Более 10 000 видов папоротников широко распространены по всему земному шару и встречаются в самых различных местах. Наиболее разнообразны папоротники во влажных тропических лесах. Там они растут не только на почве под деревьями, но и, представьте себе, на стволах и побегах деревьев.
В полумраке сырых тенистых участков тропических лесов обильно размножились древовидные и лиановидные папоротники. В водоемах обитают плавающие многолетние папоротники.
В странах умеренного климата древовидных папоротников мы не встретим, но многолетних травянистых папоротников довольно много. В России произрастает около 100 видов папоротников.
Читая учебник «Биология. 7 класс. Многообразие живых организмов», вы узнали, что папоротниковидные (или папоротники) считаются высшими споровыми растениями. Они, в отличие от представителей низших растений - водорослей, имеют стебли, корни, листья, но строение этих важных органов у папоротников характеризуется некоторыми особенностями.
Обычно стебель папоротников не бывает сильно развит и не достигает таких размеров и прочности, как у других высших растений (цветковых или голосеменных). Только у тропических древовидных папоротников стебли имеют вид прямостоячих стволов, на верхушке которых развивается целая, не очень большая крона крупных листьев.
У большинства травянистых папоротников стебель короткий и называется корневищем. По форме и расположению корней и листьев корневища подразделяются на два типа.
У одного типа корневищ придаточные корни располагаются главным образом на нижней, как бы «брюшной» стороне, а листья - на верхней, «спинной» стороне корневища. Есть виды папоротников, корневища которых равномерно покрыты придаточными корнями и листьями по всем направлениям.
Листья по массе и размерам (у некоторых до 30 м в длину) преобладают над стеблем. У большинства папоротников листья имеют черешок и красивую перистую пластинку, однократно, дважды или многократно рассеченную. Пластинка перистого листа имеет стержень, или рахис (от греч. rhachis - позвоночник), представляющий собой продолжение черешка.
Отрастая от корневища, молодые листья имеют закрученный вид, напоминая своей формой улитку или крупный завиток. И что интересно, листья папоротников длительное время сохраняют свой верхушечный рост.
Для листьев высших растений такой рост не является типичным. Верхушечный рост свойствен стеблям, а не листьям. Поэтому красивые крупные перистые листья папоротников, с научной точки зрения, больше похожи на стебли.
В клетках листьев папоротников, как и у всех зеленых растений, происходит важнейший процесс образования органических веществ на свету - фотосинтез. Листья папоротника выполняют функцию питания.
У многих видов листья, кроме обеспечения всего растения органическими веществами, являются и органами спороношения.
Есть виды папоротников, у которых листья дифференцированы. На одном и том же экземпляре папоротника располагаются листья без спорангиев, их называют стерильными, и листья, на которых располагаются спорангии со спорами. Научное название таких листьев - фертильные (от лат. fertilis - оплодотворяющий).
У папоротников, как у типичных высших споровых растений, важнейший процесс размножения начинается с момента созревания спор, которые у большинства видов располагаются на нижней, обратной поверхности листа.
Споры формируются в особых образованиях - спорангиях. Группа расположенных скученно спор у некоторых видов папоротников превращается в особые образования, называемые сорусами.
О том, каким образом и при каких условиях споры прорастают и превращаются в небольшие пластинки - заростки, на которых образуются специальные органы, дающие клетки двух типов, и как в результате оплодотворения возникает новое, молодое папоротниковое растение, вы уже знаете (см. учебник, с. 63).
Папоротники - растения очень древние. Когда-то на нашей планете вместе с другими споровыми растениями они образовывали сплошной растительный покров суши. В заболоченных лесах каменноугольного периода среди гигантских хвощей и плаунов росли величественные древовидные папоротники, высота которых достигала 30 м.
Отпечатки крупных перистых листьев можно видеть сейчас на кусках каменного угля, в образовании которого принимали участие древовидные папоротники.
Окаменелые остатки стволов были найдены в каменноугольных отложениях всех континентов, вплоть до 70° с. ш.
Потомки древних папоротников, распространяясь по Земле от тропиков к северу, нашли себе приют и в тени наших российских лесов.
