Какие растения относятся к папоротникам 3 класс: Мхи. Папоротники — урок. Окружающий мир, 3 класс.

Папоротникообразные растения – таблица

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 1877.

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 1877.

Папоротникообразные образуют целый отдел в царстве растений. Они имеют свои особенности строения и размножения.

Строение

Особенностями папоротникообразных растений являются крупные, рассечённые листья, называемые вайями. Лист растёт долго, несколько лет. Также папоротники имеют крупные корневища (видоизменённые побеги), от которых отходят придаточные корни.

Среди папоротников есть травянистые и древовидные формы. Древовидные встречаются только в тропических и субтропических областях. В наших широтах папоротники – это травянистые растения, обитающие в лесах, за исключением двух водных видов (сальвинии).

Размножение

Папоротники – споровые растения. На нижней стороне листьев располагаются спорангии – органы, в которых созревают споры.

Рис. 1. Фото спорангиев папоротника.

Созревшие споры высыпаются и могут при отсутствии влаги долго находиться в покое. При благоприятных условиях из споры вырастает заросток. Это маленький листок, размером 0.5-3 см. Обычно заросток живёт несколько месяцев, но может и 10-15 лет.

Заросток не превращается в знакомый нам папоротник, это другое поколение, которое называется гаметофитом. На нём развиваются гаметы (половые клетки).

Гаметы способны двигаться в воде. Во влажную погоду мужская и женская гаметы сливаются в одну клетку (зиготу), из которой вырастает знакомый нам папоротник (спорофит), т. е. поколение, на котором созревают споры. Процесс слияния гамет называется оплодотворением.

Таким образом, у папоротников происходит чередование полового (гаметофита) и бесполого (спорофита) поколений.

Рис. 2. Фото гаметофита папоротника.

Оплодотворение возможно только в воде. Поэтому папоротники распространены в увлажнённых местах.

Многообразие

Особенно широко папоротникообразные были распространены в древности, в каменноугольном периоде (карбоне).

Они составляли карбоновые леса, превратившиеся теперь в залежи каменного угля. В наше время насчитывается около 11 тысяч видов папоротникообразных.

Чтобы понять какие растения относятся к папоротникообразным, не нужно идти в лес. Многие их виды являются комнатными декоративными растениями:

• асплениум;
• нефролепис;
• адиантум.

Также они выращиваются в открытом грунте, на клумбах.

Наиболее известные наши лесные виды – это орляк обыкновенный и щитовник мужской.

Среди тропических папоротников есть немало эпифитов, растущих прикреплёнными к другим растениям, но не паразитирующих на них.

Рис. 3. Фото папоротникового тропического леса.

Таблица «Папоротникообразные»

Группы папоротников	Особенности размножения	Строение	Отличия от других групп растений
Сальвиниевые	Вегетативное (обломками побегов) и споровое, споры зимуют на дне, весной всплывают и прорастают в гаметофит	Плавающие и подводные листья, споры развиваются на подводных	Корни отсутствуют
Древовидные	Чередование спорофита и гаметофита	Высота 5-10 (до 25) м, Листья длиной 5-6 м	Стволы не ветвятся
Травянистые	Чередование спорофита и гаметофита	Споры развиваются на листьях в мешочках-спорангиях	Листья развиваются несколько лет под землёй

Что мы узнали?

Несмотря на то, что пик развития папоротникообразных пройден в далёком прошлом, их следует признать процветающей группой растений.

Папоротникообразные встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды. Некоторые их виды заселяют обширные территории. Для папоротников характерны: крупные листья, чередование полового и бесполого поколений, зависимость процесса оплодотворения от воды, долгий рост заростка и листьев.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

• Никита Палий

  10/10

• Itz Nutella

  10/10

• Виктория Журавлева

  10/10

• Анастасия Балова

  10/10

• Влад Сечин

  10/10

• Габдуллин Марсель

  10/10

• Арлтан Аргадыков

  10/10

• Людмила Машурова

  10/10

Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 1877.

---

А какая ваша оценка?

Разнообразие растений стр. 69 – 73. Окружающий мир 3 класс

Из этой темы учебника «Окружающий мир» третьеклассник узнает, что такое разнообразие растений, на какие группы и виды они делятся.

1. Используя свои знания и рисунок учебника, докажи, что растения очень разнообразны.

Мир растительности очень богат и разнообразен. Каких только его представителей не встретишь в наших лесах, на полях, болотах, лугах!

Вот стоят высокие деревья — сосны, кедры, берёзы, тополя, дубы.

Рядом растут кустарники — боярышник, шиповник, малина.

