Разница между папоротниками и мхами

Многообразие

Приведем примеры хвощей, плаунов и папоротников, встречающихся в современном мире. Плаунов довольно много, среди них попадаются и ядовитые:

  • Булавовидный — относится к ядовитым. Зона его произрастания — Сибирь и Дальний Восток, также растение можно встретить на Кавказе. Высота его — чуть более 50 см.
  • Годичный. Предпочитает влажные еловые и пихтовые леса. Известен как долгожитель мира флоры и может существовать до 40 лет.
  • Сплюснутый. Встретить его можно на мшистых болотах и песчаных почвах.
  • Колючий. Длина стебля этого плауна из Карелии — до метра. Однако побеги редко превышают 10 см.

Хвощи также весьма многообразны. На планете их существует около 30 видов:

  • Полевой используется в медицинских целях, поскольку богат калием, кальцием и дубильными веществами.
  • Зимующий. Из его стеблей делают пилки для ногтей.
  • Луговой. Относится к числу распространенных растений.

Приведем также примеры папоротников:

  • Орляк обыкновенный.
  • Щитовник.
  • Сальвиния.
  • Кочедыжник.
  • Костенец.

Итак, хвощи, плауны, папоротники отличаются широким многообразием. Многие виды этих растений активно применяются человеком. Так, папоротники нередко становятся подлинными украшениями композиций ландшафтного дизайна.

Познакомимся с некоторыми малоизвестными фактами из биологии плаунов, хвощей и папоротников:

  • Споры плауна нашли оригинальное использование — они помогают имитировать молнии в театральных постановках, а также применяются для производства салютов.
  • Растут плауны очень медленно, особенно в первые годы своей жизни. При этом чем старше растение, тем более быстрыми являются его темпы роста.
  • Хвощи — лакомство для кабанов и оленей, но ядовиты для лошадей.
  • Растения эти появились на Земле раньше динозавров.
  • Лазающий южноамериканский хвощ — абсолютный рекордсмен по длине, его стебель может быть более 10 метров.
  • Хвощ зимующий нашел широкое применение в ландшафтном дизайне при создании японских садов: он успешно имитирует бамбук.
  • В тропических лесах произрастают древовидные папоротники, стволы которых используются в качестве строительного материала, например, черный древовидный вид может достигать в длину 20 метров.
  • Некоторые виды папоротников использовались в магии для наведения порчи или проклятия.
  • Отдельные разновидности папоротников, например Сальвиния, произрастают в воде.

Плауны, хвощи, папоротники — древние растения. До наших дней дошла лишь малая часть их былого многообразия. Интересно, что голосеменные и покрытосеменные растения их полностью не вытеснили, а продолжили развиваться параллельно.

Мхи и папоротники согласно классификации растений входят в группу высших споровых растений
. Это одни из самых древних представителей растительного мира Земли. В отдельные периоды истории мхи и папоротники доминировали над всеми растениями, покрывая все пространства нашей планеты. В дальнейшем стали превалировать покрытосеменные и голосеменные растения.

Мхи или моховидные — это отдел высших растений, в который входят более 100 семейств
, 700 родов и около 10 тысяч видов. Возраст этих растений отсчитывается начиная с карбонового периода. Различают три класса: антоцеротовые, листостебельные и печеночные мхи. Самая представительная группа — это листостебельные или настоящие мхи.

Сегодня эти мхи известны под хорошо известными названиями сфагнум и кукушкин лен. Мхом часто называют ягель, которым питаются олени в тундре, хотя реально это не мох, а «прозвище» для некоторых видов лишайников. Раздел ботаники, изучающий мохообразные, называется бриологией.

Папоротник — это одно из самых древних сохранившихся растений. Появление папоротников отмечают в девонском периоде (около 400 миллионов лет назад). Папоротники очень разнообразны по формам (травянистые, древесные), размерам, циклам существования. Несмотря на то, что по внешнему виду все папоротники внешне похожи друг на друга, в природе насчитывается более 10 000 видов
этого растения. Рассмотрим основные отличия папоротников и мхов.

