Папоротники, подготовка к ЕГЭ по биологии

Морфология

Среди папоротников встречаются как травянистые, так и древесные формы жизни.

Папоротники, подготовка к ЕГЭ по биологии
Папоротники, подготовка к ЕГЭ по биологии

Лист папоротника

Тело папоротника состоит из листовых пластинок, черешка, видоизменённого побега и корней (вегетативного и придаточного). Листья папоротника называются вайя.

В лесах умеренной зоны обычно папоротники имеют короткий стебель, представляющий собой корневище, находящееся в почве. В стебле хорошо развита проводящая ткань, между пучками которой располагаются клетки основной — паренхимной ткани.

Вайи (листья папоротника) развёртываются над поверхностью почвы, вырастая из почек корневища. Эти листоподобные органы обладают верхушечным ростом и могут достигать больших размеров, обычно они служат для выполнения двух функций — фотосинтеза и спорообразования. Спорангии размещаются на нижней поверхности листа, в них развиваются гаплоидные споры.

Доисторические и современные представители

В определенный период папоротники были доминантой древней флоры. Огромными размерами и невероятным биологическим разнообразием обладали эти виды растений. Папоротники в древности имели не только травянистые, но и древесные формы.

Современные папоротники – это модифицированные формы некогда существовавших на Земле великанов из группы споровых растений. Впрочем, несмотря на утрату былого величия, в определенных ареалах они остаются вне конкуренции. Российские лесные массивы, занявшие умеренный пояс, затянуты местами густыми зарослями, сформированными страусником, орляком и другими разновидностями.

Жизненный цикл

В жизненном цикле папоротника чередуется бесполое и половое поколение — спорофит и гаметофит. Преобладает фаза спорофита.

Папоротники, подготовка к ЕГЭ по биологии

На нижней части листа раскрывается спорангий, споры оседают на земле, прорастает спора, появляется заросток с гаметами, происходит оплодотворение, появляется молодое растение.

У самых примитивных папоротников (ужовниковые) спорангии имеют многослойную стенку и не несут специальных приспособлений для раскрывания. У более продвинутых — спорангий имеет однослойную стенку и приспособления к активному раскрыванию. Это приспособление имеет вид кольца. Уже среди примитивных папоротников прослеживается разноспоровость.

У современных — небольшое число равноспоровых видов. Гаметофит равноспоровых обычно обоеполый. У примитивных он подземный и обязательно в симбиозе с грибами. У продвинутых гаметофиты надземные, зелёные и быстро созревающие. Они обычно имеют вид зелёной пластинки сердцевидной формы. Гаметофиты разноспоровых папоротников отличаются от равноспоровых (помимо своей раздельнополости) сильной редукцией, особенно мужского гаметофита.

Каждое растение на Земле имеет свой жизненный цикл. У папоротника он состоит из чередованияпоколений — спорового и полового. Задача растения — достигнуть созревания и дать новую жизнь последующим поколениям.

Бесполое (споровое) поколение представлено лиственным растением, которое образует споры. Последние собраны в кучки — сорусы, которые находятся на нижней стороне листовой пластины.

Споры, попадая в благоприятнуюсреду, дают начало новому заростку, который является половым поколением растения — гаметофитом. Жизненный цикл папоротниковидных замкнутый.

Фазы жизни папоротника имеют такой порядок:

  1. Взрослое растение.
  2. Споры.
  3. Заросток.
  4. Половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки.
  5. Зигота.
  6. Зародыш.
  7. Новое растение.

Взрослое растение, вырастая, повторяет этусхему для зарождения будущего поколения.

Дыхание

Умение всасывать из воздуха кислород и выделять углекислый газ именуется процессом дыхания у растений. Данное условие необходимо им для существования. Кислород, который впитал папоротник, взаимодействует с его органической материей, в результате выделяются углекислый газ и вода.

Папоротники, подготовка к ЕГЭ по биологии

Дышит папоротник днем и ночью. Эта функция ему необходима для получения жизненной энергии.

