Папоротникообразные растения: характеристика группы, биологическое значение

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.

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.

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).

Образование заростка

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

Оплодотворение

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

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

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».

Образование заростка

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.

Источник: https://biouroki.ru/material/plants/paporotnik.html

Урок 40. Разнообразие и значение папоротникообразных

• Методическое пособие разработки уроков биологии 6класс
• Тип урока — комбинированный
• Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.
• Цель:
• — осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;
• Задачи:
• Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.
• Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.
• Воспитательные: 
• Формирование экологической культуры на основе признания ценности жизни во всех её проявлениях и необ­ходимости ответственного, бережного отношения к окру­жающей среде.
• Формирование понимания ценности здорового и без­опасного образа жизни
• УУД
• Личностные:
• воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину;
• Формирование ответственного отношения к учению;
• 3) Формирование целостного мировоззрения, соответ­ствующего современному уровню развития науки и обще­ственной практики.
• Познавательные: умение работать с различными источниками информации, пре­образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.
• Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.
• Коммуникативные: Формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, старшими и младшими в процессе образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру­гих видов деятельности.
• Планируемые результаты

Предметные: знать — понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь — определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

1. Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации;анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос
2. Метапредметные:.
3. Умение самостоятельно планировать пути достиже­ния целей, в том числе альтернативные, осознанно выби­рать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач.
4. Формирование навыка смыслового чтения.
5. Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая
6. Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.
7. Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.
8. Разнообразие и значение папоротникообразных
9. Цели: продолжить знакомство с характерными особенностями папоротникообразных как представителей высших споровых ра­стений; дать представление о многообразии папоротникообраз­ных и особенностях их внешнего строения; продолжить форми­рование навыков работы с натуральными объектами, выполнения биологического рисунка; раскрыть экологическую роль папо­ротникообразных, их роль в природе, в жизни и хозяйственной деятельности человека, а также необходимость охраны папорот­никообразных; обобщить знания о высших споровых растениях.
10. Оборудование и материалы: таблица «Цикл развития папорот­ника», динамическое пособие «Развитие папоротника», живые экземпляры комнатных папоротников: нефролеписа, страусника, адиантума (венерин волос), асплениума, селягинелла, платице- риума («олений рог»), а также аквариумные виды папоротников, например сальвинии плавающей, гербарные образцы различных папоротников, хвощей, плаунов, коллекция «Каменный уголь и продукты его переработки», геохронологическая шкала, рисунки пейзажей каменноугольного периода, Красная книга растений.
11. Ключевые слова и понятия: папоротникообразные, папоротники, хвощи, плауны; каменноугольный период (карбон), палеозойская эра; значение папоротникообразных в природе и жизни человека.
12. Ход урока
13. Актуализация знаний
14. Выберите верные утверждения.
15. Папоротникообразные относятся к высшим растениям.
16. У папоротникообразных нет четкой дифференциации на органы и ткани.
17. Многие папоротникообразные являются реликтовыми формами.
18. Размножаются папоротникообразные при помощи зооспор.
19. Папоротникообразные средней полосы представлены в основном крупными древовидными формами.
20. К папоротникообразным относят папоротники, хвощи и плауны.
21. Среди папоротников встречаются такие, которые живут в водной среде.
22. Листья папоротников не участвуют в процессе фотосинтеза, а вы­полняют спороносную функцию.
23. Папоротники — многолетние корневищные растения.
24. От корневища папоротников отходят один ярко выраженный глав­ный корень и множество боковых.
25. При прорастании споры в благоприятных условиях из нее разви­вается заросток.
26. На нижней стороне заростка образуются женские половые орга­ны, называемые архегониями, и мужские, которые носят название антеридий.
27. Мужские гаметы папоротников неподвижны и называются спер- миями.
28. Передвижение мужских гамет папоротникообразных может про­исходить только при наличии воды.

После оплодотворения образуется зигота, из которой развивают­ся небольшой побег и придаточные корни. Это зародыш будущего растения.

• Молодой папоротник способен образовывать новые споры через год после появления на свет.
• Самыми древними представителями папоротникообразных яв­ляются хвощи.
• Изучение нового материала
• Рассказ учителя с элементами беседы
• На прошлом уроке мы познакомились с представителями па­поротникообразных.

Вспомните, какие группы растений относятся к папорот­никообразным. (Папоротники, хвощи и плауны.)

