Оплодотворение

Мужские гаметы — сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам, проникают внутрь и гаметы сливаются.

Происходит оплодотворение, в результате чего образуется зигота (оплодотворённая яйцеклетка).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Оплодотворение

Из оплодотворённой яйцеклетки формируется зародыш спорофита, состоящий из гаустории — ножки, которой он врастает в ткани заростка и потребляет из него питательные вещества, зародышевого корешка, почки, первого листа зародыша — «семядоли».

Отдел Папоротниковидные, Биология

Образование заростка

Со временем из заростка развивается растение папоротник.

Отдел Папоротниковидные, Биология

Схема развития папоротника

Таким образом, гаметофит папоротников существует независимо от спорофита и приспособлен к обитанию в условиях увлажнения.

Спорофитом является всё растение, которое вырастает из зиготы — типичное сухопутное растение.

Папоротникообразные растения. Признаки, строение, классификация и значение

Папоротникообразные – это группа споровых растений, которые обладают проводящими тканями (сосудистыми пучками). Предполагают, что зародились они более 400 млн. лет назад, еще в палеозойский период.

Предками считают ринофитов, но папоротникообразные растения в процессе эволюции приобрели более сложную систему строения (появились листья, корневая система).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Признаки папоротникообразных

Для папоротникообразных характерны следующие признаки:

Разнообразие форм, жизненных циклов, системы строения. Насчитывается три сотни родов и примерно 10 тыс. видов растений (самые многочисленные из споровых).

Высокая устойчивость к переменам климата, влажности, образование огромного количества спор – причины, которые привели к расселению папоротникообразных по всей планете.

Встречаются в нижних ярусах леса, на скалистой поверхности, возле болот, рек, озер, разрастаются на стенах заброшенных домов и в сельской местности.

Самые благоприятные условия для папоротниковых растений – это наличие влаги и тепла, поэтому наибольшее разнообразие можно встретить в тропиках и субтропиках.

Всем папоротникообразным для оплодотворения нужна вода. Они проходят два периода в жизненном цикле:

  • Продолжительный бесполовой (спорофит);
  • короткий половой (гаметофит).

Когда спора попадает на влажную поверхность, сразу активируется процесс прорастания, наступает половая фаза.

Гаметофит крепится к земле с помощью ризоидов (образования похожие на корни, нужны для питания и прикрепления к субстрату) и начинает самостоятельный рост.

Новообразовавшееся росток формирует мужские и женские половые органы (антеридии, архегонии), в них идет образование гамет (сперматозоидов и яйцеклеток), которые сливаются и дают жизнь новому растению.

Во время раскрытия спорангии (место созревания споровых клеток) высыпается множество спор, но выживает только их часть, ведь для дальнейшего роста нужна влажная среда и теневая местность.

Вьющиеся по земле папоротники могут размножаться вегетативно, листья, соприкасаясь с почвой, при достаточной влажности дают новые ростки.

Отдел Папоротниковидные, БиологияПапоротникообразные растения

Стебли папоротниковых имеют множество разнообразных форм, но уступают по размерам листве. Когда стебель на верхушке несет листья, его называют стволом, он снабжен ветвящимся корнем, который придает устойчивости древовидным папоротникам. Вьющиеся стебли называют корневищем, могут простилаться на значительные расстояния.

Папоротники никогда не цветут. В давние времена, когда люди не знали о споровом размножении, существовали легенды о цветке папоротника, который обладал магическими свойствами, кто найдет его, тот обретет неведомую силу.

Прогрессивные черты в строении папоротникообразных

Появились корни, они придаточные, то есть первоначальный корень в дальнейшем не функционирует. Заменяется на корни, проросшие из стебля.

Листья еще не имеют типичного строения, это совокупность ветвей расположенных в одной плоскости под названием вайя. В них находится хлорофилл, за счет которого происходит фотосинтез. Вайи также служат для размножения, на обратной стороне листа находятся спорангии, после их дозревания, происходит раскрытие и высыпание спор.

