Размножение папоротников — схема и описание

Папоротники

Папоротники относятся к наиболее древним споровым растениям. Обитают в самых разнообразных экологических условиях: в заболоченных местах и водоемах, лесах тропического и умеренного климата. Наиболее известные представители – щитовник мужской, орляк, страусник. В жизненном цикле папоротников, хвощей, плаунов доминирует спорофит.

Расцвет папоротников произошел около 358 млн лет назад и длился примерно 65 млн лет, в честь папоротников назван период палеозойской эры – карбон, или каменноугольный период, который длился указанный промежуток времени. Именно папоротникам принадлежит активная роль в углеобразовании: в карбоне леса заселяли древовидные папоротники, достигавшие 40 и более метров в высоту.

Древесные формы папоротников сохранились до наших дней, однако большинство представителей – травянистые растения, у которых отсутствует камбий, а значит, нет и вторичной древесины.

Папоротники относятся к группе сосудистых растений, так как имеют жилки – сосудисто-волокнистые пучки, в отличие от мхов, которые не имеют жилок и не являются сосудистыми растениями. Механическая прочность обеспечивается отложением склеренхимы вокруг проводящих пучков (жилок).

В отличие от мхов, папоротники имеют проводящую ткань в стеблях и корнях, состоящую из ксилемы и флоэмы. Заметьте, я написал “корень” – у мхов не было и корней, вместо них были ризоиды, выполняющие аналогичную корням функцию. Корни папоротников, хвощей и плаунов всегда придаточные и растут от видоизмененного побега – корневища.

Строение

Рассмотрим строение папоротников на примере типичного представителя – щитовника мужского. Это широко распространенный папоротник, типичный для климата умеренных широт. Представляет собой многолетнее травянистое корневищное растение.

Образован пучком сильно расчлененных листьев, отходящих от корневища. Нарастают листья верхушкой, образуя завитки – “улитки”.

Отметьте, что лист папоротника называется вайя (от греч. baion – пальмовая ветвь). В отличие от настоящих листьев, вайя имеет недетерминированный верхушечный рост. Листья имеют черешок, прикрепляющийся к стеблю, который может продолжаться в рахис – главную ось сложного листа, соответствующую центральной жилке.

Жизненный цикл папоротниковидных

Листостебельное растение папоротника, изображенное выше – спорофит (2n). Спорофит доминирует в жизненном цикле папоротниковидных, в отличие от цикла мха, где спорофит, по сути, является придатком гаметофита (редуцирован). На нижней стороне вайи располагаются спорангии, собирающиеся в сорусы – группы близкорасположенных спорангиев. На спорофите (2n) в спорангии после мейоза образуются споры (n).

В 2012 году группа ученых под руководством Ксавьера Нобли из Университета Ниццы выяснили, что спорангий имеет специальный механизм “катапульты”, споры из него вылетают со скоростью около 10 м/с.

Гаплоидные споры (n) прорастают в заросток (n), небольшую пластинку (несколько мм) сердцевидной формы. Заросток зеленого цвета, способен фотосинтезировать и прикрепляется к почве ризоидами. На нем образуются мужские и женские половые органы – соответственно антеридии и архегонии. Сперматозоид (n), образовавшийся в антеридии, благодаря воде (во время дождя) попадает в архегоний, где сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n).

Из зиготы развивается зародыш, который проникает в ткани архегонии с помощью особого приспособления – гаустории (от лат. haustor – черпающий, пьющий). Гаустория представляет собой ножку, внедряющуюся в ткани заростка и поглощающую из него питательные вещества. Начинается бурный рост зародыша, образуется побег, а затем взрослое растение – спорофит (2n). Цикл замыкается.

Значение папоротников

Папоротники являются главным компонентом многих лесных сообществ, звеном в цепи питания – продуцентами (производителями органических веществ). Человек использует папоротник в декоративных целях. Молодые побеги некоторых папоротников съедобны и употребляются в пищу: побеги орляка, листья страусника обыкновенного.

