Папоротники распространены фактически по всему земному шару, начиная с пустынь и кончая болотами, рисовыми полями и солоноватыми водоемами. Наиболее разнообразны — в тропических влажных лесах. Там они представлены как древовидными формами (до 25м в высоту), так и травянистыми и эпифитами (произрастающими на стволах и ветвях деревьев). Встречаются виды папоротников длиной всего лишь в несколько миллиметров.
Строение папоротников
Обычное растение папоротника, которое мы видим, — это бесполое поколение, или спорофит. Почти у всех папоротников он многолетний, хотя есть немногие виды, имеющие однолетний спорофит. Папоротники имеют придаточные корни (лишь у некоторых видов они редуцированы).
Листва, как правило, по массе и размерам преобладает над стеблем. Стебли бывают прямостоячие (стволы), ползучие или вьющиеся (корневища); нередко ветвятся. Наши лесные папоротники (страусник, орляк, щитовник мужской) имеют хорошо развитое корневище с отходящими от него многочисленными придаточными корнями. Над землей располагаются только крупные перисторассеченные листья — вайи.
Молодой лист улиткообразно свернут, по мере роста он распрямляется. У некоторых видов развитие листа происходит в течение трех лет. Листья папоротников растут своей верхушкой, как стебли, что указывает на их происхождение от стебля. У других групп растений листья нарастают от основания.
По своим размерам они могут быть от нескольких миллиметров, до трех и более метров в длину и у большинства видов выполняют две функции — фотосинтезирующую и спорообразовательную.
Папоротники, хвощи и плауны представляют собой древние группы растений, которые играют важную роль в экосистемах и имеют значительное значение для человека. Врачи отмечают, что эти растения обладают уникальными свойствами, которые могут быть полезны в медицине. Например, папоротники содержат вещества, обладающие противовоспалительными и антисептическими свойствами, что делает их потенциальными кандидатами для разработки новых лекарств.
Размножение этих растений происходит с помощью спор, что отличает их от цветковых растений. Споры, образующиеся в специальных структурах, могут распространяться на большие расстояния, что способствует колонизации новых территорий. Врачи подчеркивают, что сохранение этих видов имеет важное значение для поддержания биологического разнообразия и экосистемных услуг, таких как очищение воздуха и воды.
Кроме того, хвощи и плауны используются в народной медицине для лечения различных заболеваний, что подтверждает их ценность для здоровья человека. Таким образом, изучение и сохранение этих растений может открыть новые горизонты в медицине и экологии.
Размножение папоротников
На нижней стороне листа обычно находятся коричневые бугорки — сорусы с расположенными в них спорангиями, прикрытые сверху тонкой пленкой. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры, при помощи которых и происходит размножение папоротника.
Из споры лесного папоротника, попавшей в благоприятные условия, развивается гаплоидный заросток, гаметофит, маленькая зеленая пластинка сердцевидной формы, до 1см в диаметре. Заросток растет в затененных, влажных местах и прикрепляется к почве при помощи ризоидов. На нижней стороне гаметофита развиваются антеридии и архегонии.
Оплодотворение происходит только при наличии достаточного количества влаги. По водяной пленке сперматозооны двигаются к архегонию, выделяющему определенные химические стимуляторы типа яблочной кислоты. Из возникшей диплоидной зиготы развивается диплоидный спорофит. Первоначально он растет как паразит на гаметофите, но вскоре у него формируются собственные корни, стебель и листья — он становится самостоятельным растением. На этом завершается цикл развития папоротника.
«Завоевание» папоротниками суши оказалось неполным, так как поколение гаметофита может существовать только при обилии влаги и тени, а для слияния гамет необходима водная среда.
Хвощи — строение
Хвощи представлены преимущественно ископаемыми формами. Они возникли в течение девона и переживали расцвет в каменноугольном периоде, достигнув большого разнообразия форм — вплоть до гигантов высотой в 13м.
Современные хвощи насчитывают около 32 видов и представлены мелкими формами — не более 40см высоты. Они встречаются от тропиков до полярных областей, за исключением Австралии, и могут жить как в болотистых, так и сухих местностях. Некоторые виды имеют в эпидермисе отложения кремния, что придает им шероховатость.
Папоротники, хвощи и плауны — это древние растения, которые играют важную роль в экосистемах и имеют значительное значение для человека. Папоротники, с их характерными листьями, могут достигать внушительных размеров и обитают в различных климатических зонах. Хвощи, обладая уникальной структурой стебля, часто встречаются на влажных почвах и служат индикаторами здоровья экосистемы. Плауны, хотя и менее известны, представляют собой важные компоненты лесных экосистем, способствуя сохранению почвы.
Размножение этих растений происходит преимущественно спорами, что делает их устойчивыми к неблагоприятным условиям. Споры, образующиеся на нижней стороне листьев папоротников, легко распространяются ветром, обеспечивая колонизацию новых территорий. Хвощи и плауны также размножаются спорами, что позволяет им выживать в разнообразных условиях.
Для человека эти растения имеют множество применений. Папоротники используются в ландшафтном дизайне и как декоративные растения, а хвощи известны своими лечебными свойствами. Плауны, хотя и менее популярны, могут служить источником пищи для некоторых животных. В целом, папоротники, хвощи и плауны являются важными элементами природы, способствующими поддержанию биологического разнообразия и экосистемной устойчивости.
