Цикл развития папоротника в рисунках
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).
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 2018-2020
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.
Источник
Есть мнение, что папоротники существовали более 358 млн лет назад. Это самые древние из споровых культур. Если взять современный уголь, он как раз является результатом гниения древних растений, в том числе папоротников. В семействе наиболее изученными являются орляк, страусник и щитовник мужской. В цикле развития папоротниковых, также как у хвощей, плаунов, верховодит спорофит.
Особенности жизненного цикла папоротника
На самом ли деле цветет папоротник или это заблуждение, интересует человека с древних времен. Для выяснения вопроса следует отследить причинно-следственные связи. Как известно, цветок растения после увядания формирует семенник. То есть, если какая-то культура выращивается из семян, значит изначально должно быть цветение. Хоть какие-нибудь бутончики должны формироваться и распускаться.
Папоротник
Размножение семенами происходит по классическому сценарию:
- высеваются семена;
- появляются ростки;
- из ростков формируется молодое растение;
- растение достигает зрелости;
- зацветает;
- после увядания бутона на его месте появляется семенник;
- семена вызревают и готовы к новому посеву.
В случае с плодовыми культурами семенной материал формируется и зреет внутри плода. Это могут быть косточки или семена.
Между тем, древнейшее на планете растение – папоротник размножается спорами. Семенам неоткуда взяться, так как не распускаются цветки. Кстати, к группе тайнобрачных также относятся мхи, хвощи, плакуны.
Из этого факта следует, что папоротник не цветет. Другая точка зрения связана исключительно с мистикой. Особенно легенда стала популярной после выхода фильма про ночь на Ивана Купалу. Предание гласит о том, что в эту ночь растение зацветает изумительным красным цветком. Тот, кто его увидит, обретет счастье.
Заблуждение человека тоже можно понять. Оно происходит на основании формы и цвета споровой пыли. Она скапливается на изнаночной стороне листа как красно-бурое облако. Скопление ярких спор вполне можно принять за цветки. Иногда с бутонами путают шарообразные завитки по контуру листа.
Основные стадии развития папоротника
У семейства папоротников изучено более 3 сотен родов и около 10 тысяч видов.
Интересный факт! У папоротника набор хромосом более 1200.
В зависимости от условий произрастания папоротники бывают низкорослыми и высокорослыми. В среднем высота куста составляет 0,3-1 метра. Представители семейства предпочитают влажные тенистые участки леса. Эти растения для человека, в основном, играют декоративную роль. Хотя есть съедобные виды (орляк, страусник), а некоторые являются лечебными. Например, корневища щитовника мужского используют для изготовления противогельминтного средства.
Жизненный цикл папоротника
Изначально растение может размножаться только спорами. Все остальные способы разведения основаны на уже существующем растении. Например, деление корневища, высаживание отростков либо почек боковых.
Итак, вызревшие и опавшие споры проходят циклы спорофитов и гаметофитов. Жизненный цикл папоротника включает последовательность фаз:
- созревают споры;
- из споры папоротника развивается заросток (гаметофит);
- образуются половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки;
- образуется зигота;
- прорастает зародыш;
- вырастает новый кустик.
На этом цикл развития папоротника завершается. Молодое растение повторит его вновь. В итоге продолжительность полового цикла развития очень короткий.
Обратите внимание! В жизненном цикле культуры преобладает поколение бесполое. Как раз оно дает жизнь растению.
Стадия гаметофита
Вначале на нижней стороне листовой пластины образуются и вызревают споры. Затем они отделяются от листа и разносятся по территории. Закрепившаяся на поверхности почвы спора, прорастает и превращается в гаметофит папоротника, похожий на сердечко отросток. Вместо корней у него нитевидные ризоиды.
Заросток папоротника обоеполый. В разных кармашках зреют яйцеклетки и сперматозоиды. Для их встречи требуется вода. Эта стадия называется половой.
Стадия спорофита
Спорофит папоротника – это заросток. Форма заростка предполагает медленное стекание воды по поверхности. Задержавшиеся внизу капельки способствуют продвижению сперматозоида к яйцеклетке. Происходит оплодотворение. Образовавшаяся клетка (зигота) является основой для формирования спорофита. Это бесполое поколение папоротника.
Интересно! Зародыш вначале берет питание из заростка. После появления первого листа можно говорить о завершении жизненного цикла папоротника.
Размножение папоротников в домашних условиях
Как размножается папоротник, зависит от условий произрастания. В естественной среде он размножается:
- спорами;
- отростками.
Споры папоротника
При домашнем размножении споры используются редко. Самое легкое и результативное – вегетативное размножение. Новое растение получают из:
- делёнок;
- укорененных черенков и отростков (боковых воздушных побегов);
- выводковых почек.