В их жизнедеятельности появилась сезонная периодичность: весной начинается рост и развитие, к осени рост приостанавливается, листья отмирают у большинства видов папоротников. Но у некоторых видов происходит перезимовка листьев, как напоминание о том, что в тропиках на фоне постоянной вечнозеленой растительности папоротники тоже являются вечнозелеными.
Красивые перистые листья папоротников дали название этим растениям. Слова «перо», «парить», «папоротник» характеризуют особенности строения листьев.
В живой природе нашей Земли папоротники, в отличие от других высших споровых растений (хвощевидных и плауновидных), имеют большое экологическое значение. Они - необходимые и важные компоненты лесных экосистем, часто доминируют в травяно-кустарничковом ярусе, образуя сплошные густые заросли.
Многие папоротники с крупными красивыми или изящно рассеченными воздушными листьями являются зеленым украшением садов и парков. Папоротник нефролепис давно стал привычным комнатным растением, радуя людей ажурной легкостью своих листьев.
Водные папоротники не только служат украшением аквариумов, но и обеспечивают их обитателей кислородом.
Папоротники нуждаются в защите и охране. Очень часто люди, посещая леса и парки, привлеченные красотой и живописностью листьев папоротников, собирают их для украшения букетов. Нельзя этого делать. Многие люди не знают, что ткани листьев папоротников, древних и ценных растений, очень быстро погибают. Поникшие, увядающие листья становятся малопривлекательными, и люди выбрасывают их из букетов, не задумываясь о последствиях своих поступков. В результате в лесах уменьшается количество таких красивых, полезных и необходимых природе растений, как папоротники.
Для того чтобы не наносить непоправимого вреда живой природе, не губить ценные, полезные виды, необходимые для лесных экологических систем, нужно изучать особенности жизнедеятельности и распространения растений, знать их виды.
Наиболее распространенными в современном растительном покрове Земли родами папоротников являются Щитовник, Кочедыжник, Орляк, водные папоротники Сальвиния и Азолла и др.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Отдел папоротниковидные составляют сосудистые растения, к которым относится как современные, так и древнейшие высшие. Сейчас насчитывается около десяти тысяч видов различных папоротников, широко распространенных по всему миру, которые могут встретиться в любой точке планеты.
Общая характеристика папоротниковидных, виды, названия
Влажные тропические леса обладают наилучшими условиями для их произрастания. Здесь насчитывается наибольшее количество видов папоротников, которые растут не только на почве, но даже на стволах и побегах деревьев.
Папоротниковидные растения можно встретить в щелях скал, на болотах, озерах, стенах домов, дорожных обочинах. Темные участки тропических лесов идеальны для размножения лиановидных и древовидных папоротников, а многолетние плавающие обитают вблизи водоемов. Они не привлекают внимание, но они вездесущи, благодаря своей неприхотливости к произрастанию.
Папоротники наших лесов
В наших широтах, где климат умеренный древовидные папоротники нельзя встретить, зато многолетних травянистых видов папоротников достаточно много. Если посмотреть, сколько видов папоротников растет в России, то их будет около сотни. Наиболее распространенными папоротниками являются страусник обыкновенный, и японский, многорядники, листовик сколопендровый, орляк обыкновенный.
Растения, входящие в отдел папоротниковидные, отличаются от простейших низших, таких как водоросли, наличием стебля, корней и листьев, которые имеют свои особенности.
Стебли, корневища их строение
Стебель папоротников развит не сильно. Он непрочен и маленького размера. Исключениями, пожалуй, являются тропические древовидные папоротники, имеющие вид прямостоячих стволов, наверху которых имеется небольшая крона, состоящая из достаточно крупных листьев.
В большинстве случаев, травянистые папоротниковидные растения имеют короткий стебель, который называется корневищем. Корневища разделяются на два типа, в зависимости от формы и месторасположения листьев и корня.
К первому типу относятся корневища, у которых придаточный корень расположен на нижней стороне, а листья вверху. У второго типа поверхность корневища равномерно покрыта листьями и корнями. Корневища некоторых видов папоротника могут быть ядовитыми.
