Папоротник – одно из самых древних и таинственных растений на Земле. На сегодняшний день существует свыше одиннадцати тысяч разновидностей этого растения семейства Осмундовых. Благодаря декоративности и разнообразию листвы, размножение папоротников в домашних условиях стало очень популярным и успешным, несмотря на то, что им требуется специфический уход.
Итак, как размножаются папоротники? Большую ценность представляют виды, произрастающие в тенистых лесах субтропиков. Это растения с красивой пышной листвой разнообразной формы. Их биология достаточно своеобразна, поскольку они размножаются спорами, так же, как мхи, грибы и водоросли. Еще комнатный папоротник можно размножить вегетативно: отростками, делением куста и придаточными почками.
Виды папоротников и их особенности
Все представители папоротниковидных относятся к группе самых древних споровых растений, которые распространены по всему миру. Сюда же относятся мхи, водоросли и грибы. Папоротники состоят из двух частей – листьев и корневой системы.
На сегодняшний день существует определенная классификация папоротников:
- Первый класс представляет древняя группа Аневрофитопсидов, которая возникла еще четыреста миллионов лет назад.
- Класс второй – представители группы Археоптеридопсисов. Геологическая история этих растений известна еще триста шестьдесят лет назад.
- Третий класс состоит из растений группы Кладоксилопсидов. Существование этой группы началось еще в позднеэмсское время.
- Класс четвертый – Зигоптеридопеиды. Растения этой группы, так же, как и представители предыдущих классов, были мало похожи по внешнему облику на типичные папоротниковидные растения.
- Класс пятый – Офиоглоссопсиды. Это современные наземные растения, происходящие от споровидных форм.
- Класс шестой – представители Мараттиопсидной группы. Это многолетние растения, представленные в виде мелких и гигантских форм.
- Седьмой класс представляет Полиподиопсидная группа папоротниковидных современных растений.
В природе различают два вида папоротников:
- Бесполые – спорофиты.
- Половые – гаметофиты. Это растения мужского и женского рода.
К группе спорофитов относятся растения, произрастающие в регионах с умеренным и субтропическим климатом. У молодых экземпляров листья свернуты в спираль и по мере роста и развития они разворачиваются. Это как раз те виды, которые выращивают в домашних условиях. Все они отличаются по внешнему виду и обладают высокими декоративными качествами. Среди них встречаются гигантские сорта с шестиметровыми листьями.
Биология представителей спорофитной группы характеризует эти виды, как медленно растущие. Листовая почка развивается под землей. На ее формирование уходит около двух лет. На третий год листовая пластина в виде улитки появляется на поверхности земли. С приходом осени листовая почка отмирает. Листья – вайи нарастают от верхушки, образовывая массивную и раскидистую крону.
Листья папоротников участвуют в процессе фотосинтеза. На нижней стороне листовой пластины образуются споры. У некоторых видов они формируются на спороносных листьях или на верхушечной части листа.
Биология папоротников, мхов, водорослей и грибов имеет некоторые сходства и различия. Все они относятся к группе высших споровых растений. Папоротники, так же, как мхи и водоросли, размножаются во влажной среде. В отличие от папоротниковидных растений, мхи имеют микроскопические листья, процесс фотосинтеза которых происходит очень медленно. Мхи размножаются только спорофитами, папоротники и водоросли – вегетативно, половым и бесполым путем.
Папоротники, водоросли и мхи принадлежат к группе растений, которые не цветут и не плодоносят. Главный уход за этой группой растений заключается в обеспечении оптимальных условий произрастания, максимально приближенным к естественной среде.
Размножение спорами
Процесс размножения этих растений состоит из нескольких этапов:
- Сбор посевного материала, его хранение и дозревание.
- Посев спор и выращивание рассады.
- Уход за посадками.
Чтобы вырастить комнатный папоротник потребуются созревшие споры. Они дозревают в спорангиях, как только они побуреют, можно собирать споры. Их срезают с листьев и помещают в бумажный пакетик для дозревания. Пакетик плотно закрывают, поскольку споры могут вылететь из него. Дозревшие споры – это коричневый порошок, который высыпается из спорангий и хорошо заметен на белой бумаге.