Общая характеристика высших споровых растений

Филогенетическое древо растительного мира

Высшие растения, которые размножаются спорами, ботаники объединяют общим названием – высшие споровые растения. К ним относятся как современные, так и вымершие виды. Наука, которая изучает вымершие виды, называется палеоботаникой.

Высшие споровые ведут наземный образ жизни. Тело их делится на надземную и подземную части, развиты вегетативные органы (корень и побег).

Жизненный цикл состоит из чередования поколений: спорофита и гаметофита. Спорофит хорошо развит, живет продолжительное время (исключением являются мохообразные, где преобладает гаметофит, спорофит развивается на гаметофите и живет за его счет). На нем развиваются многоклеточные спорангии, в которых после мейоза образуются недвижимые гаплоидные споры. Они одноклеточные, маленькие по размерам. Распространяются преимущественно ветром. Споры прорастают в гаметофит. Споры могут быть одинаковыми по размерам или разными. Растения, которые образуют одинаковые споры, называются равноспоровыми, разные – разноспоровыми. Споры, которые имеют меньшие размеры, называются микроспорами (от греч. микрос – маленький), большие – мегаспорами (от греч. мегас – большой). Из микроспоры развивается мужской гаметофит, а из мегаспоры – женский.

Гаметофит меньше развит, чем спорофит, имеет меньшие размеры, живет непродолжительное время. На нем развиваются многоклеточные половые органы: мужские – антеридии (от греч. антерос – цветущий), женские – архегонии (от греч. архе – начало, гон – рождение). Антеридии имеют вид небольших шарообразных или овальных телец, внешняя стенка которых состоит из одного или нескольких слоев бесполых клеток. При созревании антеридии разрываются, и из них выходят сперматозоиды. Архегонии – это небольшие шарообразные тельца, которые имеют нижнюю расширенную часть и верхнюю суженную. Снаружи они тоже покрыты бесполыми клетками. В брюшной части находится яйцеклетка. Яйцеклетки неподвижные, остаются в архегониях. При их созревании клетки канальца суженной части архегониев ослизняются. Архегоний на верхушке открывается. Сперматозоид по слизи проходит в яйцеклетку. Половой процесс – оогамия. Оплодотворение происходит лишь при наличии воды, что дает возможность сперматозоидам попасть к яйцеклетке. По расположению половых органов различают двуполые (и мужские, и женские на одном растении) и однополые (на разных растениях) растения.

Считают, что семенные растения происходят от высших споровых растений.

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.

Посадка и размещение

Яванский мох реализует две функции – декоративную и утилитарную. Он незаменимый помощник для разведения живородящих и икромечущих рыбок. Из-за своей пористой структуры он становится местом нереста.

Если говорить о декоративности яванского мха, то его применение в этих целях может ограничиться только фантазией аквариумиста. Чаще всего он будет крепиться на камнях и причудливых корягах. На опоре удерживается с помощью тончайшей лески или нитки без образования зазора. Сначала это смотрится не слишком привлекательно, но спустя месяц внешний вид оформления становится ухоженным.

Несмотря на обилие положительных характеристик худший враг растения – грязь и нитчатка

Поэтому очень важно постоянно поддерживать чистоту – очищать дно и стены от ила и скапливающегося грунта. Плохие условия содержания очень быстро отразятся на росте и состоянии яванского мха

Условия содержания

Яванский мох не очень капризен и притязателен, если сравнивать его с прочими сородичами. Тем не менее, любое критическое отклонение от требуемых параметров может стать причиной проблемы: прекращается рост, появляется некрасивый налет, иногда кустик чахнет и вовсе погибает.

