Плауны, хвощи, папоротники представляют группу первых наземных растений. Несмотря на то что возникли они более 400 млн лет тому назад, эти растения получили достаточное распространение и в современный период. Строение плаунов, хвощей и папоротников, особенности их жизнедеятельности и биологическое значение будут рассмотрены в нашей статье.

Выход растений на сушу

Существует теория, что все живые организмы, в том числе и растения, возникли в водной среде. Первыми из них были водоросли. С течением времени условия окружающей среды значительно изменились, и водорослям пришлось приспосабливаться к перенесению длительных периодов засухи. В итоге они дали начало первым наземным растениям. Даже в школьном курсе ботаники папоротники, хвощи, плауны (6 класс) рассматриваются как выходцы на сушу.

Вымершей группой первых наземных растений являются представители отдела риниофитов. Их невысокие побеги были лишены листьев и вильчато ветвились. А вместо корней риниофиты имели ризоиды, с помощью которых прикреплялись к субстрату.

Плауны, хвощи, папоротники - высшие споровые растения

Современные споровые растения имеют более сложное и совершенное строение. Плауны, хвощи, папоротники, как и все представители данной систематической группы, образованы настоящими тканями. Благодаря их появлению и стал возможен выход растений на сушу. Ткани образуют органы: корень и побег. В этом их основное отличие от низших растений, которые состоят из неспециализированных клеток.

Размножение данных организмов происходит с помощью клеток бесполого размножения - спор. Попадая в почву, они прорастают.

Понятие о жизненном цикле

У всех высших споровых растений происходит сложный жизненный цикл. Это период между двумя одинаковыми фазами развития. Именно он обеспечивает непрерывность жизни определенного биологического вида. В жизненном цикле споровых растений наблюдается чередование поколений - полового и бесполого. Иногда они отличаются друг от друга внешне.

Растение, на котором формируются споры, представляет собой бесполое поколение. Оно является преобладающим у моховидных. Из споры вырастает особь полового поколения - гаметофит. Основные различия плаунов, хвощей и папоротников заключаются в его преобладании.

Рассмотрим каждый из отделов высших споровых растений более подробно.

Отдел плауновидных

Это вечнозеленые травянистые растения, произрастающие во влажных местах. В большинстве случаев они являются многолетними. Плауны имеют ползучие стебли, которые вильчато ветвятся. На них по спирали крепятся мелкие листья.

Корневую систему образуют дополнительными корнями, отходящими прямо от стеблей. В области верхушек побегов находятся чешуйки, которые представляют собой видоизмененные листья. На них располагаются органы бесполого размножения - спорангии.

Особенности строения хвощей

Современные виды хвощей также являются многолетними травянистыми растениями. Их характерным признаком является четкое разделение побега на узлы, к которым прикрепляются зубовидные листья. У основания они срастаются, образуя своеобразное влагалище. В узлах располагаются клетки образовательной ткани, за счет которой происходит вставочный рост хвощей в высоту. Подземным органом хвощей является корневище, также разделенное на междоузлия. Функцию фотосинтеза у этих растений выполняет ребристый стебель. Внутри него находится много полостей, заполненных водой и кислородом.

Спорофит хвощей представляет собой зеленые побеги, внешне похожие на небольшие молодые сосны. А гаметофит существует отдельно и имеет вид зеленой пластинки. Один из самых распространенных видов этого отдела - хвощ полевой - имеет два типа побегов. Первый еще называют весенним, он не способен осуществлять фотосинтез и несет спороносные колоски. Летний, зеленого цвета, - вегетативный.

Общая характеристика папоротниковидных

Чем отличаются папоротники от хвощей и плаунов? Ответ очевиден. Этот отдел является самым многочисленным и разнообразным, а его современные представители имеют более сложное строение по сравнению с хвощами и плаунами. Среди 10 тысяч видов, произрастающих в данное время, встречаются и травы, и кустарники, и деревья.

Группа равноспоровых папоротниковых представлена водными обитателями - это сальвиния плавающая и Они свободно держатся на поверхности водоемов с небольшим течением. В тропиках распространен водный папоротник азолла, который образует симбиоз с цианобактериями, способными усваивать атмосферный азот.