Щитовник мужской имеет медицинское значение: из его корневищ изготавливают противогельминтный препарат.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

СПАДИЛО.РУ

Теория для подготовки к блоку №3 ОГЭ по биологии: система, многообразие и эволюция живой природы.

Теория для подготовки к блоку №4 ЕГЭ по биологии: система и многообразие органического мира.

Папоротниковые растения

Папоротники – наиболее древняя группа высших споровых растений, в который входят как современные папоротники, так и одни из древнейших высших споровых растений, появившихся около 400 млн. лет назад в девонском периоде палеозойской эры. В настоящее время их насчитывается около 300 родов и более 10 000 видов. Встречаются в различных экологических условиях. В умеренных зонах это травянистые растения, многолетние корневищные травы, наиболее распространенные во влажных лесах; некоторые растут на заболоченных местах и в водоемах, их листья отмирают на зиму. Во влажных тропических лесах встречаются древовидные папоротники с колоноподобным стволом высотой до 20 метров. На верхушке ствола находится крона из больших перистых вечнозеленых листьев.

Строение папоротников

Большинство папоротников имеет стебель лежащий, подземный или надземный. Корни и стебель состоят из хорошо дифференцированных тканей. Размеры и форма листьев у разных видов неодинаковы, но у большинства они большие, растут верхушкой, выводковые почки закладываются в мезофилле листа. Листья папоротниковидных – это гомологи стебля (кладодии), их называют вайями. Значительная часть надземных форм папоротников имеет два типа листьев – стерильные и спороносные (диморфизм листьев). В течение сухого сезона развиваются только спороносные листья. Эта форма диморфизма способствует распространению спор: спорангии возвышаются над окружающими листьями и подвергаются действию сухого воздуха и ветра. У древовидных папоротников обычно не бывает подобного диморфизма. Листок у них является одновременно и фотосинтезирующим, и спороносным органом.

Господствующей фазой в жизненном цикле папоротниковидных является спорофит. Почти у всех папоротников спорофит многолетний и лишь у немногих (у видов рода цератоптерис) – однолетний (он ежегодно отмирает, оставляя специальные спорофитные почки, дающие начало новым спорофитам). Спорофит папоротника имеет довольно сложное строение. От корневища вертикально вверх отходят листья, вниз – придаточные корни (первичный корень быстро отмирает). Часто на корнях образуются выводковые почки, обеспечивающие вегетативное размножение растений.

Размножение папоротников

Папоротники чередуют половое и бесполое размножение. Преобладает фаза спорофита.

Спорофит

Спорофит – диплоидная (2n) многоклеточная фаза в жизненном цикле растений и водорослей, развивающаяся из оплодотворенной яйцеклетки, или зиготы и производящая споры. На спорофите в специальных органах — спорангиях — в результате мейоза развиваются гаплоидные споры (1n). У цветковых растений, голосеменных и сосудистых споровых (плауны, хвощи и папоротники) спорофит значительно крупнее гаметофита. Собственно, все, что мы обычно называем растением, и есть его спорофит.

Гаметофит

Гаметофит — гаплоидная (n) многоклеточная фаза в жизненном цикле растений, развивающаяся из спор и производящая половые клетки, или гаметы.

Развивается из гаплоидных спор. На гаметофите в специальных органах гаметангиях развиваются половые клетки, или гаметы. Гаметангии, производящие мужские гаметы, называются антеридии, а гаметангии, производящие женские гаметы — архегонии. Из оплодотворенной яйцеклетки, или зиготы развивается диплоидный спорофит, который первое время зависит от гаметофита.

Спорангии находятся на нижней стороне листа, собраны кучками (так называемые сорусы). Сверху сорусы прикрыты покрывальцем. Споры рассеиваются при разрыве стенки спорангия. Число спор на одном растении достигает десятков, сотен миллионов, иногда миллиардов.