Несколько советов, которые помогут обеспечить оптимальные условия:

— Главной причиной провалов в экспериментах часто становится неподходящий температурный режим. Если вода холоднее 20 °С, растение откажется расти. Максимальный порог равен 30 °С;

— Как уже упоминалось, грунт не является обязательным условием, мох отлично себя чувствует на любой поверхности;

— Особых требований к свету нет

Важно знать, что из-за длительного затенения мох будет редким и вытянется вверх. Яркий свет сделает кусты более густыми, с интенсивной зеленой окраской;

— Параметры воды, в т.ч. жесткость, мало влияют на состояние яванца, но желательно обеспечить подачу углекислого газа (CO2);

— Если владелец забыл о систематической подмене воды, яванский мох переживет это безболезненно. Естественно, не стоит запускать аквариум до мутного состояния. Грязь, органические остатки будут оседать на зарослях, покрывая их малопривлекательным налетом. Этот мох любит прозрачную воду и течения;

— За растением желательно ухаживать, подрезать слишком вытянувшиеся ветки, иначе они могут забить фильтр. Кроме того, на мхе любят «поселяться» нити водорослей — от них легче избавляться с помощью пинцета.

Немного фантазии и терпения позволят создавать удивительные композиции с яванским мхом, чтобы превратить аквариум в уникальное подводное царство.

Папоротниковидные растения

Общая характеристика, особенности строения, размножение. Среди высших споровых растений папоротниковидные появились раньше других. Исчезнувшие древовидные виды вместе с другими споровыми растениями (плауны и хвощи) 250-300 млн лет назад составляли влажные тропические леса.

Известно более 10 тыс. видов папоротниковидных. В тропических лесах растут лианы, использующие в качестве опоры другие растения. Древовидные папоротники и сегодня растут в Австралии и Новой Зеландии. Они достигают высоты 20 м. Имеются также папоротники, растущие в воде. Папоротники, растущие в Казахстане, являются многолетними травами. Древовидные папоротники у нас можно увидеть только в ботанических садах.

Папоротники – тоже споровые растения. Одним из наиболее распространенных их представителей является щитовник. Он растет во влажных тенистых местах, под пологом леса и по сырым оврагам. Щитовник имеет хорошо развитые корневища. Вниз от корневищ отходят придаточные корни, вверх – листья. У травянистых папоротников, растущих в Казахстане, нет надземных стеблей, но хорошо развиты корневища. Листья крупные, перисторассеченные. Их называют вайи. Отрастание листьев начинается весной. Вначале они свернуты и имеют улиткообразную форму, затем распрямляются. Растут они кончиками, достигают очень больших размеров. Листья выполняют 2 функции: 1) в процессе фотосинтеза они образуют органические вещества; 2) образуют споры и участвуют в размножении (рис.1).

Рис.1 Строение папоротника щитовника

Папоротниковидные размножаются вегетативным, бесполым и половым путями. Вегетативное размножение осуществляется корневищем. Некоторым видам свойственно также размножение почками. Такие почки располагаются по длине листа. Из почек появляются маленькие папоротники. Они пускают корни, отрываются от листа, прикрепляются к почве и превращаются в настоящие папоротники.

Бесполое размножение. В летнее время у щитовника на нижней стороне листа образуются сорусы (группы расположенных скученно спор или спорангиев). В спорангиях, как вы знаете, развиваются споры. Спорангии прикрепляются к центральной жилке листа длинными ножками. Сверху сорус покрыт защитным покрывальцем, по форме похожим па почку. При созревании спор происходит разрыв оболочки спорангия, и споры высыпаются наружу.

В благоприятных условиях из споры вырастает заросток. Он представляет собой пластину сердцевидной формы зеленого цвета диаметром до 4 мм. К земле он прикрепляется ризоидами.

Половое размножение. На нижней стороне пластины заростка образуются женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы. В них образуются гаметы. Они сливаются. Из оплодотворенной яйцеклетки образуется зигота, а из нее – зародыш. В зародыше имеются зачатки органов будущего растения. В первое время он питается за счет заростка. Постепенно из зародыша вырастает молодое растеньице папоротника с мелкими листьями (рис.2).