Особенности листьев
Листья, по сравнению со стеблем, имеют большие размеры и гораздо массивнее. У некоторых видов папоротников листья могут вырастать до тридцати метров в длину. Большинство папоротниковых листьев обладают черешком и рассеченной перистой пластиной, которая имеет стержень, который является неким продолжением черешка.
Отрастающие от корневища молодые листья, имеют закрученный вид. Верхушечный рост папоротниковых листьев сохраняется на длительный срок. Этот факт достаточно интересен, так как такой рост для листьев абсолютно не типичен.
Помимо выполнения функций обеспечения растения важными органическими веществами, листья некоторых видов папоротников являются органами спороношения.
Размножение
Существуют виды папоротников, листья которых могут быть абсолютно разными. На одном и том же растении имеются листья стерильные, не имеющие спорангиев и листья, которые эти спорангии имеют. Такие листья называют фертильными, в переводе с латинского языка - оплодотворяющий.
Споры у большинства видов расположены в нижней части обратной поверхности листа. Как и у большей части высших растений, процесс размножения у папоротников происходит тогда, когда споры созревают. Особые образования, где развиваются споры, называются спорангиями. Большое скопление спор, расположенных близко друг к другу образуют сорусы. Они похожи на «мешочки», где хранятся споры.
После того как споры созрели, они выпадают, раздуваются ветром и попадают в комфортные для произрастания условия. Вскоре из проросшей споры образуется мелкая зеленая пластинка, имеющая диаметр всего несколько миллиметров, которая является заростком папоротника.
Гаметы
Этот заросток начинает самостоятельную жизнь, цепляясь к почве своими нитевидными образованиями. На его нижней стороне развиваются женские и мужские гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды). По каплям воды или росы, которая задерживается под заростком, сперматозоиды доставляются к яйцеклеткам, совершая тем самым оплодотворение.
Папоротниковидные голосеменные в корне отличаются от других видом. Главное отличие - это размножение растений пыльцой, а гаметы находятся внутри ее. Ветром пыльца разносится на большое расстояние. Семена образуются в шишках, они не имеют оболочки, поэтому называются голосеменные.
Ровесники динозавров
Отдел папоротниковидные является очень древним, он вместе с остальными растениями составлял растительный поверхностный слой почвы. В на болотистых участках леса помимо огромных хвощей и плаунов росли древние папоротники, высота которых достигала тридцати метров.
На кусках каменного угля до сих пор остаются отпечатки больших листьев больших древовидных папоротников. Сейчас распространение папоротниковидных наблюдается по всей Земле, независимо от климата. Они встречаются как в жарких тропиках, так и в самых северных точках мира.
Времена года оказывают своё влияние и на растение папоротника. Весной оно начинает свой рост и развитие, а ближе к осени эти процессы останавливаются. У большинства видов происходит отмирание листьев, но существуют и такие виды, у которых происходит их перезимовка и они остаются зелеными, напоминая, что в условиях тропического климата, на фоне других постоянно зеленых растений, папоротники тоже остаются всё время зелеными.
Названия «папоротник» произошло от красивой похожей на перо. В отличие от других высших споровых растений, папоротники имеют большое экологическое значение в природе, например, являются важной составляющей лесной экосистемы.
Хозяйственное применение
Отдел папоротниковидные, имеет широкое применение в хозяйстве. Так жители некоторых стран используют в пищу молодые побеги и сердцевину папоротников, имеющих вид дерева. Эти части маринуют и засаливают. К примеру, съедобным является «Орляк обыкновенный», который имеет большое содержание протеинов и крахмала в своих листьях.
Декоративность листьев
Благодаря своим большим красивым и рассеченным листьям, папоротник часто используют в качестве украшения садов или парков. Например, папоротник «Марсилия четырехлистная» применяется в украшении водоемов и высаживается прямо в воду. Папоротник, который имеет название «нефролепис» уже давно используется, как декоративное комнатное растение, привлекая людей своими большими ажурными листьями.
Водные папоротники широко используются как украшения для аквариумов. Помимо декора, такие папоротники выполняют важнейшую роль обеспечения обитателей кислородом. Сколько видов папоротников бы не было, все они играют важную роль в жизни леса.