А вокруг необъятное море трав и цветов — колокольчики, ромашки, клевер, одуванчики, и многие тысячи других.

2. К каким группам растений относятся: роза, лиственница, морская капуста, клён, кедр?

• Роза и клён — это цветковые.
• Лиственница и кедр — хвойные.
• Морская капуста — водоросль.

Придумайте подобное задание для своих одноклассников. Проверьте, научились ли они классифицировать представителей царства Флоры.

3. Задание для одноклассников.

Определить к каким группам относятся следующие растения: дуб, одуванчик, ламинария, сфагнум, лук, пихта.

Ответ: дуб, одуванчик, лук — цветковые; пихта — хвойное; сфагнум — мох; ламинария — водоросль.

4. В каждой группе растений много видов. Что же такое виды растений?

Виды — это растения, имеющие схожее строение.

5. Посчитайте, сколько на рисунке растений каждого вида. А сколько всего растений показано?

На этом рисунке мы видим:

• три разных вида Клевера;
• два вида Подорожника;
• два вида Одуванчиков.

Всего семь представителей.

6. Прочитайте текст. Используйте полученную информацию при характеристике групп растений.

Самой большой по численности видов растительной группой являются Цветковые. Их больше 250 тысяч видов. Много меньше мхов, всего 27 тысяч видов. Ещё меньше папоротников, всего 10 тысяч видов. А наименьшее число видов содержится в группе хвойных. Однако, по распространённости именно они находятся на первом месте среди других групп наземной растительности.

7. Определите с помощью атласа-определителя 2—3 растения в классе, в других помещениях школы или возле школы (по вашему выбору).

Для определения мы вышли на школьный двор. Сразу бросаются в глаза деревья, это голубые ели, которые растут вокруг школы. Ели относятся к хвойным.

На клумбе произрастает много цветов, среди которых есть дикорастущие. Мы определили Одуванчик и Клевер, это цветковые.

Проверь себя

1. Перечисли группы, изученные на уроке.

На уроке мы изучили пять групп растительного мира — водоросли, мхи, папоротники, хвойные и цветковые.

2. Приведи примеры различных видов.

• Водоросли: ламинария или морская капуста.
• Мох: сфагнум.
• Папоротник: орляк.
• Хвойные: ель, сосна.
• Цветковые: одуванчик, берёза.

Задания для домашней работы

1. Запиши в словарик: ботаника.

• Ботаника — наука, изучающая растительный мир.

2. С помощью школьного атласа-определителя определи несколько комнатных цветков у себя дома, а также во дворе. Запиши их названия в рабочую тетрадь.

У меня дома растут несколько цветков. Это герань и традесканция.

Возле дома растёт много других цветов. Я определила календулу, циннию и космею.

Смотри также:

• Википедия о царстве Флоры
• Проект «Разнообразие растений»

На следующем уроке

Вспомни, что поглощают растения из почвы.

Из почвы они поглощают воду и растворенные в ней минеральные соли.

25.4D: Папоротники и другие бессемянные сосудистые растения

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

13668

• Boundless (теперь LumenLearning)
• Boundless

Папоротники, плауны, хвощи и папоротники-метелки — бессемянные сосудистые растения, которые размножаются спорами и встречаются во влажной среде.

Цели обучения

• Определение типов бессемянных сосудистых растений

Ключевые моменты

• Плауны, которые являются самой ранней формой бессемянных сосудистых растений, представляют собой ликофиты, содержащие стебель и микрофиллы.
• Хвощи часто встречаются на болотах и ​​характеризуются сочлененными полыми стеблями с мутовчатыми листьями.
• Фотосинтез происходит в стеблях остролистных папоротников, у которых отсутствуют корни и листья.
• Большинство папоротников имеют ветвящиеся корни и образуют большие сложные листья или вайи, которые осуществляют фотосинтез и несут репродуктивные органы растения.

Ключевые термины

• сорус : скопление спорангиев, связанных с листом папоротника
• ликофит : подразделение трахеофитов царства Plantae; самый старый из сохранившихся (живых) отделов сосудистых растений, возраст которого составляет около 410 миллионов лет
• спорангии : оболочки, в которых образуются споры

Папоротники и другие бессемянные сосудистые растения

Вода требуется для удобрения бессемянных сосудистых растений; больше всего предпочитают влажную среду. Современные бессемянные трахеофиты включают ликофиты и монилофиты.