Питание

Питательные вещества папоротники получают через корни и листья. С помощью первых растение всасывает из почвы минеральные соли и воду. Для питания растений нужны такие микроэлементы как фосфор, калий, углерод, азот, железо, магний, сера, водород, цинк, медь, марганец и другие.

Через листья проходит другой процесс питания — фотосинтез. Из воздуха листочки забирают углекислый газ, который с помощью солнечного света преобразуют в органические вещества, так необходимые для жизни растения.

В процессе фотосинтеза папоротник получает крахмал и сахар, которые распределяются по всем органам.

У взрослого сформированного папоротника на нижней стороне листа созревают споры в капсуле. Затем капсулы лопаются, и споры осыпаются в почву. Ветер подхватывает их и разносит в разные стороны.

Спора прорастает и образуется заросток сгаметами, который внешне схож с сердечком. Заросток прикрепляется к поверхности земли с помощью нитей — ризоидов. В нем появляются мужские и женские половые органы — антеридии и архегонии, в которых образуются сперматозоиды и яйцеклетки.

Папоротники, подготовка к ЕГЭ по биологии

Вода стекает по листу и задерживается в середине заростка, сперматозоид с водой подплывает к яйцеклетке и соединяется с ней, образуя зиготу. Из нее развивается зародыш нового растения.

Места обитания

Представители отряда расселились по всему миру. Куда ни глянь в лесу любого континента, всюду увидишь папоротник. Виды его вездесущи, они широко распространились по Земле. Повсеместному произрастанию папоротниковидных способствуют разнообразные по очертаниям листья, превосходная экологическая пластичность, толерантность к влажным почвам.

Максимальное разнообразие отмечено у тех папоротниковых, что облюбовали влажные тропические и субтропические регионы, затянули в них сырые расщелины скал и горные лесистые участки. В умеренном поясе их обителью стали тенистые лесные массивы, горные ущелья, болотистые края.

Каков бы ни был внешний вид папоротника, растение обязательно заприметишь и в нижних, и в верхних ярусах леса. Отдельные разновидности, относящиеся к ксерофитам, рассыпались по скалам и уютно устроились на горных склонах. Папоротники из категории гигрофитов поселились в воде болот, рек и озер. Представители из группы эпифитов выбрали для жизни ветви и стволы деревьев-крупномеров.

Филогенез

По некоторым данным, папоротники произошли от плаунов. Однако часть учёных считает, что хвощи, плауны, мхи и данный отдел произошли от псилофитов. В девонском периоде от споровых папоротников произошли семенные. Они относились к первым голосеменным растениям. От них произошли все остальные голосеменные и, вероятно, цветковые растения.

Описание

Папоротники относятся к сосудистым растениям. Эта категория – объединение древних высших и современных папоротников, находящихся в промежуточной нише, по одну сторону которой располагаются риниофиты, а с другой — группа голосеменных растений.

У папоротниковидных, не в пример риниофитам, есть корневая система и листья, но нет семян, в отличие от голосеменных. В эпоху девона, века рыб и амфибий, папоротники, эволюционируя, дали жизнь отделу голосеменных растений, которые, в свою очередь, переродились в отряд покрытосеменных.

К отделу папоротниковидных отнесли единственный класс Polypodiopsida, сформированный восьмью подклассами, три из которых погибли во времена девона. В настоящий момент категория представлена 300 родами, объединившими порядка 10000 разновидностей. Эти споровые растения образовали самый обширный отряд.

Целым рядом отличительных особенностей обладает каждый папоротник. Виды несхожи по величине и внешнему облику, к тому же их жизненные формы и циклы весьма различны. Однако у растений есть характерные черты, выделяющие их на фоне представителей других отделов.

Среди них есть особи травянистых и древесных форм. Растения сформированы листовыми пластинками, черешками, модифицированными побегами, корневой системой с вегетативным и придаточным корнем. Внешний вид папоротника однотипен. Над подземным корневищем развивается красивая розетка, образуемая изогнутыми перистыми цельнолистовыми или ланцетовидными листьями, вернее, вайями.

Размеры растений варьируются в огромном диапазоне: от малюсеньких (не больше нескольких сантиметров), набивающихся в скальные расщелины или стенную кладку, до гигантских древовидных представителей – обитателей тропиков.