Рис.2 Размножение папоротника

Значение папоротниковидных в природе и в жизни людей очень велико. Их выращивают в оранжереях в качестве декоративных растений и часто используют для озеленения. Некоторые виды папоротников являются лекарственными растениями. Например, корневища щитовника издавна применяются против болезней, вызываемых кишечными паразитами. Из его листьев получают настойки для лечения ран, простуды и обезболивающие препараты.

Молодые листья некоторых видов и сердцевину древовидных папоротников используют в пищу.
Ископаемые древовидные папоротники вместе с другими споровыми растениями сыграли огромную роль в образовании залежей каменного угля.

Каменный уголь – топливо, дающее много тепла. Кроме того, он является сырьем для химической промышленности. Из него вырабатывают пластмассы, асфальт, мыло, смолы и другую необходимую народному хозяйству продукцию.

Биологический русско-английский глоссарий

Папоротник – fern|fɜːn|

Вайя – frond |frɒnd|

Корневище – rhizome |ˈrʌɪzəʊm|

Спорангий – sporangium |spəˈran(d)ʒɪəm|

Спора – spore |spɔː|

Гамета – gamete |ˈɡamiːt|

Зигота – zygote |ˈzʌɪɡəʊt|

Тест на тему: «Папоротниковидные растения»

Проверочное тестовое задание включает в себя вопросы с одним и несколькими правильными ответами

Биология, 6 класс; Р.Сатимбеков, Р.Алимкулова, А.Аметов, Ж.Кожантаева, К.Кайым, К.Жумагулова. – Алматы “Атамұра” 2012, 2015

Биология Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники; Учебник для 6-7 классов средней школы. В.А.Корчагина, Москва “Просвещение” 1993 г.

Терминология на английском языке: wooordhunt.ru

Видеоматериалы: InternetUrok.ru

Перспективы эволюции

Мхи находятся в эволюционном тупике поскольку без воды их размножение невозможно.

Вопрос 1. Почему плауны, хвощи и папоротники относят к высшим споровым растениям?
К высшим растениям плауны, хвощи и папоротники относят по причине наличия у них органов — стебля, листьев и корня. А споровыми их называют из-за того, что размножаются они спорами.

Вопрос 2. Где они растут?
Плауны, хвощи и папоротники растут в основном во влажных тенистых местах. Плауны растут преимущественно в сосновых лесах. Хвощи растут на полях, в лесах или около водоемов, обычно на участках с влажной кислой почвой. Папоротники распространены очень широко, обитают как на суше, где они растут не только на почве, но и на стволах и ветвях деревьев, так и в воде (встречаются многолетние плавающие папоротники).Папоротники умеренных широт — многолетние травянистые растения, в тропических лесах встречаются древовидные формы. Немногочисленные виды (сальвиния) обитают в воде.

Вопрос 3. Каково их строение?
Все папоротникообразные имеют стебель, листья и корни.У плаунов побег дихотомически ветвится и разделяется на подземную и надземную части. Корневая система представлена придаточными корнями, без корневых волосков. Листья мелкие с одной жилкой. Гаметофиты (заростки) мелкие, зеленые или бесцветные.Хвощи произрастают во влажных или заболоченных местах. Надземные побеги имеют членистые стебли с мутовчато отходящими от узлов ветвями. Листья мелкие, чешуевидные, собраны в узлах мутовками. В клетках кожицы стеблей и листьев откладываются кристаллы кремнезема, поэтому тело хвощей очень жесткое. Надземные побеги хвоща ежегодно формируются из почек корневища. От корневища отходят придаточные корни. У хвоща два типа побегов. Ранней весной развиваются весенние побеги. Они светло-коричневого цвета, нефотосинтезирующие. На концах весенних побегов формируются спороносные колоски.Спорофит папоротника четко подразделяется на корень, стебель и лист.. Корни всегда придаточные, стебель обычно хорошо развит иногда видоизменен и представлен клубнем или корневищем). Листья обычно перистые, сложные, они называются — вайи. Вайи растут от корневища. На нижней стороне вайи развиваются маленькие бурые бугорки — спорангии. Молодые листья улиткообразно свернуты. Спорангии расположены на нижней стороне листа. Заросток (гаметофит) часто имеет сердцевидную форму. Он несет архегонии, антеридии и ризоиды.