Тип Lycopodiophyta: Плауновые мхи

Плауновые мхи, или тип Lycopodiophyta, представляют собой самую раннюю группу бессемянных сосудистых растений. Они доминировали в ландшафте каменноугольного периода, вырастая в высокие деревья и образуя большие болотные леса. Современные плауны представляют собой крошечные вечнозеленые растения, состоящие из стебля (который может быть разветвленным) и микрофиллов (листьев с одной неразветвленной жилкой). Тип Lycopodiophyta состоит из около 1200 видов, включая иглолистные (Isoetales), плауны (Lycopodiales) и колючие мхи (Selaginellales), ни один из которых не является настоящим мхом или мохообразным.

Ликофиты следуют схеме чередования поколений, наблюдаемой у мохообразных, за исключением того, что спорофит является основной стадией жизненного цикла. Гаметофиты не зависят от спорофита в отношении питательных веществ. Некоторые гаметофиты развиваются под землей и образуют микоризные ассоциации с грибами. У плаунов спорофит дает начало спорофиллам, расположенным в виде стробилов, конусообразных структур, которые и дали название этому классу. Ликофиты могут быть гомоспоровыми и гетероспоровыми.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Стробилы плаунов: у некоторых плаунов, таких как Lycopodium clavatum , спорангии расположены группами, называемыми стробилами.

Тип Monilophyta: класс Equisetopsida (хвощи)

Хвощи, папоротники и папоротники относятся к типу Monilophyta, а хвощи относятся к классу Equisetopsida. Единственный существующий род Equisetum является уцелевшим от большой группы растений, которые давали большие деревья, кустарники и лианы в болотистых лесах каменноугольного периода. Растения обычно встречаются во влажной среде и на болотах.

Стебель хвоща характеризуется наличием суставов или узлов, отсюда и старое название Arthrophyta (arthro- = «сустав»; -phyta = «растение»). Листья и ветки выходят мутовками из равномерно расположенных суставов. Игольчатые листья не вносят большого вклада в фотосинтез, большая часть которого происходит в зеленом стебле.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Листья хвоща: мутовки зеленых структур на суставах на самом деле являются стеблями. Листья едва заметны в виде коричневых колец над каждым суставом. Когда-то хвощи использовались в качестве чистящих щеток, поэтому их называли чистящими камышами.

Силикагель накапливается в эпидермальных клетках, способствуя жесткости растений хвоща. Подземные стебли, известные как корневища, прикрепляют растения к земле. Современные хвощи гомоспоровые и образуют обоеполые гаметофиты.

Тип Monilophyta: класс Psilotopsida (Висячие папоротники)

В то время как большинство папоротников образуют большие листья и ветвящиеся корни, у висячих папоротников класса Psilotopsida отсутствуют как корни, так и листья, которые, вероятно, были утрачены в результате редукции. В их зеленых стеблях происходит фотосинтез; на кончике стебля ветки образуются небольшие желтые наросты, содержащие спорангии. Ветвистые папоротники считались ранними птерофитами. Однако недавний сравнительный анализ ДНК показывает, что эта группа, возможно, потеряла как листья, так и корни в процессе эволюции и более тесно связана с папоротниками.

Phylum Monilophyta: класс Polypodiopsida (папоротники)

Благодаря своим большим ветвям папоротники являются наиболее легко узнаваемыми бессемянными сосудистыми растениями. Более 20 000 видов папоротников обитают в различных средах от тропиков до лесов умеренного пояса. Хотя некоторые виды выживают в засушливой среде, большинство папоротников растет только во влажных затененных местах. Папоротники появились в летописи окаменелостей в девонский период и расширились в течение каменноугольного периода.

Доминирующей стадией жизненного цикла папоротника является спорофит, который обычно состоит из больших сложных листьев, называемых вайями. Вайи выполняют двойную роль; это фотосинтетические органы, которые также несут репродуктивную структуру. Стебель может быть погребен под землей в виде корневища, из которого вырастают придаточные корни, поглощающие воду и питательные вещества из почвы, или они могут расти над землей в виде ствола древовидного папоротника. Придаточные органы – это те, которые растут в необычных местах, например, корни, растущие сбоку от стебля. Большинство папоротников образуют споры одного типа и, следовательно, гомоспоровые. Диплоидный спорофит является наиболее заметной стадией жизненного цикла. На нижней стороне его зрелых листьев образуются сорусы (единственные, сорусы) в виде небольших скоплений, в которых развиваются спорангии. Спорангии в сорусе производят споры путем мейоза и выделяют их в воздух. Те, что приземляются на подходящий субстрат, прорастают и образуют сердцевидный гаметофит, прикрепленный к земле тонкими нитевидными ризоидами. Незаметный гаметофит содержит оба половых гаметангия. Жгутиковые сперматозоиды высвобождаются и плывут по влажной поверхности к месту оплодотворения яйцеклетки. Новообразованная зигота вырастает в спорофит, который выходит из гаметофита и путем митоза превращается в спорофит следующего поколения.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Сорусы на листьях папоротника: Сорусы выглядят как небольшие выпуклости на нижней стороне листьев папоротника.

