Папоротники

Определения и обозначения

Папоротники — группа споровых растений, которые размножаются спорами, а не семенами. В отличие от цветковых растений, они не образуют цветков и плодов, но, как и другие растения, имеют органы, растут, дышат и используют свет для образования питательных веществ. Это определение помогает отличить папоротники от семенных растений.

Вайя — лист папоротника. Она может быть крупной и сильно рассечённой, а молодая вайя часто свернута улиткой и затем постепенно распрямляется. По вайе удобно узнавать папоротник и рассматривать его органы спороношения.

Спорангии — образования, в которых созревают споры. У многих папоротников их можно увидеть на нижней стороне вайи в виде маленьких бурых скоплений. По спорангиям определяют, где происходит образование спор.

Споры — клетки, с помощью которых папоротники размножаются и распространяются. Спора не является семенем: у неё нет зародыша и запаса питательных веществ. Из споры при подходящих условиях начинается развитие нового папоротника.

Как это устроено

У папоротника есть корни, подземное корневище и вайи. Корни закрепляют растение в почве и поглощают из неё воду с растворёнными минеральными веществами. Корневище служит подземным побегом: в нём запасаются питательные вещества, а из его почек вырастают новые вайи.

Корневище отличается от корня внутренним строением и наличием почек, поэтому его нельзя называть корнем. Вайя выполняет роль листа: в её клетках на свету образуются органические вещества. У многих папоротников молодые вайи свёрнуты, потому что так нежные растущие части защищены от повреждений и высыхания.

По мере роста вайя получает воду и питательные вещества от корневища, её ткани становятся прочнее, а листовая пластинка разворачивается. На зрелой вайе появляются спорангии. Обычно они находятся снизу, где меньше прямого солнечного света и ниже риск пересыхания.

В спорангиях созревают многочисленные споры, которые после раскрытия спорангия разносятся воздухом. Если спора попадёт во влажную почву, она прорастёт и образует маленький зелёный заросток. Заросток не похож на взрослый папоротник: это самостоятельная небольшая стадия его жизненного цикла.

На заростке формируются мужские и женские половые клетки. Мужские клетки могут двигаться только в воде, поэтому для оплодотворения нужна хотя бы тонкая водная плёнка после дождя или при высокой влажности. После слияния половых клеток развивается молодое растение, затем оно укореняется, образует корневище и вайи; взрослый папоротник снова формирует спорангии.

Строение папоротника и функции его частей

Таблица помогает сопоставить часть растения с её расположением и работой. Если нужно определить незнакомый орган, сначала установите, где он находится, а затем сравните его функцию с указанной в таблице.

Разбор задач

Бурые скопления на вайе

На нижней стороне вайи заметны небольшие бурые скопления. Нужно определить их природу и роль, не принимая необычный цвет за признак болезни. Расположение и внешний вид этих образований дают главную подсказку.

1. Установим, что скопления находятся на нижней стороне листа-вайи.
2. Вспомним, что у папоротников спорангии часто собраны именно там.
3. Свяжем их функцию с размножением: внутри спорангиев созревают споры.

Ответ: бурые скопления — группы спорангиев. Они образуют и защищают споры, с помощью которых папоротник распространяется.

Корневище и корень

Ученик назвал корневище папоротника корнем. Нужно сравнить эти органы не только по месту расположения, но и по строению и работе.

1. Корневище находится под землёй, однако является побегом: на нём есть почки, из которых вырастают вайи.
2. Корень почек и листьев не образует; его главные задачи — закрепление растения и поглощение воды с минеральными веществами.
3. Значит, подземное положение ещё не доказывает, что орган является корнем.

Ответ: называть корневище корнем неверно, потому что корневище — подземный побег. Корни отходят от него и поглощают воду, минеральные вещества, а также удерживают растение в почве.

Последовательность развития

Споры папоротника попали на влажную почву. Нужно расположить этапы «заросток», «молодое растение», «образование спор» так, чтобы получился полный порядок развития.

1. Сначала спора прорастает и образует заросток.
2. После оплодотворения на заростке развивается молодое растение.
3. Подросший папоротник образует спорангии, в которых снова появляются споры.

Ответ: заросток → молодое растение → образование спор. Вода нужна между первым и вторым этапами, потому что без неё не происходит оплодотворение.

Типичные ошибки

Споры считают семенами. Так ошибаются из-за того, что и споры, и семена могут дать начало новому растению. Проверка проста: у споры нет зародыша и запаса питательных веществ, а у семени они есть.

Корневище называют корнем. Их путают, потому что оба органа могут находиться под землёй. Проверьте наличие почек и зачатков вай: они есть у корневища, поскольку это подземный побег.

Бурые скопления на вайе принимают за семена или болезнь. Необычный цвет действительно может ввести в заблуждение. Если образования расположены снизу листа и повторяются группами, это, скорее всего, спорангии со спорами.

Считают, что папоротник размножается только спорами. Споры начинают цикл, но на заростке происходит половое размножение и оплодотворение. Вспомните о воде: её необходимость показывает, что в жизненном цикле есть подвижные мужские половые клетки.

Связь с другими темами

До изучения папоротников нужно знать основные органы растения и различать корень, стебель и лист. Это позволяет понять, почему корневище относят к побегам, а вайю считают листом.

Тема связана с мхами и другими споровыми растениями. Их можно сравнить по образованию спор, наличию заростка и зависимости оплодотворения от воды.

Знание жизненного цикла папоротника пригодится при изучении семенных растений и разнообразия растений. Сравнение показывает, почему семенное размножение стало важным преимуществом многих наземных растений.

Что запомнить

• Папоротники — споровые растения.
• У папоротника есть корни, корневище и вайи.
• Корневище — подземный побег, а не корень.
• Споры созревают в спорангиях.
• Из споры развивается заросток.
• Для оплодотворения папоротникам необходима вода.