Папоротники можно размножить с помощью покупного посадочного материала, который продается в любом специализированном магазине.
Почва и емкость
Для посева спор можно использовать грунт для высадки фиалок, песчано-торфяную смесь из одной части песка и трех частей торфа или смесь из одной части песка и трех частей листовой земли. Почвенную смесь просеивают несколько раз, чтобы отделить все крупные частицы. После этого осуществляется процесс ее очистки от семян сорной травы и вредителей. Субстрат пропаривают в течение четырех часов.
Папоротники сажают в неглубокую стеклянную или пластиковую емкость. Сначала ее заполняют питательной смесью и слегка утаптывают. Толщина почвенного покрова должна быть не более четырех сантиметров.
Ростки
Срок прорастания посевного материала зависит от сорта растения и варьируется от трех-четырех недель до двух лет. Пока не появятся всходы, посадке нужен тщательный уход. Их периодически увлажняют очищенной водой через поддон, поддерживают стабильную влажность воздуха и температуру – в пределах двадцати трех градусов тепла, а также – проводят частые проветривания, приоткрывая стекло.
Когда споры прорастут, поверхность почвы будет покрыта зеленым налетом, похожим на мох. Микроскопические проросшие сеянцы не имеют корневой системы. Они крепятся к поверхности земли с помощью специальных волосков – ризоидов.
Уход за сеянцами
Только спустя два месяца у сеянцев появятся корешки и листья. Их начинают приучать к свежему воздуху, ежедневно открывая стекло на два часа.
Открытые растения, достигнувшие в диаметре пяти-шести сантиметров, периодически орошают из пульверизатора – не реже одного раза в неделю, чтобы не допустить пересыхания всходов.
По мере роста, рассаду пикируют, причем неоднократно. Первая пикировка проводится для сеянцев, не имеющих корней, вторая – на стадии появления корешков. Пересаженные растения опрыскивают два-три раза в неделю. Спустя семь-восемь месяцев можно получить хорошо развитые растения с декоративной листвой.
Вегетативное размножение
Комнатный папоротник, а также все садовые его разновидности, можно размножить вегетативно. Процесс размножения растений начинают весной, до начала периода вегетации.
Молодые растения, которые содержат только одну точку роста, делить не целесообразно. Для этого используют взрослые экземпляры. Разрез корневой системы осуществляют между розетками. Каждая деленка должна иметь по несколько корешков. Эту процедуру желательно проводить в холодную и пасмурную погоду. Каждую деленку высаживают в питательный субстрат и обильно поливают. По такому же принципу происходит размножение папоротников осенью в процессе пересадки.
Комнатный папоротник можно размножить с помощью выводковых почек, сформированных на черешках. Их аккуратно отделяют и сажают в теплое место, например, в аквариум. Главный уход заключается в обеспечении стабильной и высокой влажности воздуха. После укоренения почки, папоротник пересаживают на постоянное место вместе с земляным комом. Размножение таким способом происходит всего лишь у некоторых сортов. Поэтому данный способ применяют очень редко.
Стоит помнить, что комнатные папоротники плохо переносят засуху и могут в таких условиях болеть – их листья желтеют, сохнут и отмирают. Этому растению требуется грамотный уход и забота.
Папоротники и водоросли - растения, которые имеют определенную схожесть. Но разница между ними значительна. В чем она заключается?
К папоротникам относятся растения, классифицируемые как сосудистые и высшие споровые. Можно отметить, что они являются давними предками хвойных деревьев. Таким образом, папоротники принадлежат к древнейшим растениям. Представлены они в большом количестве биологических видов. Современные исследователи выделяют порядка 10 тыс. видов папоротников.
Папоротник
В чем заключаются особенности рассматриваемых растений? Прежде всего в том, что у папоротников фактически отсутствуют полноценные листья. Вместо них на соответствующих растениях находятся так называемые плосковетки. То есть они являются, по сути, ветвями, а не листьями. Однако листовая пластинка у папоротников все же имеется.
Есть в структуре растений рассматриваемого типа и корень. Поэтому папоротники классифицируются в современных биологических школах как высшие растения. Иными словами - имеющие ткани с клетками разных типов.