---

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Безграничный

   Количество столбцов печати

   Два

   Печать CSS

   Плотный

   Лицензия

   CC BY-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Бессемянные сосудистые растения | Биология для специальностей II

Результаты обучения

• Различие между сосудистыми и несосудистыми растениями
• Определите основные характеристики бессемянных сосудистых растений

Сосудистые растения, или трахеофиты , являются доминирующей и наиболее заметной группой наземных растений. Более 260 000 видов трахеофитов представляют более 90 процентов растительности Земли. Несколько эволюционных инноваций объясняют их успех и их способность распространяться на все места обитания.

Мохообразные, возможно, успешно перешли из водной среды обитания в сушу, но они по-прежнему зависят от воды для размножения и должны поглощать влагу и питательные вещества через поверхность гаметофита. Отсутствие корней для поглощения воды и минеральных веществ из почвы, а также отсутствие армированных лигнином проводящих клеток ограничивают мохообразные до небольших размеров. Хотя они могут выжить в относительно засушливых условиях, они не могут размножаться и расширять свой ареал обитания без воды. Сосудистые растения, напротив, могут достигать огромной высоты, успешно конкурируя за свет. Органы фотосинтеза превращаются в листья, а трубчатые клетки или сосудистые ткани переносят воду, минеральные вещества и связанные углеродорганические соединения по всему организму.

На протяжении всей эволюции растений происходит постепенное увеличение доминирования поколения спорофитов. У бессемянных сосудистых растений преобладающей фазой жизненного цикла является диплоидный спорофит. Гаметофит теперь менее заметен, но все еще независим от спорофита. Бессемянные сосудистые растения все еще зависят от воды во время оплодотворения, так как жгутиковые сперматозоиды должны плыть по слою влаги, чтобы достичь яйцеклетки. Этот этап размножения объясняет, почему папоротники и их родственники более многочисленны во влажной среде.

Сосудистая ткань: ксилема и флоэма

Рисунок 1. Сосудистые пучки сельдерея. На этом поперечном срезе стебля сельдерея видно несколько сосудистых пучков. Ксилема находится на внутренней части каждого пучка. (кредит: fir0002 | flagstaffotos.com.au [GFDL 1.2 (http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html)], через Wikimedia Commons. Изображение изменено из источника.)

Первые окаменелости растений, показывающие наличие сосудистой ткани, относятся к силурийскому периоду, около 430 миллионов лет назад. Простейшее расположение проводящих клеток представляет собой рисунок ксилемы в центре, окруженный флоэмой. Xylem  является тканью, отвечающей за хранение и транспортировку воды и питательных веществ на большие расстояния, а также перенос водорастворимых факторов роста из органов синтеза в органы-мишени. Ткань состоит из проводящих клеток, известных как трахеиды, и поддерживающей ткани наполнителя, называемой паренхимой. Проводящие клетки ксилемы включают в свои стенки соединение лигнин , поэтому их называют одревесневшими. Лигнин сам по себе представляет собой сложный полимер: он непроницаем для воды и придает механическую прочность сосудистой ткани. Благодаря своим жестким клеточным стенкам клетки ксилемы обеспечивают поддержку растению и позволяют ему достигать впечатляющих высот. Высокие растения имеют избирательное преимущество, поскольку они могут достигать нефильтрованного солнечного света и рассеивать свои споры или семена вдали от родительского растения, тем самым расширяя ареал вида. Вырастая выше других растений, высокие деревья отбрасывают тень на более низкие растения и таким образом превосходят их в борьбе за воду и драгоценные питательные вещества в почве.

Флоэма — второй тип сосудистой ткани; он переносит сахара, белки и другие растворенные вещества по всему растению. Клетки флоэмы делятся на ситовидные элементы (проводящие клетки) и клетки, поддерживающие ситовидные элементы. Вместе ткани ксилемы и флоэмы образуют сосудистую систему растений (рис. 1).