Вегетативное размножение
Боковой побег можно описать как стрелку или усик на листовой пластине. Для размножения используется именно она. Достаточно поставить рядом с горшком другую емкость с грунтом, нагнуть и прикопать на ней стрелку. Во влажном субстрате и на свету усик пустит корни через 1,5-2 месяца. Дальше молодое растение можно отделить от материнского куста и выращивать как обычно.
Другой вегетативный способ – это укоренение выводковых почек. Такой боковой отросток появляется на черешке листовой пластины. Сформировавшаяся почка хорошо укореняется в плодородном, влажном субстрате.
Интересно! Укоренение пройдет быстрее, если саженцам создать тепличные условия.
Совсем простой метод размножения – деление куста. Процедура проводится со взрослым растением. Процесс выглядит так:
- Почва в горшке обильно поливается.
- Куст вытаскивается.
- Корневая система делится на несколько частей.
- Каждая делёнка высаживается в отдельную емкость.
Важно! Молодое растение нужно ежегодно пересаживать. В отличие от однолетних растений куст папоротника с возрастом становится только пышнее и краше.
Для хорошего развития комнатного цветка следует соблюдать следующие условия:
- Поддержание высокой влажности. Особенно после включения приборов отопления. Можно ставить рядом с горшком ёмкость с водой, постоянно увлажнять керамзит в поддоне, опрыскивать теплой, отстоянной водой по несколько раз на дню.
- Полив точно по расписанию. После этого следует сливать воду с поддона.
- Внесение удобрений. Растение лучше усваивает подкормку в растворенном виде. Частота внесения – не менее двух раз за месяц. Предпочтительнее использовать специальные составы. Начинать подкормку нужно на второй год после высадки.
- Освещение. Культуре требуется длительный световой день, но в кружевной тени либо с затенением. Зимой подойдут южные окна, а когда жарко – восточные и западные.
- Температура. Оптимальной считается от +22 до +25 градусов.
Половое размножение спорами
Посев спорами для садового выращивания проводится после наступления устойчивого тепла. Для получения домашнего растения споры можно сеять весной и осенью. Для посева годятся только сформировавшиеся споры. Процесс посева:
- Готовится грунт.
- Хорошо увлажняется.
- Высеваются споры.
- Поверх них насыпается слой (2-3 см) грунта.
- Емкость накрывается пленкой.
Выращивание из спор
После появления поросли пленка открывается постепенно.
Нужно знать! Процесс прорастания спор долгий. Эффективность зависит от сорта.
Размножение папоротника в естественной среде
Схема и описание размножения папоротника в природе выглядят следующим образом:
- На листьях формируется спорангий со спорами внутри.
- Созревшие споры отрываются от материнского куста и распространяются по территории с помощью воды или ветра.
- При оптимальных условиях спора формирует заросток и ризоидом крепится к почве.
- На изнанке заростка созревают женские и мужские половые клетки, происходит оплодотворение.
- Из оплодотворенной клетки формируется зигота. Из нее корневая система прорастает в землю.
Нужно знать! У папоротника не все листья споровые. Есть стерильные и бесполые.
Оригинальный папоротник
Для комнатного разведения многолетние папоротники подходят как нельзя лучше. Возможность получения нового растения несколькими способами только облегчает процесс. Что характерно, отсутствие цветов ничуть не умаляет декоративность древнейшей культуры. Цветет ли папоротник или это просто красивая легенда неважно. К тому же привлекает и универсальность папоротника. Он может украшать и жилые помещения, и присутственные места. Главное, придерживаться несложных правил ухода за ним.
Источник
Папоротники поистине являются одними из самых загадочных представителей растительного мира. С ними связаны красивые истории и легенды. В нашей статье мы рассмотрим цикл развития папоротника, схему жизненного периода и особенности этих растений.
Характерные черты отдела
Представители папоротниковидных представлены двумя жизненными формами. В лесах умеренного климатического пояса растут многолетние травы. Их надземная часть состоит только из листьев. А сам побег видоизменен в корневище и расположен под землей. От него отходят пучки мочковатой корневой системы. В зоне влажных тропических лесов встречаются древовидные папоротники. Их стебель может быть вьющимся или прямостоячим. В любом случае у этих видов он достигает нескольких десятков метров.
Папоротники относятся к группе высших споровых растений, представители которой являются первыми выходцами на сушу. В процессе эволюции у них сформировались настоящие ткани и органы. Именно это позволило освоить этим растениям новую среду обитания. Название данной систематической группы также связано с тем, что папоротники формируют споры, которые являются клетками бесполого размножения.
