"Биология", Пономарёва И.Н., Корнилова О.А., Кучменко В.С. / Под ред. Пономарёвой И.Н.
Плауны, хвощи и папоротники — высшие споровые растения: у них есть настоящие органы и проводящие ткани, но нет семян и цветков. Взрослое растение образует споры, из которых развивается небольшое половое поколение — заросток. Для оплодотворения нужна вода, поэтому эти растения часто встречаются во влажных местах. Понимание их строения помогает увидеть, как устроен жизненный цикл растений и как он усложнялся в ходе эволюции.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Плауны — высшие споровые растения с ползучими и прямостоячими побегами, мелкими листьями и спороносными колосками. На побегах могут подниматься вверх ветви, а у некоторых видов есть длинные ползучие части. Спороносный колосок — место, где собраны органы образования спор. По этим признакам плаун можно отличить от других споровых растений.
Хвощи — споровые растения с членистыми побегами, разделёнными на узлы и междоузлия, и мутовками мелких листьев. Узел — участок стебля, от которого отходят листья и ветви, а междоузлие — часть между соседними узлами. Такое строение помогает узнать хвощ даже тогда, когда его листья плохо заметны. Споры у многих хвощей собраны в колоски на верхушках побегов.
Папоротники — споровые растения с корневищем и крупными рассечёнными листьями, которые называют вайями. Корневище — подземный побег, от которого отходят корни и листья. Вайи у многих папоротников разворачиваются по мере роста. Это определение помогает не спутать папоротник с растением, у которого есть только мелкие листья или членистый стебель.
Заросток — небольшое самостоятельное половое поколение, которое развивается из споры и образует половые органы. На нём возникают мужские и женские гаметы — половые клетки. После их слияния начинается развитие нового взрослого растения. Понятие «заросток» нужно, чтобы отличать половое поколение от крупного спороносящего растения.
Плауны, хвощи и папоротники относят к высшим растениям, потому что их тело разделено на органы: корни, стебли и листья. Внутри органов есть разные ткани, выполняющие определённые задачи. Например, покровные ткани защищают растение, а проводящие переносят воду и растворённые вещества. Размножение спорами отличает эти группы от семенных растений, но не делает их мхами: устройство тела у них сложнее.
На суше растение должно доставлять воду от корней к надземным частям и распределять по всему телу вещества, образованные в листьях. Эту связь обеспечивают проводящие ткани, проходящие через корни, стебли и листья. Поэтому органы работают не отдельно: корни поглощают воду, стебель проводит её, а листья используют её и создают питательные вещества. Такая система помогает растению жить вне воды, хотя не избавляет его от потребности во влаге для размножения.
В жизненном цикле этих растений преобладает спорофит — крупное взрослое растение. На нём в специальных органах, спорангиях, образуются споры. Споры рассеиваются и при подходящих условиях прорастают, давая начало заростку. Заросток обычно гораздо меньше взрослого растения, поэтому его легко не заметить при наблюдении.
Жизненный цикл состоит из чередующихся поколений: спорофита и гаметофита, то есть поколения, которое образует гаметы. Спорофит создаёт споры, а из споры развивается заросток-гаметофит. На заростке формируются яйцеклетки и мужские гаметы; для их встречи требуется вода. После оплодотворения возникает зародыш, из которого постепенно развивается новый спорофит.
Три группы отличаются тем, как выглядят их побеги и листья и где расположены спорангии. У плаунов споры часто образуются в колосках на концах побегов, у хвощей — в спороносных колосках, а у папоротников — в спорангиях, нередко собранных снизу на вайях. Различие форм связано с особенностями строения и роста каждой группы. Влажные места подходят им потому, что вода нужна для оплодотворения, а условия обитания и способ распространения спор влияют на то, где растение может успешно размножаться.
| Свойство | Плауны | Хвощи | Папоротники |
|---|---|---|---|
| Жизненная форма и общий вид | Небольшие травянистые растения, часто с ползучими побегами | Травянистые растения с заметными членистыми побегами | Преимущественно травянистые растения с крупными листьями |
| Строение побега | Ползучие и прямостоячие побеги, часто ветвящиеся | Стебель разделён на узлы и междоузлия; ветви могут отходить мутовками | Есть корневище, от которого отходят корни и листья |
| Особенности листьев | Мелкие, расположены на побегах | Очень мелкие, собраны в мутовки у узлов | Крупные, обычно рассечённые; называются вайями |
| Расположение спорангиев | В спороносных колосках на верхушках побегов | В спороносных колосках на верхушках побегов | Часто группами на нижней стороне вайи |
| Где образуются споры | В спорангиях, собранных в колоски | В спорангиях спороносного колоска | В спорангиях, часто собранных в сорусы |
| Половое поколение | Небольшой заросток | Небольшой заросток | Небольшой заросток |
| Условия, необходимые для оплодотворения | Вода для перемещения мужских гамет к яйцеклетке | Вода для перемещения мужских гамет к яйцеклетке | Вода для перемещения мужских гамет к яйцеклетке |
| Типичные места обитания и значение | Леса и другие влажные места; входят в состав растительных сообществ | Влажные луга, берега водоёмов и леса; участвуют в жизни сообществ | Леса и тенистые влажные места; служат частью растительных сообществ |
Сначала сравнивайте общий вид и побеги: они помогают быстро определить группу растения. Затем проверьте листья и расположение спорангиев — эти признаки уточняют ответ. Строки о половом поколении и оплодотворении показывают общие черты трёх групп.