Рисунок 2. Схема тканей ксилемы и флоэмы

Корни: опора для растения

Корни плохо сохранились в летописи окаменелостей. Тем не менее, кажется, что корни возникли позже в эволюции, чем сосудистая ткань. Развитие разветвленной сети корней представляло собой существенную новую черту сосудистых растений. Тонкие ризоиды прикрепляли мохообразные к субстрату, но эти довольно непрочные нити не давали растению прочного якоря; они также не поглощали значительное количество воды и питательных веществ. Напротив, корни с их заметной системой сосудистой ткани переносят воду и минералы из почвы к остальной части растения. Обширная сеть корней, которая проникает глубоко в почву, чтобы добраться до источников воды, также стабилизирует растения, действуя как балласт или якорь. Большинство корней устанавливают симбиотические отношения с грибами, образуя мутуалистическую микоризу, которая приносит пользу растению, значительно увеличивая площадь поверхности для поглощения воды, минералов почвы и питательных веществ.

Листья, спорофиллы и стробилы

Третье нововведение относится к бессемянным сосудистым растениям. Вместе с появлением спорофита и развитием сосудистой ткани появление настоящих листьев повысило их фотосинтетическую эффективность. Листья улавливают больше солнечного света с их увеличенной площадью поверхности, используя больше хлоропластов для улавливания световой энергии и преобразования ее в химическую энергию, которая затем используется для связывания атмосферного углекислого газа в углеводы. Углеводы экспортируются в остальную часть растения проводящими клетками ткани флоэмы.

Существование двух типов морфологии листьев — микрофиллов и мегафиллов — предполагает, что листья развивались независимо у нескольких групп растений. Микрофиллы («листочки») мелкие и имеют простую сосудистую систему. Первые микрофиллов в палеонтологической летописи могут быть датированы 350 миллионами лет назад в позднем силурийском периоде. Единственная неразветвленная жилка — пучок сосудистой ткани, состоящей из ксилемы и флоэмы, — проходит через центр листа. Микрофиллы могли возникнуть в результате уплощения боковых ветвей или из спорангиев, утративших репродуктивную способность. Микрофиллы встречаются у плаунов. Микрофиллы, вероятно, предшествовали развитию megaphylls  («большие листья»), которые представляют собой более крупные листья с рисунком из нескольких жилок. Мегафиллы, скорее всего, возникали независимо несколько раз в ходе эволюции. Их сложная сеть жилок предполагает, что несколько ветвей могли объединиться в уплощенный орган, а промежутки между ветвями были заполнены фотосинтезирующей тканью. Мегафиллы встречаются у папоротников и более производных сосудистых растений.

Помимо фотосинтеза листья играют еще одну роль в жизни растений. Сосновые шишки, зрелые листья папоротника и цветы — все  спорофиллы — листья, структурно модифицированные для несения спорангиев. У хвойных, обычно называемых сосновыми шишками, strobili представляют собой конусообразные структуры, содержащие спорангии.

Папоротники и другие бессемянные сосудистые растения

К позднему девонскому периоду растения развили сосудистую ткань, четко очерченные листья и корневую систему. Благодаря этим преимуществам растения увеличились в высоту и в размерах. В каменноугольный период (от 360 до 300 млн лет назад) болотные леса из плаунов и хвощей, некоторые экземпляры которых достигают высоты более 30 м (100 футов), покрывали большую часть суши. Эти леса дали начало обширным месторождениям угля, давшим название каменноугольному периоду. У бессемянных сосудистых растений спорофит стал доминирующей фазой жизненного цикла.

Вода по-прежнему требуется в качестве среды для транспортировки сперматозоидов во время оплодотворения бессемянных сосудистых растений, и для большинства из них благоприятна влажная среда. Современные бессемянные трахеофиты включают плауны, хвощи, папоротники и папоротники.

Тип Lycopodiophyta: плауны

Рисунок 3. У плаунов, таких как Lycopodium clavatum , спорангии расположены группами, называемыми стробилами. (кредит: Кори Занкер)

плауны , или тип Lycophyta, являются самой ранней группой бессемянных сосудистых растений. Они доминировали в ландшафте каменноугольного периода, вырастая в высокие деревья и образуя большие болотные леса. Современные плауны представляют собой крошечные вечнозеленые растения, состоящие из стебля (который может быть разветвленным) и микрофиллов (рис. 3). Тип Lycophyta включает около 1200 видов, включая иглолистные ( Isoetales ), плауны ( Lycopodiales ) и колючие мхи ( Selaginellales ), ни один из которых не является настоящим мхом или мохообразным.

Ликофиты следуют схеме чередования поколений, наблюдаемой у мохообразных, за исключением того, что спорофит является основной стадией жизненного цикла. Некоторые ликофиты, такие как плаун Lycopodium , производят гаметофиты, независимые от спорофита, развивающиеся под землей или в других местах, где они могут образовывать микоризные ассоциации с грибами. У многих плаунов спорофит дает спорофиллы, расположенные в виде стробилов, конусообразных структур, которые и дали название этому классу. Спорангии развиваются внутри камеры, образованной каждым спорофиллом.

