Папоротникообразные (папоротники, хвощи, плауны): строение и размножение. Папоротникообразные

В тропических лесах встречаются древовидные формы; некото­рые виды папоротников обитают в воде.

Спорофиты папоротников имеют следующие характерные особенности:

•укороченные стебли с мощным корневищем и хорошо раз­витыми придаточными корнями;

•розеточное расположение листьев;

•бурые чешуйки на черешках;

•улиткообразно закрученные листья, которые растут верхуш­кой, как побег.

На крупных листьях папоротников — вайях — имеются мел­кие листочки, которые совмещают функции фотосинтеза и спороношения. Спорангии располагаются на нижней стороне листьев и собраны в группки, одетые специальным покрывальцем - сорусом. После созревания споры рассеиваются и при попадании в благоприятные условия прорастают в заросток — гаметофит. Заросток — маленькая зеленая пластинка сердце­видной формы, с нижней стороны которой развиваются бес­цветные ризоиды, выполняющие функцию корней. Там же, на нижней стороне, образуются архегонии и антеридии, в кото­рых созревают половые клетки. Для передвижения спермато­зоида к яйцеклетке необходима вода. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш, который первое время существует благодаря питательным веществам заростка. Зародыш имеет небольшой лист и специальную ножку с присоской. С ее по­мощью он потребляет органические вещества из заростка. Когда заросток отмирает, молодой спорофит переходит к самостоя­тельному существованию (рис. 1. 14).

У хвощей два типа побегов. Ранней весной развиваются свет­ло-коричневые, нефотосинтезирующие весенние побеги. На их концах формируются спороносные колоски — стробилы. После созревания споры высыпаются на землю и прорастают в заро­сток (гаметофит). Заростки у хвощей зеленые, свободноживущие, в основном обоеполые — на них развиваются и женские, и мужские половые органы. Для оплодотворения необходима вода. Из зиготы развивается зародыш, который некоторое время связан с гаметофитом, а затем прорастает в спорофит. Пос­ле отмирания весенних побегов на корневище развиваются летние, фотосинтезирующие побеги.

Спорофит плауна имеет ветвящееся подземное корневище, от которого отходят надземные побеги и придаточные корни. Чешуевидные листья плауна располагаются на побегах спирально. Стебли стелятся по земле, от них вверх отходят верти­кальные побеги, некоторые из которых заканчиваются споро­носными колосками. После прорастания споры плауна дают начало обоеполым гаметофитам. Гаметофиты плаунов — нефотосинтезирующие растения, которые развиваются под землей в симбиозе с почвенными грибами. Для оплодотворения необ­ходима вода: по ней двужгутиковый сперматозоид достигает яйцеклетки. После оплодотворения из зиготы развивается заро­дыш, существующий некоторое время за счет гаметофита. За­тем гаметофит отмирает, и из зародыша развивается самосто­ятельное растение — спорофит.

Роль папоротникообразных в природе и в хозяйственной деятельности человека связана в основном с залежами камен­ного угля, образованными из спрессованных слоев отмерших древних папоротникообразных в каменноугольном периоде палеозоя. Современные папоротникообразные используют:

•в медицине — отвары корневищ и настойки как болеутоля­ющие, противовоспалительные, глистогонные средства;

•в качестве декоративных растений (адиантум, полиподиум, нефролепис);

•в аквариумах и водоемах (сальвиния, азолла Каролинская);

•как зеленое удобрение, обогащающее почву азотом.

Голосеменные: строение, размножение, значение

•стержневая корневая система;

•ветвление — боковое моноподиальное, очередное;

•отсутствие цветков;

•размножение семенами;

•открытое расположение семязачатков в шишках;

•отсутствие плодов;

•водопроводящая система (ксилема) голосеменных состоит преимущественно из трахеид, и лишь у некоторых групп имеются настоящие сосуды.

•чередование поколений полового (гаметофита) и бесполо­го (спорофита) с полным преобладанием в цикле развития спорофита, гаметофиты сильно редуцированы, причем мужские гаметофиты не имеют антеридиев.

Хвойные — это деревья и кустарники с игловидными или чешуевидными многолетними листьями, большинство из них — вечнозеленые, хотя есть и листопадные (лиственница). Расте­ния, как правило, однодомные.

Сосна обыкновенная достигает 50 м в высоту. На концах вет­вей располагаются почки, которые дают начало новым побе­гам. Побеги у сосны двух типов: удлиненные и укороченные. На удлиненных побегах находятся коричневатые чешуйчатые листья, из пазух которых развиваются укороченные побеги. Каждый укороченный побег несет два листа — хвоинки, кото­рые живут от 1,5 до 2 лет, а затем опадают вместе с побегом. Хвоинки покрыты толстой кутикулой, у них всего два неветвя­щихся сосудистых пучка и немного устьиц, которые находятся в углублении, поэтому сосна экономно испаряет воду. Особен­ности строения листьев позволяют сосне обитать в относитель­но засушливых местах и переносить значительное переохлаж­дение. Неприхотливость сосны также объясняется строением ее корневой системы. Главный корень проникает глубоко в почву и доставляет воду растению. При произрастании на песчаных почвах у сосны мощно развиваются боковые корни, которые удерживают растение в грунте. Сосна светолюбива, может ра­сти на бедных почвах и даже на болотах и скалах. Толстая проб­ка ствола позволяет ей переносить не очень сильные пожары.

Весной у основания молодых побегов образуются желто-зеленые мужские шишки. В мужских шишках формируются пыльцевые зерна, состоящие из двух клеток — вегетативной и генеративной. Генеративная клетка делится на две мужские га­меты — спермии (рис. 1.15).

Пыльца разносится ветром, попадает на женские шишки и проникает к пыльцевходу семязачатка. Из пыльцевхода выде­ляется клейкая жидкость, при подсыхании которой пыльца втягивается внутрь семязачатка. Когда пылинки попадают на женские шишки, чешуи смыкаются и склеиваются смолой: в это время семязачатки еще не готовы к оплодотворению.

Между опылением и оплодотворением у сосны проходит око­ло года. Вегетативная клетка пыльцевого зерна прорастает в пыльцевую трубку, которая достигает архегония. В конце пыльцевой трубки находятся два спермия: один из них по­гибает, а другой сливается с яйцеклеткой одного из архегониев. Из образовавшей­ся зиготы развивается заро­дыш.

Зародыш состоит из под­веска, корешка, стебелька и нескольких (от 5 до 12) семя­долей, После оплодотворения семязачаток превращается в семя. Семя состоит из семен­ной кожуры, образующейся из покровов семязачатка, гаплоидного женского эндосперма и зародыша. После созрева­ния семян семенные чешуйки шишек раскрываются, и семе­на высыпаются. Это происхо­дит в конце зимы. Семя сосны имеет прозрачное крылыш­ко — приспособление для рас­пространения ветром.

Другие представители го­лосеменных — ель, пихта, лиственница, можжевельник, сек­войя. Среди голосеменных есть и «долгожители», например со­сна остистая, которая произрастает в Калифорнии и может жить до 5000 лет.

Значение голосеменных огромно, так как они служат:

•лесообразующими породами; в северном полушарии боль­шая часть лесов — хвойные;

•средой обитания для животных тысяч видов;

•пищей для животных: лоси питаются молодыми побегами сосны, а белки, бурундуки, клесты — семенами кедровой со­сны. В народном хозяйстве используют хвойные растения как:

•топливо;

•ценный строительный материал;

•сырье для получения бумаги, вискозы, шелка и др.;