Папоротники
Папоротники — это высшие споровые растения, у которых есть корень, стебель и листья. Они размножаются спорами, а в их жизненном цикле чередуются два поколения: спорофит и гаметофит.
Общая характеристика папоротников
Папоротники относятся к высшим растениям, потому что их тело разделено на органы и ткани. В отличие от мхов, у папоротников хорошо развиты настоящие корни, стебель и листья. Большинство современных папоротников — многолетние растения, обитающие во влажных местах: в лесах, на болотах, по берегам водоёмов. Однако некоторые виды приспособились к жизни в сухих условиях.
Папоротники — высшие споровые растения, имеющие корни, стебель и листья; размножаются они спорами, а для оплодотворения обычно необходима вода.
Подземный стебель папоротника часто называют корневищем. От него отходят придаточные корни и крупные листья — вайи. Молодая вайя обычно свёрнута в спираль и постепенно разворачивается. На нижней стороне зрелых листьев образуются сорусы — группы спорангиев. В спорангиях созревают споры.
Органы и жизнедеятельность
Корни закрепляют растение в почве и поглощают воду с растворёнными минеральными веществами. Стебель проводит вещества и может запасать питательные вещества. Листья выполняют фотосинтез, газообмен и испарение воды. Поэтому папоротник, как и другие зелёные растения, является автотрофом: органические вещества он создаёт из углекислого газа и воды на свету.
На нижней стороне вайи располагаются сорусы. Внутри спорангиев путём мейоза формируются гаплоидные споры. Спора не является семенем: у неё нет зародыша и запаса питательных веществ, как у семени семенных растений. При благоприятных условиях спора прорастает и даёт начало гаметофиту.
Вайя — лист папоротника. Сорусы — группы спорангиев на нижней стороне листа. Спорангии образуют споры.
Что находится внутри сорусов?
Чередование поколений
Жизненный цикл папоротника включает чередование бесполого и полового поколений. Основное, хорошо заметное растение — спорофит. Он диплоидный и образует споры. Из споры развивается маленький зелёный гаметофит, который называют заростком.
Спорофит — диплоидное поколение, образующее споры. Гаметофит — гаплоидное поколение, образующее гаметы. У папоротника спорофит — крупное растение с корнями, стеблем и листьями, а гаметофит — небольшой заросток.
На нижней стороне заростка развиваются мужские и женские органы размножения. В антеридиях образуются подвижные сперматозоиды, в архегониях — яйцеклетки. Для движения сперматозоидов к яйцеклетке необходима плёнка воды. После слияния гамет образуется диплоидная зигота, из которой развивается молодой спорофит.
Эта схема показывает смену наборов хромосом: гаметы и споры имеют гаплоидный набор \(n\), а зигота и спорофит — диплоидный набор \(2n\). Важно не путать место мейоза и оплодотворения: мейоз происходит при образовании спор в спорангиях, а оплодотворение — на заростке.
Жизненный цикл папоротника
Подробная последовательность представлена на странице жизненный цикл папоротника. Для экзамена достаточно уверенно восстановить основные этапы.
- На зрелом спорофите на нижней стороне вай образуются сорусы со спорангиями.
- В спорангиях мейозом формируются гаплоидные споры.
- Спора распространяется и при влажности прорастает в заросток.
- На заростке образуются антеридии и архегонии.
- В воде сперматозоид достигает яйцеклетки; происходит оплодотворение.
- Из диплоидной зиготы развивается молодой спорофит.
- Молодой спорофит постепенно становится самостоятельным растением, а заросток отмирает.
В жизненном цикле папоротника спорофит образует споры, а гаметофит образует гаметы. Оплодотворение возможно только при наличии воды, поэтому папоротники чаще встречаются во влажных местообитаниях.
Нужно расположить этапы: A — образование спор, Б — развитие заростка, В — оплодотворение, Г — развитие спорофита.
Ответ: А — Б — В — Г. Если в вариантах есть слово «семя», такой этап к жизненному циклу папоротника не относится.
Сравнение с другими растениями и ошибки
Папоротники, голосеменные и покрытосеменные относятся к высшим растениям, но отличаются способом размножения. У папоротников нет семян и пыльцы; для оплодотворения нужна вода. У семенных растений мужские гаметы доставляются к яйцеклетке пыльцевой трубкой, поэтому свободная вода для оплодотворения обычно не требуется. Хвойные являются голосеменными, а папоротники — споровыми растениями.
1. Нельзя называть вайю стеблем: вайя — лист. 2. Нельзя считать сорусы семенами: сорусы содержат спорангии. 3. Спора не образуется при оплодотворении; она возникает после мейоза. 4. Заросток — не молодой лист, а самостоятельный гаметофит. 5. Основное крупное растение папоротника — спорофит, а не гаметофит.
При сравнении с жизненным циклом растения обращайте внимание на два признака: какое поколение является главным и где образуются гаметы или споры. Не следует смешивать размножение спорами с половым размножением растений: споры образуются без слияния гамет, а половое размножение завершается образованием зиготы.
Если нужно определить поколение, ищите набор хромосом и продукт размножения: \(2n\)-спорофит образует споры, а \(n\)-гаметофит образует гаметы.
Quick-test
Проверьте знания
Главное
- Папоротник — высшее споровое растение с корнем, стеблем-корневищем и листьями-вайями.
- На нижней стороне вай находятся сорусы со спорангиями, где образуются споры.
- В жизненном цикле чередуются диплоидный спорофит и гаплоидный гаметофит — заросток.
- Оплодотворение происходит на заростке и обычно требует воды.
- Папоротники не образуют семян; их крупное заметное растение — спорофит.