Расцвет папоротников произошел около 358 млн лет назад и длился примерно 65 млн лет, в честь папоротников назван период палеозойской эры - карбон, или каменноугольный перио. Именно папоротникам принадлежит активная роль в углеобразовании.
Папоротники
Щитовник Мужской
Щитовник мужской — один из самых красивых и широко известных лесных папоротников.
Строение папоротника:
На примере щитовник мужского
короткое и толстое, косо поднимающееся вверх корневище, покрытое широкими мягкими чешуями (коричневыми или чёрными) и остатками листовых черешков.
Стерильные листья более мелкие, широкие, мягкие и ажурные, иногда провисающие или мягко сгибающиеся под своей тяжестью вниз.
Фертильные листья прямостоячие, более узкие и грубые. Листовые черешки короткие, толстые, густо усаженные короткими бурыми чешуйками. Если повернуть лист нижней стороной к себе, можно увидеть на сегментах листовой пластинки по 5—8 сорусов, расположенных точно в местах разветвления питающих жилок и прикрытых сверху почковидными покрывальцами.
Листья щитовника мужского очень декоративны. Они могут достигать длины одного или даже полутора метров, однако растут медленно, долго не грубеют и могут быть легко повреждены.
- Корневище:
короткое и толстое, косо поднимающееся вверх корневище, покрытое широкими мягкими чешуями (коричневыми или чёрными) и остатками листовых черешков.
- На вершине корневища располагается розетка крупных листьев с дважды перистой пластинкой.
- Длинные (ланцетной формы) прямостоячие двоякоперисторассечённые вайи собраны в воронковидный пучок.
Стерильные листья более мелкие, широкие, мягкие и ажурные, иногда провисающие или мягко сгибающиеся под своей тяжестью вниз.
Фертильные листья прямостоячие, более узкие и грубые. Листовые черешки короткие, толстые, густо усаженные короткими бурыми чешуйками. Если повернуть лист нижней стороной к себе, можно увидеть на сегментах листовой пластинки по 5—8 сорусов, расположенных точно в местах разветвления питающих жилок и прикрытых сверху почковидными покрывальцами.
- Сорусы расположены в два ряда.
- Споры (видимые только под мощным микроскопом) имеют почковидную форму с гребешочками и усечёнными бородавочками по всей поверхности.
Листья щитовника мужского очень декоративны. Они могут достигать длины одного или даже полутора метров, однако растут медленно, долго не грубеют и могут быть легко повреждены.
Трёхгодичный цикл развития папоротника:
1 год:
Появляясь в виде листовых зачатков в форме узкого кольца вокруг точки роста на вершине корневища, они перезимовывают в таком виде первый раз — и только на второе лето принимают характерную для всех папоротников улиткообразную форму.
2 год:
Молодые листья появляются в самом центре розетки и таким образом максимально защищены от любых внешних воздействий. Густое покрытие чешуйками и свёрнутое улиткообразное положение молодых листьев лучше всего предохраняют нежные ткани растущей верхушки листа от высыхания и любых механических повреждений. В таком улиткообразном состоянии пучок молодых листьев проводит ещё один год.
3 год:
Весной третьего года молодые листья быстро развёртываются в густую розетку и достигают своего полного развития. Сформированные листья живут один сезон, выполняют вегетативную функцию, а также функцию размножения — и той же осенью увядают. Но к тому моменту уже вызревают и рассеиваются споры, из которых в благоприятных условиях той же осенью вырастает и уходит под снег на зимовку гаметофит (примитивный обоеполый заросток нового растения) сердцевидной формы, обильно покрытый железистыми волосками.
Таким образом, в разгар периода вегетации на каждом растении одновременно можно найти все три формы листьев трёхгодового цикла: это годовалые зачатки, двухгодовалые улитки и полностью развитые прямостоячие зрелые вайи.
Значение папоротников
- Являются продуцентами в цепи питания (производителями органических веществ)
- Употребляются в пищу: побеги орляка, листья страусника обыкновенного
- Элементы декора
- Из корневищ щитовник мужского изготавливают противогельминтный препарат
Хвощи
Современные хвощи - травянистые растения, в прошлом имели большее разнообразие: встречались древовидные формы до 20 м высотой. Наряду с древними плауновидными в карбон (каменноугольный период) участвовали в образовании каменного угля.
Строение хвоща полевого
- Хвощ полевой имеет членистое строение,
- мелкие чешуйчатые листья собраны в мутовки по 6-12 листьев.
- Эпидермис стебля гладкий, оболочки клеток содержат кремнезем - SiO2, что придает стеблю прочность, делает его несъедобными для скота, многих диких животных.
- Подземная часть растения включает сильно разветвленное корневище, по площади до 8м2, от которого вглубь почвы отходят придаточные корни.
