Размножение папоротников цикл развития: Размножение папоротников — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Цикл развития папоротника включает в себя два поколения

Папоротник представляет собой многолетнее растение, которое широко используется для украшения клумб и сада. Самым распространенным видом папоротника для этих целей является Адиантум стоповидный, который очаровывает взгляд своей оригинальной формой листа в чем-то схожей с легким ажурным облачком. Папоротники любят тень или полутень, высокую влажность, а еще считаются достаточно морозоустойчивыми растениями.

Содержание:

Жизненный цикл папоротника

Цикл развития папоротника включает в себя два поколения, которые резко отличаются друг от друга - бесполое и половое. Интересным является тот факт, что обычно мы называем папоротником как раз бесполое поколение, которое называется спорофитом. А из огромного количества спор, которые образуются на листьях папоротника, только очень малое их количество попадает в благоприятные для них условия, и тогда они дают новую жизнь молодым растениям.

Благоприятными факторами для спор считаются влага, тепло и свет.

Из этих самых спор развиваются маленькие растения с разнообразными формами и размерами, которые называются гаметофитами. После образования этих самых растений - гаметофитов - на них образуются половые органы - мужские (антеридии) и женские (архегонии). Оплодотворение растения происходит только при высокой влажности воздуха и наличии воды на поверхности маленького растения, ведь сперматозоиды гаметофита могут передвигаться только по воде от антеридий к архегониям. Развитие спорофита начинается после оплодотворения.

Размножение спорами – процесс очень трудоемкий и обычному цветоводу вряд ли удастся его освоить, поэтому чаще прибегают к вегетативному размножению, который подразумевает под собой деление разросшихся кустов, корневищ, отростками и почками.

Некоторые виды папоротников размножаются вегетативным способом, т.е. выводными почками на листьях растения, а вообще цикл развития папоротника достаточно интересен и требует особого изучения у заинтересовавшихся этим растением.

Половое размножение спорами

Половое размножение спорами характерно для тех видов папоротников, у которых всего одна точка роста и не образуются дополнительные розетки. В таком случае прибегают к проращиванию спор.

Этот процесс очень похож на проращивание семян, с единственным отличием: размер спор намного меньше, чем семян, потому им необходим особый уход.

Собирают споры с взрослых растений. Для того чтобы собрать споры с культивируемого растения, необходимо срезать тот лист папоротника, на котором отчетливо видны следы бурой пыли. Срезанный лист необходимо поместить в бумажный пакет. Затем пакет помещают в теплое сухое место на сутки. Периодически пакет нужно встряхивать.

Чтобы споры хорошо проросли необходимо правильно подобрать почвенную смесь. Идеально для этого подходит смесь торфа, песка и листовой земли.

Обязательно необходимо добавить измельченный древесный уголь. Следует помнить о том, что все компоненты должны быть смешаны в равных количествах. Подготовленную почвенную смесь насыпают в неглубокие горшки, слегка утрамбовывают, увлажняют и по поверхности земли рассыпают споры. Можно перед тем как разложить споры, посыпать землю очень тонким слоем измельченного кирпича.

От поверхности почвы до краев горшка должно остаться около 1 см. Чтобы споры быстро проросли, ми необходимо создать благоприятные условия, т.е. температура около +25 градусов и высокая влажность. Для этого горшки нужно накрыть стеклом и поставить в поддон с мягкой водой. Такую конструкцию размещают в теплом месте, периодически увлажняют через пульверизатор.

Ориентировочно через месяц поверхность почвы покроется зеленым ковром, похожим на мох. Это и есть те заростки, из которых позже вырастут листочки. Стекло не убирают до тех пор, пока из заростков не появятся маленькие листочки. Для того чтобы пикировать растения в отдельные горшки, необходимо дать листочкам немного времени для адаптации. Подросшие растения пикируют в горшки с торфяной землей.

Вегетативный способ размножения

Вегетативный способ размножения более приемлем для садоводов. Проще всего разделить куст папоротника на несколько частей. Эти части и являются посадочным материалом. Есть определенные виды папоротников, которые размножаются почками, образующимися на краях листьев.

Для выращивания в домашних условиях самыми подходящими являются асплениум живородящий и луковиценосный. Делением кустов или корневищ размножают обычно адиантумы, нефролеписы, листовик, птерисы и пеллеи.

При вегетативном способе размножения путем деления необходимо обращать внимание на точки роста. Деление папоротника лучше проводить весной в прохладную погоду. После того как молодые растения будут посажены, их необходимо почаще поливать и опрыскивать.

Теперь, зная о жизненном цикле папоротника, вы сможете вырастить у себя это удивительное растение.

Биология для студентов - 51.

Циклы развития растений (на примере водорослей, мхов, папоротников)

Циклы развития водорослей весьма многообразны, отличаются большой пластичностью и предопределяются многими экологическими факторами.

  1. Гаплофазный тип характеризуется отсутствием чередования поколений. Вся вегетативная жизнь водорослей проходит в гаплоидном состоянии, т.е. они являются гаплонтами. Диплоидна лишь зигота, прорастание которой сопровождается редукционным делением ядра (зиготическая редукция). Развивающиеся при этом водоросли оказываются гаплоидными. Примером являются многие зеленые (вольвоксовые, большинство хлорококковых, конъюгаты) и харовые водоросли.
  2. Диплофазный тип отличается тем, что вся вегетативная жизнь водорослей осуществляется в диплоидном состоянии, а гаплоидная фаза представлена только гаметами. Перед их образованием происходит редукционное деление ядра (гаметическая редукция). Зигота без деления ядра прорастает в диплоидный таллом. Эти водоросли являются диплонтами. Такой тип развития характерен для многих зеленых водорослей, имеющих сифоновую структуру, всех диатомовых и некоторых представителей бурых.
  3. Диплогаплофазный тип характеризуется тем, что в клетках диплоидных талломов (спорофитов) многих водорослей редукционное деление ядра предшествует образованию зоо- или апланоспор (спорическая редукция). Споры развиваются в гаплоидные организмы (гаметофиты), размножающиеся только половым путем. Оплодотворенная яйцеклетка — зигота — прорастает в диплоидный спорофит, несущий органы бесполого размножения. Таким образом, у этих водорослей имеет место
    чередование форм развития (генераций)
    : диплоидного бесполого спорофита и гаплоидного полового гаметофита. Оба поколения по внешнему виду могут не различаться и занимать одинаковое место в цикле развития (изоморфная смена генераций) или же резко различаться по морфологическим признакам (гетероморфная смена генераций). Изоморфная смена генераций характерна для ряда зеленых (ульва, энтероморфа, кладофора), бурых и большинства красных водорослей.

Мхи по сравнению с другими высшими растениями наиболее примитивно организованы.

В отделе Моховидных развито половое поколение – гаметофит, который представляет из себя прежде всего взрослое растение мха. Бесполое же поколение (спорофит) представлен у мхов спорогоном (коробочка на ножке), который развивается на гаметофите после оплодотворения.

У низших мхов нет дифференцировки тела на вегетативные органы, и оно представляет собой плоскую листовидную пластинку – таллом, лежащую на почве или ином субстрате, прикрепляемую к ней тонкими ризоидами.

Развитие мха начинается со споры, т.е. с одноклеточного, микроскопически гаплоидного зачатка. После того, как спора попадает на влажный субстрат, из нее вырастает тонкая обычно ветвистая, зеленая нить или пластинку водорослей. Эта маленькая нить (пластинка) называется протонемой. Через некоторое время на протонеме появляются почки, дающие начало взрослому растению мха. У настоящих мхов стебель (каулидий) и листочки (филлидии) ясно отличаются друг от друга; стебель чаще всего в нижней части бывает покрыт волосками или ризоидами. На верхушках главных стеблей или боковых веточек развиваются половые органы: антеридии♂ архегонии ♀, в которых образуются половые клетки. Внутри антеридия развиваются сперматозоиды, архегоний же содержит в себе яйцеклетку. Все стадии развития мха, начиная со споры и кончая стеблем с листочками и половыми органами, объединяются в понятие

полового поколения или гаметофита.

Оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом совершается с помощью капель воды внутри архегония в сырую погоду; после оплодотворения на гаметофите вырастает коробочка со спорангием, в котором после редукционного деления образуются споры. Коробочка сидит на тонкой ножке. Это – спорогон мха или бесполое поколение (спорофит). К моменту созревания спор коробочка открывается наверху крышечкой и споры высыпаются.

Цикл развития папоротника.

 

Спорофит так называется взрослое листостебельное растение, которое образует значительные заросли в лесах умеренного пояса. Спорофит является преобладающим поколением этих растений. Следующим этапом цикла развития папоротника является созревание органов бесполого размножения. Они называются

спорангиями. Эти структуры имеют вид небольших коричневых бугорков, расположенных на нижней стороне листьев. Сверху они дополнительно защищены пленчатыми "покрывальцами". Спорангии папоротников собраны в группы, которые называются сорусами. В конце лета эти структуры темнеют. Это значит, что спорангии созрели. Далее они раскрываются, и в землю высыпаются тысячи мелких клеток. Это и есть споры. При наличии достаточного количества влаги они сразу начинают прорастать. Результатом развития спор является заросток. Это и есть особь полового поколения, которая является следующим звеном в цикле развития папоротника. Внешне он представляет собой пластину зеленого цвета сердцевидной формы. Заросток развивается на почве, к которой прикрепляется с помощью ризоидов. По мере развития гаметофита на его нижней стороне формируются органы полового размножения. В них созревают половые клетки двух видов: яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение у папоротников имеет свои особенности. Во-первых, мужские и женские половые клетки на одном заростке созревают в разное время. Поэтому слияние гамет возможно только между разными растениями. Такой тип оплодотворения называется
перекрестным.
Второй особенностью этого процесса у папоротников является обязательное наличие воды. Дело в том, что половые клетки споровых растений не могут самостоятельно двигаться. Поэтому сперматозоид может добраться до яйцеклетки только с помощью воды. Таким образом, папоротники хоть и относятся к группе первых наземных растений, но не утратили связь с прежней средой обитания. Далее из оплодотворенной яйцеклетки развивается растение бесполого поколения, на нем созревают споры, и процесс повторяется.

Размножение папоротников

У папоротников, как и у мхов, в жизненном цикле чередуются два поколения: гаметофит и спорофит. Однако, в отличие от мхов, у папоротников преобладает спорофит. То есть растение, которое мы в обиходе и называем папоротником, представляет собой спорофит. В клетках спорофита двойной набор хромосом, а в клетках гаметофита — одинарный.

Можно считать, что основное размножение папоротников происходит с помощью спор, так как именно благодаря им происходит увеличение количества новых растений папоротника, а также расселение. При половом размножении (с помощью половых клеток) новое растение вырастает там, где уже был заросток, выросший из споры.

На вайях (листьях папоротника) с нижней стороны образуются бугорки, состоящие из спорангиев. В них развиваются споры, содержащие одинарный набор хромосом (т. е. они уже являются гаметофитом, развивающемся на спорофите). Созревшие споры высыпают и разносятся ветром и водой.

Попав в благоприятные условия, спора прорастает в так называемый заросток, который является гаметофитом. Заросток папоротника выглядит как маленькая зеленая пластинка (в несколько миллиметров), но она способна к фотосинтезу, а значит, питается самостоятельно. У заростка есть корнеподобные образования (ризоиды), которыми он прикрепляется к почве и всасывает воду с минеральными веществами.

На нижней стороне заростков образуются половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки. Они гаплоидны, так же как заросток. Когда под заростками скапливается вода, сперматозоид может подплыть к яйцеклетке и оплодотворить ее.

В результате оплодотворения образуется зигота. Поскольку в ней объединяются хромосомные наборы сперматозоида и яйцеклетки, то она имеет двойной набор хромосом, т. е. представляет собой спорофит.

Зигота постепенно развивается в зародыш. При этом зародыш на начальных стадиях своего развития остается связанным с заростком и питается за его счет. Когда у зародыша появляется собственный корень и зеленые части, он начинает питаться самостоятельно.

Зародыш вырастает во взрослое растение папоротника (спорофит).

Папоротники способны также к вегетативному размножению. Оно может осуществляться с помощью корневищ, выводковых почек и др.

Жизненный цикл развития папоротника: основные фазы и стадии

Сегодня мы рассмотрим строение папоротника, цикл его развития и поговорим о разнообразии отдела папоротникообразных. Чтобы детально разобраться в жизненном цикле папоротника, необходимо вспомнить строение его основных органов.

Подземная часть папоротника представлена корневищем. От корневища отходят корни. Надземные части представлены особыми листьями. Надо сказать, что у этого растения не совсем привычные нам листья. От обычных листьев всех растений, которые мы можем увидеть за окном, тех растений, которые являются цветковыми, листья папоротника отличаются некоторыми существенными деталями:

  1. У папоротника лист растет неограниченное время.
  2. На нижней стороне листьев располагаются споры в мешочках спорангиях.

На привычных нам листьях, например, у тополя, у клена, у каких-нибудь травянистых растений вроде подорожника, у всех цветковых растений, мы никогда никаких спорангий со спорами на нижней части листьев не увидим. Поэтому перед нами, как справедливо полагают ученые, не совсем листья. Перед нами особые образования, которые являются чем-то средним между веткой и листом. Папоротники — древние растения. У них эти части ещё не такие совершенные, как у привычных нам цветковых растений.

Листья папоротника называются вайи, именно потому они и получили особое название, что они не совсем такие же листья, как у цветковых растений. С нижней части вайи и располагаются спорангии со спорами. Эти спорангии выглядят, как своеобразная небольшая люстра. Шарики со спорами на тонких ножках действительно выглядят похожими на потолочный светильник.

Кроме того, для защиты служит особый вырост, который на всякий случай, как зонтик, закрывает этот пучок спорангиев. Пучок спорангиев называется сорус, а вырост в виде зонтика, который защищает сорус — пучок спорангиев — называется индузия. Если мы видим спорангии, значит, в чередовании поколений перед нами бесполое поколение — спорофит. У гаметофитов (полового поколения) мы никаких спорангиев бы не увидели.

Пора перейти к циклу развития папоротника

Основные стадии развития папоротника

Из спорангиев, когда в них созревают споры, они начинают вылетать. Сами спорангии удивительно приспособлены для этого. Когда споры в них уже созрели, спорангии особым образом трескаются, а часто, даже ещё и выворачиваются наружу. Споры от этого высыпаются и летят по ветру. Споры очень лёгкие и по воздуху они могут, как пыль, улететь на значительное расстояние от папоротника, от той вайи, где они образовались.

Из спор, когда они падают на влажную почву, начинает образовываться следующее поколение. Вспомним, по чередованию, из спор должно вырасти половое поколение. Оно совершенно не похоже на бесполое. Помните комплимент, которым старуха Шапокляк одарила крокодила Гену? Она сказала: «Это хорошо, что вы зеленый и плоский». Вот так можно охарактеризовать и половое поколение папоротника — крохотная зелёная пластинка примерно с ноготок размером, немножко похожа на сердечко.

Главное, что есть у этого маленького, плоского, зелёного сердечка, находится не с верхней стороны, а с нижней. От нижней стороны гаметофита — этого зелёного плоского сердечка — отходят тонкие ниточки. Это не корни — это ризоиды, те самые ризоиды, о которых можно услышать у водорослей или мохообразных. У гаметофита (полового поколения папоротников), настоящих корней нет. Он прикрепляется к почве ризоидами — теми же органами прикрепления, что были у древних растений — его предков.

Увидим мы здесь и более важные части, например, небольшие мешочки, в которых должны созревать яйцеклетки, ведь перед нами половое поколение. Мы должны найти, где здесь образуются половые клетки. Итак, яйцеклетки созревают недалеко от выреза, который делает нашу пластинку похожей на сердечко. Рядом, но ближе краешку, располагаются другие мешочки. В этих мешочках, которые идут по краю, созревают сперматозоиды. И вот здесь, понятно почему, у гаметофита такое строение и почему он такой плоский.

После дождя вода затекает под тонкую пластинку и некоторое время там остаётся. Образуется влажная среда, в которой сперматозоиды из своих мешочков переплывают к яйцеклеткам. Итак, перед нами гаметофит. Этот гаметофит — обоеполый, то есть он гермафродитный, и под ним образуется влажная среда, в которой по этой водяной плёночке переплывает сперматозоид к яйцеклетке. Это означает, что происходит оплодотворение и там, где только что были яйцеклетки, уже образуются зиготы, то есть, оплодотворённые яйцеклетки, первые клетки нового будущего организма.

Заключение

  • Из зиготы, в чередовании поколений, всегда вырастает спорофит — новое бесполое поколение. Вот и замкнулся жизненный цикл папоротника. После оплодотворения из зиготы мы снова можем перейти к крупному папоротнику — к бесполому поколению, с которого мы и начинали.
  • Заметим, что у мохообразных, долгоживущим и относительно крупным, является половое поколение — гаметофит, а спорофит мохообразных — маленький и паразитирует на гаметофите. У папоротникообразных всё наоборот: крупным и долгоживущим является бесполое поколение. А половое поколение папоротникообразных — крохотное, маленькое и достаточно быстро отмирает.
  • Можно сказать, что папоротникообразные в развитии поколений, в отличие от мхов, сделали ставку на бесполое поколение. Именно оно, как говорят учёные, доминирующее, господствующее, то есть, долгоживущее и долго не отмирает. А половое поколение живёт очень короткой жизнью и, можно даже сказать, нужно только для того, чтобы провести оплодотворение.

описание поколений и способа размножения

Папоротник принадлежит к роду травянистых растений семейства Осмундовые. Для него характерны длинные стебли с большим количеством рассеченных листьев. Папоротник – одна из древнейших споровых культур, появившихся на планете несколько тысяч лет назад. Существует мнение, что он является потомком самых первых представителей флоры – риниофитов. Распространенными подвидами на сегодняшний день считаются орляк, кочедыжник женский, щитовник, садовый папоротник и нефролепис.

Особенности жизненного цикла папоротника

На настоящий момент количество разновидностей папоротниковых достигает около 10 тысяч. Продолжительность жизни – около 100 лет. Однолетние и многолетние типы встречаются по всему миру, чаще всего увидеть их можно в лесах с повышенной влажностью, так как вода помогает папоротнику размножаться.

Исключительность папоротников обусловлена тем, что они сохранили значительное видовое разнообразие

С момента появления нового куста начинается его жизненный цикл, включающий в себя половое (росток) и бесполое (долгоживущее) поколения. При этом у папоротников преобладает фаза спорофитов.

Обратите внимание! Согласно старославянским верованиям тот, кто найдет цветок папоротника, будет наделен необычайной силой и станет неуязвимым для зла.

Цветет ли папоротник на самом деле? Мнения исследователей сходятся на том, что это не цветущее растение. Оно не имеет семян, размножается спорофитами или почками. Цветочным растениям присущ способ распространения с помощью семенных коробочек, которых у травника нет. Поэтому можно с уверенностью сказать, что данное растение не имеет периода цветения.

Рассказы о редком цветении папоротника пришли к нам из славянской культуры. Древние славяне считали растение символом солнечной энергии, поэтому они веровали в его волшебные свойства.

Основные стадии развития

Для всех папоротниковых характерно наличие жизненного цикла – это период между двумя одинаковыми фазами существования. Он заключается в смене бесполого и полового поколений – гаметофит и спорофит. Они полностью различны между собой и определяют возможность размножения.

Фазы сменяют друг друга и обновляют весь цикл

Стадия спорофита

Спорофит папоротника – это фаза жизни, во время которой на обратной стороне листьев образуются спорангии (небольшие коричневые наросты), необходимые для размножения. Появившиеся на поверхности споры рассеиваются по поверхности земли. После чего начинается фаза гаметофита – проросшей пластинки.

Обратите внимание! Папоротники отличительны полиплоидией. У одного куста насчитывается набор из 1200 хромосом и 600 клеток.

Стадия гаметофита

Из споры папоротника развивается гаметофит. На образовавшемся небольшом зеленом ростке с ризоидами появляются женские и мужские половые признаки – антеридии и архегонии, то есть, пластинка обоеполая. После продолжительного созревания сперматозоиды, вышедшие из антеридиев, оплодотворяют яйцеклетки, в результате чего появляется новый спорофит. Жизненный цикл обновляется.

Схема и описание размножения папоротника в домашних условиях

В условиях естественного существования в дикой природе папоротник размножается при помощи спор. Они разносятся ветром по близлежащим территориям и попадают в почву, после чего начинается стадия прорастания. Размножения в домашних условиях можно достичь несколькими способами: вегетативным или половым. Типичность жизненного цикла позволяет рассмотреть данные методы на примере папоротника орляк.

Вегетативное размножение

На усиках орляка образуются небольшие побеги, напоминающие листовые пучки. На них можно также заметить почки. Отделять росток от материнского растения не нужно. Отросток прикапывается в земле на один сантиметр так, чтобы листья остались на поверхности. Спустя 1-2 недели процесс укоренения будет завершен, только тогда молодняк можно отсоединить от материнского растения.

Разросшиеся и окрепшие кусты орляка можно с легкостью разделить путем выкапывания и разрезания корневой системы на несколько частей. Развитие его будет медленным, так как восстановление подземной части требует некоторого времени, после этого на поверхности почвы начнут появляться новые побеги и листья.

Несравненным плюсом вегетативного размножения является то, что орляк сохранит все генетические видовые особенности

Половое размножение спорами

Ветви куста с уже образовавшимися спорангиями надо срезать и оставить в бумажном конверте для высушивания. Начинать сбор лучше всего в осенний период, тогда к концу января высохшие споры осыпятся и примут порошкообразную консистенцию. Порошок надо высыпать в контейнеры с грунтом, обильно полить водой и накрыть пленкой для сохранения тепла.

Обратите внимание! Орляк неприхотлив к условиям содержания: ему не нужна специально удобренная почва и определенная температура, а потому при соблюдении минимальных требований по уходу весной появятся первые всходы.

Название и подробное описание каждого этапа цикла жизни папоротника

Жизненный цикл папоротника в своем развитии характерен для всех представителей семейства Осмундовые. Последовательность его протекания перечислена в таблице:

[table “115” not found /]

Бесполое поколение папоротника – это взрослое растение с раскидистыми листьями и развитой корневой системой. Листы в данном случае могут быть представлены в двух видах: молодые стручки – вайи и широкие развернутые листья взрослых травников. Данное поколение преобладает в численности, что отличает папоротники от мхов (преимущественно гаметофитные). Размножается путем образования спорангиев и их распространения на большие территории.

По завершении данной фазы созревают половые органы, а значит начинается следующий этап. Появившиеся на листах спорангии собираются в небольшие группы – сорусы. Их созревание завершается к концу августа, именно тогда они лопаются и отправляют в грунт большое количество мелких клеток – спор. Для быстрого прорастания им необходимо большое количество влаги, вода не только питает зачатки, но и разносит их на большие расстояния.

Заросток папоротника образуется в результате развития спор

Заросток является особью поколения, имеющего половые признаки. Размер пластинки не превышает 1 см. Обычно она сердцевидная и имеет зеленый цвет. Соответственно процессу взросления на заростке появляются кармашки, содержащие яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение половых клеток дает начало новому жизненному циклу.

Как создать условия и обеспечить размножение папоротника естественным циклом

Как уже было сказано выше, споранговые не цветут и не имеют семян, поэтому размножается папоротник не как обычное растение. Семена травнику заменяют споровые наросты. Инструкция по размножению папоротника выглядит так:

  1. Сначала надо сделать заготовку путем сбора недозревших, еще не раскрывшихся спорангиев. О завершении процесса будет свидетельствовать потемнение наростов.
  2. Срезать споры и поместить материалы в бумажный пакет для дозревания. Высохший порошок следует хранить в закрытом конверте до момента посадки.
  3. Для посадки лучше всего выбрать специальный грунт (приобрести его можно в магазинах). Это позволит спорам получить большое количество питательных веществ и развиться быстрее. Почву можно также подготовить самостоятельно, важно чтобы она содержала песок, листовую землю и торф.

Процесс посадки мало чем отличается от высевания семян других представителей флоры. Перед посадкой стоит пропустить споры через сито для избавления от мусора и твердых частиц. Опытные цветоводы рекомендуют стерилизацию почвенного покрова, сделать это можно путем пропаривания земли.

Важно! Присыпать споры землей не нужно. Они равномерно распределяются по всей поверхности утрамбованного слоя и поливаются водой.

Высадка в открытый грунт происходит спустя 5-6 месяцев, когда саженцы окрепнут. Помимо большого количества влаги, травник требует пространства, а потому высаживать особи стоит на некотором расстоянии. Наличие рассеянного солнечного света также сказывается на развитии зеленого насаждения. Кроме того, важно следить за температурным режимом – благоприятный для существования промежуток от 15 до 25 градусов. Соблюдение перечисленных условий позволит создать обстановку, в которой размножение папоротников будет осуществляться в соответствии с их жизненным циклом.

Высадку спор лучше осуществлять в небольшой горшок, содержащийся в комнатных условиях

Цикл развития папоротника обуславливает возможности его существования и распространения. Изначально данное растение может размножаться только при помощи спор. Остальные методы возможны уже на появившемся, окрепшем стебле. Оно проходит несколько стадий, после чего на его листах появляются созревшие спорофиты. Описанный цикл проходит каждое растение, а затем он повторяется на вновь появившемся травнике.

Папоротники, подготовка к ЕГЭ по биологии

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 2018-2021

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.

Урок "Размножение и развитие папоротников"

Тема урока : Размножение и развитие папоротников.

Цели урока:
Обучающая: изучить особенности строения, размножения и развития папоротников на примере щитовника мужского;
Развивающая: развивать у учащихся умения устанавливать причинно-следственные связи;
Воспитательная: формировать ценностное отношение к окружающей природе; на примерах показать уязвимость папоротников и необходимость осторожного обращения с растениями в лесу.

Тип урока: изучение нового материала.
Методы обучения: беседа, описание, «биологический диктант», рассказ с демонстрацией гербарных экземпляров.
Формы деятельности учащихся: индивидуальная, фронтальная.
Опорные термины, понятия: жизненный цикл, спорофит, гаметофит, спора, архегонии, антеридии, оплодотворение, зигота.
Вводимые понятия: папоротники, вайи, сорусы, заросток.
Материалы и оборудование: гербарный материал, лупы, раздаточный материал, различные виды комнатных папоротников, таблица «папоротник щитовник мужской», компьютер, мультимедийный проектор, презентация, карточки с заданиями.

Перечень знаний, умений, навыков, которые предполагается развивать на данном уроке:
- характеризовать строение, размножение и развитие папоротников.

1. Проверка домашнего задания.
- Деятельность учителя.
Проводит графический диктант, в котором необходимо отметить верные суждения знаком «+», неверные – знаком «-».
1. Среди высших растений моховидные представляют собой обособленную и тупиковую ветвь развития. Они произошли около 350 млн лет назад от первых наземных растений псилофитов – потомков прибрежных водорослей.
2. Мхи прикрепляются к почве с помощью корней, через которые они всасывают питательные вещества.
3. При разработке торфа были найдены хорошо сохранившиеся остатки рыцаря в доспехах. Это объясняется тем, что сфагновые мхи выделяют обладающие бактерицидными свойствами гуминовые кислоты, которые убивают бактерии и гниение не происходит.
4. Споры хвощевидных используют в медицине в качестве детской присыпки, в ветеринарии, а также в промышленности для получения желтой и зеленой красок.
5. Важные условие полового размножение мхов, плаунов, хвощей – наличие воды.

- Деятельность учащихся.

Предполагаемые правильные ответы: 1- «+»; 2- «-»; 3-«+»; 4-«-»; 5-«+».

- Деятельность учителя.
Нескольким учащимся может предположить выполнить индивидуальные задание по карточкам:

Карточка №1. Сделать подписи к рисунку «Строение сфагнума и кукушкина льна»

Карточка №2. В схеме «Размножение мха» вставить недостающие элементы:

- Деятельность учащихся.
Выполняют индивидуальные задание, на которые отведено по 5 минут.

- Деятельность учителя.
Задает вопросы: 1. Почему мхи называют «земноводными» в мире растений?
2. Чем мхи прилепляются к почве?
3. Какое поколение доминирует в жизненном цикле мхов?
4. Где находится половое и бесполое поколение у мхов.
5. Из чего вырастает растение мха?
6. Почему процесс образование торфа связан со сфагновым мхом?

- Деятельность учащихся.
Предполагаемые правильные ответы: 1. Клетки мхов легко теряют или поглощают воду. Для полового размножением им необходима водная среда.
2. Ризоидами.
3. Гаметофит.
4. На одном растении.
5. Из споры.
6. Он задерживает влагу и не гниет в толще отложениях.

2. Организационный момент, постановка проблемы.

- Деятельность учителя.
Сообщает учащимся, что на уроке они продолжат изучение высших споровых растений, среди которых выделяются представители отдела Папоротниковидные. Это древнейшая группа настоящих наземных растений, известна с девонского периода. Сейчас известно коло 12 тыс. папоротников. Демонстрирует слайд №1.
- Деятельность учащихся.
Слушают объяснение учителя.
- Деятельность учителя.
Обращает внимание учащихся на тему урока и предлагает вспомнить и рассказать то, что им известно о папоротниках.
- Деятельность учащихся.
Записывают в рабочих тетрадях тему урока.
Вспоминают все, что знают о папоротниках.

- Деятельность учителя.
Знакомит учащихся с преданием: «Только один раз в году – в ночь на Ивана Купалу – в густом лесу в полночь раскрывается удивительный цветок папоротника». Читает отрывок из произведения Н. В. Гоголя «Ночь накануне Ивана Купалы»: «Глядь, краснеет маленькая цветочная почка и, как будто живая, движется. В самом деле, чудно! Движется и становится все больше, больше и краснеет, как горячий уголь. Вспыхнула звездочка, что-то тихо затрещало, и цветок развернулся, словно пламя, осветив и других около себя. Только смелый и удачливый человек смог заполучить цветок папоротника – разрыв – травы, от которого распадались все замки и запоры и сами в руки давались клады.»

- Деятельность учащихся.
Слушают отрывок.
3. Изучение нового материала.

- Деятельность учителя.
Задает вопрос: «Можно ли верить преданию о цветке папоротника и его чудодейственной силе?»
- Деятельность учащихся.
Отвечают на поставленный вопрос. Выдвигают собственные гипотезы. Деятельность учителя.
«Чтобы ответить на поставленный вопрос, нам необходимо познакомиться со строением и жизнедеятельности папоротников. Возникновение легенды связано с тем что у некоторых видов папоротников, например, у щитовника мужского , одна часть листа выполняет функцию фотосинтеза, а другая спороношения. Спороносная часть листа похожа на нераскрывшийся бутон цветка.» Демонстрирует слайд №2.
- Деятельность учащихся.
Записывают в тетради новые понятия.

- Деятельность учителя.
Рассказывает, что тело папоротника делится на корень и побег. Как у настоящих наземных растений, приспособленных к жизни на суше. Побег образован стеблем и листьями. Демонстрирует слайд №3.
- Деятельность учащихся.
Предполагаемый правильный ответ: Корень обеспечивает растение водой и минеральными солями, а побег синтезирует органические вещества

- Деятельность учителя.
Сообщает, что листья папоротников очень специфичны и называются «вайи». Для них характерен длительный рост вершины, проявляющийся в образовании улитки. Задает вопрос учащимся: «Какую функцию, по вашему мнению, выполняют листья и стебель папоротников?».
- Деятельность учащихся.
Записывают понятие «вайи» в рабочих тетрадях.
Предполагаемый правильный ответ: Основная функция листьев – фотосинтез и спорообразование, а стебля – транспорт веществ и вынос листьев на поверхность.

- Деятельность учителя.
Задает вопрос: «Как вы думаете, какие особенности строения листьев связаны с выполнением названных функций?».
- Деятельность учащихся.
Предполагаемый правильный ответ: С фотосинтезом связано наличие хлоропластов, обуславливающих зеленую окраску листьев, и широкой листовой пластинки, обеспечивающей более полное использование света под пологом леса. Спороношение обеспечено наличием спорангиев на нижней поверхности листьев.

- Деятельность учителя.
Обращает внимание учащихся на то, что зародышевый корень у папоротников быстро отмирает и на смену ему появляются придаточные корни, возникающие на стебле.
- Деятельность учащихся.
Записывают в рабочих тетрадях следующий факт: «Корень, как орган минерального питания, поглощает из почвы воду и минеральные соли, которые по проводящей системе корня, стебля и листа поступают во все органы папоротника. Сам корень использует готовые органические вещества, синтезируемые в листьях и поступающие ко всем органам растения по проводящим тканям – ксилеме и флоэме».

- Деятельность учителя.
Ставит перед учащимися вопрос: «Каким образом происходит размножение и развитие папоротников?». Затем сообщает, что развитие папоротников происходит со сменой поколений спорофита и гаметофита. Демонстрирует слайд №4


- Деятельность учащихся.
Отмечают в рабочих тетрадях особенности размножения папоротников.
- Деятельность учителя.
Осуществляет актуализацию опорных знаний учащихся. Предлагает ответить на вопросы: 1. Какое поколение называют гаметофитом?
2. Какое поколение называют спорофитом?
3. Чем представлено половое поколение мхов?
4. Что собой представляет бесполое поколение мхов?
5. Какое поколение преобладает в жизненном цикле мхов?

- Деятельность учащихся.
Предполагаемые правильные ответы: 1. Гаметофит – половое гаплоидное поколение, на котором формируются половые клетки: яйцеклетки и сперматозоиды.
2. Спорофит – бесполое диплоидное поколение, на котором формируются споры.
3. Половое поколение мхов представлено зеленым травянистым растением.
4. Бесполое поколение мхов представляет собой коробочку на ножке, живущую на спорофите.
5. В жизненном цикле мхов преобладает гаметофит.

- Деятельность учителя: Следующим вопросом, который необходимо рассмотреть на уроке, является изучение жизненного цикла папоротников.
Отмечает, что чередуются бесполое и половое поколение – спорофит и гаметофит. Преобладает фаза спорофита – именно его мы называем папоротником. На нижней стороне листа можно заметить маленькие округлые образования. Демонстрирует слайд №5.
Объясняет учащимся: «Отдельный спорангий трудно увидеть простым глазом. Его строение идеально приспособлено для разбрасывания спор. Зрелые споры высыпаются и разносятся ветром. Из споры вырастает крошечное растеньице, которое похоже сердцевидную пластинку. Это – заросток, являющийся гаметофитом. Заростки при внимательном осмотре можно обнаружить на поверхности лесной подстилки. На нижней стороне заростка имеются ризоиды. Там же образуются антеридии и архегонии, в которых развиваются половые клетки – соответственно подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Сперматозоиду, чтобы доплыть до яйцеклетки необходима вода. После слияния половых клеток образуется одна клетка – зигота. Из зиготы развивается – зародыш, которые вырастает во взрослое растение – спорофит (сам папоротник)».
- Деятельность учащихся.
Составляют опорную схему жизненного цикла папоротников и рисуют ее в рабочих тетрадях.
4. Закрепление изученного материала.

- Деятельность учителя.
Предлагает учащимся проанализировать записи, которые были сделаны в рабочих тетрадях в течении урока, и сформулировать вывод: что нового они узнали о папоротниках?
- Деятельность учащихся.
Формируют устно ответ на поставленный вопрос.

- Деятельность учителя.
Предлагает выполнить дифференцированные задания: 1. Сделайте подписи к рисунку «Строение папоротника».
2. В предложенных карточках учащимся необходимо подчеркнуть правильные ответы.
Пример карточки: 1. Что развивается из пор папоротников? (Гаметофит, спорофит).
2. Чем представлен гаметофит папоротника? (Травянистым растение с корневищем, стеблем и листьями; коробочкой со спорами; заростком).
3. Чем представлен гаметофит? (Травянистым растение с корневищем, стеблем и листьями; коробочкой со спорами; заростком).
4. Какое поколение преобладает в жизненном цикле папоротников? (Бесполое – спорофит, половое – гаметофит).
5. Что служит ограничивающим фактором в цикле развития папоротников? (Воздух, вода, температура).
Деятельность учащихся.
Подписывают рисунок.
Предполагаемые правильные ответы: 1. Гаметофит.
2. Заростком.
3. Травянистым растением с корневищем, стеблем и листьями.
4. Спорофит.
5. Вода.
5. Рефлексия.
Деятельность учителя.
Создает рефлексивную ситуацию, чтобы получить качественную оценку работы на уроке каждого учащегося и всего класса в целом.
Оценивает активность учащихся на уроке, благодарит за работу. Предлагает учащимся прикрепить смайлик, выражающий их отношение к уроку к доске.

- Деятельность учащихся.
Оценивают результаты собственной работы на уроке. Прикрепляют смайлик к доске

6. Домашнее задание.

- Деятельность учителя.
Предлагает выполнить следующие задания. Изучить параграф 38 учебника биологии 6 класс. Ответить на вопросы после параграфа.
Сообщает учащимся, что на следующем уроке речь пойдет о многообразии папоротников, поэтому необходимо подготовить презентации по темам: « Значение современных папоротникообразных растений в природе и для человека», « Охрана растений и мест их произрастания.» Благодарит учащихся за работу на уроке.
- Деятельность учащихся. Записывают домашнее задание. Готовят дома сообщение.

Размножение и жизненный цикл папоротников

Папоротники - это листовые сосудистые растения. Хотя у них есть жилки, через которые течет вода и питательные вещества, такие как хвойные и цветущие растения, их жизненный цикл сильно отличается. Хвойные и цветковые растения эволюционировали, чтобы выжить во враждебных засушливых условиях. Папоротникам нужна вода для полового размножения.

Базовая анатомия папоротника

У папоротников нет семян и цветов. Они размножаются спорами.

Zen Ria / Getty Images

Чтобы понять размножение папоротника, полезно знать части папоротника. Листья - это листовые «ветви», состоящие из листочков, называемых ушных раковин . На нижней стороне некоторых ушных раковин есть пятна, содержащие спор . Не все листья и ушные раковины имеют споры. Листья, у которых они есть, называются плодородными листьями .

Споры - это крошечные структуры, содержащие генетический материал, необходимый для выращивания нового папоротника. Они могут быть зелеными, желтыми, черными, коричневыми, оранжевыми или красными. Споры заключены в структуры, называемые спорангии , которые иногда слипаются вместе, образуя сорус (множественное число сори). У некоторых папоротников спорангии защищены мембранами, называемыми indusia . У других папоротников спорангии находятся на воздухе.

Смена поколений

Папоротники сменяют поколения в рамках своего жизненного цикла.

мариафлая / Getty Images

Жизненный цикл папоротника требует для завершения двух поколений растений. Это называется сменой поколений .

Одно поколение - это диплоид , что означает, что оно несет два идентичных набора хромосом в каждой клетке или полный генетический набор (как человеческая клетка).Листовой папоротник со спорами является частью диплоидного поколения, называемого спорофитом .

Споры папоротника не перерастают в листовые спорофиты. Они не похожи на семена цветущих растений. Вместо этого они производят гаплоидное поколение . В гаплоидном растении каждая клетка содержит один набор хромосом или половину генетического дополнения (например, сперматозоид или яйцеклетка человека). Этот вариант растения выглядит как маленький росток в форме сердца. Его называют проталлусом или гаметофитом .

Подробная информация о жизненном цикле папоротника

Этот проталлус (окрашенный в красный цвет) имеет крошечные листочки и волокнистые ризоиды. Как только яйцо будет оплодотворено, из этой структуры вырастет узнаваемый папоротник. Однако проталлус гаплоидный, а спорофит диплоидный.

Хосеп Мария Баррес / Getty Images

Начиная с "папоротника" в том виде, в каком мы его понимаем (спорофита), жизненный цикл состоит из следующих этапов:

  1. Диплоидный спорофит производит гаплоидные споры посредством мейоза , того же процесса, который производит яйца и сперму у животных и цветковых растений.
  2. Каждая спора превращается в фотосинтетический проталлус (гаметофит) посредством митоза . Поскольку митоз поддерживает количество хромосом, каждая клетка в проталлусе гаплоидна. Этот росток намного меньше папоротника-спорофита.
  3. Каждый проталлус производит гаметы посредством митоза. Мейоз не нужен, потому что клетки уже гаплоидны. Часто на одном ростке вырабатываются и сперматозоиды, и яйцеклетки. В то время как спорофит состоял из листьев и корневищ, гаметофит имеет листочки и ризоидов .Внутри гаметофита сперматозоиды вырабатываются в структуре, называемой антеридий . Яйцо производится внутри аналогичной структуры, которая называется архегоний .
  4. Когда присутствует вода, сперматозоиды используют свои жгутики, чтобы подплыть к яйцеклетке и оплодотворить ее.
  5. Оплодотворенная яйцеклетка остается прикрепленной к проталлусу. Яйцо - это диплоидная зигота, образованная комбинацией ДНК яйца и спермы. Зигота через митоз превращается в диплоидный спорофит, завершая жизненный цикл.

До того, как ученые разобрались в генетике, размножение папоротников было загадкой. Казалось, взрослые папоротники возникли из спор. В некотором смысле это правда, но крошечные ростки, которые появляются из спор, генетически отличаются от взрослых папоротников.

Обратите внимание, что сперматозоид и яйцеклетка могут производиться на одном и том же гаметофите, поэтому папоротник может самооплодотворяться. Преимущества самооплодотворения заключаются в том, что теряется меньше спор, не требуется внешний носитель гамет, а организмы, адаптированные к окружающей среде, могут сохранять свои черты.Преимущество перекрестного оплодотворения, когда оно происходит, заключается в том, что у вида могут быть введены новые черты.

Другие способы размножения папоротников

Этот коронный папоротник оленьего рога произвел еще один папоротник бесполым путем.

sirichai_raksue / Getty Images

Под «жизненным циклом» папоротника подразумевается половое размножение. Однако для размножения папоротники тоже используют бесполые методы.

  • В апогамии спорофит превращается в гаметофит без оплодотворения. Папоротники используют этот метод размножения, когда условия слишком сухие, чтобы позволить удобрения.
  • Папоротники могут давать молодые папоротники на кончиках плодоносных ветвей . Когда молодой папоротник растет, его вес заставляет его опускаться к земле. Как только молодой папоротник укореняется, он может выжить отдельно от родительского растения. Обильное детское растение генетически идентично своему родительскому. Папоротники используют это как метод быстрого размножения.
  • Корневища (волокнистые структуры, напоминающие корни) могут распространяться по почве, давая ростки новым папоротникам.Папоротники, выращенные из корневищ, также идентичны своим родителям. Это еще один метод, позволяющий быстро воспроизводить изображения.

Fern Fast Facts

Лиз Уэст / Flickr / CC BY 2.0

  • Папоротники используют как половое, так и бесполое размножение.
  • При половом размножении гаплоидная спора превращается в гаплоидный гаметофит. Если влаги достаточно, гаметофит удобряется и превращается в диплоидный спорофит. Спорофит производит споры, завершая жизненный цикл.
  • Бесполые методы воспроизводства включают апогамию, кончики многоцветных листьев и раскидывание корневищ.

Жизненный цикл папоротников - Science Learning Hub

Жизненный цикл папоротников отличается от других наземных растений, поскольку и гаметофиты, и спорофиты живут свободно. Этот интерактив иллюстрирует смену поколений папоротников.

Жизненный цикл папоротников отличается от других наземных растений, поскольку и гаметофит, и спорофит являются свободноживущими.Этот интерактив иллюстрирует смену поколений папоротников.

Транскрипт

Мейоз

Мейоз - это тип деления клеток, при котором образуются гаметы - клетки, которые содержат вдвое меньше хромосом, чем родительская клетка. У папоротников эти клетки представляют собой споры.

Расшифровка текста

Доктор Леон Перри

Типичное крупное растение папоротника, которое оно производит, посредством мейоза производит споры, и эти споры имеют половину хромосом от большого родительского растения.

Видео: © University of Waikato

Споры

Споры - это небольшие репродуктивные структуры, которые выделяются из спорангия.

Расшифровка текста

Доктор Леон Перри

Итак, спора - продукт мейоза. У папоротников он крошечный. Если вы думаете о линейке и думаете, насколько велик сантиметр, и разделите его на 10, то вы получите миллиметр, затем снова разделите его на 10, а затем уменьшите вдвое. Это примерно размер споры.

Видео: © University of Waikato
Микрофотография спор, Австралазийский Атлас пыльцы и спор, Creative Commons 3.0

Прорастание спор

Высвободившиеся споры превращаются в гаметофиты - очень маленькие сердцевидные структуры.

Расшифровка стенограммы

Доктор Леон Перри

Споры разлетаются по ветру. Если эти споры попадут в подходящее место, они превратятся в так называемый гаметофит, то есть в отдельное отдельное растение. Он очень крошечный, может быть, размером с ноготь, и похож на маленькую, тонкую, маленькую зеленую пластинку. При этом будут производиться половые клетки - яйцеклетки и сперматозоиды.

Видео: © University of Waikato
Микрофотография спор, Австралазийский Атлас пыльцы и спор, Creative Commons 3.0

Гаметофит (проталлус)

Гаметофиты содержат как женские (архегоний), так и мужские (антеридий) половые органы. Они созревают в разное время, чтобы увеличить шансы перекрестного оплодотворения и генетической изменчивости.

Проталлус - гаметофит папоротника. Это зеленая фотосинтетическая структура толщиной в одну клетку, обычно в форме сердца или почки, 3–10 мм в длину и 2–8 мм в ширину.Его очень сложно найти в кустах, потому что он такой миниатюрный. У него нет корней, стеблей или листьев, но есть ризоиды, которые прикрепляют его к почве и помогают абсорбировать. Нижняя сторона проталлуса - это место, где гаметы производятся из мужских и женских половых органов. В проталлусе есть как мужские, так и женские половые органы.

Благодарность: общественное достояние

Архегоний

Архегоний - женский половой орган. Это структуры в форме колб, производящие яйцеклетку, в которую попадает сперматозоид, спускающийся по шее.

Благодарность: Университет штата Огайо

Антеридий

Антеридий - мужской половой орган. Это небольшие сферические структуры, производящие жгутиковые сперматозоиды.

Благодарность: Университет штата Огайо

Оплодотворение

Оплодотворение происходит, когда яйцеклетка и сперма папоротника объединяются в зиготу. Папоротникам требуется вода, чтобы сперматозоиды могли достичь яйцеклетки. Зигота представляет собой комбинацию генетического материала как яйцеклетки, так и сперматозоидов и содержит полный набор ДНК для образования нового растения папоротник.

Расшифровка стенограммы

Доктор Леон Перри

Сперматозоидам необходимо плавать в воде, чтобы добраться до яйцеклеток. Яйца размещаются или поддерживаются в гаметофите, и эта зависимость от воды является причиной того, что папоротники так часто связаны с влажными средами обитания. Если сперматозоиду удается добраться до яйцеклетки, происходит оплодотворение, и именно здесь они соединяются вместе - сперма и яйцеклетка. Это удваивает количество хромосом и снова дает начало совершенно новому типичному папоротнику, и цикл повторяется.

Видео: © Университет Вайкато
Изображение архегонии любезно предоставлено Государственным университетом Огайо

Развивающийся спорофит

Зигота развивается из проталлуса (гаметофита папоротника). Он растет путем митоза и превращается в молодой папоротник.

Благодарность: Джордж Шеперд

Зрелый спорофит

Зрелый папоротник состоит из трех основных частей - корневища, листьев и спорангиев. Зрелый папоротник представляет собой спорофитную структуру, которая производит споры, которые выделяются из спорангиев.

Благодарность: Стив Аттвуд

Спорангии (скопления в сори)

Сори - это скопления спорангиев, которые содержат репродуктивные споры. Они находятся на нижней стороне листьев папоротника.

Расшифровка текста

Доктор Леон Перри

Спорангии - это структура, которая производит споры. У папоротников спорангии обычно сгруппированы в более крупные структуры. Если вы перевернете ветвь папоротника, вы можете увидеть линии, которые представляют собой скопления спорангиев.