Условие. У растения есть ползучий стебель, мелкие листья и спороносные колоски на верхушках побегов. Нужно определить, к какой группе оно относится. Для решения выделим признаки, а затем сравним их с особенностями плаунов, хвощей и папоротников.
Ответ. Описанное растение относится к плаунам. Здесь важна не одна примета, а совпадение сразу нескольких признаков. Если бы в описании были только мелкие листья, определить группу было бы труднее.
Условие. Нужно расположить этапы цикла папоротника: образование спор, развитие заростка, образование гамет, оплодотворение и развитие молодого спорофита. Чтобы не перепутать поколения, проследим, что именно образуется на каждом этапе. Споры создаёт взрослое растение, а заросток формирует гаметы.
Ответ. Правильный порядок: образование спор → развитие заростка → образование гамет → оплодотворение → развитие молодого спорофита. В этой цепочке начало и конец относятся к спорофиту, а заросток находится между ними. Так проявляется чередование поколений.
Условие. Папоротники, хвощи и плауны имеют настоящие органы и проводящие ткани, но часто встречаются во влажных местах. Нужно объяснить, почему наличие органов не позволяет им размножаться без воды. Разделим вопрос на две части: что дают проводящие ткани и что требуется для оплодотворения.
Ответ. Органы и проводящие ткани обеспечивают жизнь растения на суше, но не отменяют особенностей его размножения. Без воды мужская гамета не сможет добраться до яйцеклетки. Поэтому влажная среда повышает вероятность успешного оплодотворения.
Ошибка: считать споры семенами. Спора обычно состоит из одной клетки и не содержит зародыша с запасом питательных веществ, поэтому это не семя. Такое заблуждение возникает потому, что и споры, и семена могут дать начало новому растению. Проверьте себя: если нет зародыша и запаса питательных веществ, перед вами не семя.
Ошибка: путать спорофит с заростком. Спорофит — крупное взрослое растение, образующее споры, а заросток — небольшое половое поколение, формирующее гаметы. Их путают, потому что оба этапа входят в жизненный цикл одного растения. Для проверки спросите себя, что образует рассматриваемая стадия: споры или гаметы.
Ошибка: относить папоротники к мхам только из-за размножения спорами. Способ размножения сам по себе не определяет всю группу: у папоротников есть настоящие органы и развитые проводящие ткани. Ошибку допускают, если учитывают только общий признак — наличие спор. Проверьте, есть ли у растения корни, стебель, листья и проводящие ткани.
Ошибка: считать, что вода нужна только для поглощения веществ. Вода нужна и для оплодотворения, потому что по водной плёнке мужские гаметы перемещаются к яйцеклетке. О поглощении вспоминают чаще, так как оно связано с работой корней. Чтобы проверить ответ, проследите весь жизненный цикл и выясните, как гаметы встречаются на заростке.
Для изучения плаунов, хвощей и папоротников нужны знания о высших растениях, строении корня, побега и листа, а также о размножении мхов. Сравнение этих групп помогает понять, какие особенности отличают споровые растения от семенных и как усложнялись жизненные циклы растений. Эти сведения пригодятся при изучении растительных сообществ и охраны природы. Они также связаны с происхождением каменного угля, который образовался из остатков древних растений.
Почему папоротники не относят к семенным растениям?
Папоротники размножаются спорами, а не семенами. У них не образуются семя, цветок и пыльца; для оплодотворения необходима вода.
Чем спорофит отличается от заростка?
Спорофит — крупное взрослое растение, на котором формируются споры. Заросток — небольшое самостоятельное половое поколение, развивающееся из споры и образующее гаметы.
Где у папоротника находятся спорангии?
У многих папоротников спорангии расположены группами на нижней стороне листьев. Такие группы называют сорусами; в спорангиях созревают споры.
Почему хвощи чаще растут во влажных местах?
Вода нужна хвощам не только для жизни и поглощения веществ. Она необходима для оплодотворения: мужские гаметы перемещаются по водной плёнке к яйцеклетке.
Чем плауны, хвощи и папоротники отличаются друг от друга?
У плаунов мелкие листья и часто ползучие побеги со спороносными колосками. Хвощи узнаются по членистым стеблям и мутовкам мелких листьев, а папоротники — по крупным рассечённым листьям-вайям.
§ 39. Плауны. Хвощи. Папоротники. Общая характеристика
