§ 38. Отдел Папоротниковидные

Определения и обозначения

Папоротниковидные — группа споровых растений, к которой относят папоротники и близкие к ним растения. Они не образуют цветков, плодов и семян, а размножаются спорами. Это отличие помогает сразу отделить папоротники от семенных растений.

Вайя — лист папоротника. Она бывает простой или сложной, то есть состоящей из одной пластинки или нескольких частей, и участвует в фотосинтезе. По вайям папоротник получает органические вещества и часто образует споры.

Сорус — скопление спорангиев, обычно расположенное на нижней стороне вайи. Спорангий — маленькое образование, внутри которого созревают споры. Поэтому бурые точки на листе показывают место спорообразования, а не являются отдельными семенами.

Заросток — небольшое зелёное образование, развивающееся из споры и несущее органы полового размножения. На нём образуются мужские и женские половые клетки. Заросток не является маленьким листом взрослого папоротника, а представляет особую стадию его жизненного цикла.

Как это устроено

Основная часть папоротника состоит из корней, подземного корневища и вай. Корневище — это подземный побег, от которого отходят корни и вайи; оно закрепляет растение и может запасать питательные вещества. Корни поглощают воду и минеральные соли из почвы, а вайи используют воду и свет для фотосинтеза.

Молодые вайи часто выглядят как свёрнутые спиральки. Такое положение защищает нежные растущие части от повреждений и позволяет листу постепенно увеличиваться. По мере роста вайя разворачивается, поэтому на одном растении можно увидеть и свёрнутые молодые листья, и уже расправленные старые.

На зрелых вайях формируются сорусы, состоящие из множества спорангиев. Внутри спорангиев постепенно созревают споры, а после их раскрытия споры высыпаются и разносятся воздухом. Так растение получает возможность расселяться, хотя для появления нового взрослого папоротника одной только споры недостаточно.

Попав во влажное место, спора прорастает и превращается в маленький зелёный заросток. На его нижней стороне формируются органы, в которых возникают мужские и женские половые клетки. Для их слияния необходима вода: мужские клетки передвигаются по водной плёнке к яйцеклетке.

После оплодотворения из яйцеклетки развивается зародыш, а затем молодое взрослое растение с корнем, корневищем и вайями. Взрослый папоротник образует споры, а заросток образует половые клетки, поэтому эти стадии выполняют разные функции. Их последовательная смена называется чередованием поколений.

Строение папоротника и размножение

Таблицу удобно читать как последовательность: от органов взрослого растения к споре, заростку и новому папоротнику. Если нужно определить объект, сначала установите, где он находится, а затем вспомните его роль. Так легче не путать сорус, спорангий, спору и заросток.

Разбор задач

Задача 1

На нижней стороне вайи заметны бурые точки. Определите, что это, и объясните их значение. Цвет и расположение подсказывают, что образования связаны не с питанием растения, а с его размножением.

1. Уточним место: бурые точки находятся на нижней стороне вайи, где у папоротников обычно располагаются органы спороношения.
2. Назовём их правильно: каждая точка — сорус, то есть группа спорангиев, а не одна спора.
3. Определим значение: внутри спорангиев созревают споры, которые затем рассеиваются и могут дать начало заросткам.

Ответ: бурые точки — это сорусы со спорангиями. Они нужны для образования и распространения спор.

Задача 2

Расположите этапы размножения папоротника в правильном порядке: заросток, спора, взрослое растение, оплодотворение. Нужно восстановить путь от образования новой стадии до появления взрослого растения.

1. Сначала появляется спора, потому что она рассеивается со взрослого папоротника.
2. Из проросшей споры развивается заросток.
3. На заростке при наличии воды происходит оплодотворение.
4. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается молодое, а затем взрослое растение.

Ответ: спора → заросток → оплодотворение → взрослое растение. Вода необходима на этапе оплодотворения, когда мужская половая клетка перемещается к яйцеклетке.

Задача 3

Ученик утверждает, что папоротник размножается семенами, потому что на его вайях есть бурые образования. Проверим, что находится внутри этих образований и какой этап появляется после их рассеивания.

1. Бурые образования на вайе — сорусы, в которых расположены спорангии.
2. Внутри спорангиев находятся споры, а не семена; у спор нет зародыша с запасом питательных веществ, как у семени.
3. После прорастания споры появляется заросток, а затем при участии воды происходит оплодотворение.

Ответ: ученик ошибся. Папоротник размножается спорами: цветков и семян он не образует, а бурые точки являются сорусами со спорангиями.

Типичные ошибки

Бурые точки на вайе иногда называют спорами. Ошибка возникает потому, что не видно отдельных спор, но на самом деле точки — это сорусы со спорангиями, а споры находятся внутри них. Проверка простая: спросите себя, является ли объект скоплением образований или отдельной клеткой для расселения.

Заросток принимают за молодого папоротника. Такое объяснение кажется понятным из-за его зелёного цвета, однако заросток образует половые клетки, а не просто растёт в маленький лист взрослого растения. Проверить себя можно по функции: стадия с сорусами — взрослый папоротник, стадия с половыми органами — заросток.

Иногда считают, что для оплодотворения вода не нужна. Ошибку допускают, перенося на папоротники представление о семенных растениях, но мужские половые клетки папоротника должны двигаться по водной плёнке. Если в объяснении отсутствует вода между заростком и оплодотворением, его нужно исправить.

Папоротники также ошибочно называют цветковыми или семенными растениями. Причина — крупные вайи и заметные бурые образования, которые внешне могут напоминать органы размножения семенных растений. Вспомните главный признак: папоротники не образуют цветков и семян, а размножаются спорами.

Связь с другими темами

Перед изучением папоротников нужно знать основные части растения: корень, стебель и лист. Это помогает понять, что корневище является подземным побегом, а вайя выполняет функции листа. Так строение папоротника становится понятнее.

Тема связана с мхами и другими споровыми растениями. Их сравнение показывает, что споры могут участвовать в расселении, но строение растений и смена стадий у разных групп различаются. Особенно важно сравнить роль воды при размножении.

Жизненный цикл папоротника пригодится при дальнейшем изучении размножения растений. На его примере видно чередование поколений: спороносного взрослого растения и полового поколения — заростка. Это понятие встречается при изучении более сложных групп растений.

Что запомнить

• У папоротника есть корни, подземное корневище и вайи.
• Папоротники не образуют цветков и семян.
• Споры созревают в спорангиях, собранных в сорусы.
• Из споры развивается заросток.
• На заростке образуются половые клетки.
• Для оплодотворения папоротника нужна вода.
• Из оплодотворённой яйцеклетки развивается новое взрослое растение.