Папоротники

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.

Жизненный цикл развития папоротника

Сегодня мы рассмотрим строение папоротника, цикл его развития и поговорим о разнообразии отдела папоротникообразных. Чтобы детально разобраться в жизненном цикле папоротника, необходимо вспомнить строение его основных органов.

Подземная часть папоротника представлена корневищем. От корневища отходят корни. Надземные части представлены особыми листьями. Надо сказать, что у этого растения не совсем привычные нам листья. От обычных листьев всех растений, которые мы можем увидеть за окном, тех растений, которые являются цветковыми, листья папоротника отличаются некоторыми существенными деталями:

  1. У папоротника лист растет неограниченное время.
  2. На нижней стороне листьев располагаются споры в мешочках спорангиях.

На привычных нам листьях, например, у тополя, у клена, у каких-нибудь травянистых растений вроде подорожника, у всех цветковых растений, мы никогда никаких спорангий со спорами на нижней части листьев не увидим. Поэтому перед нами, как справедливо полагают ученые, не совсем листья. Перед нами особые образования, которые являются чем-то средним между веткой и листом. Папоротники — древние растения. У них эти части ещё не такие совершенные, как у привычных нам цветковых растений.

Листья папоротника называются вайи, именно потому они и получили особое название, что они не совсем такие же листья, как у цветковых растений. С нижней части вайи и располагаются спорангии со спорами. Эти спорангии выглядят, как своеобразная небольшая люстра. Шарики со спорами на тонких ножках действительно выглядят похожими на потолочный светильник.

Кроме того, для защиты служит особый вырост, который на всякий случай, как зонтик, закрывает этот пучок спорангиев. Пучок спорангиев называется сорус, а вырост в виде зонтика, который защищает сорус — пучок спорангиев — называется индузия. Если мы видим спорангии, значит, в чередовании поколений перед нами бесполое поколение — спорофит. У гаметофитов (полового поколения) мы никаких спорангиев бы не увидели.

Пора перейти к циклу развития папоротника

Основные стадии развития папоротника

Из спорангиев, когда в них созревают споры, они начинают вылетать. Сами спорангии удивительно приспособлены для этого. Когда споры в них уже созрели, спорангии особым образом трескаются, а часто, даже ещё и выворачиваются наружу. Споры от этого высыпаются и летят по ветру. Споры очень лёгкие и по воздуху они могут, как пыль, улететь на значительное расстояние от папоротника, от той вайи, где они образовались.

Из спор, когда они падают на влажную почву, начинает образовываться следующее поколение. Вспомним, по чередованию, из спор должно вырасти половое поколение. Оно совершенно не похоже на бесполое. Помните комплимент, которым старуха Шапокляк одарила крокодила Гену? Она сказала: «Это хорошо, что вы зеленый и плоский». Вот так можно охарактеризовать и половое поколение папоротника — крохотная зелёная пластинка примерно с ноготок размером, немножко похожа на сердечко.

Главное, что есть у этого маленького, плоского, зелёного сердечка, находится не с верхней стороны, а с нижней. От нижней стороны гаметофита — этого зелёного плоского сердечка — отходят тонкие ниточки. Это не корни — это ризоиды, те самые ризоиды, о которых можно услышать у водорослей или мохообразных. У гаметофита (полового поколения папоротников), настоящих корней нет. Он прикрепляется к почве ризоидами — теми же органами прикрепления, что были у древних растений — его предков.

Увидим мы здесь и более важные части, например, небольшие мешочки, в которых должны созревать яйцеклетки, ведь перед нами половое поколение. Мы должны найти, где здесь образуются половые клетки. Итак, яйцеклетки созревают недалеко от выреза, который делает нашу пластинку похожей на сердечко. Рядом, но ближе краешку, располагаются другие мешочки. В этих мешочках, которые идут по краю, созревают сперматозоиды. И вот здесь, понятно почему, у гаметофита такое строение и почему он такой плоский.

После дождя вода затекает под тонкую пластинку и некоторое время там остаётся. Образуется влажная среда, в которой сперматозоиды из своих мешочков переплывают к яйцеклеткам. Итак, перед нами гаметофит. Этот гаметофит — обоеполый, то есть он гермафродитный, и под ним образуется влажная среда, в которой по этой водяной плёночке переплывает сперматозоид к яйцеклетке. Это означает, что происходит оплодотворение и там, где только что были яйцеклетки, уже образуются зиготы, то есть, оплодотворённые яйцеклетки, первые клетки нового будущего организма.