Взрослые папоротникообразные – диплоидные организмы.

Классификация Папоротникообразных по классам

Настоящие папоротники – самый многочисленный класс. Представитель щитовник мужской – многолетнее растение, достигает высоты до 1 м. Корневище толстое, короткое, укрыто чешуйками, на нем расположены листья.

Растет на влажной почве в смешанных и хвойных лесах. Орляк обыкновенный обитает в сосновых лесах, достигает больших размеров.

Быстро размножается, хорошо приживается, поэтому может занимать значительные территории, если использовать его в парках или садах.

Отдел Папоротниковидные, БиологияЩитовник мужской

Хвощевидные – травянистые папоротники, растут от нескольких сантиметров до 12 метров (хвощ гигантский), при этом диаметр стебля около 3см, поэтому чтобы развиваться их необходимо использовать другие деревья как опору.

Листва видоизменена до чешуй, стебель равномерно разделен узелками на междуузелковые участки.

Корневая система представлена придаточными корнями, в почве также находится часть корневища, которое может формировать клубни (органы вегетативного размножения).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Мараттиевые – относятся к древним видам растений, которые населяли нашу планету в Каменноугольный период. Присутствует стебель, до середины погруженный в почву, корни придаточные. Сейчас они постепенно отмирают, встречаются только в тропических поясах. Обладают огромными двухъярусными листьями, до 6 метров длиной.

Отдел Папоротниковидные, Биология

Ужовниковые – наземные травянистые растения до 20см в высоту (есть исключения, которые достигают 1,5м длинны). Представители имеют толстый корень, не дающий ответвлений. Корневище, например, у гроздовника полулунного короткое, не разветвляется, а у червеколосника — вьющееся, распространяется по земле.

Отдел Папоротниковидные, БиологияГроздовник полулунный

Сальвиниевые – водные папоротниковые растения (населяют водоемы Африки, южной Европы), которые имеют корень для крепления к сильно увлажненной почве.

Они разноспоровые, отдельно развиваются мужские и женские гаметофиты.

После дозревания взрослая особь отмирает, а сорусы опускаются на дно, из которых весной выйдут споры и поднимутся с глубины на поверхность воды, где происходит оплодотворение. Используются, как растения для аквариумов.

Отдел Папоротниковидные, БиологияСальвиниевые

Значение папоротникообразных растений

Остатки папоротников дали залежи полезных ископаемых: каменного угля, который широко используется в промышленности (как топливо, химическое сырье). Некоторые виды вносят как удобрение.

Применяются для изготовления лекарственных препаратов (антипаразитарных, противовоспалительных). Споры входят в состав оболочек капсул.

Папоротники — это еда и дом для низших животных. Выделяют кислород в процессе фотосинтеза.

Красота растений привлекает ландшафтных дизайнеров, поэтому их выращивают как декорации. Некоторые виды можно использовать в пищу (листву орляка).

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (18

Папоротниковидные (папоротниковые) растения

Среди высших споровых растений папоротниковидные появились раньше других. Исчезнувшие древовидные виды вместе с другими споровыми растениями (плауны и хвощи) 250-300 млн лет назад составляли влажные тропические леса.

Известно более 10 тыс. видов папоротниковидных. В тропических лесах растут лианы, использующие в качестве опоры другие растения. Древовидные папоротники и сегодня растут в Австралии и Новой Зеландии.

Они достигают высоты 20 м. Имеются также папоротники, растущие в воде. Папоротники, растущие в Казахстане, являются многолетними травами.

Древовидные папоротники у нас можно увидеть только в ботанических садах.

Папоротники — тоже споровые растения. Одним из наиболее распространенных их представителей является щитовник. Он растет во влажных тенистых местах, под пологом леса и по сырым оврагам. Щитовник имеет хорошо развитые корневища. Вниз от корневищ отходят придаточные корни, вверх — листья.