Как вы считаете, это сравнительно молодая или древняя группа растений?

Самыми древними представителями папоротникообразных являются хвощи.

Устные доклады школьников

(Учитель заранее дает темы докладов. На выступление отво­дится 5—7 мин.)

Расцвет папоротникообразных пришелся на каменноугольный период палеозойской эры (карбон). Это было около 300 млн лет назад. (Учитель демонстрирует геохронологическую шкалу и пей­зажи каменноугольного периода.) В то время климат на Земле был очень теплым и влажным.

Часто шли теплые тропические дожди, воздух постоянно был заполнен туманом — водяными парами. Большую часть суши занимали мелководные озера, болота, кото­рые плавно переходили в неглубокие морские заливы. Раститель­ный покров нашей планеты сильно отличался от современного.

На Земле господствовали папоротникообразные и голосеменные растения. Большинство папоротникообразных тех времен имели древовидную форму и достигали 20—40 м в высоту. Травянистые растения того периода также были представлены папоротнико­образными и мхами.

Эти растения гораздо больше напоминали современные мхи, папоротники, хвощи, плауны.

1. Практическая работа СТРОЕНИЕ ВЫСШЕГО СПОРОВОГО РАСТЕНИЯ ХВОЩА
2. Цели: познакомить с внешним строением хвоща полевого как представителя высших споровых растений; продолжить форми­рование навыков работы с натуральными объектами, выполнения биологического рисунка.
3. Оборудование: засушенные спороносные и вегетативные по­беги хвоща полевого с корневищами (один на парту), гербарий различных видов хвощей с корневищами и придаточными корня­ми; лупа (на каждого ученика или одна на парту), препаровальная игла (на каждого ученика или одна на парту).

Общие рекомендации. Засушить побеги хвоща с корневищами необходимо заранее. Необходимо помнить, что у большинства хво­щей корневище залегает в почве на глубине около 15—20 см. Найти хвощи можно в сыром лесу, на поле, болоте. Для урока подойдет любой из хвощей. Весенние спороносные побеги необходимо за­готавливать в апреле — мае, а вегетативные — в июне — августе.

Перед началом работы необходимо напомнить учащимся о правилах техники безопасности.

Ход работы

Рассмотрите внешнее строение весеннего побега хвоща полевого. Найдите у него корневище, рассмотрите его, найдите придаточные корни.

Рассмотрите стебель, найдите на стебле пленчатые листья, прижатые к стеблю.

На верхушке побега найдите спороносный колосок. Рас­смотрите его.

Рассмотрите внешнее строение вегетативного (летнего) по­бега хвоща полевого. Рассмотрите мутовчатоветвистый стебель, мутовки листьев. Обратите внимание, что листья срослись особым образом. Свободными остаются только самые кончики листьев в виде зубчиков.

Зарисуйте внешнее строение весеннего и летнего побегов хвоща полевого с корневищами. Подпишите основные органы.

Сделайте вывод об особенностях строения данного растения и о принадлежности его к высшим споровым растениям. Сравните внешнее строение папоротника и хвоща.

Беседа

Вспомните, что такое торф и как он образуется. (Торф — это частично разложившиеся в условиях затрудненного доступа кислорода растительные остатки.)

Где образуется торф? (На болотах.)

Похожие процессы происходили и в каменноугольном пе­риоде.

Как вы думаете, откуда произошло название этого периода? (В этот геологический период шло активное образование и на­копление каменного угля.)

Самостоятельная работа учащихся с учебником

(На выполнение задания отводится около 3—5 мин.)

Продолжение беседы

Каково значение каменного угля в жизни и хозяйственной деятельности человека, мы выяснили. Каменный уголь исполь­зуют как топливо, как сырье для химической промышленности.

(Учитель демонстрирует коллекцию «Каменный уголь и продук­ты его переработки».

) Из этого полезного ископаемого получают горючий газ, смолы, смазочные масла, лаки, краски, кокс, пласт­массы, также его используют в парфюмерии и медицине.

Но каково же значение папоротникообразных в жизни чело­века? (Ответы учащихся.)