Заключение

  • Из зиготы, в чередовании поколений, всегда вырастает спорофит — новое бесполое поколение. Вот и замкнулся жизненный цикл папоротника. После оплодотворения из зиготы мы снова можем перейти к крупному папоротнику — к бесполому поколению, с которого мы и начинали.
  • Заметим, что у мохообразных, долгоживущим и относительно крупным, является половое поколение — гаметофит, а спорофит мохообразных — маленький и паразитирует на гаметофите. У папоротникообразных всё наоборот: крупным и долгоживущим является бесполое поколение. А половое поколение папоротникообразных — крохотное, маленькое и достаточно быстро отмирает.
  • Можно сказать, что папоротникообразные в развитии поколений, в отличие от мхов, сделали ставку на бесполое поколение. Именно оно, как говорят учёные, доминирующее, господствующее, то есть, долгоживущее и долго не отмирает. А половое поколение живёт очень короткой жизнью и, можно даже сказать, нужно только для того, чтобы провести оплодотворение.

Строение и жизненный цикл развития папоротника

Папоротник постоянно считался довольно любопытным растением. Эти старейшие жильцы нашей планеты зародились на Земле тысячи лет назад. Они обитают в тенистых уголках. В древние времена произрастали величественные древовидные папоротники. В современной флоре хоть и есть подобные виды, но их осталось немного. Современный папоротник превратился в декоративный комнатный или садовый цветок. Следует внимательно рассмотреть и описать жизненный цикл папоротника.

Описание растения

Папоротники часто используют для декорации ландшафта. Они неприхотливы по своей природе, весьма красивы и разнообразны. Папоротники иногда называют орляками за их перистый рисунок листвы, напоминающий крылья орла. Одним из самых распространённых видов папоротника, является «Щитовник». Папоротники — самый крупный класс плаунов. Они похожи на мхи, но при этом не являются ими.

У этого красавца есть много полезных качеств. Содержащийся в них белок, с лёгкостью усваивается человеческим организмом и придаёт ему тонус. Также известно его благотворное влияние на нервную систему человека.

Местом зарождения папоротникообразных считают Северный Китай и Дальний Восток. Однако, самое увлекательное в этом представителе флоры — это процедура его размножения, называемая циклом развития.

Стадии цикла размножения

Произрастает папоротник весьма занимательным способом: его перистые листья (вайи) лезут прямо из почвы, без ствола и стебля. Поначалу вайи чем-то похожи на раковину моллюска, постепенно они распрямляются и начинают напоминать простой крючок до того момента, пока совсем не распустятся. Несмотря на невероятные легенды и мифы, цветков на папоротниковидных никогда не бывает, а размножение происходит за счёт спор.

Типы размножения

Все этапы, стадии и фазы называются циклом жизни папоротника, который он проходит от прорастания первичного листика до появления взрослого и зрелого экземпляра способного к размножению. Этот цикл развития называется замкнутым и разделён на два типа:

Оба типа серьёзно различаются между собой. При всём этом, именно папоротником того вида, который известен всем, считается поколение, развитое бесполым образом. Такие растения называются спорофитами.

Для рождения новой особи на обороте листа взрослой и созревшей для размножения особи должны появиться споры, которые потом постепенно развиваются. В такой споре гаплоидный или гаметический (одинарный) набор хромосом. Эта фаза на жизненном пути папоротника, несомненно, самая важная. Без созревших спор у папоротника не будет потомства.

Эти зародыши бесцветковых растений располагаются в своеобразном «пакетике», который со временем лопается, и споры разлетаются по сторонам. В живое растение превратятся не все зародыши, а только попавшие в благоприятную среду, где тепло, влажно и безветренно. Но такие обстоятельства складываются редко.

В подходящей и удобной обстановке из спор появляются крохотные ростки (гаметофиты), слегка напоминающие маленькие сердечки. Спустя некоторое время на них появляются женские и мужские половые органы.

Отростки снабжены небольшими нитевидными корешками, которыми прицепляются к земле в месте своего дальнейшего развития. Это половое поколение. Органы мужских особей называются антеридиями и содержат сперматозоиды, а женские именуются архегониями и снабжены яйцеклетками.

Сперматозоиды довольно быстро погибают в сухих условиях и могут перемещаться только в воде. Следовательно, оплодотворение происходит исключительно при большой влажности. Гаметофиты имеют своеобразное строение для скопления воды от внешних источников (дождя, росы), что, в свою очередь, и служит средой для передвижения мужских половых клеток.

