Где образуется зигота у папоротника

Где образуется зигота у папоротника

Папоротники

Спорофит папоротников состоит из стебля, листьев и корней. Стебель обычно представляет собой короткое корневище, от которого отходят придаточные корни. Листья папоротников (вайи) произошли путем уплощения ветвей, растут верхушкой, совмещают функции фотосинтеза и спороношения. На нижней их стороне образуются скопления спорангиев (сорусы); внутри каждого спорангия происходит мейоз и образуются гаплоидные споры.

Во влажных условиях споры прорастают в заросток (гаплоидный гаметофит). Это зеленая пластинка, способная к фотосинтезу, прикрепленная к почве одноклеточными ризоидами. Она не имеет кутикулы, поэтому может жить только во влажной среде. На нижней стороне заростка образуются сперматозоиды и яйцеклетки. Из зиготы вырастает спорофит, который сначала развивается за счет заростка, но вскоре переходит на самостоятельное питание, а заросток отмирает.

Папоротниковидные известны с карбона, но, в отличие от появившихся примерно тогда же хвощей и плаунов, папоротники и в настоящее время насчитывают 12 тысяч видов, широко распространены и представлены многими жизненными формами:

• по всему миру растут многолетние травянистые папоротники (щитовник, кочедыжник, орляк)
• в тропиках встречаются плавающие формы, лианы, эпифиты и древовидные папоротники, достигающие до 25 м в высоту.

Тесты

633-01. Половые клетки папоротниковидных образуются на
А) заростке
Б) предростке
В) спороносных колосках
Г) верхушках зелёных побегов

633-02. В чем сходство мхов и папоротников?
А) наличие побегов
Б) наличие корней
В) размножение спорами
Г) гетеротрофный способ питания

633-03) На растении папоротника, имеющем листья, стебель, корневище и корни, образуются
А) заростки
Б) половые клетки
В) предростки
Г) споры

633-04. В цикле развития папоротника преобладает
А) половое поколение
Б) бесполое поколение
В) семя
Г) многолетнее корневище

633-05. К какой группе относят растение, спорофит которого развивается на тонкой пластинке — заростке — после оплодотворения?
А) водоросли
Б) покрытосеменные
В) папоротникообразные
Г) голосеменные

633-06. На рисунке изображен цикл развития папоротника. Какой буквой на нем обозначен заросток?

633-07. Растение, изображённое на рисунке, размножается бесполым путём при помощи

А) семян
Б) гамет
В) спор
Г) гифов

633-08. У папоротников из зиготы развивается
А) коробочка со спорами
Б) заросток
В) листостебельное растение
Г) семя

633-09. После оплодотворения у папоротника развивается
А) семя
Б) коробочка со спорами
В) заросток
Г) растение с листьями

632-10. К какому отделу высших растений относится изображённое на рисунке растение?

А) Покрытосеменные
Б) Голосеменные
В) Папоротникообразные
Г) Мохообразные

633-11. Бесполое поколение папоротника – это
А) заросток
Б) яйцеклетки и сперматозоиды
В) прорастающая спора
Г) многолетнее листостебельное растение

633-12. К какой группе относят зеленое растение, имеющее корни или корневище, спорофит которого развивается на заростке после оплодотворения?
А) водоросли
Б) покрытосеменные
В) папоротникообразные
Г) голосеменные

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.

Где образуется зигота у папоротника

Высшие споровые растения

Общая характеристика Папоротникообразных

1. Возникли в девоне. Биологического расцвета достигли в карбоне, став основной лесообразующей группой. Остатки лесов образовали обширные залежи каменного угля.
2. Наибольшее количество видов в тропической зоне.
3. Предпочитают влажные местообитания, т. к. мужские гаметы подвижны, и влага нужна для передвижения сперматозоида к яйцеклетке.
4. Есть ткани и органы.
5. В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
6. Размножение половое и бесполое (спорообразование).
7. Органы полового размножения многоклеточные.

Отдел Папоротниковидные

В настоящее время отдел насчитывает примерно 12 000 видов.