• Значение папоротникообразных в жизни людей
• Некоторые папоротники и хвощи являются лекарственны­ми растениями.
• Многие папоротники выращивают в качестве декоративных комнатных и уличных растений.
• Корневища и молодые листья некоторых папоротников, а также весенние побеги хвощей употребляют в пищу.
• 
• Споры плаунов используют в аптечном деле (в частности, как детскую присыпку).
• Порошком из спор различных папоротникообразных об­сыпают формы для литья металлических изделий, чтобы детали лучше отходили от форм.
• Жесткие побеги хвоща раньше измельчали и использовали при полировке металлических изделий.
• Многие папоротники и хвощи являются пионерными ра­стениями и первыми появляются на пустырях и пожарищах.
• Хвощи являются природным индикатором закисленно­сти почв.
• Кроме того, некоторые виды папоротников и хвощей (на­пример, хвощ полевой) являются трудноистребимыми сор­няками.
• В Красную книгу России внесены 10 видов папоротников и 4 вида плаунов.
• Закрепление знаний и умений
• Самостоятельная работа учащихся
• Используя знания, полученные на последних уроках, а также материал учебника и записи в тетрадях, заполните таблицу.
• Сравнительная характеристика мохообразных и папоротникообразных растений

Признак сравнения	Мохообразные	Папоротникообразные
Дифферен­циация тела на органы	Есть стебель с листьями и ризоиды	Есть корневище, прида­точные корни, стебель, листья (вайи)
Дифферен­циация тела на ткани	Тело не дифференциро­вано на ткани	Выделяют покровные, проводящие и механиче­ские ткани
Питание	Автотрофное, за счет фо­тосинтеза	Автотрофное, за счет фо­тосинтеза
Размножение	Спорами	Спорами
Оплодотворе­ ние	При участии воды подвиж­ными мужскими гамета­ми — сперматозоидами	При участии воды подвиж­ными мужскими гамета­ми — сперматозоидами
Условный воз­раст	Древние растения, имеет­ся ряд реликтовых форм	Древние растения, имеет­ся ряд реликтовых форм

Подведение итогов урока

Домашнее задание

Прочитать параграф, знать основные термины, ответить устно на вопросы в конце параграфа. (Учебник И.Н. Пономаревой § 41; учебник В.В. Пасечника § 15.)

Закончить заполнение таблицы.

Творческие задания.

Нарисовать пейзаж, характерный для каменноугольного периода. Посмотреть, какие животные были распространены в это время на Земле и могли водиться в лесах. Нарисовать этих животных.

Найти на карте России месторождения каменного угля и торфа. Где добывают эти полезные ископаемые?

Взять стакан с водой и спороносный побег плауна. Акку­ратно насыпать на поверхность воды споры так, чтобы они равно­мерно распределились на поверхности воды и образовали тонкую пленку. Опустить палец в воду (на глубину не ниже чем 1—1,5 см), вынуть его и убедиться в том, что он сухой. Объяснить причину этого явления. Попробовать проделать то же самое со спорами или пыльцой других растений.

Задание для учеников, интересующихся биологией. Найти ку­сочки каменного угля с отпечатками древних растений. На какие современные растения они больше всего похожи? Сделать ри­сунки элементов, отпечатанных на угле. Изобразить это растение целиком — так, как оно, по вашему мнению, выглядело.

Плауны. Хвощи. Папоротники. 

2. Высшие споровые растения (Мхи, Плауны, Хвощи, Папоротники) | Ботаника | ОГЭ и ЕГЭ по биологии
4. Разнообразиепапоротникообразных
6. Мхи, папоротники, хвощи и плауны.AVI
8. Ресурсы:

И.Н. Пономарёва, О.А. Корнило­ва, В.С. Кучменко Биология : 6 класс : учебник для учащихся общеобразо­вательных учреждений

Серебрякова Т.И., Еленевский А. Г., Гуленкова М. А. и др. Биология. Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники. Пробный учебник 6—7 классов средней школы

Н.В. Преображенская Рабочая тетрадь по биологии к учебнику В В. Пасечника «Биология 6 класс. Бактерии, грибы, растения»

В.В. Пасечника. Пособие для учителей общеобразовательных учреждений Уроки биологии. 5—6 классы

Калинина А.А. Поурочные разработки по биологии 6класс

Вахрушев А.А., Родыгина О.А., Ловягин С.Н. Проверочные и контрольные работы к

учебник «Биология», 6-й класс

Биоуроки http://biouroki.ru/material/lab/2.html

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

— http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

Источник: https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/urok_40_raznoobrazie_i_znachenie_paporotnikoobrazn_194109.html

Характеристика папоротников — Bio-learn.com

Папоротники (папоротниковидные растения) – это отдел сосудистых растений, которые занимают промежуточную позицию между риниофитами и голосеменными растениями. В эту группу входят современные папоротники и древние высшие растения, появление которых на Земле произошло около 400 млн. лет назад в процессе эволюции от древних риниофитов.