В случае оплодотворения женской клетки зарождается новый вид клетки именуемой «зиготой». Из неё начнёт постепенно расти эмбрион бесполого поколения или спорофит.

Этот зародыш оснащён своеобразной ножкой, которую он использует для поглощения питательных веществ из почвы. Затем прорастает первичный листок, из которого со временем вырастет бесполый папоротник.

Жизненный цикл кратко

Принимая во внимание, невозможность оплодотворения и последующего роста такого растения без воды, можно с уверенностью сказать, даже несмотря на то, что весь жизненный круговорот папоротников происходит на суше, такие растения не совсем отвыкли от водной среды обитания, породившей всё живое.

Жизненный цикл папоротникообразных протекает по следующей схеме :

  • взрослая особь, способная к размножению;
  • присутствие спор на обратной стороне листка;
  • полное созревание пакетиков со спорами, с их последующим распылением;
  • при попадании такого зародыша в благоприятные условия он прорастает, закрепившись на месте;
  • из споры развивается маленький росток, который закрепляется на месте благодаря нитевидным корешкам (ризоидам);
  • на ростке появляются мужские и женские половые органы;
  • сперматозоиды передвигаются по собранным гаметофитами каплям дождя и росы к яйцеклетке;
  • половые клетки мужских особей внедряются в яйцеклетку, оплодотворяя её;
  • в оплодотворённой клетке (зиготе) зарождается молодой листок (спорофит);
  • из листка разрастается новый папоротник со спорами для дальнейшего размножения.

Искусственное размножение

Папоротник является весьма интересным и своеобразным растением, поэтому нет ничего необычного в том, что многие люди предпринимают попытки размножить его прямо у себя дома.

Проращивание спор

Это непростой способ, и освоить его довольно сложно. Поэтому по рассказам самих садоводов, они зачастую попросту разделяют куст папоротника на отдельные части с корнями и почками, а затем рассаживают в благоприятных тенистых местах своего сада.

Однако не все виды папортника способны размножаться вегетативно. Некоторым из этих растений характерна одна -единственная точка роста, и каких-либо дополнительных почек на них не появляется.

Таким образом, для размножения подобного вида остаётся проращивать споры, иначе размножить его никак не получится. Как уже известно, после прорстания споры папоротник пройдёт весь жизненный цикл, и только тогда на свет появится новоя особь.

Следует рассказать, в какой последовательности нужно проводить проращивание спор папоротника.

  • Листок созревшего растения, покрытый выпуклостями коричневого цвета (мешочки со спорами), нужно отрезать и положить в бумажный пакет. Ни в коем случае не в целлофановый;
  • Пакет с листком нужно положить на сутки в любое тёплое место, не забывая периодически встряхивать;
  • Когда споры окончательно созреют и выпадут из своих мешочков, нужно их достать из пакета и поместить в подготовленную питательную смесь, состоящую из песка, торфа, угля и покрошенной зелени;
  • Посуду со смесью и прорастающими спорами следует поставить во влажное и тёплое место с температурой не меньше двадцати пяти градусов Цельсия. Поверхность следует с определёнными интервалами увлажнять из пульверизатора и никаким образом не допускать её полного высыхания. Для улучшения эффекта и уменьшения испарения влаги, ёмкость нужно накрыть стеклом.

После появления первых ростков, полив производить с большей ответственностью, потому что на этом этапе развития влага является преобладающей составляющей всего процесса. При отсутствии воды не произойдёт оплодотворения яйцеклетки, и все приготовления пойдут насмарку. Ведь вырастить папоротник из споры — это самый настоящий труд.

Поколения папоротника

С появлением каждого отростка жизненный цикл начинается вновь и в его состав войдут оба вида поколений.

При этом половое поколение — это всего лишь малюсенький отросточек, выросший из споры для недолгой жизни. Однако молодой побег, появившийся потом, сможет развиваться долгое время. Встречаются виды, доживающие до ста лет. Это и есть окрепшее бесполое поколение.

Тем не менее, сильные растения такого типа не смогут появиться, миновав этап полового размножения.

Стадии развития папоротника

Жизненный цикл папоротника — это все стадии, фазы и этапы, которые растение проходит, начиная от своего появления и зарождения первого листочка, и заканчивая появлением нового, готового к размножению экземпляра. Такой цикл является замкнутым и подразделяется на два типа или вида. Размножение папоротников бывает:

  • половым;
  • и бесполым.