Размножаются растения, о которых идет речь, посредством спор, а также вегетативно. То есть папоротник может вырасти из плосковетки, корневища или, например, почки. Однако способны они и к половому размножению.
Папоротники могут расти как на суше, так и в воде. К примеру, индийский водяной папоротник очень популярен у аквариумистов. Иногда он причисляется к водорослям. Но с точки зрения биологии это не совсем верный подход. Водный папоротник можно считать примером водорослей разве что неофициально. Дело в том, что водоросли - совершенно иной тип растений. Рассмотрим их особенности.
К водорослям относят довольно большую группу растений, которые классифицируются на 12 различных отделов. Так, например, есть водоросли сине-зеленые, бурые, зеленые, красные. Всего биологи выделяют порядка 35-40 тыс. растений соответствующего типа.
Водоросли
Главная особенность водорослей в том, что в их структуре нет элементов, свойственных большинству растений на суше, - корня, стебля и листьев. Поэтому в современных биологических школах их принято относить к низшим растениям. В свою очередь, у высших - к которым относятся папоротники, - ткани представлены, как мы отметили выше, разными типами клеток.
В некоторых водорослях (в частности, в сине-зеленых) в клетках отсутствуют ядра. Поэтому их во многих биологических школах даже классифицируют как бактерии. У водорослей, имеющих ядра, есть, как и у многих других растений, хлоропласты. Но к фотосинтезу приспособлены не все водоросли соответствующего типа.
Размеры растений, о которых идет речь, могут сильно разниться в зависимости от их конкретного биологического вида. Некоторые водоросли реально разглядеть только в микроскоп. Есть те, что имеют длину в десятки метров. Есть водоросли и вовсе одноклеточные.
Растения соответствующего типа по той причине, что у них нет корня, могут свободно плавать в воде и поддерживать при этом процессы жизнедеятельности. Однако следует отметить, что существуют водоросли, способные расти и на суше.
Размножаются растения, о которых идет речь, как вегетативным путем (в частности, посредством деления клеток), так и половым.
Главное, принципиальное отличие папоротников от водорослей заключается в том, что растения первого типа имеют в своей структуре отдельные элементы - корень и плосковетки, представленные разными типами клеток. То есть являются высшими растениями. В водорослях, в свою очередь, клетки однотипные. Соответствующие растения - низшие.
Таким образом, с точки зрения эволюции папоротники - моложе водорослей, они более развиты, если говорить о внутренней структуре, в их клетках есть ядра. В то время как, в частности, у сине-зеленых водорослей они отсутствуют.
Папоротники имеют корень, поэтому могут осуществлять жизнедеятельность только на грунте. Водоросли корня не имеют, поэтому вполне способны находиться и развиваться в свободном плавании.
Конечно, и по внешнему виду папоротники существенно отличаются от большинства водорослей. Главное, ошибочно не отнести ко вторым водные виды папоротников. Такие как, например, индийский, который популярен, как мы отметили выше, у любителей аквариумных рыб.
Определив, в чем разница между папоротниками и водорослями заключается принципиально, отразим выводы в таблице.
на тему: "Низшие и высшие растения: водоросли, мохообразные и папортникообразные"
Низшие и высшие растения
Систематика растений
Мохообразные
Папоротникообразные
Растение - целостный организм
Низшие и высшие растения
Растения делят на две группы, или два подцарства: низшие растения и высшие. Низшими называют такие растения, вегетативное тело которых не расчленено на органы, а высшими - растения со специализированными вегетативными органами, состоящими из разных тканей.
Систематика растений
Разобраться в биоразнообразии позволяет наука систематика. Существует систематика растений, животных, грибов, бактерий.
Собственно, в обычной жизни человек тоже систематизирует. Так, чашка, стакан, сахарница объединяются в категорию "чайная посуда", а тарелка, вилка, столовая ложка - в категорию "столовая посуда". Обе категории объединяются в более широкую категорию "посуда". Вместе с мебелью посуда, например, может быть объединена в еще более широкую категорию "домашняя утварь" и т.д.
Чем меньше ранг систематической категории, тем большее их число существует. Отделов растений известно всего 15-16, а видов - около 350 000. В одно семейство может входить 1000 родов. Известны роды в 2000-3000 видов. Но есть роды всего с одним видом и семейства с одним родом.