Ликофиты могут быть гомоспористыми (споры одинакового размера) или гетероспористыми (споры разных размеров). Мох колосовидный  Selaginella  – гетероспоровый ликофит. В одном и том же стробиле будут содержаться микроспорангии, производящие споры, которые разовьются в мужской гаметофит, и мегаспорангии, производящие споры, которые разовьются в женский гаметофит. Оба гаметофита развиваются внутри защитного стробила.

Рисунок 4. Хвощи, названные так из-за кустистого вида спорофита, хорошо растут в болотах. (кредит: Мириам Фельдман)

Тип Monilophyta: класс Equisetopsida (хвощи)

Хвощи, папоротники и папоротники относятся к типу Monilophyta, а хвощи относятся к классу Equisetopsida. Единственный род Equisetum  – оставшийся в живых из большой группы растений, известных как Arthrophyta, которые давали большие деревья и целые болотные леса в каменноугольном периоде. Растения обычно встречаются во влажной среде и на болотах (рис. 4).

Стебель хвоща характеризуется наличием суставов или узлов, отсюда и название Arthrophyta (arthro- = «сустав»; -phyta = «растение»). Листья и ветки выходят мутовками из равномерно расположенных суставов. Игольчатые листья не вносят большого вклада в фотосинтез, большая часть которого происходит в зеленом стебле (рис. 5).

Рисунок 5. На растении хвоща заметны тонкие листья, отходящие от суставов. Хвощи когда-то использовались в качестве чистящих щеток и получили прозвище чистящие щетки. (кредит: Мириам Фельдман)

Силикагель, собранный в клетках эпидермиса, способствует жесткости растений хвоща, но подземные стебли, известные как корневища, прикрепляют растения к земле. Современные хвощи гомоспоровые. Споры прикрепляются к элатерам — как мы видели, это спиральные нити, которые раскрываются в сухую погоду и отбрасывают споры в место, удаленное от родительских растений. Затем споры прорастают, образуя небольшие обоеполые гаметофиты.

Тип Monilophyta: Класс Psilotopsida (Висловидные папоротники)

Рисунок 6. Висловидный папоротник Psilotum nudum имеет ярко выраженные зеленые стебли с узловатыми спорангиями. (кредит: Форест и Ким Старр)

В то время как у большинства папоротников образуются большие листья и ветвящиеся корни, у плетистых папоротников класса Psilotopsida отсутствуют как корни, так и листья, вероятно, утраченные в результате редукции. Фотосинтез происходит в их зеленых стеблях, которые дихотомически разветвляются. Маленькие желтые наросты образуются на кончиках ветвей или в узлах ветвей и содержат спорангии (рис. 6). Споры развиваются в гаметофиты размером всего несколько миллиметров, но которые производят как мужские, так и женские гаметангии. Ветвистые папоротники считались ранними птерофитами. Однако недавний сравнительный анализ ДНК показывает, что эта группа могла утратить как сосудистую ткань, так и корни в процессе эволюции и более тесно связана с папоротниками.

Рисунок 7. Некоторые экземпляры этого низкорослого древовидного папоротника могут вырасти очень высокими. (кредит: Адриан Пингстоун)

Тип Monilophyta: класс Polypodiopsida (настоящие папоротники)

Настоящие папоротники с их большими ветвями, пожалуй, являются наиболее легко узнаваемыми бессемянными сосудистыми растениями. Они также считаются наиболее продвинутыми бессемянными сосудистыми растениями и обладают характеристиками, обычно наблюдаемыми у семенных растений. Более 20 000 видов папоротников обитают в средах от тропиков до лесов умеренного пояса. Хотя некоторые виды выживают в засушливой среде, большинство папоротников растет только во влажных затененных местах. Папоротники появились в летописи окаменелостей в девонский период (420 млн лет назад) и расширились в течение каменноугольного периода (от 360 до 300 млн лет назад).

Доминирующей стадией жизненного цикла папоротника является спорофит, состоящий из крупных сложных листьев, называемых вайями. Вайи могут быть как мелкорассеченными, так и широколопастными. Вайи выполняют двойную роль; это фотосинтетические органы, которые также несут репродуктивные органы. Стебель может быть похоронен под землей как корневище, от которого отрастают придаточные корни, поглощающие воду и питательные вещества из почвы; или они могут расти над землей в виде ствола древовидного папоротника (рис. 7). Придаточные органы – это те, которые растут в необычных местах, например, корни, растущие сбоку от стебля.