Основное отличие папоротников от риниофитов – наличие листьев и корневой системы, а от голосеменных – отсутствие семян. Древовидные папоротники в конце палеозойской – начале мезозойской эры занимали господствующее положение среди флоры нашей планеты.

Позднее в девонском периоде от папоротников произошли голосеменные растения, впоследствии давшие начало группе покрытосеменных.

В отдел папоротников входит один класс Polypodiopsida, который делится на 8 подклассов, причем растения трех из них вымерли в девоне. В настоящее время известно 300 родов папоротников, объединяющих около 10000 видов. Это самая обширная группа споровых растений.

Представители отдела папоротников произрастают на нашей планете практически повсеместно. Эти растения широко распространены, благодаря разнообразию формы листьев, экологической пластичности, хорошей переносимости высокой влажности.

Наибольшего разнообразия достигают папоротники во влажных регионах тропического и субтропического пояса, в частности, во влажных расщелинах скал, зарослях горных лесов тропиков. В умеренных широтах папоротники произрастают в тенистых лесах, ущельях, болотистой местности.

Некоторые виды являются ксерофитами, они встречаются на скалах или на склонах гор. Существуют виды – гигрофиты, которые растут в воде (сальвиния, азолла).

Папоротники являются многолетними травянистыми растениями. У папоротников развиты все органы растения — корень (3), стебель и листья (1). У папоротников хорошо развито корневище (2). Папоротники могут размножаться кусочками корневища.

У папоротников хорошо развита проводящая система. По проводящей ткани вода с растворенными в ней минеральными веществами перемещается из корней в листья, а образующиеся в результате фотосинтеза вещества из листьев поступают в другие органы.

Папоротники отличаются друг от друга по размерам, жизненным формам и циклам, некоторым другим особенностям.

Но все эти растения имеют ряд характерных признаков, что позволяет легко отличить их от растений других групп. К папоротникам относятся травянистые и древесные формы.

Растение папоротника состоит из листовых пластинок, черешка, видоизмененного побега и корневой системы, включающей вегетативный и придаточный корень.

Лист папоротника имеет характерное строение, точнее у этих растений нет истинных листьев. В ходе эволюционных преобразований у папоротников появились прообразы листьев, представляющих собой систему ветвей, лежащих в одной плоскости.

Четкие контуры листовых пластинок определяются у появившихся позднее голосеменных растений.

Размножение папоротников осуществляется спорами и вегетативным способом (корневищами, плосковетками, почками, т.д.). Помимо этого папоротники способны размножаться половым путем.

Жизненный цикл папоротника делится на две фазы: спорофита (бесполого поколения) и гаметофита (полового поколения), причем фаза спорофита продолжительнее.

На нижней поверхности листа имеется спорангий. Когда он раскрывается, споры падают на землю, прорастают в виде заростка с гаметами. После оплодотворения образуется молодое растение.

У равноспоровых папоротников гаметофиты обоеполые.

У разноспоровых папоротников мужской гаметофит сильно редуцирован, а женский хорошо развит и содержит питательные вещества для развития будущего зародыша спорофита.

Если споры попадают на влажную почву, то они прорастают, образуя похожее на маленькое сердце растение — заросток.

С нижней стороны заростка образуются ризоиды и половые органы. В мужском половом органе развиваются сперматозоиды, а в женском — яйцеклетка. Во влажную погоду многожгутиковые сперматозоиды проникают в женский орган, где и происходит оплодотворение. Образовавшаяся зигота делится, и из неё развивается молодой папоротник.

Значение папоротников менее существенно в жизни человека по сравнению с покрытосеменными растениями. Некоторые виды папоротников, такие как орляк обыкновенный, осмунда коричная, страусник обыкновенный, человек употребляет в пищу. Отдельные виды папоротников ядовитые.

Многие из этих растений используют в медицине и фармацевтической промышленности. Такие папоротники, как нефролепис, птерис, костенец, выращивают как комнатные растения. А вайи щитовников применяют как зеленый элемент флористических композиций.

В тропическом поясе стволы древовидных папоротников являются строительным материалом, а сердцевину некоторых из них можно использовать в пищу.