Вопрос 4. Какие растения — папоротники или мхи — имеют более сложное строение? Докажите это.
Отличием мхов от папоротноков служит то, что тело мхов расчленено на органы (стебель и листья), у мхов нет настоящих корней, их заменяют ризоиды, которыми они укрепляются в почве и всасывают воду. У папоротников есть корни. Кроме того, все папоротники имеют более сложное внутреннее строение листьев.

Вопрос 5. Каково значение плаунов, хвощей и папоротников?
Роль папоротникообразных в природе и в хозяйственной дея¬тельности человека в основном связана с залежами каменного угля, образованными древними папоротникообразными в каменноугольном периоде палеозоя. Современные папоротникообразные используют в медицине (например, щитовник мужской применяют как глистогонное средство), в качестве декоративных растений, в аквариумах и водоемах (например, сальвиния, азолла каролинская). Некоторые виды азоллы используют как зеленое удобрение, обогащающее почву азотом. В металлургии формы для литья обсыпают порошком из спор этих растений, и металлические детали легко отстают от стенок. В некоторых районах нашей страны употребляют в пищу весенние побеги хвоща (в сыром, пареном виде и как начинку в пирогах), а также молодые листья папоротника орляка. Орляк на Дальнем Востоке заготавливают в больших количествах для пищевых целей. Хвощи часто бывают злостными сорняками; среди них встречаются и ядовитые формы.

Особенности гаметофита и спорофита

Следует отметить тот факт, что гаметофит и спорофит растений могут отличаться по размеру и этапам оформления. Гаметофит относится к гаплоидам и имеет одинарный набор хромосом. Спорофит относится к диплоидам и имеет двойной набор хромосом. Благодаря гаметофиту происходит половое размножение. Спорофит обеспечивает бесполое размножение. Когда в гаметофите начинается мейоз, запускается достаточно быстрый процесс образования гамет, которые обладают достаточно высокой степенью активности.

Для многих растительных организмов характерно преобладание спорофита в жизненном цикле. Это дает растениям определенные преимущества. Внутри водной среды происходит передвижение гамет, а в наземно-воздушной среде растения не способны перемещать собственные споры. Из – за противоречивых условий на поверхности земли диплоидные растения легче сохраняют рецессивные признаки, которые могут стать залогом успешного выживания.

Соотношение спорофитов и гаметофитов для разных групп растений может быть весьма разнообразным. У всех высших растений, кроме мхов преобладает гаплоидность

Это обусловлено тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни. Гаметофит реализует непосредственное оплодотворение

Споры чаще всего необходимы для дальнейшего распространения, а также произрастания вида на земле. Именно диплоидные разновидности организма способен вынести резкую смену условий наземной жизни. В связи с этим диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводных растений преобладает гаметофит или гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли — хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.

Таким образом, целесообразно отметить общие отличия гаметофита и спорофита в различных растительных группах:

  • споры образуются из спорофита путем мейоза;
  • спора образует гаметофит;
  • в результате мейоза из гаметофита образуются половые клетки.

Зигота и спорофит обладают диплоидными свойствами, споры, гаметофит – гаплоидны. У мхов спора сначала прорастает в «зеленую нить», а уже из предростка проявляется гаметофит. У семенных растений споры прорастают прямо внутри спорофита. Макроспора прорастает в женский гаметофит, в котором образуется яйцеклетка. Мужской гаметофит прорастает в пыльцевое зерно., в котором образуются спермии.

При изучении особенностей спорофитов и гаметофитов необходимо обращать внимание на следующие факты: гаметофит является заростком только у папоротников, хвощей, плаунов, половые клетки образуются в органах гаметофита, для цветковых растений женский гаметофит называется зародышевым мешком. Он содержит 7 клеток, в них присутствует яйцеклетка и центральная клетка, обладающая диплоидным набором хромосом

Мужской гаметофит состоит из вегетативной клетки, которая превращается в пыльцевую трубку, а также генеративной, которая продуцирует образование двух спермиев. Один из них сливается с яйцеклеткой, а другой оплодотворяет центральную клетку. В результате получается диплоидная зигота и триплоидный эндосперм.