Эти два типа очень сильно отличаются друг от друга. При этом непосредственно папоротником в том виде, в котором мы его знаем, называют как раз поколение, которое развилось бесполым способом. Такое поколение носит название спорофит.

Для зарождения молодого папоротника на задней стороне листьев материнского (или отцовского, это кому как нравится) растения должны появиться споры, которые и начнут там развиваться. Это, пожалуй, самая важная фаза жизненного цикла папоротника, потому что без нее никакого развития просто не произойдет.

Эти споры находятся в своеобразном «мешочке», который после созревания лопнет, в результате чего споры просто разлетятся в разные стороны. Жизнь дадут только те из них, которые попадут в хорошие и подходящие для них условия — во влажное, теплое, сухое и непродуваемое ветром место, что случается нечасто. Только в этом случае из спор получатся растения.

В благоприятных условиях из спор развиваются маленькие растения-отросточки, напоминающие небольшие сердечки (гаметофиты), на которых немного позже и появятся мужские и женские клетки (их еще называют половые органы).

Гаметофиты имеют маленькие тонкие корешки-ниточки, которыми они зацепляются за почву, где и развиваются. Это и есть половое поколение папоротника. Мужские органы именуются антеридиями, а женские клетки носят название — архегонии.

Сперматозоиды могут передвигаться исключительно в водной среде, на суше они быстро погибают, поэтому и оплодотворение возможно только в случае высокой влажности. Росточек имеет такую форму, в которой скапливается попадающая на него извне вода — роса или дождевая вода. По ней и передвигаются сперматозоиды.

Если оплодотворение все-таки произошло, появляется новая клетка под названием «зигота», и уже из нее начинает развиваться спорофит. Спорофит — это зародыш бесполого поколения папоротников.

У спорофита имеется ножка, с помощью которой он получает питательные вещества. А уже потом, по мере развития, появляется первый листик, от которого и начинается рост нового папоротника.

Поскольку без воды оплодотворение и дальнейшее развитие не произойдет, можно сказать, что несмотря на то, что жизненный цикл папоротников все свои этапы проходит на поверхности земли, эти растения все-таки не совсем отошли от той среды обитания, в которой изначально и зародилась жизнь — воды.

Схематично жизненный цикл папоротника можно представить следующим образом:

  • взрослый папоротник, способный к размножению;
  • наличие спор на внутренней стороне листа папоротника;
  • полное созревание мешочков со спорами, после которого споры выпадают и разлетаются;
  • в случае попадания споры в нужные и пригодные для жизни условия она закрепляется на месте и прорастает;
  • из споры образуется маленький отросток, который прикрепляется к месту произрастания корешками-нитями (такие нити называются ризоидами);
  • на отростке появляются женские и мужские половые клетки, при этом женские половые органы содержат яйцеклетку, а мужские — сперматозоиды;
  • по воде, образующейся на отростках-зародышах в результате как выпадения росы, так и просто дождя, сперматозоиды передвигаются к яйцеклетке;
  • сперматозоиды попадают внутрь яйцеклетки и оплодотворяют ее;
  • в такой яйцеклетке (она называется зиготой) зарождается и появляется из нее молодой листочек (спорофит);
  • из этого молодого листочка появляется новый папоротник, на котором в дальнейшем созреют споры для последующего размножения.

Как размножить папоротник спорами

Папоротник — очень интересное и своеобразное растение, поэтому нет ничего удивительного в том, что его пытаются размножить и в домашних условиях.

Размножение спорами – это достаточно сложный процесс, и освоить его не так-то просто. Поэтому чаще всего цветоводы просто делят куст папоротника на несколько частей с корневищами и почками, и рассаживают в подходящие тенистые места своего сада.

Но не все папоротники размножаются вегетативным способом. Некоторые виды этих растений имеют только одну точку роста, и никаких дополнительных почек на них не образуется.

Вот для размножения такого вида папоротника и следует проращивать споры, по-другому размножить его просто не получится. Именно после прорастания споры жизненный цикл папоротника будет пройден полностью, и из него получится новое растение.