На влажной почве споры прорастают в маленькую зеленую сердцеобразную пластинку. Это заросток (гаметофит) прикрепляется к почве ризоидами. Заросток обоеполый (изредка однополый – у водных папоротников), на нем образуются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит в водной среде (во время росы, дождя или под водой – у водных папоротников). Из оплодотворенной яйцеклетки формируется зародыш спорофита, состоящий из гаустории – ножки, которой он врастает в ткани заростка и потребляет из него питательные вещества, зародышевого корешка, почки, первого листа зародыша – “семядоли”. Таким образом, гаметофит папоротников приспособлен к обитанию в условиях увлажнения, а спорофит – типичное сухопутное растение.

Размножение папоротников — схема и описание

Размножение папоротников – своеобразный процесс продления жизни уже имеющегося в выращивании растения. Существует множество его видов, что содержатся дома или в саду, так как растение обладает высокой декоративностью и не капризно в уходе.

Что такое папоротник

Папоротники или плауны относятся к самым древним представителям растительного мира планеты Земля. Когда-то они росли в виде высоких деревьев, но на сегодняшний день произрастают как невысокие кустарники, высотой около 1 метра. Размножение папоротниковидных, таких как страусник, хвощ, орляк, происходит с помощью спор, которые формируются на обратной стороне листовых пластин.

Комнатный папоротник – декоративное лиственное растение

Как размножаются папоротники в природе

Развитие и размножение папоротников в дикой природе занимает чуть больше времени, чем в домашних условиях. Растение размножается с помощью спор или выводковыми почками. Каждый сезон растения класса Папоротниковые формируют споры и проходят циклы спорофитов и гаметофитов.

Схема и описание размножения папоротника естественным путем самостоятельно в природе:

• образование на листьях папоротника спорангий, внутри которых формируются споры;
• после своего полного сформирования они отделяются от пластин и разносятся в воде или по округе с помощью ветра;
• при хороших климатических условиях из них вырастает заросток, который при помощи своего ризоида закрепляется в грунте;
• на нижней стороне этого заростка появляются женские и мужские половые клетки, внутри которых происходит оплодотворение;
• вскоре зарождается зигота, которая формирует свою корневую систему и прорастает в почву.

Обратите внимание! Споры формируются только на споровых листьях, а у папоротников есть еще стерильные или бесполые пластины.

Основные способы получить новое растение в домашних условиях

В домашних условиях в саду размножать папоротники можно многими путями. Как правило, они относятся к вегетативному и споровому методу. Вегетативно плауны размножают, укореняя боковые воздушные побеги, сажая выводковые почки и разделяя материнский куст на несколько частей. Споровой способ, подразумевает сбор сформировавшихся спор и их посев в грунт.

Какой способ самый эффективный

Все способы широко применяются владельцами папоротниковидных, поэтому сказать точно какой из них является более эффективным сложно. Если выбирать метод с более высокой приживаемостью, то это посев спор. Однако он занимает продолжительное время.

Эффективность метода определяется видом папоротника, так как каждая разновидность отличается своим морфологическим строением.

Разделение корневой системы взрослого куста

Как и когда делить куст

Один из самых результативных и кратких вегетативных способов размножения плаунов является – деление взрослого куста. Перед проведением этой процедуры необходимо обильно полить куст водой комнатной температуры, чтобы легко вытащить его из грунта не повредив корневую систему.

Как размножить папоротник комнатный делением куста:

1. Заранее выкапывают ямки глубиной 40-60 сантиметров. Их дно застилают дренажным материалом, а сверху присыпают почвенной смесью.
2. Вытаскивают растение из старого грунта и разделяют его на несколько равных частей.
3. Каждую из них высаживают в отдельную ямку или горшок.

Один раз в неделю проводят тщательный прикорневой полив и два раза поливают сверху с помощью лейки.

Важно! Нельзя делить молодой куст с одной корневой розеткой.

Споры на обратной стороне листьев

Как размножаются папоротники спорами

Этот способ эффективнее всего проводить весной после прогревания грунта. В горшок посев делают осенью или ранней весной.