У травянистых папоротников, растущих в Казахстане, нет надземных стеблей, но хорошо развиты корневища. Листья крупные, перисторассеченные. Их называют вайи. Отрастание листьев начинается весной. Вначале они свернуты и имеют улиткообразную форму, затем распрямляются. Растут они кончиками, достигают очень больших размеров.

Листья выполняют 2 функции: 1) в процессе фотосинтеза они образуют органические вещества; 2) образуют споры и участвуют в размножении (рис.1).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Рис.1 Строение папоротника щитовника

Папоротниковидные размножаются вегетативным, бесполым и половым путями. Вегетативное размножение осуществляется корневищем. Некоторым видам свойственно также размножение почками. Такие почки располагаются по длине листа. Из почек появляются маленькие папоротники. Они пускают корни, отрываются от листа, прикрепляются к почве и превращаются в настоящие папоротники.

Бесполое размножение. В летнее время у щитовника на нижней стороне листа образуются сорусы (группы расположенных скученно спор или спорангиев). В спорангиях, как вы знаете, развиваются споры.

Спорангии прикрепляются к центральной жилке листа длинными ножками. Сверху сорус покрыт защитным покрывальцем, по форме похожим па почку.

При созревании спор происходит разрыв оболочки спорангия, и споры высыпаются наружу.

В благоприятных условиях из споры вырастает заросток. Он представляет собой пластину сердцевидной формы зеленого цвета диаметром до 4 мм. К земле он прикрепляется ризоидами.

Половое размножение. На нижней стороне пластины заростка образуются женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы. В них образуются гаметы. Они сливаются.

Из оплодотворенной яйцеклетки образуется зигота, а из нее — зародыш. В зародыше имеются зачатки органов будущего растения. В первое время он питается за счет заростка.

Постепенно из зародыша вырастает молодое растеньице папоротника с мелкими листьями (рис.2).

Отдел Папоротниковидные, Биология

Рис.2 Размножение папоротника

Значение папоротниковидных в природе и в жизни людей очень велико. Их выращивают в оранжереях в качестве декоративных растений и часто используют для озеленения.

Некоторые виды папоротников являются лекарственными растениями. Например, корневища щитовника издавна применяются против болезней, вызываемых кишечными паразитами.

Из его листьев получают настойки для лечения ран, простуды и обезболивающие препараты.

Молодые листья некоторых видов и сердцевину древовидных папоротников используют в пищу.

Ископаемые древовидные папоротники вместе с другими споровыми растениями сыграли огромную роль в образовании залежей каменного угля.

300 млн лет назад климат па Земле было влажным и теплым. Леса из папоротниковидных были заболочены или залиты водой. Погибая, высокие деревья (высота до 40 м) падали прямо в воду, покрывались илом и песком. Под давлением воды они уплотнялись. В результате за миллионы лет такое уплотнение(без доступа кислорода) превратило их в каменный уголь.

Каменный уголь — топливо, дающее много тепла. Кроме того, он является сырьем для химической промышленности. Из него вырабатывают пластмассы, асфальт, мыло, смолы и другую необходимую народному хозяйству продукцию.

Жизненный цикл папоротниковидных растений происходит в две стадии. Сначала образуются споры, из которых развиваются заростки.

На нижней стороне заростков образуются женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы, в которых формируются половые клетки — гаметы.

После их слияния образуются зиготы, из которых развиваются зародыши. Листья папоротников растут кончиками и достигают очень больших размеров.

Папоротники выращивают в оранжереях в качестве декоративных растений и часто используют для озеленения. Некоторые виды папоротников являются лекарственными растениями. Ископаемые древовидные папоротники сыграли огромную роль в образовании залежей каменного угля. 

Одним из наиболее распространенных представителей папоротников является щитовник. Встречаются и исчезающие виды, например щитовник мынжилкенский. Он занесен в Красную книгу Казахстана.