Кончик развивающейся ветви папоротника сворачивается в посох или головку скрипки (рис. 8a и рис. 8b). Fiddleheads разворачиваются по мере развития ветви.

Рис. 8. Крозье, или фиддлхеды, — это кончики листьев папоротника. (кредит а: модификация работы Кори Занкера; кредит б: модификация работы Мириам Фельдман)

На нижней стороне каждой зрелой ветви папоротника находятся группы спорангиев, называемые сорусами (рис. 9а). Большинство папоротников равноспоровые. Споры образуются в результате мейоза и выбрасываются в воздух из спорангиев. Те, что приземляются на подходящий субстрат, прорастают и образуют сердцевидный гаметофит, или заросток, который прикрепляется к земле тонкими нитевидными ризоидами (рис. 9).б). Гаметофиты образуют как антеридии, так и архегонии. Как и сперматозоиды других птерофитов, сперматозоиды папоротников имеют несколько жгутиков и должны плыть к архегонию, который выделяет хемоаттрактант, чтобы направлять их. Зигота развивается в спорофит папоротника, который выходит из архегония гаметофита. Созревание антеридий и архегоний в разное время способствует перекрестному оплодотворению.

Рисунок 9. Репродуктивные стадии папоротника. Сорусы (а) выглядят как небольшие бугорки на нижней стороне листьев папоротника. (кредит: Мириам Фельдман). (б) Гаметофит папоротника и молодой спорофит. Спорофит и гаметофит помечены. (кредит: модификация работы «Влмастра»/Wikimedia Commons.

Полный жизненный цикл папоротника показан на рисунке 10 ниже.

Рисунок 10. Репродуктивный цикл папоротника. Этот жизненный цикл папоротника показывает чередование поколений с доминирующей стадией спорофита. (кредит «папоротник»: модификация работы Кори Занкера; кредит «гаметофит»: модификация работы «Влмастры»/Викисклада)

Практический вопрос

Какое из следующих утверждений о жизненном цикле папоротника неверно?

1. Спорангии образуют гаплоидные споры.
2. Спорофит вырастает из гаметофита.
3. Спорофит диплоидный, а гаметофит гаплоидный.
4. Спорангии образуются на нижней стороне гаметофита.

Показать ответ

Чтобы посмотреть урок и проверить свои знания, посмотрите это видео о жизненном цикле папоротника.

Ландшафтный дизайнер

Глядя на декоративное расположение клумб и фонтанов, типичных для королевских замков и исторических домов Европы, становится ясно, что создатели садов знали больше, чем искусство и дизайн. Они также были знакомы с биологией растений, которые выбирали. Ландшафтный дизайн также имеет прочные корни в традициях Соединенных Штатов. Ярким примером раннего американского классического дизайна является Монтичелло, частное поместье Томаса Джефферсона. Среди его многочисленных интересов Джефферсон сохранял сильную страсть к ботанике. Ландшафтная планировка может охватывать небольшое личное пространство, такое как сад на заднем дворе, общественные места сбора, такие как Центральный парк в Нью-Йорке, или весь план города, такой как проект Пьера Л’Энфана для Вашингтона, округ Колумбия.

Ландшафтный дизайнер спланирует традиционные общественные места, такие как ботанические сады, парки, университетские городки, сады и более крупные застройки, а также природные территории и частные сады. Восстановление природных мест, на которые посягнуло вмешательство человека, таких как водно-болотные угодья, также требует опыта ландшафтного дизайнера.

Рисунок 11. Эта благоустроенная граница кампуса колледжа была спроектирована студентами факультета садоводства и ландшафтного дизайна колледжа. (кредит: Мириам Фельдман)

С таким набором необходимых навыков образование ландшафтного дизайнера должно включать солидный опыт в области ботаники, почвоведения, патологии растений, энтомологии и садоводства. Курсовая работа в области архитектуры и программного обеспечения для проектирования также требуется для получения степени. Успешный дизайн ландшафта основывается на обширных знаниях требований к росту растений, таких как свет и тень, уровни влажности, совместимость различных видов и восприимчивость к патогенам и вредителям. Мхи и папоротники будут процветать в затененных местах, где фонтаны обеспечивают влагу; кактусы, с другой стороны, не будут хорошо себя чувствовать в такой среде. Необходимо учитывать будущий рост отдельных растений, чтобы избежать скученности и конкуренции за свет и питательные вещества. Внешний вид пространства с течением времени также вызывает беспокойство. Формы, цвета и биология должны быть сбалансированы для создания ухоженных и устойчивых зеленых насаждений. Искусство, архитектура и биология сливаются в прекрасно спроектированном и реализованном ландшафте