Подводя итог сказанному, можно сделать вывод о том, что разделение спорофита и гаметофита является весьма значимым этапом эволюционного процесса растений, обусловившим их высокую приспособленность к окружающей среде.

Описание

Папоротники в Королевском ботаническом саду Мельбурна

Древесные папоротники, вероятно, Dicksonia antarctica , растущие в Нуннионге, Австралия.

Как и спорофиты семенных растений, у папоротников они состоят из стеблей, листьев и корней. Папоротники отличаются от семенных растений размножением спорами и от мохообразных тем, что, как семенные растения, они являются полиспорангиофитами , их спорофиты разветвляются и производят множество спорангиев. В отличие от мохообразных, спорофиты папоротников являются свободноживущими и лишь на короткое время зависят от материнского гаметофита.

Стебли : Стебли папоротников часто называют корневищами , хотя они растут под землей только у некоторых видов. Эпифитные виды и многие из наземных имеют надземные ползучие столоны (например, Polypodiaceae ), и многие группы имеют надземные прямостоячие полудревесные стволы (например, Cyatheaceae ). У некоторых видов они могут достигать 20 метров (66 футов) в высоту (например, Cyathea brownii на острове Норфолк и Cyathea medullaris в Новой Зеландии ).

Лист : зеленый , фотосинтетическая часть растения является технически и папоротников, часто упоминаются как листец . Новые листья обычно расширяются за счет раскручивания тугой спирали, называемой крезером или фиддлхэдом, в листья . Такое разворачивание листа называется круговой вернацией . Листья делятся на два типа: трофофилл и спорофилл. Trophophyll вайя является вегетативный лист , аналогичные типичных зеленых листьев семенных растений , которые не производят споры, а не только по производству сахара в процессе фотосинтеза. Спорофилл вайя благодатная лист , который производит споры понесены в спорангии , которые, как правило , сгруппированных в виде сорусы . У большинства папоротников плодородные листья морфологически очень похожи на стерильные и фотосинтезируют одинаково. В некоторых группах плодородные листья намного уже, чем стерильные, и могут даже не иметь зеленой ткани (например, Blechnaceae , Lomariopsidaceae ). Анатомия листьев папоротника может быть простой или сильно разделенной. У древовидных папоротников главный стебель, соединяющий лист со стеблем (известный как ножка), часто имеет несколько листочков. Листовые структуры, которые растут на ножке, известны как ушные раковины, и часто снова делятся на более мелкие перстинки.

Корни : подземные нефотосинтезирующие структуры, которые поглощают воду и питательные вещества из почвы . Они всегда волокнистые и по строению очень похожи на корни семенных растений.

Как и все другие сосудистые растения, диплоидный спорофит является доминирующей фазой или поколением в жизненном цикле. Однако гаметофиты папоротников сильно отличаются от гаметофитов семенных растений. Они свободноживущие и напоминают печеночники , тогда как семенные растения развиваются внутри стенки спор и зависят от родительского спорофита в своем питании. Гаметофит папоротника обычно состоит из:

  • Проталлус : зеленая фотосинтетическая структура толщиной в одну клетку, обычно в форме сердца или почки, длиной 3–10 мм и шириной 2–8 мм. Проталлус производит гаметы за счет:

    • Антеридии : маленькие сферические структуры, которые производят жгутиковые сперматозоиды.
    • Архегония : структура в форме колбы, на дне которой образуется единственная яйцеклетка, которую сперматозоиды достигают при плавании по шее.
  • Ризоиды : структуры, похожие на корни (не настоящие корни), которые состоят из отдельных сильно вытянутых клеток, которые поглощают воду и минеральные соли по всей структуре. Ризоиды прикрепляют проталлус к почве.
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector