§ 14. Папоротниковидные

Определения и обозначения

Папоротниковидные — группа высших споровых растений, к которым относятся папоротники. У них есть корни, стебель и листья, но нет цветков и семян: размножаются они спорами. Поэтому взрослое растение и растение, возникающее из споры, устроены и выполняют разные роли.

Корневище — подземный побег папоротника. От него отходят корни и надземные листья, а само оно может запасать питательные вещества и помогать растению переживать неблагоприятные условия. Его важно отличать от корня: корневище имеет почки и узлы, характерные для побега.

Вайя — лист папоротника, часто крупный и рассечённый на части. Молодая вайя обычно свёрнута, а по мере роста постепенно разворачивается. На вайе папоротник улавливает свет, а на её нижней стороне у многих видов созревают споры.

Заросток — небольшое самостоятельное половое поколение папоротника, которое развивается из споры. На нём образуются половые клетки, необходимые для оплодотворения. Это не маленький взрослый папоротник: заросток выполняет другую функцию и имеет другое строение.

Как это устроено

У взрослого папоротника под землёй располагается корневище, а от него отходят корни и растущие вверх вайи. Корни поглощают из почвы воду и минеральные вещества, а также удерживают растение. Корневище соединяет части растения и служит подземной опорой, поэтому его нельзя принять за обычный вертикальный стебель. Вайи поднимаются над поверхностью, где получают свет, необходимый для образования питательных веществ.

Споры у многих папоротников образуются на нижней стороне вайи. Там заметны небольшие группы, часто бурого цвета, — сорусы; каждый сорус состоит из спорангиев, то есть вместилищ со спорами. Такое расположение помогает не путать их с семенами или пятнами болезни: в спорангиях созревают клетки, способные дать начало новому поколению. Когда споры созревают, они рассеиваются и могут попасть на подходящее место.

Если спора оказывается в благоприятных условиях, она прорастает и образует заросток. Это самостоятельное небольшое растение, которое обычно выглядит не так, как привычный папоротник, и не имеет его крупных вай. Заросток нельзя считать молодым взрослым папоротником, потому что у него особая задача: на нём формируются половые клетки. Лишь после их слияния начинается развитие нового взрослого растения.

На заростке образуются мужские и женские половые клетки. Для оплодотворения необходима вода: мужским клеткам нужно переместиться по тонкой водной плёнке к женским. Поэтому влажная поверхность важна не просто для прорастания споры, а и для встречи половых клеток. Когда они сливаются, образуется клетка, из которой развивается зародыш.

Зародыш растёт на заростке, постепенно формируя молодой папоротник с корнями и первой вайей. По мере роста он становится самостоятельным взрослым растением, способным образовывать споры. Так в жизненном цикле чередуются два поколения: взрослый папоротник, связанный с образованием спор, и заросток, на котором формируются половые клетки. Эта смена объясняет, почему путь от споры до нового папоротника состоит из нескольких этапов.

Части папоротника и их роль

Таблицу удобно использовать, чтобы сопоставить название части папоротника с её расположением и назначением. Если на схеме нужно найти орган, сначала определите, где он находится, а затем проверьте его функцию. Помните, что корневище — побег, а не корень.

Разбор задач

Задача 1

На рисунке папоротника обозначены корень, корневище и вайя. Определите каждый орган и назовите его функцию. При разборе важно не считать все подземные части корнями. Сравните расположение органов и признаки побега.

1. Найдите подземную горизонтальную часть, от которой отходят другие органы: это корневище. Оно соединяет части растения, а также несёт почки, из которых могут развиваться корни и вайи.
2. Определите тонкие части, отходящие от корневища и уходящие в почву: это корни. Они закрепляют папоротник и поглощают воду с минеральными веществами.
3. Найдите крупную листовую часть, растущую над землёй: это вайя. Она улавливает свет, а на её нижней стороне могут находиться группы спорангиев.

Ответ: подземный побег — корневище, отходящие от него части в почве — корни, надземный лист — вайя. По наличию почек и связи с корнями и вайями корневище отличают от корня.

Задача 2

На нижней стороне вайи заметны бурые группы точек. Объясните, что это и какую роль они выполняют. Бурый цвет сам по себе ещё не позволяет назвать точки семенами. Нужно выяснить, где они расположены и что находится внутри группы.

1. Установите место: группы находятся на нижней стороне вайи — листа папоротника.
2. Назовите группы: это сорусы, состоящие из спорангиев. Внутри спорангиев созревают споры.
3. Свяжите строение с ролью: созревшие споры рассеиваются и при подходящих условиях прорастают. Из споры развивается заросток, а не сразу взрослое растение.

Ответ: бурые точки — сорусы со спорангиями. Они участвуют в размножении папоротника, потому что в спорангиях образуются споры.

Задача 3

Спора папоротника попала на влажную почву. Опишите последовательность событий от её прорастания до появления нового взрослого растения и укажите, на каком этапе нужна вода. Не перескакивайте от споры сразу к папоротнику: между ними есть отдельное поколение. Проследите, где образуются половые клетки и что происходит после их слияния.

1. Спора прорастает и образует заросток — небольшое половое поколение. На заростке формируются мужские и женские половые клетки.
2. Вода нужна для оплодотворения: мужские клетки перемещаются по водной плёнке к женским. После их слияния образуется клетка, из которой развивается зародыш.
3. Зародыш растёт, образуя молодое растение с корнями и вайей. Затем оно становится взрослым папоротником, который со временем сможет образовывать споры.

Ответ: последовательность такова: спора — заросток — половые клетки — оплодотворение — зародыш — молодой папоротник — взрослое растение. Вода необходима на этапе движения мужских половых клеток к женским.

Типичные ошибки

Ошибка: называть корневище корнем. Её допускают, потому что корневище находится под землёй. Проверьте себя: от корневища отходят корни и вайи, а наличие почек и узлов указывает на побег.

Ошибка: считать бурые точки на вайе семенами. Они действительно выглядят как отдельные заметные образования, но семян у папоротника нет. Если точки сгруппированы на нижней стороне вайи, это сорусы со спорангиями, где образуются споры.

Ошибка: путать заросток с молодым взрослым папоротником. Путаница возникает потому, что заросток тоже развивается из споры и представляет собой небольшое растение. Проверьте его роль: заросток образует половые клетки, а взрослый папоротник — споры.

Ошибка: считать, что для оплодотворения вода не нужна. Можно помнить, что папоротник растёт на суше, и ошибочно переносить это на все этапы его размножения. Проверьте себя вопросом, как мужская клетка доберётся до женской: ей нужна водная плёнка для движения.

Связь с другими темами

Для понимания строения папоротника полезно знать, чем корень отличается от побега: это помогает распознать корневище. Также нужно представлять, как происходит размножение спорами. Эти знания позволяют проследить последовательность развития растения.

Папоротники относятся к высшим споровым растениям, поэтому их удобно сравнивать с мхами, плаунами и хвощами. У этих групп есть общие черты, но строение и особенности жизненного цикла различаются. Сравнение помогает увидеть разнообразие растений, размножающихся спорами.

Смена поколений у папоротника пригодится при изучении размножения растений и жизненных циклов организмов. Она показывает, что в развитии участвуют разные поколения, выполняющие разные функции. Понимание этого цикла помогает разбирать более сложные жизненные циклы.

Что запомнить

• У папоротника есть корни, корневище и вайи.
• Корневище — подземный побег, а не корень.
• Спорангии собраны в сорусы, часто расположенные на нижней стороне вайи.
• Из споры развивается заросток.
• На заростке образуются половые клетки.
• Для оплодотворения необходима вода.
• После оплодотворения развивается новое взрослое растение.