Классификация

Последняя группа включает большинство растений, известных нам как папоротники.

Вайи

У папоротниковых отсутствуют истинные листья. Эволюционные трансформации наделили их прообразами листьев, выглядящих как система ветвей, уложенных в одну плоскость. Ботаники называют такое явление плосковеткой, вайей либо предпобегом. Внешний вид листа папоротника составляют сложные рассеченные вайи, которые бывают гладкими либо опушенными, тонкими либо кожистыми, светло- или темно-зелеными.

Предпобеги, развернувшиеся из улиткообразных зачатков, похожи на листовые пластинки современных цветковых растений. Плосковетки ажурные перисто-сложные насажены на прочные черешки – рахисы, похожие на веточки. Внешний вид листа папоротника с обратной стороны у повзрослевших особей представляет собой совокупность коричневых точек, спорангиев – вместилищ для спор.

Хозяйственное значение

Экономическое значение папоротников не так велико по сравнению с семенными растениями.

Пищевое применение имеют такие виды как Орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum), Страусник обыкновенный (Matteuccia struthiopteris), Осмунда коричная (Osmunda cinnamomea) и другие.

Некоторые виды — ядовиты. Наиболее токсичными из произрастающих в России папоротников являются представители рода Щитовник (Dryopteris), корневища которого содержат производные флороглюцина[7]. Экстракты из щитовника обладают антигельминтным действием и используются в медицине. Ядовитыми являются и некоторые представители родов Кочедыжник (Athyrium) и Страусник (Matteuccia).

Некоторые папоротники (Нефролепис, Костенец, Птерис и другие) с XIX века используются как комнатные растения.

Вайи некоторых щитовников (например, Dryopteris intermedia) широко используются как зелёный компонент флористических композиций. Орхидеи часто выращивают в особом «торфе» из густо переплетённых тонких корней чистоуста.

Стволы древовидных папоротников служат в тропиках строительным материалом, а на Гавайях их крахмалистую сердцевину используют в пищу.

Разновидности

Обитателями гор, лесов и прибрежных зон являются папоротники. Виды и названия этих растений – в какой-то степени отражение мест их произрастания. Представители папоротниковых отнесены к лесным, скальным (горным), прибрежно-болотным и водным группам. Среди лесных в отдельную подгруппу вынесены почвопокровные экземпляры. Многие из видов окультурены. Они успешно используются при формировании садово-парковых аранжировок.

  • Сальвиния — обитающий в воде редкий, нуждающийся в охране папоротник. Виды водных растений зачастую внешне совсем не похожи на своих собратьев, обосновавшихся в лесных массивах. Формой вайи сальвинии напоминают листья кувшинок.
  • У маленького растеньица – марсилии четырехлистной — с ширококлиновидно-округлыми, цельнокрайними плавающими листьями и ветвящимся корневищем крохотные спорокарпии, объединившись по 2-3 штуки, облепляют одну ножку в основании черешка. Очертания ее вайи обладают поразительным сходством с листьями клевера.

Папоротник в мифологии

В славянской мифологиицветок папоротника наделялся магическими свойствами, хотя папоротники не цветут.

В славянской и балтийской мифологии в Янову ночь, влюблённые ищут этот мифический цветок папоротника, веря, что он принесёт их паре вечное счастье.

