Папоротники

Определения и обозначения

Папоротник — древнее споровое растение, которое чаще всего растёт во влажных затенённых местах. У него есть корни, подземный стебель и крупные листья, но нет цветков и семян. Вместо семян папоротник образует споры. Это помогает отличить его от цветковых растений.

Корневище — подземный стебель папоротника, от которого отходят корни и листья. Оно связывает части растения и может запасать питательные вещества. Корневище не поглощает воду так, как это делают корни. Поэтому важно не путать его с корнем, даже если обе части находятся под землёй.

Вайя — крупный лист папоротника, который выполняет фотосинтез: с помощью света растение создаёт необходимые ему питательные вещества. Вайи часто бывают рассечёнными и заметно отличаются от листьев многих цветковых растений. На них также могут располагаться образования, связанные с размножением. Название «вайя» помогает узнать особый лист папоротника.

Спорангий — образование, обычно расположенное на нижней стороне вайи, в котором созревают споры. Спорангии часто собраны в группы, поэтому снизу вайи могут выглядеть как маленькие тёмные точки. Спора — не само образование, а мельчайшая клетка, которая находится внутри спорангия. Когда споры созревают, они высыпаются и могут дать начало новому развитию.

Как это устроено

Корневище, корни и вайи вместе образуют тело папоротника, но задачи у этих частей разные. Корневище служит подземной опорой: к нему прикрепляются корни и листья, а иногда в нём сохраняются запасы питательных веществ. Корни удерживают растение в почве и поглощают воду с растворёнными веществами. Вайи обращены к свету, потому что именно там папоротник может вести фотосинтез.

Папоротнику подходят влажные места, потому что его размножение связано с водой. В сырой почве и воздухе растение меньше пересыхает, а вода нужна подвижным мужским клеткам, чтобы добраться до женской клетки. Без такой возможности оплодотворение затрудняется. Поэтому папоротники часто встречаются в тенистых лесах и других местах, где долго сохраняется влага.

Спорангии образуются на нижней стороне вайи и часто собираются в группы. Такое расположение защищает их от прямого солнца и помогает им не так быстро высыхать. Внутри спорангиев постепенно созревают споры. Когда образование раскрывается, споры высыпаются и могут разноситься вокруг растения.

Попав в подходящее влажное место, спора прорастает. Сначала появляется небольшое образование, на котором возникают клетки, участвующие в половом размножении. Для встречи подвижной мужской клетки с женской необходима вода, поэтому даже после высыпания спор влажность остаётся важной. После их соединения начинает развиваться молодой папоротник.

У папоротников есть настоящие корни и крупные вайи, а у мхов таких органов нет: их строение проще. От цветковых растений папоротники отличаются отсутствием цветков и семян. Вместо семян у них образуются споры, а для размножения нужна вода. Эти признаки помогают распознавать папоротники и сравнивать их с другими группами растений.

Строение папоротника и значение его частей

Сначала найдите, где часть расположена: в почве, над землёй или на нижней стороне вайи. Затем сравните её внешний вид с описанием в таблице. Последний столбец помогает связать каждую часть с её ролью в жизни папоротника.

Разбор задач

Задача 1. Назовите части папоротника на рисунке: корневище, корни, вайи и спорангии.

Нужно определить части по их расположению и внешнему виду. Сначала найдите подземную часть, затем проследите, что от неё отходит. После этого рассмотрите вайи и их нижнюю сторону, где могут находиться группы спорангиев.

1. Под землёй найдите стебель, от которого отходят другие части растения: это корневище.
2. Определите тонкие части, уходящие от корневища в почву: это корни.
3. Найдите крупные листья над землёй: это вайи. На их нижней стороне отметьте небольшие группы точек — спорангии.

Ответ: под землёй находится корневище, от него отходят корни и вайи, а спорангии расположены на нижней стороне вайи. Если на изображении нельзя рассмотреть точки, сначала определите вайю, а затем ориентируйтесь на её нижнюю сторону. Не называйте спорангием всю вайю: это только небольшие образования на ней.

Задача 2. Определите, какие утверждения верны: папоротник размножается семенами; спорангии находятся на нижней стороне вайи; корневище является подземным стеблем.

Проверим каждое высказывание отдельно, не делая вывод по внешнему виду растения. Для этого вспомним, как папоротник размножается и где расположены его части. Утверждение будет верным, если оно совпадает с описанием строения папоротника.

1. «Папоротник размножается семенами» — неверно: папоротник образует споры, а не семена.
2. «Спорангии находятся на нижней стороне вайи» — верно: в этих образованиях созревают споры.
3. «Корневище является подземным стеблем» — верно: от него отходят корни и листья.

Ответ: верны второе и третье утверждения, первое неверно. Проверяйте высказывания о размножении по наличию спор и спорангиев, а не по размеру листьев. Крупные вайи не означают, что у растения есть семена.

Задача 3. Расположите этапы размножения папоротника в правильном порядке: созревание спор, высыпание спор, прорастание споры, образование нового папоротника.

Чтобы восстановить порядок, проследите путь от спор, которые ещё находятся внутри растения, до нового папоротника. Споры не могут прорасти, пока не созреют и не высыплются из спорангиев. После прорастания развитие продолжается, если условия подходят.

1. Сначала споры созревают внутри спорангиев на вайе.
2. Затем споры высыпаются и попадают на подходящее место.
3. При достаточной влажности спора прорастает, после чего начинается развитие нового растения.

Ответ: созревание спор → высыпание спор → прорастание споры → образование нового папоротника. Между прорастанием и появлением взрослого растения проходит время. Вода необходима на этапе размножения, поэтому для развития важны влажные условия.

Типичные ошибки

Ошибка: называть вайю обычным листом и не связывать её с фотосинтезом. Так говорят, потому что вайя действительно похожа на лист, но у папоротника для неё есть особое название, а на нижней стороне могут быть спорангии. Проверьте себя: вайя улавливает свет и выполняет фотосинтез. Если речь идёт о спороносных группах, уточняйте, что они расположены на вайе, а не являются всем листом.

Ошибка: считать корневище корнем. Это происходит потому, что корневище находится под землёй, как и корни. Но корневище — стебель, от которого отходят корни и листья; сами корни поглощают воду и закрепляют растение. Чтобы проверить себя, спросите: от этой части растут корни и вайи? Если да, перед вами корневище.

Ошибка: утверждать, что папоротник размножается семенами, потому что у него крупные листья. Размер листьев не говорит о способе размножения. У папоротников споры созревают в спорангиях, а семян и цветков нет. Проверьте утверждение вопросом: видны ли спорангии со спорами? Это признак спорового размножения.

Ошибка: путать спорангии и споры. Названия похожи, поэтому можно принять одно за другое, но спорангий — образование, а спора — находящаяся в нём клетка. Проверить себя просто: спросите, что именно созревает внутри образования. В спорангии созревают споры, а затем они высыпаются.

Связь с другими темами

Перед изучением папоротников полезно вспомнить основные органы растений и различия между корнем, стеблем и листом. Это помогает понять, почему корневище — стебель, а корни — отдельная часть растения, и что значит размножение спорами. При сравнении с мхами можно увидеть, как различаются строение и условия жизни споровых растений. Позже эти знания пригодятся при изучении групп растений, круговорота веществ и роли папоротников в природе.

Что запомнить

• Папоротники — древние споровые растения.
• Тело папоротника состоит из корневища, корней и вай.
• Вайя — крупный лист папоротника.
• На нижней стороне вайи находятся спорангии.
• В спорангиях созревают споры.
• Для размножения папоротника необходима вода.
• Папоротники чаще всего растут во влажных затенённых местах.