Жизненные формы: травы, деревья (рис. 1) и лианы (несколько тропических видов). Есть водные формы (сальвиния плавающая (рис. 2)).

Листья папоротников — вайи — цельные или сложно расчлененные с хорошо развитой проводящей системой. Развитие листа происходит из «улитки» (рис. 3).

Листья могут быть дифференцированы на стерильные и фертильные (ужовник (рис. 4)), или выполнять одновременно обе функции (большинство папоротников (рис. 5)). У страусника фертильные листья не фотосинтезируют (рис. 6).

Рис. 3 Рис. 4 Рис. 5

Большинство папоротников имеют подземное корневище и хорошо развитые придаточные корни (рис. 7).

Жизненный цикл папоротников включает чередование гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 8).

При бесполом размножении на нижней стороне листа образуются парные выросты —сорусы (рис. 9). Сорус представляет собой ножку и покрывальце, закрывающее снизу шаровидные спорангии (рис. 10), отходящие от основания ножки. В спорангиях формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных клеток, становящихся спорами. В сухую погоду края покрывальца отгибаются, а оболочка спорангия лопается из-за неравномерного утолщения стенок образующих ее клеток.

Из спор, попавших во влажное освещенное место, развивается гаплоидный гаметофит папоротника — заросток — в виде сердцевидной пластинки с многочисленными ризоидами. На его нижней стороне образуются антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Так же как и мхам, папоротникам для оплодотворения нужна вода. По ней многожгутиковые сперматозоиды папоротника плывут к архегониям. Там сперматозоиды сливаются с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Из нее вырастает новое диплоидное растение.

В лесах умеренной зоны наиболее часто встречаются щитовник мужской, кочедыжник женский, орляк.

Отдел плауновидные

1. Побег стелющийся, дихотомически ветвящийся.
2. Листочки (филлоиды) мелкие простые с одной центральной жилкой.
3. Размножение половое и бесполое (спорообразование).
4. В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.

Представителем плаунов, часто встречающихся в нашей стране, является плаун булавовидный (рис. 11).

В жизненном цикле плаунов, как и всех папоротникообразных, происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 12). На концах побегов плауна образуются прямостоячие спороносные колоски — стробилы. Спороносные колоски покрыты видоизмененными чешуевидными листочками — спорофиллами — на которых образуются спорангии. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры. Созревшие споры высыпаются, и из них развивается гаплоидный заросток. У многих видов плаунов заросток развивается под землей в течение нескольких лет, питаясь гетеротрофно, в основном за счет симбиоза с грибом. На зрелом гаметофите образуются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами. После оплодотворения из зиготы развивается диплоидный спорофит, который питается за счет гаметофита, пока не достигнет поверхности земли, где он начинает фотосинтезировать.

Отдел хвощевидные

Древняя группа сосудистых растений, представленная в настоящее время примерно 30 видами.

Стебли полые, состоящие из отдельных члеников и выполняющие функцию фотосинтеза (рис. 13). Для увеличения прочности под эпидермой проходят пучки волокон склеренхимы, образуя ребра на поверхности стебля. Кроме того, в стеблях хвощей откладываются мелкие кристаллы окиси кремния, увеличивающие их жесткость.

Под землей у хвоща образуется густая сеть корневищ, служащих для вегетативного размножения и переживания зимы.

Весной из-под земли вырастают спороносные побеги. Они имеют коричневый цвет, т. к. не содержат хлорофилла и живут за счет накопленных в прошлом году запасов питательных веществ. На их спорофиллах в результате мейоза образуются гаплоидные споры, которые имеют специальные нитевидные выросты, меняющие форму в зависимости от влажности. Это позволяет им легче покидать спорангий и шире распространяться. Они дают начало гаплоидному заростку. Жизненный цикл хвощей похож на жизненный цикл папоротников (рис. 14).

Как проходит жизненный цикл папоротника — стадии развития и размножения

Есть мнение, что папоротники существовали более 358 млн лет назад. Это самые древние из споровых культур. Если взять современный уголь, он как раз является результатом гниения древних растений, в том числе папоротников. В семействе наиболее изученными являются орляк, страусник и щитовник мужской. В цикле развития папоротниковых, также как у хвощей, плаунов, верховодит спорофит.

