§ 8. Папоротники, хвощи и плауны

Определения и обозначения

Папоротники — споровые сосудистые растения с корнями и крупными листьями, на нижней стороне которых у многих видов образуются скопления спорангиев. Спорангии — вместилища, где созревают споры. По бурым группам на листе часто можно распознать папоротник и понять, что он готовится к размножению.

Хвощи — споровые растения с членистыми побегами и мелкими листьями; их спорангии собраны в спороносные колоски. Членистый побег разделён на узлы и участки между ними, поэтому его легко отличить от побега папоротника. Это строение помогает узнать хвощ даже тогда, когда его мелкие листья почти незаметны.

Плауны — споровые растения с ползучими или прямостоячими побегами, мелкими листьями и спороносными колосками. Внешне их побеги напоминают небольшие облиственные веточки. Сочетание таких побегов с колосками помогает отличить плаун от хвоща, у которого побеги членистые.

Заросток — небольшое поколение спорового растения, на котором образуются половые органы. Он развивается из споры и участвует в половом размножении. Это понятие нужно, чтобы не путать его с молодым взрослым растением: заросток выполняет особую часть жизненного цикла.

Как это устроено

Папоротники, хвощи и плауны относят к сосудистым споровым растениям: у них есть проводящие ткани, но они размножаются спорами, а не семенами. Проводящие ткани позволяют перемещать воду и растворённые вещества по растению, поэтому оно может иметь настоящие корни и развитые побеги. Семян у этих групп нет, и начало нового поколения связано со спорой. Так сочетаются признаки наземных растений и способ размножения, не требующий образования семени.

Спорангии образуются на спороносных частях растения, а внутри них созревают споры. Когда споры готовы, спорангии раскрываются, и лёгкие споры рассеиваются. Это увеличивает вероятность того, что хотя бы часть спор попадёт в подходящее место. При достаточной влаге и других благоприятных условиях спора прорастает и даёт начало заростку.

Из споры развивается заросток с половыми органами; на нём образуются половые клетки, а после оплодотворения начинает развиваться новое растение. Заросток отличается от взрослого растения и выполняет в жизненном цикле роль поколения, производящего половые клетки. Поэтому развитие не заканчивается прорастанием споры: между спорой и новым взрослым растением есть отдельный этап. Проследить эту последовательность — значит понять, как сменяются поколения растения.

Для оплодотворения обычно необходима вода, потому что мужские половые клетки должны добраться до яйцеклетки. Влага создаёт тонкую водную плёнку, по которой они могут перемещаться к женскому половому органу на заростке. Если такой плёнки нет, встреча половых клеток становится маловероятной. Эта зависимость объясняет, почему размножение многих споровых растений успешнее во влажных местах.

Группы различаются строением побегов и расположением спороносных органов: у папоротников они часто находятся на листьях, а у хвощей и плаунов — в колосках. У папоротника спорангии нередко объединены в заметные скопления на нижней стороне листа. У хвоща и плауна колосок образован спороносными частями побега. Поэтому для определения растения полезно рассматривать одновременно и его побег, и то, где находятся спорангии.

Сравнение папоротников, хвощей и плаунов

Пользуйся таблицей, чтобы сравнивать признаки, а не искать одно-единственное отличие. Если спорангии собраны в колосок, дополнительно рассмотри побег: членистый он или ползучий и облиственный. Среда обитания помогает дополнить описание, но сама по себе не всегда позволяет определить группу.

Разбор задач

На нижней стороне листа растения заметны бурые скопления. Определите, что это может быть, и объясните их роль. Важно не принять отдельные точки за семена: нужно связать их расположение с особенностями папоротников и проверить, что именно находится внутри таких скоплений.

1. Отмечаем, что скопления расположены на нижней стороне листа.
2. Сопоставляем этот признак с папоротниками: у многих из них там находятся группы спорангиев.
3. Учитываем роль спорангиев: в них образуются споры, которые могут рассеяться и прорасти.

Ответ: вероятнее всего, это скопления спорангиев папоротника. В них созревают споры, участвующие в размножении растения.

Расположите стадии развития спорового растения в правильном порядке: заросток, спора, взрослое растение, оплодотворение. Нужно учитывать, что заросток развивается из споры, а оплодотворение происходит на заростке. После него развивается взрослое растение, которое образует новые споры.

1. Начинаем со споры: при благоприятных условиях она прорастает.
2. Следующим появляется заросток с половыми органами.
3. На заростке происходит оплодотворение, после которого развивается новое растение.
4. Завершаем последовательность взрослым растением, способным образовать споры.

Ответ: спора → заросток → оплодотворение → взрослое растение. Такой порядок показывает, что половое размножение происходит на заростке, а не непосредственно внутри споры.

У двух растений спорангии собраны в колоски. У одного побеги членистые, у другого — ползучие, покрытые мелкими листьями. Определите группы растений и обоснуйте ответ. Колоски есть у обеих групп, поэтому только по этому признаку различить растения нельзя.

1. Сначала отмечаем общий признак: спороносные колоски характерны и для хвощей, и для плаунов.
2. Затем рассматриваем побег первого растения: членистое строение указывает на хвощ.
3. У второго растения побег ползучий и покрыт мелкими листьями, что характерно для плауна.

Ответ: первое растение — хвощ, второе — плаун. Решение основано на строении побегов, потому что расположение спороносных органов у них сходное.

Типичные ошибки

Ошибка — называть споры семенами. Их путают, потому что и спора, и семя могут дать начало новому растению, но в споре нет зародыша, а само растение не формирует семена. Проверь себя: если речь идёт о папоротнике, хвощe или плауне, говори о спорах, а не о семенах.

Ошибка — считать заросток маленьким взрослым растением. Такое впечатление может возникнуть потому, что заросток тоже развивается из споры, однако на нём образуются половые органы. Проверь себя вопросом: какую функцию выполняет эта стадия? Если она образует половые клетки, это заросток, а не просто молодой взрослый папоротник, хвощ или плаун.

Ошибка — полагать, что для оплодотворения достаточно ветра. Ветер может разносить споры, но мужским половым клеткам обычно нужна вода, чтобы добраться до яйцеклетки. Проверь себя: не смешивай рассеивание спор и перемещение половых клеток — это разные процессы.

Ошибка — путать спороносные колоски хвощей и плаунов со скоплениями спорангиев на листьях папоротника. Путаница возникает потому, что все эти образования связаны со спорами. Чтобы проверить себя, посмотри на побег и место образования спор: колоски характерны для хвощей и плаунов, а у многих папоротников спорангии собраны на нижней стороне листьев.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, чем размножение спорами отличается от размножения семенами, и уметь называть основные органы растений. Эти знания помогают увидеть, почему спора и семя — не одно и то же. Сравнение жизненных циклов папоротников, хвощей и плаунов пригодится при изучении мхов и семенных растений. А понятие проводящих тканей поможет понять, как наземные растения перемещают воду и приспосабливаются к жизни на суше.

Что запомнить

• Папоротники, хвощи и плауны — сосудистые споровые растения.
• У них есть проводящие ткани, но нет семян.
• Из споры развивается заросток.
• На заростке образуются половые органы.
• Для оплодотворения обычно нужна вода.
• Спороносные органы у папоротников, хвощей и плаунов расположены по-разному.