Вид - основная единица систематики. Называя какое-либо растение, мы подразумеваем, как правило, вид. Растения одного вида могут давать потомство, разные виды, как правило, не могут. Поэтому виды, обитающие в природе совместно, не скрещиваются и хорошо различаются. Каждый вид обязательно относится одновременно и ко всем остальным систематическим категориям. Например: осина относится к роду тополь, семейству ивовых, порядку ивоцветных, классу двудольных, к отделу цветковых растений.
Название вида состоит обычно из двух слов, причем первое слово обозначает род, а второе - собственно вид (например, береза бородавчатая, лютик едкий, смородина черная; исключение - осина, помидор, картофель).
В научных книгах названия обязательно пишутся и на латинском языке (что понятно ученым всего мира).
У культурных растений, в пределах одного вида, часто существует множество сортов. У домашней яблони, например, их несколько тысяч. Сорт - результат деятельности человека. Сорта в отличие от видов могут скрещиваться друг с другом.
Водоросли: их экология и значение
Общие особенности водорослей. Водоросли от других растительных организмов отличаются следующими признаками:
Водоросли, или низшие растения
Живут главным образом в воде.
Не имеют вегетативных органов.
Органы размножения одноклеточные.
Окраска разнообразна.
Высшие растения
Живут на суше (обитание в воде вторично).
Имеют вегетативные органы.
Органы размножения многоклеточные.
Листья всегда зеленые.
Водоросли могут быть одноклеточные и многоклеточные, иногда крупных размеров, до нескольких десятков метров. Они фотосинтезируют и имеют хлорофилл, но нередко и другие пигменты. Окраска водорослей может быть зеленая, желтоватая, бурая, красная. Клетка водорослей имеет те же части, что и у высших растений. Их фотосинтезирующие пластиды, от которых зависит окраска, называют хроматофора-ми. Размножаются водоросли вегетативным, бесполым и половым путем.
Зеленые водоросли, обитающие в пресных водоемах. Большинство зеленых водорослей живет в пресных водоемах, в морях их сравнительно немного. Существуют одноклеточные и многоклеточные водоросли.
Хламид о, монада и хлорелла. Мелкие одноклеточные водоросли. Их можно рассмотреть только при помощи микроскопа. Они имеют оболочку, ядро, цитоплазму, чашевидный хроматофор. Но отличаются существенными признаками.
Хламидомонада
Активно передвигается посредством жгутиков.
Имеется красный светочувствительный глазок.
Имеются пульсирующие вакуоли.
Бесполое размножение посредством подвижных спор со жгутиками - зооспор.
Половой процесс протекает при помощи двужгутиковых гамет.
Обитает в мелких пресных водоемах.
Хлорелла
Неподвижна.
Красный светочувствительный глазок отсутствует.
Пульсирующие вакуоли отсутствуют.
Бесполое размножение посредством неподвижных спор.
Половой процесс отсутствует.
Обитает в основном на сырой почве и стволах деревьев.
Спирогира. Самая обыкновенная нитчатая зеленая водоросль. Образует основную массу скользкой зеленой тины в прудах. Клетка имеет следующие части: оболочку, покрытую слизью; крупное ядро с ядрышком (хорошо заметное под микроскопом); цитоплазму; хроматофор в виде одной или нескольких лент, расположенных по спирали; вакуоль, занимающую большую часть клетки.
Вегетативное размножение у спирогиры происходит простым разрывом нитей. Споры бесполого размножения отсутствуют. Половой процесс - конъюгация, т.е. слияние обычных вегетативных клеток, а не особых гамет. Этапы конъюгации:
1 - две нити располагаются параллельно;
2 - противолежащие клетки дают выросты навстречу друг другу, так что образуется подобие лестницы;
3 - оболочки на концах отростков растворяются;
4 - содержимое одной из клеток перетекает в клетку напротив и сливается с ее содержимым, в результате чего образуется зигота.
Кладофора представляет собой не слизистые на ощупь ветвящиеся нити, прикрепленные к субстрату. Хроматофор - в виде сеточки. Каждая клетка имеет много ядер (это встречается иногда у водорослей, но никогда - у высших растений). Бесполое и половое размножение происходит примерно как у хламидомонады.
Таким образом, признаки четырех родов зеленых водорослей таковы:
Морские водоросли. Одни морские водоросли микроскопические, часто одноклеточные. Много их обитает в поверхностных слоях воды и составляют часть планктона. Другие обитают на дне, главным образом на камнях и подводных скалах, на сравнительно небольших глубинах (150 - 200 м), т.е. в основном в прибрежной полосе.
Водорослям необходим свет, поэтому на очень больших глубинах они существовать не могут. Их мало и там, где вода бедна питательными веществами. Основную массу донных водорослей составляют бурые и красные водоросли. Форма этих водорослей очень разнообразна: в виде кустиков, пластиночек, шнуров. Бурые водоросли окрашены в бурый, коричневый или почти черный цвета; красные - в розовый, ярко - или темно-красный. Бурые водоросли достигают самых крупных среди морских водорослей размеров. К ним относится, в частности, ламинария, или морская капуста.
Тело ламинарии (слоевище) напоминает длинный довольно узкий лист на черешке. Ко дну она прикрепляется выростами - ризоидами. Как и у других водорослей, ризоиды служат лишь для прикрепления: вода всасывается всей поверхностью. Ламинария достигает нескольких метров в длину. Внутреннее строение ее довольно сложное. У нее имеются даже ситовидные клетки, напоминающие ситовидные трубки высших растений. Но сосуды отсутствуют, поскольку у водорослей в них нет и надобности. У ламинарии образуются зооспоры, из которых вырастают микроскопические заростки с половыми органами. Так что цикл развития ламинарии несколько напоминает папоротники.
В прибрежной зоне наших северных морей обитает фукус, также бурая водоросль. Слоевище фукуса сильно рассечено на ремневидные доли. Оно гораздо мельче, чем у ламинарии (до 50 см длиной). Половые органы образуются в специальных вместилищах. Спор бесполого размножения нет. Значение морских водорослей в основном заключается в следующем:
планктонные водоросли играют большую роль в питании морских животных;
заросли донных водорослей дают приют рыбам и другим животным;
ламинарию и другие водоросли использует в пищу человек;
из бурых и красных водорослей получают йод и агар-агар;
хлорелла используется в космонавтике для восстановления нормального состава воздуха.
Мохообразные
Общие признаки. Мохообразные - растения, часто очень маленькие, сравнительно простого строения. В отличие от водорослей у них, как правило, имеются листья и стебли. Корни всегда отсутствуют; есть только ризоиды. Половые органы и спорангии многоклеточные. Цикл развития совершенно особенный - коробочки со спорангиями развиваются из зиготы непосредственно на растении.
Строение мохообразных. Зеленые, или бриевые, мхи. Последний эпитет удачнее, поскольку все мохообразные - зеленые растения.
Среди бриевых мхов один из самых крупных представителей - кукушкин лен. Его стебли достигают длины 20 см (для мхов это очень много). Стебель неветвящийся, густо покрыт узкими листьями, несколько напоминая настоящий лен (отсюда и название). Вместо корней - просто устроенные ризоиды, отходящие от нижней части стебля. Они служат как для прикрепления, так и для всасывания воды (в отличие от водорослей). По сравнению с водорослями бриевые мхи отличаются и сложным внутренним строением. Например, у кукушкина льна имеется подобие эпидермиса и проводящей ткани.
Кукушкин лен - двудомное растение: мужские и женские половые органы находятся на разных экземплярах, близ верхушки. Мужские половые органы - антеридии представляют собой мешочки, в них образуются сперматозоиды. Женские половые органы - архегоний похожи на колбочки с длинными шейками. Их стенка состоит из одного слоя клеток; в расширенной части колбочки находится яйцеклетка. Для оплодотворения необходимы дождь или роса. Тогда сперматозоиды могут попасть на архегоний и проникнуть через шейку к яйцеклетке. Из зиготы образуется коробочка на длинной ножке. Коробочка имеет крышечку и покрыта сверху колпачком. Внутри находится спорангий в виде муфты. В спорангии образуются споры, которые по созревании выпадают из коробочки. Для этого должна отпасть крышечка и разрушиться стенка спорангия. Ясно, что чем длиннее ножка, тем дальше могут рассыпаться споры. Спора прорастает, образуя тонкую зеленую нить. На нити появляются почки, из которых вырастают побеги мха.
; 3) Папоротники .
Розмножение водорослей.
Способы размножения у водорослей очень разнообразны. Рассмотритм размножение одноклеточных водорослей на примере хламидомонады
. Летом, при благоприятных условиях, она быстро размножается с помощью двужгутиковых зооспор – бесполым размножением
. Из одной клетки образуется 4 споры. При разрыве оболочки материнской клетки они выплывают в воду.
Бесполое размножение хламидомонады.
(Анимация)
При похолодании, при пересыхании водоёмов у хламидомонады образуются двужгутиковые половые клетки – гаметы. Они сливаются попарно, образуя зиготу. Зигота покрывается плотной оболочкой и пережидает неблагоприятные (зимние) условия. Весной зигота два раза делится, и образуются 4 клетки – молодые особи выходят из материнской оболочки и начинают самостоятельное существование – это половое размножение
.
Половое размножение хламидомонады. (Анимация)
Размножение многоклеточных водорослей удобно рассмотреть на примере улотрикса . Улотрикс – нитчатая водоросль. Все его клетки, кроме бесцветной клиновидной клетки, нить которой прикрепляется к субстрату, похожи друг на друга. Клетки делятся, и нить улотрикса растёт. Хроматофор имеет вид незамкнутого кольца. Эта водоросль размножается бесполым путём с образованием 2–4 зооспор в благоприятных условиях и половым, с образованием гамет и зиготы в неблагоприятных условиях.
Многоклеточные водоросли могут размножаться и вегетативно - кусочками слоевища. Так нитчатая зелёная водоросль
Размножение мхов. Мхи размножаются бесполым и половым путём. При бесполом размножении возникает огромное количество мельчайших спор. Из проросшей споры образуется тонкая зелёная нить, похожая на разветвлённую нитчатую водоросль. На ней появляются почки, из которых вырастают мужские или женские побеги. Среди мхов есть как двудомные, так и однодомные растения: у одних видов мужские и женские побеги появляются на одном растении, у других видов – на разных. На мужских побегах развиваются мужские подвижные гаметы – сперматозоиды, а на женских – яйцеклетки. Оплодотворение может произойти только в воде, в которой передвигаются сперматозоиды.
При слиянии мужской и женской гамет (половое размножение) образуется зигота. Находится она на верхушке женского побега. Из зиготы вырастает коробочка на длинной ножке. Коробочка закрыта крышечкой и покрыта колпачком. В коробочке развиваются споры. Они очень мелкие и лёгкие, поэтому могут далеко разноситься даже при отсутствии ветра, при простом раскачивании коробочки на ножке. В одной коробочке может образоваться до 50 млн. спор. В сухую погоду колпачок и крышечка опадают и споры рассыпаются. Попав во влажную почву, споры прорастают. Цикл завершается. Произошло чередование двух поколений: из споры развились зелёные растения, на которых образовались гаметы, – это половое поколение, или гаметофит. Из зиготы образовалась коробочка на длинной ножке, в которой сформировались споры, – это бесполое поколение, или спорофит.
Размножение мхов. (Анимация)
Размножение папоротников.
Летом на нижней стороне листьев папоротника образуются буроватые бугорки. Это группы особых мешочков со спорами. В сухую погоду, когда споры созреют, мешочки растрескиваются, а споры разносятся ветром на большие расстояния. Упав на влажную почву, споры прорастают. Сначала образуется зелёная нить, которая разрастается в зелёную сердцевидную пластинку. Это – заросток
папоротника. На его нижней стороне вырастают ризоиды и развиваются половые органы с гаметами. В мужских органах формируются сперматозоиды, а в женских – яйцеклетки.
Под заростком обычно задерживается роса или дождевая вода. По воде сперматозоиды подплывают к яйцеклетке. Происходит оплодотворение и образуется зигота. Из зиготы развивается молодой папоротник. Таким образом, у папоротника происходит чередование поколений. Папоротник, образующий споры – это бесполое поколение, спорофит . Заросток папоротника – половое поколение, гаметофит .