Источник: http://bio-learn.com/bakterii-griby-rasteniya/carstvo-rasteniya/xarakteristika-paporotnikov

Папоротниковидные | Биология

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.

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.

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.

Источник: https://biology.su/botany/fern

Лекция 11. Папоротникообразные

Рис..Риниевые а) риния, внешний вид; б) поперечный срез стебля; в) продольный разрез спорангия; 1 – ризоиды; 2 – спорангии; 3 – эпидерма; 4 – устьице; 5 – кора; 6 – флоэма; 7 – ксилема.

Самые древние сосудистые растения на Земле – риниофиты. Они появились в силурийском периоде палеозойской эры, около 440 млн. лет назад и росли в прибрежной зоне. Настоящих корней они еще не имели, в почве находился горизонтальный побег, от которого поднимались вверх вертикальные, дихотомически ветвящиеся оси, многие из которых заканчивались спорангиями. Все риниофиты были равноспоровыми растениями. Листья еще отсутствовали, роль корней выполняли ризоиды. Но это уже были сосудистые растения, у них уже сформировалась ксилема, проводящая воду вверх по стеблю и флоэма, проводящая органические вещества, окружала центральный тяж ксилемы. Центральный проводящий пучок был окружен механической тканью и клетками коры, снаружи уже была покровная ткань – эпидерма, имеющая устьица. Механическая, проводящая и покровная ткани позволили растениям приспособиться к жизни в воздушной среде и начать освоение суши.

Дальнейшее освоение суши сопровождалось появлением корней и листьев.

От одной из групп риниофитов (зостерофиллофитов) произошли плауновидные, причем листья у них образовывались как уплощенные боковые стебли с единственной жилкой (проводящим пучком), такие листья называют микрофиллами.

Папоротниковидные и, возможно, хвощевидные растения произошли от другой группы риниофитов – псилофитов. Листья у них образовывались из системы боковых разветвленных уплощенных побегов, называются мегафиллами и имеют сложную систему жилок.

Важнейшее преимущество папоротникообразных еще и в том, что в жизненном цикле полностью доминирует диплоидный (2n) спорофит.

Проводящая система папоротникообразных представлена пока еще не сосудами (трахеями), а трахеидами, и во флоэме ситовидные клетки без клеток-спутниц, ситовидные трубки появятся позже, у цветковых.

Гаметофиты имеют небольшие размеры, развиваются независимо от спорофита и образует яйцеклетки и сперматозоиды, для слияния которых нужна вода. Таким образом, папоротникообразные – «земноводные растения», спорофиты приспособлены к жизни на суше, а для развития гаметофитов еще нужна вода.

Рис.. Образование мегафиллов

Отдел Плауновидные (Lycopodiophyta). В настоящее этот отдел высших споровых растений объединяет около 1 тыс. видов.

Современные плауновидные – многолетние травянистые, обычно вечнозеленые растения, в тропиках встречаются и кустарники. Предками плауновидных считают зостерофиллофитов.

В жизненном цикле преобладает спорофит, представляющий собой листостебельное растение с подземными органами – корневищем и придаточными корнями, стебли в основном стелющиеся, дихотомически ветвящиеся, листья мелкие с одной жилкой (микрофиллы).

Листорасположение спиральное, супротивное или мутовчатое. Плауновидные – равноспоровые и разноспоровые растения, спорангии собраны в спороносные колоски – стробилы. Гаметофит равноспоровых – обоеполый, многолетний, разноспоровых – раздельнополый, быстро созревающий.

Плаун булавовидный. Плаун булавовидный произрастает преимущественно в лесной зоне, особенно в хвойных лесах.

Это вечнозеленое травянистое многолетнее растение с ползучим стеблем, достигающим длины 3 метров (рис. 69). В центральной части стебля находится проводящий пучок, в котором ксилема окружена флоэмой.

В периферической части стебля развита механическая ткань, покрытая снаружи эпидермой.

Рис.. Плаун булавовидный: 1 – общий вид спорофита; 2 — корни; 3 – стробилы, спороносные колоски; 4 – поперечный срез стебля; 5 – спорофилл и высыпание спор. 6 – антеридий; 7 – архегоний; 8 – заросток; 9 – заросток с молодым спорофитом.

В междоузлиях стебель укореняется с помощью тонких придаточных корней. От стелющегося по земле основного стебля вертикально вверх отходят дихотомически ветвящиеся побеги высотой до 25 см. Поверхность стебля густо покрыта спирально расположенными мелкими ланцетно-линейными листьями.