Разноспоровые папоротники произрастают во влажных и тенистых лесах. Их типичными представителями являются орляк обыкновенный, щитовник мужской, и другие виды.

Именно о таких растениях ходит удивительная легенда, что нашедший в ночь на Ивана Купала цветок папоротника будет наделен удивительным даром - научится понимать язык всех живых существ. Однако с точки зрения биологии это невозможно. Высшие споровые растения, в том числе и папоротники, не образуют цветков и плодов.

Как человек использует хвощи, плауны и папоротники

Высшие споровые растения уже давно заняли свою нишу в природе и жизни человека. Папоротники являются частью большого количества используются для создания декора ландшафтов и как лекарственные растения. Но самая важная роль этих растений в природе заключается в образовании ценного полезного ископаемого - каменного угля.

В древности все споровые были гигантскими деревьями. Отмирая, их стволы в условиях недостатка кислорода и большом давлении слоев земли превратились в уголь.

Как человек использует хвощи, плауны и папоротники, с легкостью можно представить на примере медицины. Все они являются ценными лекарственными растениями. Например, хвощ полевой обладает кровоостанавливающим и мочегонным действием. Один из представителей отдела плауновидных - - используется в качестве средства для борьбы с алкоголизмом.

Споры этих растений издавна применяют для изготовления пиротехнических изделий. В фармацевтической промышленности плауны также используют для обсыпания таблеток и для изготовления детской присыпки.

Основное же значение высших споровых растений заключается все-таки в Это ценное полезное ископаемое издавна является важным источником энергии, поскольку при его сгорании выделяется большое количество тепла. Электроэнергетика многих стран базируется именно на этом сырье.

Таким образом, плауны, хвощи, папоротники представляют собой группу высших споровых растений, которая широко представлена ископаемыми и древними видами. Они являются первыми выходцами на сушу, что стало возможным благодаря появлению более прогрессивных черт строения: тканей и органов.

>>Папоротники, хвощи, плауны

§ 84. Папоротники, хвощи и плауны

Многие из вас, вероятно, видели красивые перистые листья папоротника, но никто никогда не видел его цветков. Только старинное поверье утверждало, что папоротник цветет в глухую июньскую ночь, накануне религиозного праздника Ивана Купалы.

В старину люди ходили искать чудесный цветок, считая, что он наделен волшебной силой - помогает найти клады, скрытые в земле. Но давно уже известно, что у папоротников цветков нет. Они, как и мхи, размножаются не семенами, а спорами.

Папоротники наших лесов - многолетние травянистые растения.

Они растут во влажных тенистых местах, чаще под пологом леса и по сырым оврагам 173 .

Особенно велико разнообразие папоротников в тропических лесах. Там они растут не только на земле, но поселяются на ветвях и стволах деревьев. В тропической Азии, в Австралии, в Центральной и в Южной Америке встречаются древовидные папоротники, которые внешне напоминают пальмы. В нашей стране древовидные папоротники можно увидеть в оранжереях ботанических садов.

У папоротников есть не только стебли и листья, как у мхов, но и корни. У папоротников наших лесов имеются корневища. На корневище образуются придаточные корни и листья с длинными черешками.

В клетках листьев папоротников имеется хлорофилл; поэтому они, как и все зеленые растения , сами образуют органические вещества из неорганических.

Эти вещества используются для питания растения и откладываются в запас в корневище. Корневища некоторых папоротников ядовиты.

Если летом приподнять лист папоротника, на его нижней стороне можно увидеть маленькие бурые бугорки 174 .В бугорках находятся кучки мелких мешочков, в которых созревают споры. Мешочки со спорами можно рассмотреть только под микроскопом .

Созревшие споры выпадают, разносятся ветром , попадают в благоприятные условия и прорастают, как споры мха. Но из проросшей споры папоротника развивается маленькая зеленая;пластинка диаметром в несколько миллиметров 174 . Это заросток папоротника. Он живет самостоятельно, прикрепляясь к почве ризоидами.

На нижней стороне заростка развиваются мужские гаметы - сперматозоиды и женские гаметы - яйцеклетки. Под заростком задерживаются капельки росы или дождевой воды. По воде сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам. Происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш.

