Отдел Папоротниковидные

Определения и обозначения

Папоротниковидные — отдел высших споровых растений, к которому относятся папоротники. Их тело состоит из органов, среди которых обычно различимы корни, стебель и листья, но цветков и семян у них нет. Размножение связано со спорами, поэтому папоротник нельзя считать семенным растением.

Вайя — крупный лист папоротника, часто разделённый на множество частей. У многих папоротников вайя растёт верхушкой и по мере развития разворачивается из свёрнутого состояния. Это главный надземный орган, который улавливает свет и на котором могут образовываться структуры со спорами.

Сорус — скопление спорангиев, обычно расположенное на нижней стороне вайи. Спорангий — небольшое образование, внутри которого формируются споры. По сорусам можно заметить, что лист участвует не только в питании растения, но и в его размножении.

Заросток — небольшое самостоятельное половое поколение папоротника, которое развивается из споры. На нём образуются мужские и женские половые клетки. Заросток намного меньше взрослого папоротника, но без него в жизненном цикле не происходит оплодотворение.

Как это устроено

У папоротника под землёй находится корневище — видоизменённый стебель, от которого отходят корни. Корни поглощают из почвы воду и минеральные вещества, а корневище помогает закрепляться и запасать питательные вещества. Над землёй располагаются вайи, которые получают свет и обеспечивают растение органическими веществами. Такое разделение частей позволяет папоротнику одновременно питаться, удерживаться в почве и расти над её поверхностью.

Споры образуются в спорангиях, которые у многих папоротников собраны в сорусы на нижней стороне вайи. Такое расположение помогает разместить множество спорангиев на листе, не занимая всю его верхнюю поверхность. Когда споры созревают, они выходят из спорангиев и могут попасть в подходящие условия. Если спора оказывается во влажном месте, она прорастает и даёт начало заростку.

Заросток — самостоятельное, обычно очень небольшое растение, которое развивается из споры. На нём появляются половые органы, где образуются мужские и женские половые клетки. Заросток не следует путать с молодым папоротником: это отдельная стадия жизненного цикла, выполняющая другую задачу. Он обеспечивает образование половых клеток, тогда как взрослое поколение производит споры.

Для оплодотворения папоротнику нужна вода, потому что мужские половые клетки способны передвигаться только в водной плёнке. По ней они достигают яйцеклетки, находящейся на заростке, и сливаются с ней. Без такого пути мужская клетка не сможет попасть к яйцеклетке, даже если заросток уже образовался. После оплодотворения из яйцеклетки начинает развиваться зародыш, а затем — молодой папоротник.

В жизненном цикле папоротника чередуются два поколения. Крупный взрослый папоротник образует споры, а выросший из споры заросток образует половые клетки. После оплодотворения на заростке появляется молодое растение, которое постепенно развивается во взрослое. Так споровое размножение и половое размножение сменяют друг друга, а цикл повторяется.

Поколения и этапы жизненного цикла папоротника

Читайте таблицу сверху вниз, чтобы проследить путь от взрослого растения к новому. В графе «Что образует» видно, как результат одного этапа становится началом следующего. Отдельно обратите внимание, что вода необходима на этапе оплодотворения.

Разбор задач

Части папоротника

Условие. На схеме показаны корневище, корни и вайи. Нужно подписать части и определить, какие из них находятся под землёй. Чтобы не перепутать органы, сначала сопоставим их с местом расположения и функциями.

1. Найдём корневище: это подземный стебель, от которого отходят другие части растения.
2. Отметим корни, отходящие от корневища: они поглощают воду и минеральные вещества.
3. Подпишем вайи — крупные листья, расположенные над землёй.

Ответ. Под землёй находятся корневище и корни. Над землёй расположены вайи. Такое расположение помогает отличить подземные части растения от листьев.

Бурые скопления на вайе

Условие. На нижней стороне вайи заметны бурые скопления. Нужно назвать их и объяснить, что в них образуется. Цвет и расположение помогают распознать эти структуры, но сами скопления не являются спорами.

1. Определим место: скопления находятся на нижней стороне листа папоротника.
2. Назовём их сорусами — группами спорангиев.
3. Укажем, что внутри спорангиев формируются споры, способные дать начало заростку.

Ответ. Бурые скопления — это сорусы, состоящие из спорангиев. Споры образуются внутри спорангиев. Поэтому сорус и спора — не одно и то же.

Порядок этапов жизненного цикла

Условие. Нужно расположить по порядку заросток, спору, взрослый папоротник, оплодотворение и молодой папоротник. Также требуется указать, когда необходима вода. Проследим, из чего возникает каждый следующий этап.

1. Взрослый папоротник образует споры в спорангиях.
2. Из проросшей споры развивается заросток, на котором появляются половые клетки.
3. При наличии воды происходит оплодотворение, после которого развивается молодой папоротник.
4. Молодое растение вырастает во взрослый папоротник, и цикл повторяется.

Ответ. Полная последовательность: взрослый папоротник → спора → заросток → оплодотворение → молодой папоротник. Вода нужна во время оплодотворения, чтобы мужские половые клетки достигли яйцеклетки. Для прорастания споры также важны подходящие условия, но это не заменяет воду, необходимую половым клеткам.

Типичные ошибки

Папоротникам иногда приписывают размножение семенами, потому что это привычный способ размножения многих растений. Но у папоротников нет семян и цветков: они образуют споры. Проверка простая — если в ответе упомянуты споры и спорангии, а не семена, способ размножения назван верно.

Сорус можно ошибочно назвать спорой из-за того, что оба понятия связаны с размножением. Однако сорус — скопление спорангиев, а споры образуются внутри спорангиев. Чтобы проверить себя, представьте последовательность: сорус содержит спорангии, спорангии образуют споры.

Заросток иногда принимают за маленький взрослый папоротник, потому что оба являются растениями. На самом деле это разные поколения: заросток развивается из споры и образует половые клетки, а взрослое растение образует споры. Сверьте не только размер, но и роль каждой стадии в жизненном цикле.

Некоторые считают, что влажной почвы достаточно только для прорастания споры и поэтому вода при оплодотворении не нужна. Это ошибка: мужские половые клетки должны переместиться по водной плёнке к яйцеклетке на заростке. Проверьте себя вопросом: какой клетке нужно добраться до другой? Если речь идёт о подвижной мужской клетке, вода нужна именно для оплодотворения.

Связь с другими темами

Для понимания папоротников нужно знать, чем споры отличаются от семян, и различать корень, стебель и лист. Сравнение с мхами помогает увидеть, как у споровых растений сменяются поколения и какую роль играет вода. Позже эти знания пригодятся при изучении семенных растений: сравнение способов размножения помогает проследить развитие растительного мира.

Что запомнить

• Папоротники — высшие споровые растения; цветков и семян у них нет.
• Стебель папоротника обычно представлен корневищем.
• Крупные листья папоротника называют вайями.
• Споры образуются в спорангиях, часто собранных в сорусы.
• Из споры развивается заросток — половое поколение папоротника.
• Для оплодотворения папоротникам необходима вода.
• Из оплодотворённой яйцеклетки развивается молодой папоротник.