В середине лета у взрослых растений на боковых побегах стебля образуются булавовидные спороносные колоски (стробилы), каждый из которых состоит из оси и сидящих на ней листочков – остроконечных спорофиллов.

В основании спорофилла на его верхней части находится почкообразный спорангий, в котором мейотически образуются гаплоидные споры. Из спор при благоприятных условиях в течение 10—20 лет развивается гаплоидный гаметофит – маленький беловатый (около 2 см в диаметре) заросток, углубленный в почву и прикрепленный к ней ризоидами.

Лишь после образования корней он переходит к самостоятельному существованию и дает начало новому спорофиту – бесполому поколению плауна.

Значение плаунов. Животные обычно их не едят. Некоторые виды плаунов содержат яд, сходный по действию с ядом кураре.

Споры плауна, или ликоподий – тончайший светло-желтый порошок, бархатистый, жирный на ощупь, содержит до 50% невысыхающего масла и используется при обсыпке пилюль, в качестве детской присыпки (натуральный тальк), иногда в промышленности при фасонном литье для обсыпания моделей. Плаун-баранец используют для получения желтой краски для шерсти, а плаун обоюдоострый – для получения зеленой краски.

Плауны известны с палеозойской эры, появились в девоне, доминировали в лесах каменноугольного периода – известны древовидные плауны лепидодендроны, достигавшие размеров 35-40 м. Лепидодендроны были разноспоровыми растениями.

Отдел Хвощевидные(Equisetophyta). Отдел высших споровых растений, включающий в себя в настоящее лишь один род, представленный 25 видами.

Жизненная форма – многолетние, корневищные травянистые растения, в жизненном цикле преобладает спорофит –листостебельное растение, корни придаточные, образуются в узлах корневища, стебли имеют хорошо выраженное метамерное строение, обычно однолетние, выполняющие функцию фотосинтеза, листья сильно редуцированы, имеют вид бурых чешуек, мутовчато расположенных в узлах побегов. Хлорофиллоносная ткань располагается непосредственно под эпидермой стебля, стенки клеток кожицы пропитаны кремнеземом. В стебле имеется механическая ткань, проводящие пучки образуют кольцо. Ксилема образована трахеидами, флоэма – ситовидными элементами и паренхимой. Все хвощи – равноспоровые растения, спорангии собраны группами (по 8-10) на видоизмененных спороносных боковых побегах, образующих спороносные колоски, развивающиеся на верхушках фотосинтезирующих или на специализированных спороносных бесхлорофилльных побегах. Из спор развиваются одно- или обоеполые заростки – гаплоидные гаметофиты, имеющие вид небольших зеленых рассеченных пластинок с ризоидами на которых образуются антеридии и архегонии, из зиготы сначала развивается зародыш, а из него – взрослый диплоидный спорофит.

Рис. 70. Хвощ полевой: 1 – спороносный побег; 2 – вегетативный побег; 3,4 – укороченные боковые побеги, спорангиофоры; 5,6 – спора с завернутыми и развернутыми элатерами; 7 – гаметофиты, заростки; 8 – многожгутиковый сперматозоид.

Хвощ полевой. Широко распространенное в умеренной зоне растение, часто встречающееся на песчаных откосах, залежах, пашнях, в посевах, на лугах. Это многолетнее травянистое прямостоячее растение высотой до 50 см (рис. 70).

Подземная часть хвоща – тонкое длинное членистое ветвящееся корневищами с клубеньками, в которых откладывается крахмал. От узлов корневища пучками отходят придаточные корни.

Имеют два типа побегов весенние – спороносные и летние – фотосинтезирующие, образующиеся на одном корневище.

Рано весной от корневища отрастают серо-розовые неветвящиеся бесхлорофилльные спороносные побеги, на верхушке которых развиваются спороносные колоски.

В спорангиях развиваются темно-зеленые шаровидные споры, у которых по мере созревания формируются спирально скрученные лентовидные выросты – элатеры. Они обеспечивают сцепление спор в небольшие рыхлые комочки.

Это облегчает распространение спор, при прорастании которых образуется целая группа заростков, что облегчает оплодотворение.

Попав в благоприятные условия, споры прорастают. Заростки хвоща – маленькие зеленые растения с выростами-лопастями. На мужских заростках с антеридиями формируются многожгутиковые сперматозоиды.

Женские заростки имеют более рассеченную форму. На них развиваются архегонии, в которых происходит созревание яйцеклеток, а затем оплодотворение и образование зиготы.

Женский заросток обеспечивает прорастание зародыша, из которого постепенно развивается спорофит.

Значение хвощей. Большинство хвощей несъедобно. Хвощ полевой – злостный сорняк. Хвощ болотный, хвощ приречный, хвощ дубравный – ядовитые растения. Хвощ полевой используют в медицине в качестве кровоостанавливющего и мочегонного средства при отеках, связанных с сердечной недостаточностью. Жесткие стебли хвоща зимующего можно использовать в качестве абразивного материала.

В позднем девоне и каменноугольном периоде среди хвощевидных были крупные деревья – каламиты, достигавшие в высоту 15-30 м.

Отдел Папоротниковидные (Polypodiophyta). Отдел, объединяющий около 12 тыс. современных видов. Папоротниковидные широко распространены в самых разнообразных климатических зонах, наибольшее число видов характерно для тропиков, жизненные формы разнообразны – многолетние травянистые, древовидные растения, лианы, эпифиты.

Корни всегда придаточные, стебли хорошо развиты у древовидных форм; у травянистых папоротников побеги чаще всего представлены корневищами, часто покрытые различными волосками и чешуйками, в коре стебля имеется механическая ткань, в центре – несколько концентрических проводящих пучков; ксилема, образованная трахеидами, окружена флоэмой из ситовидных клеток без клеток-спутниц.

Листья (вайи) – мегафиллы, длительное время, как и побеги, сохраняют способность к верхушечному росту; могут быть как цельными, так и перистыми; типичный цельный лист дифференцирован на черешок и листовую пластинку, у подавляющего большинства папоротников листья перистые. Часто листья совмещают функцию фотосинтеза и спороношения, именно на них образуются спорангии. Спорангии располагаются на нижней поверхности листьев и чаще всего собраны в сорусы, каждый сорус покрыт покрывальцем – индузием.

Споры образуются мейотически (спорическая редукция), у наземных папоротников морфологически одинаковые (равноспоровые), среди водных папоротников есть разноспоровые растения.

Для оплодотворения необходима вода и из зиготы сначала развивается диплоидный зародыш, а затем взрослый спорофит, листостебельное растение, доминирующее в жизненном цикле.

Рис. 71. Щитовник мужской: 1 — общий вид спорофита; 2 — сорус спорангиев; 3 — вскрывшийся спорангий; 4 — прорастание споры; 5 — заросток; 6 — антеридий (а — молодой; б — со сперматозоидами); 7 — архегоний (а — молодой; б — зрелый); 8 — развивающийся спорофит.

Щитовник мужской. Один из наиболее широко распространенных в Европе видов папоротников (рис. 71). 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.

Два года листья – вайи (плосковетки) развиваются в почках под землей и только на третий год весной появляются над поверхностью почвы. Молодые листья закручены в плоскую спираль, разворачиваются и нарастают верхушкой, как побеги. Пластинка листа дваждыперисторассеченная.

На нижней поверхности листьев вдоль средних жилок к осени образуются спорангии, собранные в сорусы. В результате мейотического деления клеток спорогенной ткани образуются гаплоидные споры.

Спорангии обладают катапультирующим эффектом – посередине спорангия расположено кольцо особых клеток, внутренняя часть которых сильно утолщена.

У основания кольца есть особый участок, группа тонкостенных клеток – стомиум.

При созревании клетки кольца сначала разрывают в области стомиума спорангий и разворачиваются, а затем, возвращаясь в исходное положение, выбрасывают споры как катапульта. Попав в благоприятные условия, спора прорастает и, из нее формируется гаплоидный 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. Здесь образуются 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. Диплоидный зародыш спорофита питается за счет гаметофита с помощью гаустории.

До образования зеленого листа и собственных корней он зависит от гаметофита.

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

В каменноугольном периоде (карбоне) древовидные папоротники составляли значительную часть растительного сообщества, достигая размеров 8-20 м. Среди них появились и семенные папоротники, первые семенные растения Земли.

Ключевые термины и понятия

1. Риниофиты. 2. Псилофиты. 3. Микро- и мегафиллы. 4. Плаун булавовидный. 5. Заросток. 6. Хвощ полевой. 7. Элатеры. 8. Сорусы. 9. Вайи.