Особенности жизненного цикла папоротника

На самом ли деле цветет папоротник или это заблуждение, интересует человека с древних времен. Для выяснения вопроса следует отследить причинно-следственные связи. Как известно, цветок растения после увядания формирует семенник. То есть, если какая-то культура выращивается из семян, значит изначально должно быть цветение. Хоть какие-нибудь бутончики должны формироваться и распускаться.

Размножение семенами происходит по классическому сценарию:

• высеваются семена;
• появляются ростки;
• из ростков формируется молодое растение;
• растение достигает зрелости;
• зацветает;
• после увядания бутона на его месте появляется семенник;
• семена вызревают и готовы к новому посеву.

В случае с плодовыми культурами семенной материал формируется и зреет внутри плода. Это могут быть косточки или семена.

Между тем, древнейшее на планете растение – папоротник размножается спорами. Семенам неоткуда взяться, так как не распускаются цветки. Кстати, к группе тайнобрачных также относятся мхи, хвощи, плакуны.

Из этого факта следует, что папоротник не цветет. Другая точка зрения связана исключительно с мистикой. Особенно легенда стала популярной после выхода фильма про ночь на Ивана Купалу. Предание гласит о том, что в эту ночь растение зацветает изумительным красным цветком. Тот, кто его увидит, обретет счастье.

Заблуждение человека тоже можно понять. Оно происходит на основании формы и цвета споровой пыли. Она скапливается на изнаночной стороне листа как красно-бурое облако. Скопление ярких спор вполне можно принять за цветки. Иногда с бутонами путают шарообразные завитки по контуру листа.

Основные стадии развития папоротника

У семейства папоротников изучено более 3 сотен родов и около 10 тысяч видов.

Интересный факт! У папоротника набор хромосом более 1200.

В зависимости от условий произрастания папоротники бывают низкорослыми и высокорослыми. В среднем высота куста составляет 0,3-1 метра. Представители семейства предпочитают влажные тенистые участки леса. Эти растения для человека, в основном, играют декоративную роль. Хотя есть съедобные виды (орляк, страусник), а некоторые являются лечебными. Например, корневища щитовника мужского используют для изготовления противогельминтного средства.

Жизненный цикл папоротника

Изначально растение может размножаться только спорами. Все остальные способы разведения основаны на уже существующем растении. Например, деление корневища, высаживание отростков либо почек боковых.

Итак, вызревшие и опавшие споры проходят циклы спорофитов и гаметофитов. Жизненный цикл папоротника включает последовательность фаз:

• созревают споры;
• из споры папоротника развивается заросток (гаметофит);
• образуются половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки;
• образуется зигота;
• прорастает зародыш;
• вырастает новый кустик.

На этом цикл развития папоротника завершается. Молодое растение повторит его вновь. В итоге продолжительность полового цикла развития очень короткий.

Обратите внимание! В жизненном цикле культуры преобладает поколение бесполое. Как раз оно дает жизнь растению.

Стадия гаметофита

Вначале на нижней стороне листовой пластины образуются и вызревают споры. Затем они отделяются от листа и разносятся по территории. Закрепившаяся на поверхности почвы спора, прорастает и превращается в гаметофит папоротника, похожий на сердечко отросток. Вместо корней у него нитевидные ризоиды.

Заросток папоротника обоеполый. В разных кармашках зреют яйцеклетки и сперматозоиды. Для их встречи требуется вода. Эта стадия называется половой.

Стадия спорофита

Спорофит папоротника – это заросток. Форма заростка предполагает медленное стекание воды по поверхности. Задержавшиеся внизу капельки способствуют продвижению сперматозоида к яйцеклетке. Происходит оплодотворение. Образовавшаяся клетка (зигота) является основой для формирования спорофита. Это бесполое поколение папоротника.

Интересно! Зародыш вначале берет питание из заростка. После появления первого листа можно говорить о завершении жизненного цикла папоротника.