Биологический русско-английский глоссарий

Папоротник — fern|fɜːn| Вайя — frond |frɒnd| Корневище — rhizome |ˈrʌɪzəʊm| Спорангий — sporangium |spəˈran(d)ʒɪəm| Спора — spore |spɔː| Гамета — gamete |ˈɡamiːt| Зигота — zygote |ˈzʌɪɡəʊt|

Источники:

Биология, 6 класс; Р.Сатимбеков, Р.Алимкулова, А.Аметов, Ж.Кожантаева, К.Кайым, К.Жумагулова. — Алматы «Атамұра» 2012, 2015

Биология Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники; Учебник для 6-7 классов средней школы. В.А.Корчагина, Москва «Просвещение» 1993 г.

Терминология на английском языке: wooordhunt.ru

Видеоматериалы: InternetUrok.ru

вайи заросток сорус щитовник щитовник мынжилкенский

Замечательные растения

http://megabook.ru

Папоротниковидные относятся к числу наиболее древних групп высших растений, уступая в этом только плауновидным. При этом, в отличие от плауновидных, в современном растительном покрове земли папоротники продолжают процветать. Многолетние растения с придаточными корнями и прямостоячим (у древовидных папоротников) или ползучим (у травянистых) стеблем.

В последнем случае его называют корневищем. Разнообразием форм и изяществом листьев папоротники намного превосходят многие цветковые декоративные растения. По своим размерам они колеблются от нескольких миллиметров до 30 и более метров в длину.

Листья папоротников с ботанической точки зрения на самом деле представляют собой видоизмененные стебли, так как растут не основанием, как листья цветковых растений, а верхушкой. В ботанике для них существует специальное название «вайи».

Вайи совмещают функцию фотосинтеза и спороношения, нередко они дифференцированные и сложно разветвленные, чаще всего перистые, двояко перистые или многократно перистые. Папоротники размножаются спорами. Спорангии, в которых находятся споры, находятся на нижней стороне листа, сгруппированы в сорусы.

Все папоротники, выращиваемые в декоративном садоводстве, размножают вегетативно и при помощи спор. При вегетативном размножении используют отрезки ползучих корневищ длиной 20-25 см с двумя почками. Папоротники делят и пересаживают до отрастания листьев ранней весной или во время созревания спор в августе.

Часть видов размножают выводковыми почками, которые образуются на утолщенном черешке листа с выпуклой стороны. У взрослого растения за сезон развивается до 10 таких почек. В этом случае ранней весной корневища выкапывают, черешки с почками осторожно отделяют. Доращивание производят при затенении в холодных парниках.

Более эффективно выращивание папоротников из спор, которые образуются в большом количестве и сохраняют жизнеспособность много лет. Споры проращивают при высокой влажности под стеклом или под пленкой. Споры прорастают через 2-5 недель. Подросшие молодые растения пикируют не менее 2 раз.

Рекомендуется приготовлять почвенную смесь из равных частей торфяной крошки, земли и песка. На постоянное место высаживают через 2 года. Папоротники, выращенные из спор, развиваются в мощные устойчивые растения.

Щитовник мужской 

Один из наиболее широко распространенных в Европе видов папоротников.  Произрастает преимущественно в тенистых лесах. Спорофит представлен крупным многолетним травянистым растением высотой до 1 метра. Корневище мощное, обильно покрытое остатками черешков листьев прошлых лет и ржаво-бурыми чешуйками.

От нижней части корневища отходят тонкие придаточные корни. Пластинка листа дваждыперисторассеченная. Два года листья развиваются в почках под землей и только на третий год весной появляются над поверхностью почвы,  а  к осени  отмирают.

Молодые листья закручены в виде улиток и долго растут своей верхушкой, постепенно раскручиваясь.

На нижней поверхности листьев вдоль средних жилок к осени образуются спорангии, собранные в сорусы. В результате мейотического деления клеток спорогенной ткани образуются гаплоидные споры. После созревания спор стенка спорангия разрывается, обеспечивая тем самым распространение спор.

Попав в благоприятные условия, спора прорастает и, из нее формируется гаметофит, который имеет вид сердцевидной пластинки длиной 1,5-5 мм. Заросток однослойный и только в средней части многослойный.

На нижней, обращенной к земле, стороне образуется большое количество ризоидов, расположенных ближе к заостренной части пластинки. Здесь же находятся архегонии и антеридии.

Архегонии располагаются на утолщенной части заростка, ближе к сердцевидной выемке, а антеридии — ближе к заостренной части, часто среди ризоидов. В антеридиях образуются лентовидные многожгутиковые (несколько десятков) сперматозоиды.

Попав в воду, они устремляются к архегонию и через шейку проникают в его брюшко. Здесь происходит оплодотворение яйцеклетки и образование зиготы. Зародыш начинает развиваться в архегонии. До образования зеленого листа и собственных корней он зависит от гаметофита.

Отдел Папоротниковидные, Биология

Папоротники являются важным компонентом многих растительных сообществ, особенно в тропических, субтропических, а также северных (преимущественно широколиственных) лесах. Многие папоротники являются индикаторами различных типов почв.

Некоторые виды папоротников применяются в медицине как глистогонное средство, для лечения открытых ран, кашля и болезней горла. Виды азолы используются в качестве зеленого удобрения, обогащающего почву азотом.

Некоторые папоротники используются в декоративном цветоводстве. 

Папоротниковидные

Папоротниковидные относятся к высшим споровым растениям. Большинство современных папоротников являются травами. Ныне живущих папоротниковидных более 10 тысяч видов.

Папоротники растут в сосновых лесах, на болотах и даже в пустынях и водоемах. В тропических лесах растут древовидные папоротники, которые достигают в высоту 20 метров. Существуют лианоподобные папоротники, а также эпифиты (растут на деревьях). В основном папоротникообразные предпочитают влажные места обитания.

В умеренной климатической зоне широко распространены страусник, орляк, щитовник, пузырник.

В отличие от моховидных, папоротниковидные имеют настоящие корни. Стебель у папоротников короткий, а листья называются вайями (они имеют характерные особенности строения и роста).

Корни папоротника развиваются из стебля, а не из корня зародыша, так как последний отмирает в процессе роста и развития растения. В результате корневая система папоротниковидных является придаточной.

Стебель папоротника — это короткое одревесневшее корневище. Стебель имеет в своем составе механическую и проводящую ткань, а также эпидермис. Проводящая ткань представлена сосудистыми пучками. От стебля каждый год отрастают новые листья-вайи. При этом они растут от вершины корневища, где находится точка роста.

Распускающиеся вайи папоротниковидных свернуты в форме улитки. Они покрыты множеством чешуек, имеющих коричневый цвет. Вайя растет медленно. Каждый лист-вайя достаточно крупный, рассеченный на множество мелких листочков. У некоторых видов длина вайи составляет несколько десятков метров. В умеренном климате на зиму листья папоротников отмирают.

У папоротниковидных листья выполняют не только фотосинтезирующую функцию. Они также служат для спороношения. На нижней стороне листьев появляются особые бугорки (сорусы), представляющие собой группы спорангиев. В них образуются споры. Споры папоротниковидных гаплоидные, то есть содержат одинарный набор хромосом.

После созревания споры выпадают из сорусов и разносятся ветром. Попав в благоприятные условия, они прорастают в гаплоидный заросток. Он похож на сердцевидную зеленую пластинку. Размер заростка всего несколько миллиметров. Вместо корней у него имеются ризоиды, как у моховидных.

На нижней стороне заростка образуются антеридии и архегонии (мужские и женские органы размножения). В них созревают гаплоидные гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки соответственно). Во время дождей или при обильной росе сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам и оплодотворяют их. Образуется диплоидная зигота (имеющая двойной набор хромосом).