Проращивается спора папоротника следующим образом:

  • увидев, что на листочке взрослого папоротника образовались коричневатого цвета выпуклости (это и есть мешочки со спорами), такой лист отрезают и кладут в пакет. Пакет должен быть бумажным, а не целлофановым;
  • пакет с листом на сутки кладут в какое-нибудь теплое место. при этом пакет периодически нужно встряхивать;
  • после того, как споры созрели и выпали, их нужно вытащить из пакета и высыпать на подготовленную заранее питательную смесь, которая состоит из торфа, песка, угля и измельченной зелени;
  • емкость со смесью, в которой будут прорастать поры, ставят во влажное и теплое место (не менее 25 градусов), периодически брызгая на поверхность теплой водой из пульверизатора и ни в коем случае не допуская ее высыхания. Для лучшего эффекта и меньшего испарения емкости со спорами можно прикрыть стеклом.

После того, как появились первые росточки, за поливом нужно следить еще более внимательно, так как влажность в это время — необходимая составляющая развития растения. Без воды оплодотворения не произойдет, и все труды пойдут насмарку. А вырастить папоротник из споры — это действительно труд.

Когда появляется новый молодой папоротник, вновь начинается жизненный цикл, включающий в себя половое и бесполое поколения.

При этом половое поколение — это тот самый маленький отросток, который образуется из спор и живет совсем недолго. А вот появившийся из него молодой папоротник, который и растет долгие годы (некоторые виды доживают до 100 лет) — это как раз то самое крепкое бесполое поколение.

Однако крепкое бесполое поколение невозможно получить, минуя этап полового размножения.

Папоротники, хвощи, плауны. Общая характеристика, размножение и значение для человека

Папоротники распространены фактически по всему земному шару, начиная с пустынь и кончая болотами, рисовыми полями и солоноватыми водоемами. Наиболее разнообразны — в тропических влажных лесах. Там они представлены как древовидными формами (до 25м в высоту), так и травянистыми и эпифитами (произрастающими на стволах и ветвях деревьев). Встречаются виды папоротников длиной всего лишь в несколько миллиметров.

Строение папоротников

Обычное растение папоротника, которое мы видим, — это бесполое поколение, или спорофит. Почти у всех папоротников он многолетний, хотя есть немногие виды, имеющие однолетний спорофит. Папоротники имеют придаточные корни (лишь у некоторых видов они редуцированы).

Листва, как правило, по массе и размерам преобладает над стеблем. Стебли бывают прямостоячие (стволы), ползучие или вьющиеся (корневища); нередко ветвятся. Наши лесные папоротники (страусник, орляк, щитовник мужской) имеют хорошо развитое корневище с отходящими от него многочисленными придаточными корнями. Над землей располагаются только крупные перисторассеченные листья — вайи.

Молодой лист улиткообразно свернут, по мере роста он распрямляется. У некоторых видов развитие листа происходит в течение трех лет. Листья папоротников растут своей верхушкой, как стебли, что указывает на их происхождение от стебля. У других групп растений листья нарастают от основания.

По своим размерам они могут быть от нескольких миллиметров, до трех и более метров в длину и у большинства видов выполняют две функции — фотосинтезирующую и спорообразовательную.

Размножение папоротников

На нижней стороне листа обычно находятся коричневые бугорки — сорусы с расположенными в них спорангиями, прикрытые сверху тонкой пленкой. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры, при помощи которых и происходит размножение папоротника.

Из споры лесного папоротника, попавшей в благоприятные условия, развивается гаплоидный заросток, гаметофит, маленькая зеленая пластинка сердцевидной формы, до 1см в диаметре. Заросток растет в затененных, влажных местах и прикрепляется к почве при помощи ризоидов. На нижней стороне гаметофита развиваются антеридии и архегонии.

Процесс размножения папоротников

Оплодотворение происходит только при наличии достаточного количества влаги. По водяной пленке сперматозооны двигаются к архегонию, выделяющему определенные химические стимуляторы типа яблочной кислоты. Из возникшей диплоидной зиготы развивается диплоидный спорофит. Первоначально он растет как паразит на гаметофите, но вскоре у него формируются собственные корни, стебель и листья — он становится самостоятельным растением. На этом завершается цикл развития папоротника.

«Завоевание» папоротниками суши оказалось неполным, так как поколение гаметофита может существовать только при обилии влаги и тени, а для слияния гамет необходима водная среда.

Хвощи — строение

Хвощи представлены преимущественно ископаемыми формами. Они возникли в течение девона и переживали расцвет в каменноугольном периоде, достигнув большого разнообразия форм — вплоть до гигантов высотой в 13м.