- У хвоща полевого отдельные боковые ветви корневища могут видоизменяться в клубни, запасающие питательные вещества. Клубни также принимают участие в процессах вегетативного (бесполого) размножения.
- Вегетативные побеги появляются весной позже спороносных, и отвечают главным образом за питание, рост и развитие растения. Фотосинтез происходит в зелёном стебле растения.
Летний побег - зелёный - он фотосинтезирует и запасает питательные вещества в клубеньках, которые затем перезимовывают и питают весенний побег, который не имеет хлоропластов и не способен к фотосинтезу, а значит ему неоткуда брать энергию для роста.
Весной первыми у хвоща полевого появляются спороносные побеги, заканчивающиеся спороносными колосками.
Стебель у них коричневого цвета, хлорофилл отсутствует.
Спороносный побег отвечает за половое размножение.
Перпендикулярно оси колоска к нему крепятся органы спороношения - спорангиофоры, под которыми лежат 6-10 спорангиев.
Спороносный побег отмирает после спороношения.
Спороносный побег отличается от вегетативного главным образом наличием стробила.
Стробил - видоизмененный укороченный побег, служащий для размножения некоторых высших растений: хвощей, плаунов, голосеменных. Несет специализированные листья спорофиллы, на которых формируются спорангии.
Спорофилл - видоизмененный лист споровых растений, на котором развиваются органы бесполого размножения - спорангии.
Жизненный цикл хвоща
Клетки взрослого растения диплоидные - 2n.
Диплоидные клетки спорангия делятся МЕЙОЗОМ, при этом образуются гаплоидные (n) споры, тк при мейозе набор хромосом уменьшается.
Споры высыпаются, делятся митозом и превращаются в многоклеточный - заросток, который является гаплоидным гаметофитом, на нём созревают половые клетки.
Гаметофит делится МИТОЗОМ и образуются половые органы - антеридии (где созревают мужские половые клетки - спермии) и архегонии (где созревают женские половые клетки - яйцеклетки).Для оплодотворения необходима капельно-жидкая вода!
В водной среде спермий сливается с яйцеклеткой и образуется диплоидная Зигота (2n), которая много раз делится митозом и образуется взрослое диплоидное растение.
На взрослом растении созревают споры, поэтому он является частью жизненного цикла, который называется - спорофит, все клетки этой части диплоидны - 2n.
А заросток будет являться частью поколения, которое называется гаметофит - на нём созревают гаметы - все клетки гаметофита - гаплоидные - n.
Значение хвощей
Хвощи имеют медицинское значение, их используют в качестве мочегонных и кровеостанавливающих средств. Несмотря на твердость стебля, вследствие высокого содержание кремнезема, хвощом питаются олени. Не вызывает сомнений, что хвощ является звеном в цепи питания (продуцентом). Весенние побеги употребляют в пищу в свежем и вареном виде, из них делают соусы, начинки для пирога.
Плауны
Плауновидные – один из наиболее древних отделов высших споровых растений. В настоящее время представлены сравнительно небольшим числом родов и видов, участие которых в растительном покрове обычно незначительно. Многолетние травянистые растения, обычно вечнозеленые, напоминающие по внешнему виду зеленые мхи. Встречаются главным образом в лесах, особенно хвойных.
Насчитывают около 400 видов, но на территории России распространены всего 14 (плаун булавовидный, плаун-баранец, плаун двуострый и др.).
Строение плаунов
Для плауновидных характерно наличие побегов со спирально, реже супротивно и мутовчато расположенными листьями. Подземные части побегов у одних плауновидных имеют вид типичного корневища с видоизмененными листьями и придаточными корнями, у других образуют своеобразный орган, несущий расположенные по спирали корни и называемый ризофором (корненосцем). Корни плауновидных придаточные.
Насчитывают около 400 видов, но на территории России распространены всего 14 (плаун булавовидный, плаун-баранец, плаун двуострый и др.).
Строение плаунов
Для плауновидных характерно наличие побегов со спирально, реже супротивно и мутовчато расположенными листьями. Подземные части побегов у одних плауновидных имеют вид типичного корневища с видоизмененными листьями и придаточными корнями, у других образуют своеобразный орган, несущий расположенные по спирали корни и называемый ризофором (корненосцем). Корни плауновидных придаточные.
Питание и размножение плаунов
Спорофиллы могут быть похожи на обычные вегетативные листья, иногда отличаются от них. Среди плауновидных есть равно- и разноспоровые растения. Гаметофиты равноспоровых подземные или полуподземные, мясистые, длиной 2-20 мм. Они обоеполые, сапрофиты или полусапрофиты, созревают в течение 1-15 лет. Гаметофиты разноспоровых однополые, незеленые, развиваются обычно в течение нескольких недель за счет питательных веществ, содержащихся в споре, и при созревании не выступают или слегка выступают наружу за пределы оболочки споры.