Ядовитые представители
Но стоит быть осторожным, ведь некоторые виды папоротников ядовиты. Растения семейства щитовниковых, являются самыми опасными, так как в содержании их корневищ содержатся токсичные производные флороглюцина. Тем не менее щитовник обладает медицинскими свойствами и используется для лечения гельминтоза.
Как мы видим, они обладают большим количеством полезных свойств, поэтому папоротники нужно оберегать. Посещая леса и парке не нужно обрывать растущий папоротник для украшения букетов, ведь листья этих древних растений при повреждениях быстро разрушаются и теряют свой внешний вид.
Растение становится непривлекательным, увядшим, поникшим и просто выбрасывается. Из-за таких действий количество этих древнейших растений, обладающих массой полезных свойств, снижается. Уникальные особенности папоротниковидных требуют относиться к ним с особой чуткостью.
Только для животных характерны следующие признаки:а) гетеротрофное питание; б) клеточное строение; в) наличие нервной ткани;
г) постоянство формы тела; д) неограниченный рост.
а)имеются раковина и радула в ротовой полости
б)тело,как и у кольчатых червей,расчленено на сегменты
в)мантия- это кожная складка,свешивающаяся со спины по бокам тела
г)кровеносная система замкнутая
д)сердце состоит из двух предсердий и желудочка,от которого отходят кровеносные сосуды
Ответ точный:3
2. Признаки какой изменчивости передаются потомству (модификационной, мутационной)?
3. Что подвергается изменениям при возникновении мутаций (генотип, фенотип)?
4. Наследуются признаки генотипа или фенотипа?
5. Для какой изменчивости характерны следующие признаки: возникают внезапно, могут быть доминантными или рецессивными, полезными или вредными, наследуются, повторяются (мутационная, модификационная)?
6. Где происходят мутации (в хромосомах, в молекулах ДНК, в одной паре нуклеотидов, в нескольких нуклеотидах)?
7. В каком случае мутация проявляется фенотипически (в любом, в гомозиготном организме, в гетерозиготном организме)?
8. Какова роль мутаций в эволюционном процессе (увеличение изменчивости, приспособление к окружающей среде, самосовершенствование организма)?
9. От чего зависит фенотип (от генотипа, от окружающей среды, ни от чего не зависит)?
10. Чем определяется размах изменчивости признаков организма (окружающей средой, генотипом)?
11. Признаки какой изменчивости выражаются в виде вариационного ряда и вариационной кривой (мутационной, модификационной)?
12. Какие признаки обладают узкой нормой реакции (качественные, количественные), какие более пластичны (качественные, количественные)?
13. Какая форма естественного отбора в популяции приводит к образованию новых видов (движущий, стабилизирующий), какая - к сохранению видовых признаков (движущий, стабилизирующий)?
Папоротникообразные – это группа споровых растений, которые обладают проводящими тканями (сосудистыми пучками). Предполагают, что зародились они более 400 млн. лет назад, еще в палеозойский период.
Предками считают ринофитов, но папоротникообразные растения в процессе эволюции приобрели более сложную систему строения (появились листья, корневая система).
Признаки папоротникообразных
Для папоротникообразных характерны следующие признаки:
Разнообразие форм , жизненных циклов, системы строения. Насчитывается три сотни родов и примерно 10 тыс. видов растений (самые многочисленные из споровых).
Высокая устойчивость к переменам климата , влажности, образование огромного количества спор – причины, которые привели к расселению папоротникообразных по всей планете. Встречаются в нижних ярусах леса, на скалистой поверхности, возле болот, рек, озер, разрастаются на стенах заброшенных домов и в сельской местности. Самые благоприятные условия для папоротниковых растений – это наличие влаги и тепла, поэтому наибольшее разнообразие можно встретить в тропиках и субтропиках.
Всем папоротникообразным для оплодотворения нужна вода . Они проходят два периода в жизненном цикле:
- Продолжительный бесполовой (спорофит);
- короткий половой (гаметофит).
Когда спора попадает на влажную поверхность, сразу активируется процесс прорастания, наступает половая фаза. Гаметофит крепится к земле с помощью ризоидов (образования похожие на корни, нужны для питания и прикрепления к субстрату) и начинает самостоятельный рост. Новообразовавшееся росток формирует мужские и женские половые органы (антеридии, архегонии), в них идет образование гамет (сперматозоидов и яйцеклеток), которые сливаются и дают жизнь новому растению.
Во время раскрытия спорангии (место созревания споровых клеток) высыпается множество спор, но выживает только их часть, ведь для дальнейшего роста нужна влажная среда и теневая местность.
Вьющиеся по земле папоротники могут размножаться вегетативно, листья, соприкасаясь с почвой, при достаточной влажности дают новые ростки.
Стебли папоротниковых имеют множество разнообразных форм , но уступают по размерам листве. Когда стебель на верхушке несет листья, его называют стволом, он снабжен ветвящимся корнем, который придает устойчивости древовидным папоротникам. Вьющиеся стебли называют корневищем, могут простилаться на значительные расстояния.
Папоротники никогда не цветут . В давние времена, когда люди не знали о споровом размножении, существовали легенды о цветке папоротника, который обладал магическими свойствами, кто найдет его, тот обретет неведомую силу.
Прогрессивные черты в строении папоротникообразных
Появились корни , они придаточные, то есть первоначальный корень в дальнейшем не функционирует. Заменяется на корни, проросшие из стебля.
Листья еще не имеют типичного строения , это совокупность ветвей расположенных в одной плоскости под названием вайя . В них находится хлорофилл, за счет которого происходит фотосинтез. Вайи также служат для размножения, на обратной стороне листа находятся спорангии, после их дозревания, происходит раскрытие и высыпание спор.
Взрослые папоротникообразные – диплоидные организмы .
Классификация Папоротникообразных по классам
Настоящие папоротники – самый многочисленный класс. Представитель щитовник мужской – многолетнее растение, достигает высоты до 1 м. Корневище толстое, короткое, укрыто чешуйками, на нем расположены листья. Растет на влажной почве в смешанных и хвойных лесах. Орляк обыкновенный обитает в сосновых лесах, достигает больших размеров. Быстро размножается, хорошо приживается, поэтому может занимать значительные территории, если использовать его в парках или садах.
Хвощевидные – травянистые папоротники, растут от нескольких сантиметров до 12 метров (хвощ гигантский ), при этом диаметр стебля около 3см, поэтому чтобы развиваться их необходимо использовать другие деревья как опору. Листва видоизменена до чешуй, стебель равномерно разделен узелками на междуузелковые участки. Корневая система представлена придаточными корнями, в почве также находится часть корневища, которое может формировать клубни (органы вегетативного размножения).
– относятся к древним видам растений, которые населяли нашу планету в Каменноугольный период. Присутствует стебель, до середины погруженный в почву, корни придаточные. Сейчас они постепенно отмирают, встречаются только в тропических поясах. Обладают огромными двухъярусными листьями, до 6 метров длиной.
Ужовниковые – наземные травянистые растения до 20см в высоту (есть исключения, которые достигают 1,5м длинны). Представители имеют толстый корень, не дающий ответвлений. Корневище, например, у гроздовника полулунного короткое, не разветвляется, а у червеколосника — вьющееся, распространяется по земле.
– водные папоротниковые растения (населяют водоемы Африки, южной Европы), которые имеют корень для крепления к сильно увлажненной почве. Они разноспоровые, отдельно развиваются мужские и женские гаметофиты. После дозревания взрослая особь отмирает, а сорусы опускаются на дно, из которых весной выйдут споры и поднимутся с глубины на поверхность воды, где происходит оплодотворение. Используются, как растения для аквариумов.
Значение папоротникообразных растений
Остатки папоротников дали залежи полезных ископаемых: каменного угля, который широко используется в промышленности (как топливо, химическое сырье). Некоторые виды вносят как удобрение.
Папоротники — это еда и дом для низших животных. Выделяют кислород в процессе фотосинтеза.
Красота растений привлекает ландшафтных дизайнеров, поэтому их выращивают как декорации. Некоторые виды можно использовать в пищу (листву орляка).