Важность бессемянных сосудистых растений

Мхи и печеночники часто являются первыми макроскопическими организмами, заселяющими территорию, как в первичной последовательности, когда голая земля впервые заселяется живыми организмами, так и во вторичной последовательности, когда почва остается нетронутой после катастрофического события, уничтожающего многие существующие виды. Их споры разносятся ветром, птицами или насекомыми. После того, как мхи и печеночники приживутся, они станут пищей и убежищем для других видов растений. Во враждебной среде, такой как тундра, где почва промерзла, мохообразные хорошо растут, потому что у них нет корней, и они могут быстро высыхать и восстанавливаться, как только вода снова становится доступной. Мхи являются основой пищевой цепи тундрового биома. Многие виды — от мелких травоядных насекомых до овцебыков и северных оленей — питаются мхами. В свою очередь, хищники питаются травоядными, которые являются основными потребителями. Некоторые сообщения указывают на то, что мохообразные делают почву более податливой для заселения другими растениями. Поскольку они устанавливают симбиотические отношения с азотфиксирующими цианобактериями, мхи пополняют почву азотом.

К концу девятнадцатого века ученые заметили, что лишайники и мхи становятся все более редкими в городских и пригородных районах. Поскольку мохообразные не имеют ни корневой системы для поглощения воды и питательных веществ, ни кутикулярного слоя, защищающего их от высыхания, загрязняющие вещества в дождевой воде легко проникают в их ткани, поскольку они поглощают влагу и питательные вещества через всю свою открытую поверхность. Поэтому загрязняющие вещества, растворенные в дождевой воде, легко проникают в ткани растений и оказывают большее влияние на мхи, чем на другие растения. Исчезновение мхов можно считать биологическим индикатором уровня загрязнения окружающей среды.

Папоротники вносят свой вклад в окружающую среду, способствуя выветриванию горных пород, ускоряя формирование верхнего слоя почвы и замедляя эрозию по мере того, как корневища распространяются по почве. Водные папоротники рода Azolla содержат азотфиксирующие цианобактерии и восстанавливают это важное питательное вещество в водной среде обитания.

Рисунок 12. Sphagnum acutifolium представляет собой высушенный торфяной мох и может использоваться в качестве топлива. (кредит: Кен Гулдинг)

Бессемянные растения исторически играли важную роль в жизни человека, используя их в качестве инструментов, топлива и лекарств. Например, высушенный мох-торф, Sphagnum широко используется в качестве топлива в некоторых частях Европы и считается возобновляемым ресурсом. Сфагновые болота (рис. 12) засеяны кустами клюквы и черники. Кроме того, способность Sphagnum удерживать влагу делает мох распространенным почвенным кондиционером. Даже флористы используют блоки Sphagnum для сохранения влаги в цветочных композициях!

Привлекательные листья папоротника делают его любимым декоративным растением. Поскольку они хорошо растут при слабом освещении, они хорошо подходят в качестве комнатных растений. Что еще более важно, папоротник папоротник-орляк ( Pteridium aquilinum ) — традиционная весенняя еда коренных американцев, популярная в качестве гарнира во французской кухне. Солодковый папоротник, Polypodium glycyrrhiza, , входит в рацион племен северо-западного побережья Тихого океана, отчасти благодаря сладости его корневищ. Он имеет слабый лакричный вкус и служит подсластителем. Корневище также фигурирует в фармакопее коренных американцев благодаря своим лечебным свойствам и используется как средство от боли в горле.

Прочтите этот веб-сайт, чтобы узнать, как идентифицировать виды папоротников по их головкам.

Однако наибольшее влияние бессемянных сосудистых растений на жизнь человека оказали их вымершие предки. Высокие плауны, хвощи и древовидные папоротники, процветавшие в заболоченных лесах каменноугольного периода, дали начало крупным месторождениям угля по всему миру. Уголь был обильным источником энергии во время промышленной революции, которая имела огромные последствия для человеческого общества, включая быстрый технический прогресс и рост крупных городов, а также ухудшение состояния окружающей среды. Уголь по-прежнему является основным источником энергии, а также одним из основных факторов глобального потепления.

Резюме: бессемянные сосудистые растения

Сосудистые системы состоят из ткани ксилемы, которая транспортирует воду и минералы, и ткани флоэмы, которая транспортирует сахара и белки. С развитием сосудистой системы появились листья, выполняющие роль крупных фотосинтезирующих органов, и корни, обеспечивающие доступ к воде из земли. Мелкие несложные листочки – микрофиллы. Крупные листья с прожилками — мегафиллы. Видоизмененные листья, несущие спорангии, являются спорофиллами.