Основные вопросы для повторения

1. Общая характеристика папоротниковидных.
2. Строение гаметофита и спорофита плауна.
3. Строение гаметофита и спорофита хвоща.
4. Строение гаметофита и спорофита папоротника.
5. Какие папоротникообразные относятся к равно- и разноспоровым?

Источник: https://sbio.info/lections/rasteniya/paporotnikoobraznye

Ботаника

Папортниковые, или папортники, возникли в девонский период, а уже в карбоне их древовидные формы наравне с другими высшими споровыми растениями составляли обширные влажные леса, остатки которых образовали залежи каменного угля, К настоящему времени сохранилось примерно 12 тыс.

видов папоротников, распространенных преимущественно в тропиках и субтропиках, а также в умеренных областях земного шара, включая пустынные районы.

 Папортники умеренной зоны Северного полушария растут в сырых тенистых лесах, по кустарникам, лесным оврагам, сырым лугам, некоторые виды встречаются в сухих сосновых лесах (например, орляк обыкновенный).

Большинство современных представителей этого отдела — наземные многолетние растения, однако есть и водные формы (например, реликтовый вид однолетняя сальвиния плавающая).

В тропических лесах встречаются древовидные папортники высотой 20—25 м и диаметром ствола до 0,5 м, а также немало лиановидных форм и эпифитов, растущих на стволах и ветвях деревьев.

Листья папоротников (часто их называют вайями) крупные с перисто-рассеченной листовой пластинкой и хорошо развитой проводящей системой.

Общий черешок листа листа прикрепляется к подземному стеблю, представляющему собой корневище.

Корни у папоротников придаточные, а листья, возникшие в результате уплощения крупных ветвей, растут, своей верхушкой образуя характерную разворачивающуюся «улитку». Длина листьев может колебаться от 1—2мм до 10м.

Однако у большинства представителей листья выполняют не только функцию фотосинтеза, но и спорообразования. На их нижней стороне летом образуются спорангии, расположенные одиночно или группами — сорусами.

Сорусы, имеющие вид буроватых бугорков, прикрыты особым выростом листа — индузием, или покрывальцем.

По характеру развития и строения спорангиев папоротники подразделяются на две большие группы, не имеющие четкого таксономического характера:

• эуспорангиатные,
• лептоспорангиатные.

Первые — более примитивные — имеют более крупные, массивные, многоспоровые спорангии с многослойной стенкой и онтогенетически развиваются из группы клеток; вторые — более совершенные — имеют мелкие многочисленные спорангии с однослойной стенкой, фиксированное количество спор (чаще 64) и развиваются по ускоренному варианту из одной клетки.

Спорангии также имеют приспособление для эффективного вскрывания и рассеивания спор: кольцо (горизонтальное, косое или вертикальное). У наиболее совершенных таксонов спорангии собраны в группы (сорусы) и защищены индузием (покрывальцем). У древних видов споры были трехлучевые, позднее появляются однолучевые.

Кроме равноспоровых представи­телей богато представлены и разноспоровые, причем появившиеся конвергентно. Гаметофит у примитивных таксонов, как правило, массивный, многоклеточный, многолетний; обычно имеет микоризу и не способен к фото­синтезу; у молодых таксонов гаметофит в виде небольшой зеленой одно­слойной пластинки или нитей.

Он имеет короткий срок жизни.

Жизненный цикл папоротников аналогичен жизненному циклу моховидных.

При созревании спорангии вскрываются, и споры высыпаются, подхватываются и переносятся ветром на огромные расстояния от материнского организма. В благоприятных условиях они прорастают в заростки (гаметофиты).

Большинство папоротников — равноспоровые растения; из одинаковых спор развиваются обоеполые гаметофиты (заростки). Они зеленые, мелкие, не более 0,5 см в поперечнике, разные по форме (пластинчатые, сердцевидные, нитчатые и др.), питаются самостоятельно. К почве гаметофит прикреплен ризоидами.

На нижней стороне заростка образуются архегонии (с яйцеклеткой) и антеридии, в которых формируются сперматозоиды. Оплодотворение происходит только при наличии воды, обеспечивающей активное движение сперматозоидов к архегонию.

 Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) дает начало диплоидному зародышу, развивающемуся во взрослое растение.

Источник: https://vseobiology.ru/botanika/1040-63-otdel-paporotnikovidnye-obshchaya-kharakteristika