Прямо на заростке из зиготы начинает развиваться зародыш папоротника. У зародыша есть первичный корешок, стебелек и лист. Зародыш питается за счет заростка. Когда он разовьется, то укрепляется в почве и питается уже самостоятельно. Из него вырастает взрослое растение.

У папоротниковидных, также как у моховидных, происходит чередование двух поколений — гаметофита и спорофита. Однако у папоротников в жизненном цикле преобладает спорофит, в то время как у мхов взрослым зеленым растением является гаметофит.

Спорофит у папоротников считается бесполым поколением.

У папоротниковидных встречается вегетативное размножение с помощью выводковых почек. Они образуются на корнях.

На Земле были времена, когда папоротники были преобладающей растительностью суши. Однако в настоящее время значение папоротниковидных не так велико. Человек использует некоторые виды папоротников в качестве декоративных растений (полиподиум, адиантум, нефролепис).

Молодые листья некоторых видов можно употреблять в пищу. Из корневищ готовят отвары, из листьев – настойки, которые применяются как противовоспалительные, болеутоляющие, противоглистные препараты.

Некоторые средства из папоротников применяют при лечении легочных и желудочных заболеваний, а также рахита.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Лекция 20. Высшие растения

Папоротники относятся к числу наиболее древних групп высших растений. Их ископаемые остатки богато представлены в отложениях, датируемых каменноугольным периодом, хотя отдельные виды известны с девона.

В настоящее время это наиболее многочисленная группа среди споровых сосудистых растений. Они насчитывают более 12 000 видов из 300 родов. Распространены папоротники практически по всему земному шару, начиная от пустынь и арктических тундр до болот и тропических лесов.

Две трети видового разнообразия папоротников сосредоточены в тропических широтах, остальные населяют умеренные области Земли.

Папоротники представлены многочисленными жизненными формами – от тропических древовидных форм, достигающих высоты 25 м и диаметра ствола 50 см, до крошечных растений длиной всего лишь несколько миллиметров. В жизненном цикле папоротников преобладает бесполое поколение – спорофит.

Спорофит является господствующей фазой в жизненном цикле папоротников. Особенности жизненного цикла и строение спорофита папоротников мы рассмотрим на примере равноспорового папоротника щитовника мужского (Dryopteris filix-mass) из класса полиподиевых (Polypodiopsida).

Щитовник мужской – травянистое бесстебельное растение с крупными листьями, которые называют вайами. В отличие от обычных листьев, вайи нарастают не основанием, а верхушкой, как побеги, и развиваются достаточно долго.

На нижней стороне листовых пластинок щитовника находятся скопления спорангиев, именуемые сорусами. Спорангии крепятся к плаценте и сверху прикрыты своеобразным защитным зонтиковидным покрывалом – индузиумом.

Созревшая спора, попав в благоприятные условия, например, на влажную почву прорастает и развивается в небольшую (диаметром около 1 см) сердцевидную зеленую пластиночку – заросток. Заросток является гаметофитом папоротников. На нижней стороне, которой заросток крепится к почве, развиваются многочисленные ризоиды.

Здесь же формируются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит при наличии капельножидкой влаги. Возникшая в результате оплодотворения диплоидная зигота дает начало молодому спорофиту, который некоторое время остается прикрепленным к заростку и частично питается за его счет.

Однако очень скоро заросток отмирает, а окрепший молодой спорофит начинает самостоятельное существование.

Систематика папоротников

В настоящее время папоротниковидные представлены 7 классами, из которых три включают современных представителей – ужовниковые (Ophioglossopsida), мараттиевые (Marratiopsida) и полиподиевые (Polypodiopsida).