Размножение папоротников в домашних условиях

Как размножается папоротник, зависит от условий произрастания. В естественной среде он размножается:

При домашнем размножении споры используются редко. Самое легкое и результативное – вегетативное размножение. Новое растение получают из:

• делёнок;
• укорененных черенков и отростков (боковых воздушных побегов);
• выводковых почек.

Вегетативное размножение

Боковой побег можно описать как стрелку или усик на листовой пластине. Для размножения используется именно она. Достаточно поставить рядом с горшком другую емкость с грунтом, нагнуть и прикопать на ней стрелку. Во влажном субстрате и на свету усик пустит корни через 1,5-2 месяца. Дальше молодое растение можно отделить от материнского куста и выращивать как обычно.

Другой вегетативный способ – это укоренение выводковых почек. Такой боковой отросток появляется на черешке листовой пластины. Сформировавшаяся почка хорошо укореняется в плодородном, влажном субстрате.

Интересно! Укоренение пройдет быстрее, если саженцам создать тепличные условия.

Совсем простой метод размножения – деление куста. Процедура проводится со взрослым растением. Процесс выглядит так:

1. Почва в горшке обильно поливается.
2. Куст вытаскивается.
3. Корневая система делится на несколько частей.
4. Каждая делёнка высаживается в отдельную емкость.

Важно! Молодое растение нужно ежегодно пересаживать. В отличие от однолетних растений куст папоротника с возрастом становится только пышнее и краше.

Для хорошего развития комнатного цветка следует соблюдать следующие условия:

• Поддержание высокой влажности. Особенно после включения приборов отопления. Можно ставить рядом с горшком ёмкость с водой, постоянно увлажнять керамзит в поддоне, опрыскивать теплой, отстоянной водой по несколько раз на дню.
• Полив точно по расписанию. После этого следует сливать воду с поддона.
• Внесение удобрений. Растение лучше усваивает подкормку в растворенном виде. Частота внесения – не менее двух раз за месяц. Предпочтительнее использовать специальные составы. Начинать подкормку нужно на второй год после высадки.
• Освещение. Культуре требуется длительный световой день, но в кружевной тени либо с затенением. Зимой подойдут южные окна, а когда жарко – восточные и западные.
• Температура. Оптимальной считается от +22 до +25 градусов.

Половое размножение спорами

Посев спорами для садового выращивания проводится после наступления устойчивого тепла. Для получения домашнего растения споры можно сеять весной и осенью. Для посева годятся только сформировавшиеся споры. Процесс посева:

1. Готовится грунт.
2. Хорошо увлажняется.
3. Высеваются споры.
4. Поверх них насыпается слой (2-3 см) грунта.
5. Емкость накрывается пленкой.

Выращивание из спор

После появления поросли пленка открывается постепенно.

Нужно знать! Процесс прорастания спор долгий. Эффективность зависит от сорта.

Размножение папоротника в естественной среде

Схема и описание размножения папоротника в природе выглядят следующим образом:

1. На листьях формируется спорангий со спорами внутри.
2. Созревшие споры отрываются от материнского куста и распространяются по территории с помощью воды или ветра.
3. При оптимальных условиях спора формирует заросток и ризоидом крепится к почве.
4. На изнанке заростка созревают женские и мужские половые клетки, происходит оплодотворение.
5. Из оплодотворенной клетки формируется зигота. Из нее корневая система прорастает в землю.

Нужно знать! У папоротника не все листья споровые. Есть стерильные и бесполые.

Для комнатного разведения многолетние папоротники подходят как нельзя лучше. Возможность получения нового растения несколькими способами только облегчает процесс. Что характерно, отсутствие цветов ничуть не умаляет декоративность древнейшей культуры. Цветет ли папоротник или это просто красивая легенда неважно. К тому же привлекает и универсальность папоротника. Он может украшать и жилые помещения, и присутственные места. Главное, придерживаться несложных правил ухода за ним.

Источники:

http://www.bio-faq.ru/bio/bio633.html
http://studarium.ru/article/21
http://www.sites.google.com/site/biologiaege/paporotniki
http://greensotka.ru/paporotniki/zhiznenniy-tsikl.html