Как размножается папоротник с помощью спор в домашних условиях:

1. Увлажняют из пульверизатора грунт.
2. Посыпают сверху споры.
3. Присыпают сверху землей слоем в 3 сантиметра.
4. Сверху укрывают стеклянной или пластиковой тарой, поскольку необходимо создать парниковый эффект.
5. Когда появятся ростки, нужно будет ежедневно снимать на 2 часа укрытие.

Как укоренить боковые побеги

На листовых пластинах садовых папоротников появляются стрелки в виде усиков, которые можно укоренить в грунте. Рядом с растением, у которого сформировалась эта зеленая стрелка, нужно поставить отдельную емкость с питательным субстратом. Важно чтобы эта тара была либо одной высоты или чуть ниже, чем горшок с материнским растением.

Две емкости ставят рядом и боковой побег со здоровым и устойчивым усом нагибают к грунту. Слегка прикапывают его почвой. При необходимости закрепляют шпилькой или проволокой. После этого его тщательно увлажняют и оставляют на хорошо освещенное место обе емкости.

Интересно! Спустя 1,5-2 месяца стрелка даст корни и хорошо укрепиться в почве. Ее можно отделить от главного куста и переставить в другое место. При необходимости пересаживают маленький саженец в другую емкость.

Выводковые почки образуются на листовых пластинах

Как размножить папоротник выводковыми почками

Еще один вегетативный способ, с помощью которого папоротник может размножиться в домашних условиях – это посадка сформировавшихся почек на листьях в грунт. Папоротниковидные растения имеют свойства отращивать боковые отростки на черешках своих листовых пластин. Нельзя высаживать несформировавшуюся почку, она должна выпустить маленькие корешки.

Аккуратно отделяют по одному отростку и рассаживают их в ящик с субстратом. Увлажняют грунт и ставят в теплое и светлое место. Необходимо создать влажной микроклимат для роста почек, поэтому в первое время их можно укрыть пленкой.

Как только у сеянцев появится 2-3 листочка, можно снять пленку и рассадить их по отдельным емкостям.

Важно! Не стоит сразу пересаживать всходы в огромный горшок. В первые годы роста папоротник все равно придется перемещать каждую весну в более просторные тары.

Особенности ухода за проросшими папоротниками

Последующий после размножения уход за папоротником заключается в следующих мероприятиях:

• Влажность воздуха. Маленькие саженцы после пересадки особенно чувствительны к влажности. Необходимо стараться поддерживать его на высоких показателях, особенно зимой при дополнительном отоплении помещения. Каждый день нужно опрыскивать кустики из пульверизатора, а при особенной сухости воздуха, процедуру можно повторять по несколько раз на дню.
• Регулярный полив по расписанию. Нельзя нарушать режим и игнорировать эту процедуру, но и переливать растения не нужно. Молодые всходы особенно подвержены к загниванию корней из-за застоя воды в почве. При посадке рекомендуют сначала застилать дренаж на дно горшка и только потом засыпать субстрат. Также не стоит забывать сливать лишнюю жидкость из поддона.
• Подкормка. Удобрения вносить лучше в жидком виде, растворив препараты в обычной воде и в малой концентрации. Процедуру проводят раз в две недели. Необходимо использовать комплексные минеральные препараты для папоротниковидных кустарников. В этот период для нормального развития растения необходимы все минералы, особенно азот, который помогает наращивать зеленую массу.
• Освещение должно быть длительным, но слегка рассеянным, чтобы не обжечь нежные листочки. Нужно ставить ящик с саженцами на южное окно в зимний период и переносит на восточную или западную сторону с приходом теплый ясных дней.
• Температурный режим. Самыми оптимальными показателями в этот период считаются – 22-25 ℃.

Домашние папоротники легко приживаются после размножения в домашних условиях

Комнатные папоротники – декоративные лиственные вечнозеленые кустарники, которые обладают приятным внешним видом и способны освежить любой невзрачный интерьер. Его ставят в офисы и другие помещения для придания уюта. Размножение папоротников – легкий и эффективный процесс, который можно осуществить множеством способов. Главное потом предоставить саженцам внимательный и правильный уход дабы не потерять полностью весь высаженный посадочный материал.