Зародыш сначала получает питательные вещества от зеленого заростка. Он растет, и постепенно развиваются корень и очень короткий стебель с первым листом. Со временем из заростка развивается растение, которое мы обычно называем папоротником. Так же происходит размножение у хвощей и плаунов. Как и папоротники, они имеют стебли, листья, корни и размножаются спорами 175 . Нередко все эти растения - папоротники, хвощи и плауны - объединяют под общим названием папоротникообразные.

Хвощи - многолетние травянистые растения с длинными ветвящимися корневищами, зимующими в почве. Весной появляются бурые побеги , на верхушках которых расположены спороносные колоски. В них созревают споры. Зеленые летние побеги содержат хлорофилл. Хвощи растут на полях, в лесах или около водоемов, обычно на участках с влажной кислой почвой. На полях, где живут хвощи, почва нуждается в известковании.

Плауны встречаются преимущественно в сосновых лесах. У этих растений длинный ползучий стебель с множеством веток, покрытых мелкими листьями. Летом у плаунов на прямостоячих побегах развиваются мелкие желтые споры 175 .

Многие виды папоротников и плауны стали редкими. Эти растения охраняются. Некоторые виды занесены в Красную книгу.

1. Каково строение папоротника?
2. Где растут папоротники?
3. Где у папоротников образуются споры?
4. Как размножаются папоротники?
5. Какие папоротникообразные растения вы знаете? Каково их строение?

Корчагина В. А., Биология: Растения, бактерии, грибы, лишайники: Учеб. для 6 кл. сред. шк. - 24-е изд. - М.: Просвещение, 2003. - 256 с.:ил.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Хво-щи (Equisetum) - это многолетние травянистые растения, которые растут на влажных полях и лугах, на болотах и в сы-рых лесах. Хотя по внешнему виду они отличаются от папоротни-ков и плаунов , но по многим признакам схожи с ними. Хво-щи, как и папоротники , являются споровыми растениями . В настоящее время хвощи большой роли в образовании растительного покрова не играют. Хотя нередко хвощи обра-зуют заросли в тех местах, где другие растения существовать не могут.

Видовое разнообразие хвощей невелико — около 30 видов. В лесах на увлажненной поч-ве часто встречается хвощ лесной с сильно разветвленными поника-ющими боковыми веточками. На песчаных почвах и в оврагах рас-тет хвощ зимующий, на заболочен-ных местах, по берегам рек и озер произрастают хвощ болотный и хвощ приречный (рис. 88).

Хвощ полевой

Типичным представителем является хвощ полевой (рис. 87). Это многолетний сорняк, растущий на полях и пашнях. В почве находится ветвистое корневище с придаточными корнями и почками , из которых каждый год развивают-ся надземные побеги. При обработке почвы кусочки корне-вища хвоща не погибают, а из каждого вырастает самостоя-тельное растение. Поэтому с этим сорняком очень трудно бороться.

Строение

Хвощи имеют уникальные чле-нистые стебли. На стыках располо-жены листья. Стебель пропитан кремнезе-мом, который придает ему боль-шую прочность.

В благоприятных условиях споры хвоща, как и папоротника, про-растают в небольшие растеньица, непохожие на листостебельные. На них формируются органы полового размножения , в которых со-зревают половые клетки. При наличии капельной воды происходит оплодотворение. Из яйцеклетки образуется молодое растение хвоща с корневищем.

После образования спор весен-ние побеги отмирают, а от корне-вища отрастают зеленые летние побеги, похожие на маленькие со-сенки (см. рис. 87).

Стебли хвоща зимующего содержат значительное количе-ство кремнезема — твердого, хорошо полирующего вещества. Поэтому его стебли особенно жесткие, прочные. Они издав-на применялись для чистки металлической посуды и вместо наждачной бумаги.

Побеги некоторых хвощей (например, хвоща полевого) ис-пользуются в народной медицине как мочегонное и вяжущее средство.

17. Систематика и основные признаки папоротников, плаунов и хвощей. Строение и размножение.

Папоротники (папоротниковидные растения) – это отдел сосудистых растений, которые занимают промежуточную позицию между риниофитами и голосеменными растениями. В эту группу входят современные папоротники и древние высшие растения, появление которых на Земле произошло около 400 млн. лет назад в процессе эволюции от древних риниофитов.

Папоротники чаще растут в тенистых влажных лесах и на дне сырых оврагов. Гораздо реже они встречаются на открытых местах.

Папоротник имеет укороченный надземный стебель. От него отходят длинные и широкие перистые листья. Надземный стебель у папоротника является продолжением подземного побега - корневища. От корневища отходят придаточные корни.

Папоротники питаются так же, как и другие зелёные растения: в листьях на свету они образуют органические вещества. Органические вещества идут не только на питание растения, но часть их откладывается в корневище.

Папоротник является многолетним растением. Поздней осенью надземные части его отмирают, а корневище перезимовывает под снегом. Весной, когда оттает и согреется почва, из верхушечной почки корневища вырастает укороченный стебель с листьями.

По сравнению со мхами строение папоротников более сложное: у них имеются не только стебель и листья, но и корни. На нижней стороне листьев папоротника летом появляются коричневые бугорки. При рассмотрении под микроскопом препарата (поперечного разреза листа) эти бугорки имеют вид маленьких зонтиков. Под прикрытием их находятся кучки мелких мешочков со спорами. При помощи спор папоротник размножается. После созревания, попадая на влажную, не занятую другими растениями почву, споры прорастают.

Размножение папоротников осуществляется спорами и вегетативным способом (корневищами, плосковетками, почками, т.д.). Помимо этого папоротники способны размножаться половым путем.

Жизненный цикл папоротника делится на две фазы: спорофита (бесполого поколения) и гаметофита (полового поколения), причем фаза спорофита продолжительнее.

На нижней поверхности листа имеется спорангий. Когда он раскрывается, споры падают на землю, прорастают в виде заростка с гаметами. После оплодотворения образуется молодое растение. У равноспоровых папоротников гаметофиты обоеполые. У разноспоровых папоротников мужской гаметофит сильно редуцирован, а женский хорошо развит и содержит питательные вещества для развития будущего зародыша спорофита.

Хвощи - растения, родственные папоротникам. Они встречаются в сырых борах, на болотах, на влажных лугах и полях. Хвощи выглядят как маленькие зелёные ёлочки. Стебли их растут вертикально вверх, а в стороны от главного стебля расходятся боковые побеги. Они расположены на стебле мутовчато. При внимательном осмотре стебля и боковых побегов можно увидеть зачаточные листочки, сросшиеся в чешуйчатые бахромки вокруг стебля. На верхушке стеблей у хвощей имеются колоски с мешочками спор. Как и папоротники, хвощи размножаются спорами. Кроме надземных побегов, у хвоща имеется длинное ветвящееся корневище, от которого отходят корни.

Хвощи размножаются, в основном, корневищами, образуя множество дочерних растений-близнецов, особенно в местах с нарушенным растительным покровом, например, после пожаров. Образуются обширные трудноискоренимые заросли этих сорняков на пастбищах, полях. Для роста хвощей благоприятна кислая почва, на которой они особенно быстро растут и служат своеобразными индикаторами кислотности почвы.

Также для хвощей характерно размножениеспорами, которые заключены в спорангиях на спорангиофорах. На стебле имеются спороносные зоны из спорангиофоров либо они упакованы в стробилы на верхушке. Гаметофит, или заросток, выглядит как небольшое недолговечное одно- или обоеполое зеленое растение. Также гаметофит может иметь вид буровато-розового неветвящегося побега, который отмирает после спороношения. На этих заростках расположены антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Для осуществления оплодотворения необходима вода. Образовавшаяся зигота дает начало спорофиту.

Плауны встречаются большей частью в хвойных лесах. Они имеют длинные ползучие стебли, густо покрытые узкими зелёными листочками. У плаунов на верхушках стеблей имеются длинные колоски, состоящие из мелких листочков. На верхней стороне листочков расположены мешочки со спорами.

Папоротники, хвощи и плауны имеют определенные особенности строения. Эти растения по внешнему виду мало сходны между собой. Но все они имеют настоящие стебли, надземные и подземные, строение которых сходно со строением стеблей цветковых растений. У всех имеются листья и настоящие корни, а не ризоиды.

Размножение плаунов осуществляется спорами и вегетативным способом (ветвями, почками, клубеньками).

Расположение линейных либо ланцетовидных листьев плаунов – очередное или мутовчатое. Спорангии находятся в пазухах листьев или на внутренней поверхности листа. Внешне спорофиты похожи на вегетативные листья, они могут отличаться от них, если собраны в стробилы. У плаунов обоеполые, сочные гаметофиты созревают в течение одного-пяти лет. Гаметофиты являются сапрофитами, образуютмикоризу.

Вопрос 1. Почему плауны, хвощи и папоротники относят к высшим споровым растениям?
К высшим растениям плауны, хвощи и папоротники относят по причине наличия у них органов - стебля, листьев и корня. А споровыми их называют из-за того, что размножаются они спорами.

Вопрос 2. Где они растут?
Плауны, хвощи и папоротники растут в основном во влажных тенистых местах. Плауны растут преимущественно в сосновых лесах. Хвощи растут на полях, в лесах или около водоемов, обычно на участках с влажной кислой почвой. Папоротники распространены очень широко, обитают как на суше, где они растут не только на почве, но и на стволах и ветвях деревьев, так и в воде (встречаются многолетние плавающие папоротники).
Папоротники умеренных широт - многолетние травянистые растения, в тропических лесах встречаются древовидные формы. Немногочисленные виды (сальвиния) обитают в воде.

Вопрос 3. Каково их строение?
Все папоротникообразные имеют стебель, листья и корни.
У плаунов побег дихотомически ветвится и разделяется на подземную и надземную части. Корневая система представлена придаточными корнями, без корневых волосков. Листья мелкие с одной жилкой. Гаметофиты (заростки) мелкие, зеленые или бесцветные.
Хвощи произрастают во влажных или заболоченных местах. Надземные побеги имеют членистые стебли с мутовчато отходящими от узлов ветвями. Листья мелкие, чешуевидные, собраны в узлах мутовками. В клетках кожицы стеблей и листьев откладываются кристаллы кремнезема, поэтому тело хвощей очень жесткое. Надземные побеги хвоща ежегодно формируются из почек корневища. От корневища отходят придаточные корни. У хвоща два типа побегов. Ранней весной развиваются весенние побеги. Они светло-коричневого цвета, нефотосинтезирующие. На концах весенних побегов формируются спороносные колоски.
Спорофит папоротника четко подразделяется на корень, стебель и лист.. Корни всегда придаточные, стебель обычно хорошо развит иногда видоизменен и представлен клубнем или корневищем). Листья обычно перистые, сложные, они называются - вайи. Вайи растут от корневища. На нижней стороне вайи развиваются маленькие бурые бугорки - спорангии. Молодые листья улиткообразно свернуты. Спорангии расположены на нижней стороне листа. Заросток (гаметофит) часто имеет сердцевидную форму. Он несет архегонии, антеридии и ризоиды.

Вопрос 4. Какие растения - папоротники или мхи - имеют более сложное строение? Докажите это.
Отличием мхов от папоротноков служит то, что тело мхов расчленено на органы (стебель и листья), у мхов нет настоящих корней, их заменяют ризоиды, которыми они укрепляются в почве и всасывают воду. У папоротников есть корни. Кроме того, все папоротники имеют более сложное внутреннее строение листьев.

Вопрос 5. Каково значение плаунов, хвощей и папоротников?
Роль папоротникообразных в природе и в хозяйственной дея¬тельности человека в основном связана с залежами каменного угля, образованными древними папоротникообразными в каменноугольном периоде палеозоя. Современные папоротникообразные используют в медицине (например, щитовник мужской применяют как глистогонное средство), в качестве декоративных растений, в аквариумах и водоемах (например, сальвиния, азолла каролинская). Некоторые виды азоллы используют как зеленое удобрение, обогащающее почву азотом. В металлургии формы для литья обсыпают порошком из спор этих растений, и металлические детали легко отстают от стенок. В некоторых районах нашей страны употребляют в пищу весенние побеги хвоща (в сыром, пареном виде и как начинку в пирогах), а также молодые листья папоротника орляка. Орляк на Дальнем Востоке заготавливают в больших количествах для пищевых целей. Хвощи часто бывают злостными сорняками; среди них встречаются и ядовитые формы.