Размножение и развитие хвощей
Спорофит у хвощей состоит из горизонтально разветвленного подземного стебля — корневища, от которого отходят тонкие, ветвящиеся корни и членистые надземные стебли. Некоторые боковые ветви корневища способны образовывать небольшие клубни с запасом питательных веществ.
Стебель содержит многочисленные сосудистые пучки, расположенные кольцом вокруг центральной полости. На стеблях, как и на корневище, ясно выражены узлы, придающие им членистое строение.
От каждого узла отходит мутовка вторичных веточек. Листья мелкие, клиновидные, расположены тоже мутовками, охватывают стебель в виде трубочки. Фотосинтез происходит в стебле.
Кроме ассимилирующих стеблей у хвоща полевого есть еще неветвистые спороносные побеги бурого цвета, на концах которых развиваются спорангии, собранные в колоски. В них образуются споры. После высыпания спор побеги отмирают, а им на смену вырастают зеленые ветвистые (вегетативные, летние) побеги.
Плауны — строение
Плауны были широко распространены в конце девонского и в каменноугольном периодах. Многие из них были высокими древовидными растениями. В настоящее время сохранилось незначительное, по сравнению с прошлым, число видов (около 400) — все это небольшие растения — до 30см в высоту. В наших широтах они встречаются в хвойных лесах, реже — на заболоченных лугах. Основная же масса плаунов — жители тропиков.
Обычным у нас видом является плаун булавовидный. Он имеет стелющийся по земле стебель, от которого вертикально вверх отходят игольчато-ветвящиеся боковые побеги. Листья у него — тонкие, плоские, располагаются по спирали, густо покрывая стебель и боковые веточки. Рост плаунов происходит только в точке роста, так как камбий в стебле отсутствует.
Размножение плаунов
На верхушке стебля находятся особые листья — спорофиллы, собранные в стробил. Внешне он напоминает сосновую шишку.
Прорастающая спора дает заросток (гаметофит), который живет и развивается в земле в течение 12-20 лет. Он не имеет хлорофилла и питается с помощью грибов (микориза). Смена полового и бесполового поколений у хвощей и плаунов происходит точно так же, как и у папоротников.
Ископаемые папоротникообразные образовали мощные пласты каменного угля. Каменный уголь используется в качестве топлива и сырья в различных областях промышленности. Из него получают бензин, керосин, горючий газ, различные красители, лаки, пластмассы, ароматические, лекарственные вещества и т.п.
Значение папоротников, хвощей и плаунов
Современные папоротникообразные играют заметную роль в образовании растительных ландшафтов на Земле. Кроме того, человек использует хвощи как мочегонное средство, как индикатор кислотности почв. Благодаря жесткости стеблей, связанной с отложениями кремния в стенках клеток, хвощи употребляли для полировки мебели, чистки посуды.
Споры плаунов используются в медицине в качестве присыпки, щитовник мужской — как глистогонное. Их употребляют для лечения табачной зависимости, алкоголизма и глазных болезней. Некоторые виды папоротникообразных разводятся как декоративные (адиантум, асплениум, нефролепис).
Так как гаметофит плаунов развивается очень медленно (12-20 лет), эти растения следует охранять.
Вопрос-ответ
Какие основные особенности строения папоротников, хвощей и плаунов?
Папоротники, хвощи и плауны относятся к споровым растениям и имеют характерные особенности. Папоротники обладают сложными листьями, называемыми вайями, которые развиваются из почек. Хвощи имеют сегментированные стебли и мелкие листья, расположенные в узлах. Плауны, в свою очередь, имеют простые, мелкие листья, расположенные по спирали вдоль стебля. Все три группы растений имеют споры, которые служат для размножения, и не образуют семян.
Как происходит размножение папоротников, хвощей и плаунов?
Размножение этих растений происходит с помощью спор, которые образуются в специальных структурах, называемых спорангиями. Споры, попадая в благоприятные условия, прорастают в гаметофиты, которые производят половые клетки. После оплодотворения образуется зигота, из которой развивается новое растение. Этот процесс может занимать несколько месяцев и требует наличия влаги для успешного оплодотворения.
Какое значение имеют папоротники, хвощи и плауны для человека?
Папоротники, хвощи и плауны имеют множество значений для человека. Они используются в декоративном садоводстве и ландшафтном дизайне благодаря своей эстетической привлекательности. Некоторые виды папоротников и хвощей применяются в народной медицине для лечения различных заболеваний. Кроме того, эти растения играют важную роль в экосистемах, способствуя поддержанию почвенного покрова и обеспечивая среду обитания для многих животных.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите условия, необходимые для успешного роста папоротников, хвощей и плаунов. Эти растения предпочитают тень и влажность, поэтому создайте подходящую среду в вашем саду или на подоконнике, чтобы они могли развиваться и радовать вас своим зелёным видом.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на методы размножения этих растений. Папоротники размножаются спорами, а хвощи и плауны могут размножаться как спорами, так и вегетативно. Зная эти особенности, вы сможете легко увеличить количество растений в вашем саду.
СОВЕТ №3
Исследуйте использование папоротников, хвощей и плаунов в традиционной медицине и кулинарии. Некоторые виды обладают полезными свойствами и могут быть использованы для приготовления настоев или как добавка в блюда, что обогатит ваш рацион.
СОВЕТ №4
Не забывайте о значении этих растений для экосистемы. Папоротники, хвощи и плауны играют важную роль в поддержании биоразнообразия и могут служить индикаторами здоровья окружающей среды. Поддерживайте их сохранение и защиту в природе.