Класс Характеристика Основные таксоны и представители
Аневрофитопсиды (Aneurophytopsida) Древняя группа, известны с конца раннего до середины позднего девона (400-375 млн. лет назад). Не имели настоящих листьев, только “плосковетки”. Спорангии были крупные, верхушечные, одиночные или собраны в пучки. Наиболее примитивный среднедевонский род птилофитон (Ptilophyton)
Археоптеридопсиды (Archaeopteridopsida) Известны из отложений конца среднего девона (390-360 млн. лет назад). Имели настоящие листья с цельной, вильчато, пальчато или перисторассеченной пластинкой. Спорангии крупные, расположены одно- или двурядно на отдельных перисторассеченных спорофиллах, чередующихся со стерильными листьями. Известна разноспоровость. Археоптерис (Archaeopteris)
Кладоксилопсиды (Cladoxylopsida) Существовали с конца раннего девона до раннего карбона. Не имели камбия, и, следовательно, не образовывали вторичной древесины, поэтому среди кладоксилопсид не известны древесные формы. Листья были дихотомически разветвленные. Спорангии верхушечные. Равноспоровые. Псевдоспорохнус (Pseudosporochnus) и кладоксилон (Cladoxylon).
Зигоптеридопсиды (Zygopteridopsida) Более продвинутая группа. Известны с позднего девона по пермь, хотя расцвет их пришелся на карбон. Ветвление дихотомическое – одна ветвь становилась “листом”, другая продолжала расти в стебель. Спорангии верхушечные, довольно крупные, раскрывались верхушечной порой или продольной трещиной. Сидели одиночно или образовывали примитивные верхушечные сорусы. Обычно равноспоровые. Зигоптерис (Zygopteris)
Офиоглоссопсиды или ужовниковые (Ophioglossopsida) Современный отдел. Многолетние растения, наземные или эпифиты. Спорофиты мясистые, лишены механической ткани. Корневище короткое, простое. У крупных офиоглоссид имеется активно функционирующий камбий и развивается вторичная ксилема, что отличает их от других современных представителей папоротников. Листья не образуют улиткообразного закручивания, часто мягкие. Спорангии довольно крупные, содержат большое количество спор. Равноспоровые. Гаметофиты крупные, мясистые, микоризные, дихотомически или неправильно ветвистые. В классе один порядок ужовниковые (Ophioglossales), одно семейство ужовниковые (Ophioglossaceae). Основные представители ужовник (Ophioglossum) и гроздовник (Botrychium).
Мараттиопсиды (Marattiopsida) Современные папоротники. Известны с карбона. Многолетние. Стебли представлены корневищами и толстыми клубневидными стволами. Кори несут своеобразные корневые волоски. Листья большинства мараттиопсид перистые, но бывают пальчатые и цельные. Молодые листья всегда спирально закрученные. Спорангии довольно крупные, расположенные на нижней стороне листьев и собраны с сорусы или синангии. Число спор в каждом спорангии очень велико. Равноспоровые растения. Гаметофиты надземные, темно-зеленые, мясистые, дорзовентральные, сердцевидные или продолговатые. В класс входит один порядок мараттиевые (Marattiales) и одно семейство мараттиевые (Marattiaceae). Представители – ангиоптерис (Angiopteris), мараттия (Marattia).
Полиподиопсиды (Polypodiopsida) Современные папоротники. Геологическая история восходит к карбону. Многолетние и редко однолетние растения, варьируют от мелких форм до достаточно крупных. Стебли представлены стволами (у древесных форм весьма крупных размеров) или превращены в корневища. Листья различных типов по размерам, форме, жилкованию, плотности. Спорангии, как правило, собраны в сорусы. Равноспоровые и разноспоровые растения. Гаметофиты у большинства полиподиопсид зеленые, наземные, обоеполые, но у представителей разноспоровых – раздельнополые и сильно редуцированные. В классе выделяют три подкласса:

  • равноспоровые
  • Представители: щитовник (Dryopteris), страусник (Matteuccia), орляк (Pteridium)
  • разноспоровые
  • Представитель: марсилея (Marsilea)
  • Представитель: сальвиния (Salvinia)

Polypodiidae Marsiliidae Salviniidae

Ссылка на основную публикацию