Цикл развития папоротника: схема описания
Для всех папоротников характерно наличие жизненного цикла. Так называется период между двумя одинаковыми этапами развития поколений. Типичным для этих растений является цикл развития папоротника орляка. Его можно представить в виде этапов, представленных в таблице.
| Период жизненного цикла | Функция |
| Растение бесполого поколения | Фотосинтез, формирование спор, вегетативное размножение, минеральное питание, транспирация, закрепление растения в почве |
| Споры | Бесполое размножение, формирование гаметофита |
| Заросток | Фотосинтез, закрепление растения в почве, формирование половых клеток – яйцеклеток и сперматозоидов |
| Гаметы | Половое размножение растения |
| Зародыш | Формирование бесполого поколения – спорофита |
Далее цикл развития папоротника повторяется. Этот процесс обеспечивает непрерывность существования всех отделов высших споровых растений. А теперь рассмотрим каждый этап более подробно.
Растение бесполого поколения
Знакомство с циклом развития папоротника, схема которого представлена ниже, мы начнем со спорофита. Именно так называется взрослое листостебельное растение, которое образует значительные заросли в лесах умеренного пояса. На поверхности мы можем видеть только листья папоротника. Они бывают двух видов. Молодые листья спирально закручены, их называют вайи. Они нарастают своей верхушкой и достигают значительных размеров. Так появляются пышные и раскидистые листья взрослых растений.
Спорофит является преобладающим поколением этих растений. Это является значительным отличием в циклах развития мхов и папоротников. У первых основным поколением является гаметофит. Он имеет вид зеленого листостебельного ковра и размножается с помощью половых клеток.
Где расположены спорангии
Следующим этапом цикла развития папоротника является созревание органов бесполого размножения. Они называются спорангиями. Эти структуры имеют вид небольших коричневых бугорков, расположенных на нижней стороне листьев. Сверху они дополнительно защищены пленчатыми “покрывальцами”. Спорангии папоротников собраны в группы, которые называются сорусами.
В конце лета эти структуры темнеют. Это значит, что спорангии созрели. Далее они раскрываются, и в землю высыпаются тысячи мелких клеток. Это и есть споры. При наличии достаточного количества влаги они сразу начинают прорастать.
Что такое заросток
Результатом развития спор является заросток. Это и есть особь полового поколения, которая является следующим звеном в цикле развития папоротника. Долгое время ученые даже не знали о его существовании. Все дело в том, что заросток имеет очень мелкие размеры – всего до сантиметра в диаметре. Внешне он представляет собой пластину зеленого цвета сердцевидной формы. Заросток развивается на почве, к которой прикрепляется с помощью ризоидов.
По мере развития гаметофита на его нижней стороне формируются органы полового размножения. В них созревают половые клетки двух видов: яйцеклетки и сперматозоиды.
Условия оплодотворения в цикле развития папоротника орляка
Гаплоидный набор хромосом, который имеют половые клетки гаметофита, изменяется на двойной в процессе их слияния. Оплодотворение у папоротников имеет свои особенности. Во-первых, мужские и женские половые клетки на одном заростке созревают в разное время. Поэтому слияние гамет возможно только между разными растениями. Такой тип оплодотворения называется перекрестным.
Второй особенностью этого процесса у папоротников является обязательное наличие воды. Дело в том, что половые клетки споровых растений не могут самостоятельно двигаться. Поэтому сперматозоид может добраться до яйцеклетки только с помощью воды. Таким образом, папоротники хоть и относятся к группе первых наземных растений, но не утратили связь с прежней средой обитания.
Далее из оплодотворенной яйцеклетки развивается растение бесполого поколения, на нем созревают споры, и процесс повторяется.
Продолжительность жизни
Сколько может повторяться цикл развития папоротника? Это зависит от конкретного вида растения и места его произрастания. Так, у травянистых форм умеренных широт листья отмирают каждый сезон, а в тропиках растут несколько лет. Но благодаря наличию подземного видоизменения побега, который называется корневищем, само растение остается жизнеспособным независимо от времени года и климатических условий. Во многом именно эта особенность строения сохранила эти древние растения до современного этапа развития органического мира.
Корни папоротников выполняют свои функции в среднем около четырех лет, после чего заменяются новыми. А вот побег может сохранять свою жизнеспособность до 100 лет.
Итак, мы рассмотрели особенности развития одного из отделов высших споровых растений – Папоротниковидные. Для этих растений характерны следующие признаки:
- Появление настоящих тканей (механических, проводящих, покровных) и вегетативных органов (листьев, придаточных корней, видоизмененного подземного побега).
- Бесполое размножение осуществляется с помощью специализированных клеток – спор.
- В цикле развития папоротника преобладает спорофит. Это бесполое поколение, имеющее листостебельное строение.
- Гаметофит папоротника называется заростком. Он представляет собой зеленую пластинку сердцевидной формы с диаметром до 1 см. Заросток развивается отдельно от спорофита и анатомически с ним не связан.
- В жизненном цикле наблюдается последовательное чередование поколений – полового и бесполого.
Источник