Половые органы представлены антеридиями и архегониями: в первых развиваются дву- или многожгутиковые сперматозоиды, в архегониях – яйцеклетки.
Спорофит плаунов – многолетнее вечнозеленое растение. Стебель ползущий, ветвистый, дает вертикальные ветвистые побеги высотой около 25 см, густо покрыт листиками, похожими на удлиненные заостренные чешуйки. Вертикальные побеги оканчиваются спороносными колосками или верхушечными почками. На стержне спороносного колоска сидят спорофиллы со спорангиями на верхней стороне. Споры одинаковые, содержат до 50% невысыхающего масла, прорастают очень медленно. Гаметофит развивается в почве в симбиозе с грибом (микориза), который получая от сосудистого растения углеводы, аминокислоты и фитогормоны сам делает доступным для поглощения и всасывания растением воду и минеральные вещества, прежде всего соединения фосфора. Кроме того, гриб обеспечивает растение большей поверхностью всасывания, что особенно важно, когда оно растёт на бедной почве. Гаметофит развивается в течение 12-20 лет, имеет ризоиды, хлоропластов не имеет. Однако у некоторых видов он развивается на поверхности почвы, тогда в его клетках возникают хлоропласты.
Гаметофит обоеполый, формой напоминает луковицу, по мере развития приобретает блюдцеобразную форму, несет многочисленные антеридии и архегонии. Зрелые антеридии почти полностью погружены в ткань гаметофита или слегка выступают над его поверхностью. Архегоний состоит из узкого, погруженного в ткань гаметофита брюшка и выступающей над его поверхностью длинной или короткой шейки. Антеридии обычно созревают раньше архегониев. Зигота без периода покоя прорастает и дает начало зародышу. Вегетативно размножается частями стебля и корневища. У некоторых плаунов есть и специализированные органы вегетативного размножения: выводковые клубеньки на корнях, выводковые луковички или почки на верхушках побегов.
Спорофиллы могут быть похожи на обычные вегетативные листья, иногда отличаются от них. Среди плауновидных есть равно- и разноспоровые растения. Гаметофиты равноспоровых подземные или полуподземные, мясистые, длиной 2-20 мм. Они обоеполые, сапрофиты или полусапрофиты, созревают в течение 1-15 лет. Гаметофиты разноспоровых однополые, незеленые, развиваются обычно в течение нескольких недель за счет питательных веществ, содержащихся в споре, и при созревании не выступают или слегка выступают наружу за пределы оболочки споры.
Половые органы представлены антеридиями и архегониями: в первых развиваются дву- или многожгутиковые сперматозоиды, в архегониях – яйцеклетки.
Оплодотворение происходит при наличии капельно-жидкой воды, из зиготы вырастает спорофит.
Спорофит плаунов – многолетнее вечнозеленое растение. Стебель ползущий, ветвистый, дает вертикальные ветвистые побеги высотой около 25 см, густо покрыт листиками, похожими на удлиненные заостренные чешуйки. Вертикальные побеги оканчиваются спороносными колосками или верхушечными почками. На стержне спороносного колоска сидят спорофиллы со спорангиями на верхней стороне. Споры одинаковые, содержат до 50% невысыхающего масла, прорастают очень медленно. Гаметофит развивается в почве в симбиозе с грибом (микориза), который получая от сосудистого растения углеводы, аминокислоты и фитогормоны сам делает доступным для поглощения и всасывания растением воду и минеральные вещества, прежде всего соединения фосфора. Кроме того, гриб обеспечивает растение большей поверхностью всасывания, что особенно важно, когда оно растёт на бедной почве. Гаметофит развивается в течение 12-20 лет, имеет ризоиды, хлоропластов не имеет. Однако у некоторых видов он развивается на поверхности почвы, тогда в его клетках возникают хлоропласты.
Гаметофит обоеполый, формой напоминает луковицу, по мере развития приобретает блюдцеобразную форму, несет многочисленные антеридии и архегонии. Зрелые антеридии почти полностью погружены в ткань гаметофита или слегка выступают над его поверхностью. Архегоний состоит из узкого, погруженного в ткань гаметофита брюшка и выступающей над его поверхностью длинной или короткой шейки. Антеридии обычно созревают раньше архегониев. Зигота без периода покоя прорастает и дает начало зародышу. Вегетативно размножается частями стебля и корневища. У некоторых плаунов есть и специализированные органы вегетативного размножения: выводковые клубеньки на корнях, выводковые луковички или почки на верхушках побегов.
Жизненный цикл плауна булавовидного