Видео: © University of Waikato

Метод размножения папоротников | Home Guides

Автор: SF Gate Contributor Обновлено 16 февраля 2021 г.

Как один из самых примитивных типов растений, папоротники обладают удивительно сложной репродуктивной адаптацией. Как и многие другие растения, папоротники могут размножаться половым или бесполым способами. Но для размножения папоротника характерен необычный жизненный цикл, состоящий из двух поколений. В зависимости от типа папоротника они могут размножаться спорами, корневищами, отростками или стеблями.

Размножение папоротника спорами

Узнаваемые растения, которые мы называем папоротниками, - это лишь один шаг в жизненном цикле двух поколений. Папоротники, как растения без цветков, не несут семян. Вместо этого они обычно образуют споры на обратной стороне своих листьев, которые называются ветвями.

У обыкновенного папоротника оленьего рога (Platycerium bifurcatum), который является многолетним растением в зонах устойчивости растений Министерства сельского хозяйства США с 9 по 12, есть необычные раздвоенные листья, которые ботанический сад Миссури описывает как похожие на рога оленя.Он производит ржавые споры на кончиках своих листьев. Когда споры папоротника созревают, они выбрасываются из футляров и разносятся ветром.

Если споры папоротника попадают на благоприятный субстрат, Университет Тулейна отмечает, что они прорастают в растения первого поколения, называемые проталли, которые не похожи на своих предшественников второго поколения. Проталлы содержат мужские репродуктивные органы, которые оплодотворяют женские репродуктивные структуры. После успешного оплодотворения жизненный цикл завершается появлением новых листьев папоротника.

Размножение папоротника корневищами

Папоротники размножаются бесполым путем с помощью модифицированных стеблей, которые называются корневищами. Корневища распространяются чуть выше или ниже поверхности почвы, где они образуют корни на своей нижней стороне и новые растения наверху. Некоторые папоротники имеют комковатую форму, а другие - раскидистые, но оба вида размножаются своими корневищами.

В зонах с 10 по 12 USDA папоротник кроличьей лапки (Davallia fejeensis) имеет ярко выраженные корневища, которые ботанический сад Миссури описывает как похожие на пушистые кроличьи лапки.Вы можете разделить папоротники, отрезав части корневища, содержащие корни и побеги, и посадив новые папоротники.

Размножение папоротника с помощью саженцев

Некоторые папоротники образуют на своих листьях новые ростки, называемые ответвлениями. Это форма бесполого размножения, называемая вегетативным размножением.

Растущий в зонах с 9 по 11 USDA, «материнский папоротник», также называемый «папоротник курицы и цыплят» (Asplenium bulbiferum), получил свое название из-за крошечных ростков, которые образуются на его зрелых листьях.В природе Монровия отмечает, что саженцы падают в почву, где их закрепляют корни. Вы можете обрезать крошечные ростки с материнского растения после того, как они сформируют корни и пустят новые растения.

Папоротник Репродукция стеблями

Музей палеонтологии Калифорнийского университета в Беркли отмечает, что простейшим сосудистым наземным растением является венчик папоротник, который также называют псилофитом или псилоталом. У этих папоротников отсутствуют настоящие листья и корни, но они распространяются корневищами и размножаются спорами, которые образуются на их безлистных стеблях.

Эти споры папоротника содержатся в желтых футлярах, называемых спорангиями, которые выстилают стебли. После того, как спорангии выбрасывают споры, споры живут под землей, где они превращаются в растения-гаметофиты папоротника второго поколения, а затем созревают в надземные спорофиты папоротника-венчика. При отсутствии корней прикорните корневища папоротника венчиком к почве.

16.3C: Жизненный цикл папоротника - Биология LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Смена поколений
    1. Поколение спорофитов
    2. Поколение гаметофитов
  2. Оплодотворение
  3. Авторы и атрибуты

Существует более 10 000 видов папоротников.Большинство из них находится в тропиках, где древовидные папоротники с надземными стеблями могут достигать 40 футов в высоту. В регионах с умеренным климатом стебли папоротников, называемые корневищем , , растут под землей. Каждую весну из корневища вырастают листья, называемые вайями .

Смена поколений

Поколение спорофитов

Рисунок 16.3.3.1 Жизненный цикл папоротника

Растение, которое мы называем папоротником, представляет собой поколение диплоидных спорофитов. Форма сори на листьях.Каждый содержит спорангиев на стеблях. Внутри каждого спорангия материнских клеток спор претерпевают мейоз с образованием четырех гаплоидных спор каждая.

Когда влажность падает,

  • Тонкостенные клеток губы по каждого спорангия отдельно.
  • Кольцо медленно выпрямляется.
  • Затем кольцо щелкает вперед, изгоняя споры.
Рисунок 16.3.3.2 Сори на листочке папоротника


На фотографии показаны сори на обратной стороне листовок Polystichum acrostichoides , рождественского папоротника.

Поколение гаметофитов

Если спора переносится в подходящее влажное место, она прорастает в клеточную нить. Это может вырасти в проталлус с

  1. ризоидов , поглощающих воду и минералы из почвы,
  2. архегоний , которые производят одно яйцо (митозом) или
  3. антеридии , которые образуют плавающих сперматозоидов (опять же, митозом) или
  4. оба .

Удобрение

Если влаги много, сперматозоиды плывут к архегонии - обычно на другом проталлусе, потому что два вида половых органов обычно не созревают одновременно на одном проталлусе. Другой метод стимулирования перекрестного оплодотворения: первые прорастающие споры развиваются в проталлии с архегониями. Эти проталлии выделяют гиббереллин в свое окружение. Он поглощается более молодыми проталлиями и заставляет их производить исключительно антеридии.Внесение удобрений восстанавливает диплоидное число и дает начало новому поколению спорофитов. Эмбрион спорофит развивает футов , который проникает в ткань проталлуса и позволяет спорофиту обеспечивать себе питание до тех пор, пока он не станет самодостаточным. Несмотря на свои крошечные размеры, гаплоидный проталлус папоротника является полностью независимым автотрофным растением.

Авторы и авторство

Репродукция

Репродукция

Если говорить о конкретных жизненных циклах, все приземляются растения чередуются между двумя поколениями.Папоротники многоклеточные организмов и встречаются как у спорофитов, так и у гаметофит в течение их жизненного цикла. Как показано на схеме ниже каждое поколение может отдавать другому. Этот процесс чередование поколений в жизненном цикле наземных растений называется, соответственно, сменой поколений (Campbell et al. al 2008).

[Вверху] Жизненный цикл папоротника, Copyright 2008 Pearson Education, Inc., издательство как Пирсон Бенджамин Каммингс

Окончательные свойства этого жизненного цикла включают как многоклеточные гаплоиды, так и диплоиды. организмы. Имена двух многоклеточных поколения представляют собой производимые ими репродуктивные клетки (Campbell et al, 2008). Это означает, что гаплоидный гаметофит назван из-за гаплоидного гаметы, яйцеклетки и сперматозоиды, которые он создает. Эти гаметы затем сливаются во время оплодотворение и формирование диплоидных зигот, которые затем подвергаются митотическому делению продуцирующий диплоидный спорофит.Митотическое деление споровой клетки диплоидный спорофит порождает многоклеточный гаметофит, и цикл разрешено продолжить.

[Вверху] Спорофит (справа) и гаметофит (слева), фото автора gjshepherd_br

Еще одним примечательным атрибутом процесса смены поколений является развитие эмбриона в тканях гаметофита, также известное как женская родительская ткань.Гаметофит обеспечивает созревающий эмбрион питание, включая незаменимые аминокислоты и сахара.

[Вверху] Зрелый гаметофит папоротника, фото: BlueRidgeKitties

Если присмотреться у эмбриона человек может заметить специализированные плацентарные переносящие клетки. Эти уникальные клетки иногда можно найти в прилегающей материнской ткани, помощь в передаче питательных веществ от родителей обратно к эмбриону через специализированные «врастания поверхности стенки (плазматической мембраны и клеточной стенки)». Нет только многоклеточный зародыш наземных растений уникален, но он также является таким значительный производный признак, который наземные растения также широко известны как эмбриофиты. (Кэмпбелл и др., 2008 г.). Чтобы узнать больше о папоротнике, нажмите здесь! Чтобы вернуться на главную страницу, нажмите здесь.

[Вверху] Жизненный цикл папоротника, диаграмма из www.esu.edu


Жизненный цикл папоротника: размножение растений без цветов и семян - видео и стенограмма урока

Обзор: Смена поколений

Это чередование поколений - это жизненный цикл, который включает как диплоидные, так и гаплоидные многоклеточные стадии.Помните, что диплоид означает два набора хромосом и обычно обозначается аббревиатурой «2N», потому что N обозначает хромосомы. В диплоидных клетках по одной копии хромосом от каждого родителя. Например, у людей вы получаете одну копию хромосом от отца и одну копию хромосом от мамы.

Та же идея встречается и в растениях. Каждая диплоидная клетка содержит одну копию хромосом от мужского родителя и одну копию хромосом от женского родителя. Гаплоид означает один набор хромосом и обычно обозначается аббревиатурой «N», потому что существует только одна копия хромосом.

Диаграмма смены поколений

Рассмотрим схему основной идеи смены поколений. На этой диаграмме видно, что жизненный цикл разбит на N вверху и 2N внизу. Помните, что гаметофит содержит гаплоидные клетки, а спорофит - диплоидные клетки. Ранее мы использовали garblinx, чтобы проиллюстрировать странность этого. Помните, что диплоидный, или 2N, организм выглядит так.

Диаграмма, показывающая диплоидный организм

Однако, когда он переходит в гаплоидную стадию, гарблинкс выглядит совершенно иначе! Два из этих гаплоидных организмов собираются вместе и спариваются, чтобы произвести новый организм 2N, похожий на первый гарблинкс. Затем этот гарблинкс в конечном итоге произведет новый гаплоидный организм и так далее.

Теперь, когда мы рассмотрели основные аспекты этого жизненного цикла, давайте посмотрим, как папоротники проходят этот цикл.Мы начнем с гаплоидной стадии, как делали раньше, а затем перейдем к стадии доминантного диплоида.

Гаплоидная стадия

Мы будем использовать эту диаграмму, чтобы проиллюстрировать жизненный цикл папоротников.

Схема жизненного цикла папоротника

Папоротник начинается с гаплоидной стадии в виде спор. Спора подвергнется митозу, чтобы создать множество идентичных гаплоидных клеток. Эта группа клеток называется гаметофитом .На нашей диаграмме видно, что спора перерастает в гаметофит. Большинство гаметофитов папоротника выглядят как листья в форме сердца и меньше вашего мизинца.

Интересно, что этот гаметофит, несмотря на невысокие размеры и структуру, способен к фотосинтезу. Это означает, что гаметофит может вырабатывать собственную энергию и расти независимо.

После развития и роста в качестве гаметофита спора готова производить гамет . Гаметы образуются в определенной области гаметофита. Гаметангии - это органы гаметофитов, производящие гаметы.

Есть два типа гаметангий: один производит яйцеклетки, а другой - сперматозоиды. архегонии - это женские гаметангии, которые производят одно яйцо за раз. Антеридии - мужские гаметангии, которые производят много сперматозоидов. Вы можете вспомнить, какие гаметангии мужские, а какие женские, потому что пыльники - это мужские структуры в цветках, производящие сперму. Если вы знаете, что пыльники производят сперму, вы можете помнить, что антеридии также производят сперму и, следовательно, являются мужскими.

На нашей диаграмме показаны мужские и женские структуры одного и того же гаметофита. Это означает, что гаметофит папоротника бисексуален, потому что он содержит как мужские, так и женские структуры. Антеридии расположены ближе к верхушке сердцевидного листа. Архегонии расположены в верхней части гаметофита. С генетической точки зрения, для гамет лучше всего смешиваться между разными гаметофитами, чтобы начать диплоидную стадию. Если гаметы происходят от одного и того же растения, генетического разнообразия не будет.Однако, если яйцеклетка и сперма происходят от разных растений, это увеличит генетическую изменчивость, что, скорее всего, повысит шансы растения на выживание.

Диплоидная стадия

Диплоидная - и доминирующая - стадия жизни начнется после того, как произойдет оплодотворение. Помните, что оплодотворение - это слияние яйцеклетки и спермы. И яйцеклетка, и сперматозоид гаплоидны, поэтому, когда они сливаются вместе, мы получаем диплоидную клетку. Эта новая клетка будет продолжать митоз и расти. В конце концов, он станет зрелым спорофитом, похожим на известные вам папоротники.У зрелого спорофита много разных структур, но мы остановимся на тех, которые участвуют в размножении.

На нижней стороне листьев папоротника вы можете найти красные или коричневые точки. Эти точки называются сори и представляют собой группы спорангиев.

Итак, что такое спорангии? Подобно тому, как у гаметофитов есть гаметангии, производящие гаметы, у спорофитов есть спорангии, производящие споры. Спорангии - это органы, вырабатывающие споры в процессе мейоза.

Фото сори на нижней стороне листьев папоротника

Внутри каждого спорангия есть клетки, которые на самом деле делятся и становятся спорами. Эти спороцитов представляют собой диплоидные клетки, которые подвергаются мейозу с образованием гаплоидных спор. Эти споры микроскопические, то есть очень маленькие. Хотя вы можете увидеть группы спорангиев на нижней стороне листьев папоротника, вы не можете увидеть споры без помощи микроскопа.После высвобождения эти споры начнут гаплоидную стадию жизненного цикла.

Резюме урока

Папоротники - уникальные растения, потому что они не дают семян. Эти сосудистые растения адаптировались к жизненному циклу, в котором используются споры, а не семена. Это чередование поколений у папоротников означает, что есть многоклеточные стадии, которые бывают гаплоидными и диплоидными.

Сначала мы рассмотрели гаплоидную стадию, которая начинается как спора и развивается в гаметофит .Гаметофит папоротника выглядит как маленький сердцевидный лист и является двуполым, содержит как мужские, так и женские органы, производящие гамет. Гаметангии , производящие сперматозоиды, называются антеридиями , а те, которые производят яйца, называются архегониями .

Как только яйцеклетка оплодотворяется спермой, папоротник переходит в диплоидную стадию жизненного цикла. Эта новая диплоидная клетка развивается в зрелый спорофит, который представляет собой структуру, о которой вы думаете, когда думаете о папоротниках. У спорофита есть уникальные структуры, называемые спорангиями , расположенные на нижней стороне некоторых листьев. Эти структуры содержат спороцитов , которые продуцируют спор . Эти споры снова начинают гаплоидную стадию.

Результат обучения

В конце этого урока вы сможете описать этапы уникального жизненного цикла папоротников.

Жизненный цикл папоротника

Просмотров: 1362
  • Более 10 000 видов
  • Большинство из них встречается в тропиках, где древовидные папоротники с их надземными стеблями могут достигать 40 футов в высоту.
  • В регионах с умеренным климатом стебли папоротников, называемые корневищами , растут под землей.
  • Листья, называемые листьями , вырастают из корневища каждую весну.

Смена поколений

Поколение спорофитов

Растение, которое мы называем папоротником, относится к поколению диплоидных спорофитов.

Сори форма на листьях. Каждый содержит спорангиев, установленных на стеблях.

В каждом спорангии материнские клетки спор претерпевают мейоз с образованием четырех гаплоидных спор каждая.

Когда влажность падает,

  • Тонкостенные губных клеток каждого спорангия раздельные.
  • Кольцо медленно выпрямляется.
  • Затем кольцо щелкает вперед, изгоняя споры.


На фотографии показаны сори на обратной стороне листовок Polystichum acrostichoides , рождественского папоротника.

Поколение гаметофитов

Если спора перенесена в подходящее влажное место,

  • Прорастает в клеточную нить.
  • Это превращается в проталлус с
    • ризоиды , поглощающие воду и минералы из почвы;
    • архегонии , производящие одно яйцо (митозом) или
    • антеридии , которые образуют плавающих сперматозоидов (опять же, митозом) или
    • оба .

0 comments on “Размножение папоротников цикл развития: Размножение папоротников — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *