В цикле развития папоротниковидных преобладающим поколением является
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 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Спорофит и гаметофит – поколения в жизненном цикле растений, которые постоянно чередуются друг с другом. Это означает, что у них происходит чередование полового с бесполым размножением.
Гаметофит отвечает за половое размножение, а спорофит – за бесполое. Тема, возможно, кажется нелегкой для школьников, однако вопросы по ней часто встречаются в заданиях в ЕГЭ и ОГЭ по биологии, потому следует разобраться.
Что такое гаметофит и спорофит в биологии
Спорофит – одно из чередующихся поколений, относится к бесполому. Многоклеточная диплоидная фаза, происходящая в период жизни водорослей и растений.
Бесполое развитие происходит из зиготы, в которой появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской яйцеклетки, оплодотворенной мужской гаметой.
Гаметофит – гаплоидная или половая фаза в жизненном цикле растений, которая, в свою очередь, развивается из спор и производит половые мужские и женские клетки, или гаметы. Когда гаметы сливаются вместе или оплодотворяются, снова наступает гаплоидное поколение.
Гаметы бывают двух видов:
Мужские гаметы. Появляются из мужских гаметангий – антеридий. У споровых и водорослей они называются сперматозоидами, у семенных – спермиями. Отличаются между собой подвижностью, сперматозоиды имеют жгутики, поэтому могут двигаться.
Женские гаметы, представляющие собой неподвижные яйцеклетки. Образуются в женских гаметангиях, которые носят название – архегонии.
У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит в архегонии, после которого появляются споры. Жизненный цикл продолжает свое чередование.
Чередование поколений особо выражено у споровых растений. У папоротников, плаунов, хвощей гаметофит находится раздельно от спорофита, но преобладает гаплоидность.
Гаметофит выражен недолговечным маленьким ростком, на котором затем вырастает спорофит. У мхов нет разделения между фазами, коробочка со спорами развивается на гаметофите.
Цветковые или покрытосеменные растения для размножения используют опыление, когда мужские гаметы в тычинках переносятся к женским в пестиках. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде – шишках, и оплодотворение происходит, как и у покрытосеменных.
Однако семя голосеменных развивается из семязачатка, который открыт на семенной чешуе, у покрытосеменных оно находится внутри плода.
Схема жизненного цикла высших растений проста: постоянное чередование полового (гаплоидного) с бесполым (диплоидным) поколением.
Таблица «Отличия гаметофита и спорофита у растений»
Гаметофит и спорофит могут отличаться по размеру и этапам формирования.
Гаметофит | Спорофит |
Относятся к гаплоидам, имеют только один набор хромосом. | Относятся к диплоидам из-за наличия двух наборов хромосом. |
Размножение происходит половым путем. | Размножение происходит бесполым способом. |
Для процесса характерно образование гамет – мужских и женских половых клеток: спермий, яйцеклеток и сперматозоидов. | Для стадии характерно образование специальной клетки – споры, предназначенной бесполому размножению. |
Образование гамет происходит, когда в гаметофите начинается деление (митоз) из гаплоидных клеток. | Образование спор происходит, когда в спорофите начинается деление (мейоз) из диплоидных клеток. |
При оплодотворении женской гаметы мужскими образуется зигота. Затем из зиготы образуются споры. | Когда спора делится способом, который называется митоз, наступает диплоидная фаза жизненного цикла. |
Почему в жизненном цикле растений преобладает спорофит?
Преимущества спорофита:
в водной среде происходит передвижение гамет, а на поверхности земли растения не способны перемещать свои споры;
из-за изменчивых условий на поверхности земли диплоидным организмам легче сохранить рецессивные признаки, которые могут стать необходимыми для выживания в изменившейся среде обитания.
В жизни покрытосеменных, голосеменных, большей части споровых, кроме мхов, преобладает гаплоидность. Обусловлено это тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни.
Гаметофит – это, непосредственно, оплодотворение, а спорофит – появление спор. Споры необходимы для дальнейшего распространения, произрастания вида растения на земле.
Именно диплоидный вид организма способен вынести меняющиеся условия наземной жизни.
Споры папоротника
Поэтому диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводной растительности – водорослей преобладает гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли – хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.
Примеры решения задач
Задача 1
Какой хромосомный набор у клеток гамет и заростка папоротника? Каким способом происходит деление этих клеток?
Решение.
Заросток с гаметой папоротника обладают гаплоидным набором хромосом. Гаметы папоротника образуются с помощью митоза из клеток гаметофита в архегониях.
Задача 2
У соматических кукурузных клеток 20 хромосом. Какой набор хромосом содержат клетки пыльцы?
Решение.
В генеративной клетке пыльцы содержится 10 хромосом, так как она образуется в процессе митоза.
Задача 3
Каким хромосомным набором обладают листья и заросток папоротника? Каким видом деления и из чего образуются эти клетки?
Решение.
Взрослые клетки листьев характеризуются диплоидном хромосомным набором, заростка – гаплоидным, так как образуется из споры.
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.
Деление куста
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.
Deprecated: Функция _posts с версии 5.12.0 считается устаревшей! Используйте yarpp_. in /home/greensotka/www/wp-includes/s.php on line 4861
Источник