Современные хвощи насчитывают около 32 видов и представлены мелкими формами — не более 40см высоты. Они встречаются от тропиков до полярных областей, за исключением Австралии, и могут жить как в болотистых, так и сухих местностях. Некоторые виды имеют в эпидермисе отложения кремния, что придает им шероховатость.

Размножение и развитие хвощей

Спорофит у хвощей состоит из горизонтально разветвленного подземного стебля — корневища, от которого отходят тонкие, ветвящиеся корни и членистые надземные стебли. Некоторые боковые ветви корневища способны образовывать небольшие клубни с запасом питательных веществ.

Размножение хвощей

Стебель содержит многочисленные сосудистые пучки, расположенные кольцом вокруг центральной полости. На стеблях, как и на корневище, ясно выражены узлы, придающие им членистое строение.

От каждого узла отходит мутовка вторичных веточек. Листья мелкие, клиновидные, расположены тоже мутовками, охватывают стебель в виде трубочки. Фотосинтез происходит в стебле.

Кроме ассимилирующих стеблей у хвоща полевого есть еще неветвистые спороносные побеги бурого цвета, на концах которых развиваются спорангии, собранные в колоски. В них образуются споры. После высыпания спор побеги отмирают, а им на смену вырастают зеленые ветвистые (вегетативные, летние) побеги.

Плауны — строение

Плауны были широко распространены в конце девонского и в каменноугольном периодах. Многие из них были высокими древовидными растениями. В настоящее время сохранилось незначительное, по сравнению с прошлым, число видов (около 400) — все это небольшие растения — до 30см в высоту. В наших широтах они встречаются в хвойных лесах, реже — на заболоченных лугах. Основная же масса плаунов — жители тропиков.

Обычным у нас видом является плаун булавовидный. Он имеет стелющийся по земле стебель, от которого вертикально вверх отходят игольчато-ветвящиеся боковые побеги. Листья у него — тонкие, плоские, располагаются по спирали, густо покрывая стебель и боковые веточки. Рост плаунов происходит только в точке роста, так как камбий в стебле отсутствует.

Плаун годичный — фото

Размножение плаунов

На верхушке стебля находятся особые листья — спорофиллы, собранные в стробил. Внешне он напоминает сосновую шишку.

Прорастающая спора дает заросток (гаметофит), который живет и развивается в земле в течение 12-20 лет. Он не имеет хлорофилла и питается с помощью грибов (микориза). Смена полового и бесполового поколений у хвощей и плаунов происходит точно так же, как и у папоротников.

Ископаемые папоротникообразные образовали мощные пласты каменного угля. Каменный уголь используется в качестве топлива и сырья в различных областях промышленности. Из него получают бензин, керосин, горючий газ, различные красители, лаки, пластмассы, ароматические, лекарственные вещества и т.п.

Значение папоротников, хвощей и плаунов

Современные папоротникообразные играют заметную роль в образовании растительных ландшафтов на Земле. Кроме того, человек использует хвощи как мочегонное средство, как индикатор кислотности почв. Благодаря жесткости стеблей, связанной с отложениями кремния в стенках клеток, хвощи употребляли для полировки мебели, чистки посуды.

Споры плаунов используются в медицине в качестве присыпки, щитовник мужской — как глистогонное. Их употребляют для лечения табачной зависимости, алкоголизма и глазных болезней. Некоторые виды папоротникообразных разводятся как декоративные (адиантум, асплениум, нефролепис).

Так как гаметофит плаунов развивается очень медленно (12-20 лет), эти растения следует охранять.

Как проходит жизненный цикл папоротника — стадии развития и размножения

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.

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.

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:

  1. Почва в горшке обильно поливается.
  2. Куст вытаскивается.
  3. Корневая система делится на несколько частей.
  4. 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:

  1. Готовится грунт.
  2. Хорошо увлажняется.
  3. Высеваются споры.
  4. Поверх них насыпается слой (2-3 см) грунта.
  5. 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:

  1. На листьях формируется спорангий со спорами внутри.
  2. Созревшие споры отрываются от материнского куста и распространяются по территории с помощью воды или ветра.
  3. При оптимальных условиях спора формирует заросток и ризоидом крепится к почве.
  4. На изнанке заростка созревают женские и мужские половые клетки, происходит оплодотворение.
  5. Из оплодотворенной клетки формируется зигота. Из нее корневая система прорастает в землю.

Нужно знать! У папоротника не все листья споровые. Есть стерильные и бесполые.

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.

Цикл развития папоротника: схема, определение, таблица и описание

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.