Лесные папоротники

  • У страусника обыкновенного идеально-воронковидная розетка. Ее образуют длинные (до 1,7 метра) вайи. Внешний вид спороносящего папоротника напоминает фонтан. Его желто-зеленые листья схожи со страусовым пером, давшим наименование роду.
  • Для кочедыжника женского характерен раскидистый пучок из коротких, покрытых редкими чешуйками черешков и трижды перистых тонких пластинок. Именно он придает растению высотой в один метр декоративность.
  • Отличительная черта кочедыжника японского – пурпурная расцветка жилок и серебристые оттенки предпобегов.
  • Щитовник шартрский – компактное растеньице высотой 30-50 сантиметров, обладающее темно-зеленой пластинкой листа с треугольно-яйцевидными или продолговатыми очертаниями.
  • Внешний вид спороносящего папоротника щитовника мужского определяют жесткие блестящие плосковетки.
  • У многорядника Брауна толстое восходящее корневище скрыто под мощной плотной темно-зеленой розеткой дваждыперистых листьев. Длинные волоски и бурые яйцевидно-ланцетные чешуйки сплошь покрывают коротенькие черешки, рахис и корневище растения.
  • Многорядник щетинконосный – обладатель зеленых кожистых блестящих предпобегов, сидящих на волосистых черешках, с которых свисают «лохмотья».
  • Среди увлажненных затененных скал и западин встречается интересный папоротник – листовик сколопендровый. По-другому растение называют «олений язык». Оно отличается от других видов оригинальной языковидной формой ярко-зеленых листьев. С нижней стороны глянцевые цельные вайи расчерчены линейными сорусами, различающимися по длине.
  • Когда в школе на уроке биологии учитель просит детей: «Опишите внешний вид папоротника», как правило, ученики рассказывают о самом распространенном и знаменитом виде растения – орляке обыкновенном. Его ажурные вайи не образуют розеток. Они тянутся по отдельности из шнуровидных корневищ. Листья, схожие с плоскими зонтиками на тоненькой длинной ручке, знакомы многим людям, совершающим лесные прогулки.

Галерея

Почвопокровные папоротники

  • Среди тенистых лесов скрывается фегоптерис буковый – двадцатисантиметровое растение с темно-зелеными стреловидно-дельтовидными листовыми пластинками.
  • Голокучник Линнея поражает вайями своеобразной формы, сильноветвящимся корневищем, густо расползающимся по обширной площади. Вид листа папоротника, пристроившегося на длинном черешке, напоминает равносторонний треугольник, наклоненный горизонтально.
  • У перисто-рассеченных листовых пластинок с треугольными очертаниями и тонким жестким черешками голокучника Роберта темно-зеленая окраска. Вид наделен тонким коротким ползучим корневищем.
  • Кониограмме средней присущи такие отличия, как тонкие перистые яйцевидные вайи. Сорусы, располагающиеся по боковым жилкам, сливаясь, образуют сплошные полоски.

Скальные виды

Отдельные виды папоротников произрастают исключительно в горах, обживая скалы, щебенчатые и каменистые участки земли.

  • У изящного адиантума стоповидного оригинальная форма листьев, сливающихся в эфирное ажурное облачко.
  • Глянцевые простые темно-зеленые плосковетки – отличительная черта выразительной дербянки колосистой.
  • Пузырник ломкий – нежный папоротник. Виды других растений не имеют столь тонких и ломких черешков, как у пузырника, с некрупными вайями, рассеченными на крошечные доли.
  • Вудсия эльбская, способная формировать живописные картины в каменистых россыпях, наделена желто-зелеными продолговато-ланцетными листьями.
  • Дернистые корневища костенеца волосовидного с голыми перистыми листьями, суженными кверху, покрыты пленками черноватых оттенков.
  • Каменистые обнажения и стволы деревьев стали местом обитания многоножки обыкновенной, обладающей плотными перистыми вайями.
  • Скребница аптечная признана единственной сухолюбивой разновидностью папоротников.

Прибрежно-болотистые виды

  • Без сомнения, заслуживает внимания внешний вид спороносящего папоротника — щитовника гребенчатого. У плотных кожистых в очертании ланцетовидных листьев доли обладают треугольными и яйцевидными формами.
  • Представители телиптериса болотного, сливаясь, формируют на водной глади оригинальные сплавины.
  • Для осмунды королевской характерно образование мощной розетки-кочки, включающей отмирающие дваждыперистые вайи.
  • Розетка оноклеи чувствительной собрана из листьев двух типов. Вайи различаются формами листовых пластинок.
  • Сфагновые болота часто зарастают вудвардией виргинской – крупным растением с одинаковыми дваждыперистыми темно-зелеными листьями и насыщенно-коричневыми блестящими черешками.

Ссылки

В

Викитеке

есть тексты по теме

Папоротник

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Dachnik.Net.ru
Adblock detector