Какие ткани появляются у папоротников

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.

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.

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).

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

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

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

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».

Со временем из заростка развивается растение папоротник.

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.

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).

Читайте также: Все оптовые базы ткани

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 2018-2021

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.

Папоротники [Папоротниковидные, Polypodiophyta]

Папоротники (Polypodiophyta), или папоротниковидные — это споровые наземные растения с сильно рассеченными перистыми листьями. Обитают на суше в тенистых местах, некоторые в воде. Распространя­ются спорами. Размножаются бесполым и половым способа­ми. Оплодотворение у папоротников происходит только при наличии воды.

Распространение папоротников

В тенистых лесах и сы­рых оврагах растут папоротники — травянистые растения, реже — деревья, с крупными, сильно рассеченными листьями.

Папоротники широко распространены по всему земному шару. Наиболее многочисленны и разнообразны они в Юго-Восточной Азии. Здесь папоротники сплошь покрывают поч­ву под пологом леса, растут на ство­лах деревьев.

Папоротники произрастают как на суше, так и в воде. Большинство встречается во влажных тенистых местах.

Строение папоротников

Все па­поротники имеют стебель, корни и листья. Сильно рассеченные листья папоротников называются вайи. Сте­бель у большинства папоротников скрыт в почве и растет горизонтально (рис. 80). Он не похож на стебель большинства растений и носит название корневище.

У папоротников хорошо развиты проводящие и механи­ческие ткани. Благодаря этому они могут достигать больших размеров. Папоротники обычно крупнее мхов, а в древности достигали высоты 20 м.

Проводящая ткань у папоротников, плаунов и хвощей, по которой перемещается вода и минеральные соли от корней в стебель и далее в ли­стья, состоит из длинных клеток в форме трубок. Эти трубчатые клетки напоминают сосуды, поэ­тому ткань часто называют сосудистой. Растения, имеющие сосудистую ткань, могут расти выше и толще других, потому что каждая клетка их тела получает воду и питательные вещества через проводящие ткани. Наличие подобной ткани яв­ляется большим преимуществом этих растений.

Стебли и листья папоротников покрыты влагонепроница­емой покровной тканью. В этой ткани есть особые образова­ния — устьица, которые могут открываться и закрываться. Когда устьица открываются, испарение воды ускоряется (так растение борется с перегревом), когда сужаются — замедля­ется (так растение борется с излишними потерями влаги).

Размножение папоротников

Бесполое размножение

На нижней стороне листьев папоротников есть маленькие буро­ватые бугорки (рис. 81). Каждый бугорок пред­ставляет собой группу спо­рангиев, в которых созре­вают споры. Если встряхнуть лист папоротника нал белой бумагой, она покроется буро­ватой пылью. Это споры, вы­сыпавшиеся из спорангиев.

Читайте также: Ткань трикотаж из узбекистана

Образование спор — это бесполое размножение папорот­ников.

Половое размножение

В сухую жаркую погоду спорангии раскрываются, спо­ры высыпаются и разносятся потоками воздуха. Упав на влажную почву, споры прорастают. Из споры путем деле­ния образуется растение, которое совершенно не похоже на растение, дающее споры. Оно имеет вид тонкой зеленой многоклеточной пластинки сердцевидной формы величиной 10-15 мм. В почве оно укрепляется ризоидами. На его ниж­ней части формируются органы полового размножения, а в них — мужские и женские половые клетки (рис. 82). Во вре­мя дождя или обильной росы сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам и сливаются с ними. Происходит оплодотворе­ние и образуется зигота. Из зиготы путем деления постепен­но развивается молодой папоротник со стеблем, корнями и мелкими листьями. Так происходит половое размножение (см. рис. 82). Развитие молодого папоротника идет медлен­но, и пройдет много лет, пока папоротник даст крупные ли­стья и первые спорангии со спорами. Затем из спор появятся новые растеньица с органами полового размножения и т. д.

Разнообразие папоротников

В тенистых лиственных и смешанных лесах поодиночке или небольшими группами растет щитовник мужской. Его подземный стебель — корне­вище, от которого отходят придаточные корни и листья.

Встречаются и другие виды папоротни­ков: в сосновых лесах — орляк, в еловых — щитовник иголь­чатый, на заболоченных берегах рек — телиптерис болотный, по оврагам — страусник обыкновенный и кочедыжник женский (рис. 83).

Некоторые папоротники, например сальвиния и азолла (рис. 84), живут только в воде. Нередко водные папоротники образуют сплошной покров на поверхности озер.

Представители папоротников

Водные папоротники

Сальвиния

У сальвинии листья расположены попарно на тонком стебле. От стебля отходят тонкие нити, похожие на разветвленные корни. На самом деле — это видоизмененные листья. Корней у сальвинии нет. Материал с сайта http://wiki-med.com

Азолла

Маленький свободноплавающий папоротник азолла в странах Юго-Восточной Азии используется как зеленое удобрение на рисовых по­лях. Это связано с тем, что азолла вступает в симбиоз с цианобакте­рией анабеной, которая способна усваивать атмосферный азот и пере­водить его в форму, доступную для растений.

Роль папоротников

Папоротники являются компонентами многих расти­тельных сообществ, особенно тропических и субтропических лесов. Как и другие зеленые растения, папоротники при фо­тосинтезе образуют органические вещества и выделяют кис­лород. Они являются средой обитания и пищей для многих животных.

Многие виды папоротников выращивают в садах, оранже­реях, жилых помещениях, поскольку они легко переносят условия, неблагоприятные для большинства цветковых рас­тений. Наиболее часто в декоративных целях выращивают папоротники из рода адиантум, например адиантум «венерин волос», платицериум, или оленьи рога, нефролепис, или меч папоротник (рис. 85). В открытом грунте обычно выса­живают страусник (см. рис. 83, с. 102).

У папоротника орляка съедобны молодые закрученные «завитки» листьев. Их собирают рано весной в первые две недели после появления. Молодые листья консервируют, су­шат, солят. Экстракт щитовника мужского применяется в качестве глистогонного средства.

Папоротникообразные: хвощи и плауны

Говоря о водорослях, мы упоминали, что они относятся к низшим растениям и не имеют специализированных тканей. Мхи – высшие растения. Плауны, хвощи и папоротники — их часто объединяют в папоротникообразные — устроены ещё сложнее.

Ткани у папоротников, плаунов и хвощей

У плаунов, хвощей и папоротников есть корни, стебель и листья. Органы этих растений состоят из специализированных тканей. Давайте вспомним, что называют тканью? Какие растительные ткани вы знаете?

Ткань — это совокупность клеток и межклеточного вещества, у которых общее происхождение, строение и выполняемые функции.

Можно назвать образовательную ткань (обеспечивает рост и развитие растений), покровную (защитная функция), проводящую (обеспечивает передвижение воды и питательных вещество по растению), механическую (опорная функция) и основная (производит питательные вещества путём фотосинтеза и сохраняет запас питательных веществ).

Давайте разберёмся, какое строение имеют и какую функцию выполняют проводящие и механические ткани папоротников, хвощей и плаунов.

Клетки проводящей ткани находятся во всех частях растения. По ним проходят растворённые в воде питательные вещества.

Читайте также: Ткань жаклин что это

У клеток механической ткани толстые прочные стенки. Механическая ткань придаёт растению форму и выполняет защитную функцию — например, делает его жёстким и несъедобным для травоядных животных.

Благодаря развитым механическим и проводящим тканям папоротники, хвощи и плауны могут достигать больших размеров.

Для папоротников, хвощей и плаунов, как для высших растений, также характерны специализированные органы.

Орган – это часть растения, выполняющая одну или несколько функций.

Например, листья выполняют фотосинтезирующую функцию, корень и стебель – проводящую, половые органы растения – функцию размножения.

Общая характеристика папоротникообразных

Плауны, хвощи и папоротники (иногда их объединяют под названием папоротникообразных) предпочитают влажные и затенённые места.

Во времена, когда на Земле процветали динозавры, среди растений царили хвощи, плауны и папоротники. Это были огромные растения, многие из которых достигали нескольких метров в высоту. Шли века, менялся климат и влажность. В новых условиях лучше развивались другие растения. В наше время древовидные папоротники можно встретить только в тропических лесах, а в других широтах растут травянистые папоротникообразные.

Размножаются папоротникообразные как половым, так и вегетативным путём. Половое поколение – гаметофит – называется заросток (ударение на первый слог), имеет простое строение и ризоиды.

У бесполого поколения, спорофитов, есть развитые вегетативные органы: надземный побег и подземные корневище с придаточными корнями.

Корневище – это модификация стебля, видозменённый подземный побег. От корневища отходят придаточные корни. Оно нужно растению для запасания питательных веществ, а также для вегетативного размножения.

Ещё на спорофите располагается орган, в котором вызревают споры (например, у хвощей и плаунов это спороносный колосок).

Споры – это микроскопические специализированные клетки в плотной оболочке, служащие для размножения моховидных и папоротникообразных растений.

Моховидные и папоротникообразные растения иногда называют одним словом – споровые. Для них характерна смена поколений – в одном поколении есть растения мужского и женского пола, гаметофиты, в другом – спорофиты, на которых развиваются споры.

Плауны

Плауны – многолетние травянистые растения. Их можно встретить в сосновых лесах. Стебель у плаунов длинный, ползучий, с придаточными корнями и со множеством ответвлений. И стебель, и ветки покрыты мелкими узкими листьями.

Побеги плауна

Летом побеги плаунов украшаются спороносными колосками. Когда споры созревают, они высыпаются, но прорастают иногда только через несколько лет после высыпания. Заросток у плаунов необычный: он развивается под землёй и питается в симбиозе с грибами.

Плаун часто используют как декоративное растение. Из его побегов изготавливают гирлянды и венки. Однако из-за сложностей размножения многие виды плаунов в наше время редки и занесены в Красную книгу.

Интересно, что некоторые виды плаунов способны к вегетативному размножению. У них образуются дополнительные маленькие веточки с несколькими листочками, способные отделяться от стебля и прорастать. Эти веточки называют выводковыми почками. Некоторые виды плауна также размножаются фрагментами стелющихся побегов. На таких фрагментах сначала образуются придаточные корни, затем — молодые побеги.

Хвощи

Хвощи растут в лесах, на полях, возле водоёмов. Для них благоприятна кислая почва.

Для хвощей свойственно корневище; у некоторых видов также из выростов корневищ образуются клубни. В клубнях запасаются питательные вещества, также с их помощью происходит вегетативное размножение.

Хвощ – многолетнее растение. На одном корневище развиваются два побега разного вида. Их называют летний и весенний или вегетативный и генеративный соответственно.

Генеративный побег хвоща (слева) и вегетативные побеги того же растения

Весной вырастает генеративный побег бурого цвета. Он не добывает питательные вещества, а живёт за счёт накопленных в корневище. В колоске наверху стебля созревают споры.

Каково значение спор в жизни хвоща?

Из спор формируются заростки, на которых после оплодотворения образуются новые побеги хвоща со своим корневищем, стеблем и листьями, а впоследствии – и с новым спороносным побегом.

Летние побеги — зелёные, с тонкими листьями. Они содержат хлорофилл и накапливают в корневище питательные вещества.

В следующем уроке мы расскажем о папоротниках, а также поговорим о значении папоротникообразных в природе и для человека.

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом