Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Разница между папоротниками и мхами

Отдел плаунообразные или ликоподиофиты

Общий вид плауна булавовидного и селягинелла селягинелловидная

Общая характеристика плаунообразных

Современные представители отдела Плаунообразные или Ликоподиофиты (Lycopodiophyta) –только травянистые, преимущественно многолетние вечнозеленые небольшие (до 30 см в высоту) растения, внешним видом напоминают мхи. Насчитывают около 1300 видов. Распространены в увлажненных местах суши. Преимущественно распространены в тропиках. Древнейшие среди современных высших споровых растений, у которых в жизненном цикле преобладает спорофит. Отмершие растения были деревьями и кустарниками, принимали участие в образовании каменного угля. Возникли в середине девонского периода палеозойской эры. Достигли расцвета в каменноугольный период. Происходят от риниофитов. Произрастали в полупогруженном состоянии в заболоченной почве.

В жизненном цикле чередуются спорофит и гаметофит. Спорофит преобладает. Он имеет ползучие (подземные или надземные) и прямостоячие побеги. Подземные части побегов имеют вид типичного корневища. Стебель ветвится вильчасто (дихотомически). Листья мелкие, представляют собой выросты стебля. Имеют одну жилку и устьица. Стебель снаружи покрыт однослойной эпидермой с устьицами. Под ней – кора. В центральной части стебля – проводящая ткань. Рост происходит в точке роста. Камбий в стебле отсутствует. Корень имеет подобное внутреннее строение. Для плаунообразных характерны дополнительные корни. На особых листьях (на верхней стороне или в пазухах) – спорофиллах (от греч. спора и филон – лист) – развиваются спорангии со спорами. Спорофиллы преимущественно расположены на верхушках побега. Они снаружи или не отличаются от обычных листьев, или отделены от вегетативной части стебля и образуют зону, подобную по строению шишке (имеют ось со спирально размещенными спорофиллами), которую называют стробилой (от греч. стробилос – шишка). Плаунообразные бывают равноспоровыми и разноспоровыми.

Плаун булавовидный. 1 – общий вид растения с колосками; 2 – споролистик со спорангием; 3 – споры; 4 – заросток с молодым побегом.

Гаметофит небольшой, имеет различную форму, называется заросток.

Размножаются половым и бесполым способами. Преобладает вегетативное размножение (побегами, выводковыми почками, клубеньками). В спорангиях происходит мейоз и получаются гаплоидные споры. Из споры развивается гаметофит. Половые органы представлены архегониями и антеридиями. В антеридиях развиваются двужгутиковые или многожгутиковые сперматозоиды. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из зиготы вырастает спорофит.

Разнообразие плаунообразных

Представители равноспоровых плаунообразных: плаун булавовидный, плаун – баранец.

Представители разноспоровых: селягинелла и др.

Споры равноспоровых плаунов все одинаковые, не различаются. Гаметофиты (заростки) равноспоровых имеют маленькие размеры (2-20 мм), мясистые, напоминают формой луковицу. В процессе развития приобретают блюдцевидную форму. Они подземные или полуподземные, двуполые, сапрофиты или полусапрофиты (полуавтотрофы), то есть надземная часть имеет хлоропласты. Могут жить в симбиозе с грибами (микориза). Созревают от 12 до 20 лет. Равноспоровые плауны следует охранять.

Споры разноспоровых различаются: мелкие (микроспоры) дают начало мужским гаметофитам, большие по размерам (мегаспоры) – женским. Гаметофиты разноспоровых не зеленые, однополые. В особенности редуцированный мужской гаметофит. Они созревают в течение нескольких недель за счет питательных веществ спор. В процессе созревания не выходят за границы оболочки споры.

Значение плаунообразных

Плауны животные не едят. Некоторые из них содержат яд, сходный по действию на кураре. Споры богаты невысыхаемым маслом (до 50 %) и применяются как пересыпки литейных форм, при изготовлении ракет для фейерверков (треск возникает вследствие громкого щелкания оболочек при закипании масла). Растения используют как декоративные, лекарственные. В фармацевтике использовали раньше для обсыпания таблеток и как детскую присыпку. Некоторые из плаунов занесены в Красную книгу (баранец обыкновенный).

Значение для аквариума

Если разместить яванский мох в аквариуме, это создаст более благоприятные условия прежде всего для маленьких обитателей. В слоях этого растения любят прятаться мальки, нередко рыбы выбирают для нереста именно мох. Он создает необходимую защиту: среди его нитей легко затеряться, спрятаться.

Также на веточках яванского мха оседают частички еды, размножается микропланктон: циклопы и дафнии. Это может стать полноценным питанием для мальков с первых дней жизни. Креветки неокардины (например, вишни) также выращивают молодняк внутри зарослей яванца. Владельцы маленькой акваэкосистемы замечают, что если поселить этот мох в аквариум, он улучшает микрофлору: перестают расти водоросли на стенках, рыбы меньше болеют. Мох как губка впитывает и перерабатывает токсины, защищая своих соседей по водной «банке».

Почему папоротники относят к высшим растениям?

Что такое «высшие растения»?

Высшие растения – аналоги: наземные растения, эмбриофиты, «растения в наиболее узком смысле». Высшими растениями называют тип зеленого царства, которым присуща дифференциация тканей (формирования специального фенотипа клеток). Тип противопоставляется низшим растениям или водорослям.

К высшим растениям относят:

  • мхи
  • сосудистые растения:
  • голосеменные
  • плауновидные
  • папоротниковидные
  • покрытосеменные

Почему папоротники относят к высшим растениям?

Папоротники – отдел сосудистых растений, которые насчитывают несколько видов современных папоротник. Самые древние представители флоры на нашей планете – их возникновение относят к 400 млн лет назад, палеозойской эре.

Среди папоротников можно встретить, как травянистые растения – те, которые обычно мы воображаем, говоря «папоротник», так и древесные формы. Листья папоротника – вайи – это его листовидные формы, которые отвечают за фотосинтез и обмен спорами, однако само растение состоит также из побега и корней, а также из черешка.

Папоротники относят к высшим растениям, потому что:

  • Они имеют цикл развития: бесполое поколение заменяется половым.
  • Есть система развитых сосудов.
  • Развиваются в наземно-воздушной среде.
  • Развитый эпидермис с устьицами (сохраняет теплообмен и органический обмен).
  • Имеют развитый стебель.

Особенности папоротниковидных растений

Папоротники – чрезвычайно приспособленные к жизни растения. Они не только неприхотливы, но и могут выживать, практически, в любых условиях. В естественной среде обитания папоротники можно встретить в затемненных, заболоченных местах, в лесах, у водоемов.

К грунту папоротники не требовательны – нормально растут, как на песчаных, рыхлых грунтах, так и в тяжелых, торфяных. Несмотря на древние легенды (цветок папоротника) и мифы о нечистой силе, папоротники перекочевали в разряд комнатных растений и теперь активно выращиваются в домашних условиях.

Папоротники, как высшие растения, заслуживают внимания. Их рекомендуется размещать в удаленном уголке квартиры, не выставлять под прямые солнечные лучи, создавать выше средней влажность воздуха, поливать постоянно почвенную смесь.

Хоть папоротники неприхотливы в уходе, они не могут жить в таких условиях:

  • Задымленных
  • Загазованных
  • В пересушенном воздухе
  • Низкой влажности воздуха
  • Частые подкормки

Самое главное – соблюдать полив почвенной смеси в емкости, иначе растение начнет болеть. Также чрезмерное увлажнение может стать причиной бактериальных заболеваний или поражений корневой системы

Необходимо обратить внимание, не появились ли коричневые пятна на листах папоротника (вайях) или не начали ли подсыхать их концы

В холодные сезоны на папоротнике может паразитировать нематода. В качестве экстренной помощи нужно пересадить растение в новую почвенную смесь. После пересадки обработать растение Актелликом или другим аналогичным препаратом.

Для лечения паразитов таких, как тля, трипс или щитовка, растение обрабатывается Карбофосом. В помещении регулируется температура и влажность воздуха, вводится система ухода, подходящая папоротнику.

Оцените, пожалуйста, прочитанный материал:)

Особенности гаметофита и спорофита

Следует отметить тот факт, что гаметофит и спорофит растений могут отличаться по размеру и этапам оформления. Гаметофит относится к гаплоидам и имеет одинарный набор хромосом. Спорофит относится к диплоидам и имеет двойной набор хромосом. Благодаря гаметофиту происходит половое размножение. Спорофит обеспечивает бесполое размножение. Когда в гаметофите начинается мейоз, запускается достаточно быстрый процесс образования гамет, которые обладают достаточно высокой степенью активности.

Для многих растительных организмов характерно преобладание спорофита в жизненном цикле. Это дает растениям определенные преимущества. Внутри водной среды происходит передвижение гамет, а в наземно-воздушной среде растения не способны перемещать собственные споры. Из – за противоречивых условий на поверхности земли диплоидные растения легче сохраняют рецессивные признаки, которые могут стать залогом успешного выживания.

Соотношение спорофитов и гаметофитов для разных групп растений может быть весьма разнообразным. У всех высших растений, кроме мхов преобладает гаплоидность

Это обусловлено тем, что в природе важно наличие семени для дальнейшей жизни. Гаметофит реализует непосредственное оплодотворение

Споры чаще всего необходимы для дальнейшего распространения, а также произрастания вида на земле. Именно диплоидные разновидности организма способен вынести резкую смену условий наземной жизни. В связи с этим диплоидное поколение преобладает у наземных растений, у подводных растений преобладает гаметофит или гаплоидная часть. Даже одноклеточные водоросли — хламидомонады, имеют преобладающую гаплоидность на протяжении своей жизни.

Таким образом, целесообразно отметить общие отличия гаметофита и спорофита в различных растительных группах:

  • споры образуются из спорофита путем мейоза;
  • спора образует гаметофит;
  • в результате мейоза из гаметофита образуются половые клетки.

Зигота и спорофит обладают диплоидными свойствами, споры, гаметофит – гаплоидны. У мхов спора сначала прорастает в «зеленую нить», а уже из предростка проявляется гаметофит. У семенных растений споры прорастают прямо внутри спорофита. Макроспора прорастает в женский гаметофит, в котором образуется яйцеклетка. Мужской гаметофит прорастает в пыльцевое зерно., в котором образуются спермии.

При изучении особенностей спорофитов и гаметофитов необходимо обращать внимание на следующие факты: гаметофит является заростком только у папоротников, хвощей, плаунов, половые клетки образуются в органах гаметофита, для цветковых растений женский гаметофит называется зародышевым мешком. Он содержит 7 клеток, в них присутствует яйцеклетка и центральная клетка, обладающая диплоидным набором хромосом

Мужской гаметофит состоит из вегетативной клетки, которая превращается в пыльцевую трубку, а также генеративной, которая продуцирует образование двух спермиев. Один из них сливается с яйцеклеткой, а другой оплодотворяет центральную клетку. В результате получается диплоидная зигота и триплоидный эндосперм.

Подводя итог сказанному, можно сделать вывод о том, что разделение спорофита и гаметофита является весьма значимым этапом эволюционного процесса растений, обусловившим их высокую приспособленность к окружающей среде.

Гаметофиты высших растений, примеры

В отличие от водорослей, у высших растений всегда правильно чередуются поколения.

  • Мужской гаметофит цветковых растений состоит из нескольких клеток и находится внутри оболочки пыльцевого зерна. Женский гаметофит называется «зародышевый мешок» и содержит в себе семь клеток (или 7 ядер). Помещается он внутри семяпочки.
  • Гаметофит папоротников, плаунов и хвощей — это самостоятельное растение. Он называется также заростком. У папоротников и хвощей он однолетний и фотосинтезирующий. У плаунов — многолетний, живет под землей и питается не при помощи фотосинтеза, а за счет симбиоза с грибами. 
  • Гаметофит мхов выглядит больше, чем спорофит. 

Гаметофиты бывают однодомные, т.е. обоеполые, на которых формируются как мужские, так и женские половые органы, и двудомные, раздельнополые. 

Использует

Папоротники не так важны с экономической точки зрения, как семенные растения, но имеют большое значение в некоторых обществах. Некоторые папоротники используются в пищу, в том числе папоротники Pteridium aquilinum ( папоротник ), Matteuccia struthiopteris ( страусиный папоротник ) и Osmundastrum cinnamomeum ( папоротник корицы ). Diplazium esculentum также используется в тропиках (например, в буду пакис , традиционном брунейском блюде ) в пищу. Клубни из «пара», Ptisana salicina (королевский папоротник) — традиционная еда Новой Зеландии и южной части Тихого океана . Клубни папоротника использовались в пищу 30 000 лет назад в Европе. Клубни папоротника использовались гуанчами для приготовления гофио на Канарских островах . Обычно известно, что папоротники не ядовиты для человека. Солодки папоротника корневища жевали от уроженцев тихоокеанского северо — запада на их вкус.

Папоротники рода Azolla , широко известные как водяные папоротники или москитные папоротники, представляют собой очень маленькие плавающие растения, не похожие на папоротники. Папоротники-комары используются в качестве биологического удобрения на рисовых полях в Юго-Восточной Азии, благодаря их способности связывать азот из воздуха в соединения, которые затем могут использоваться другими растениями.

Папоротники оказались устойчивыми к насекомым-фитофагам. Ген, экспрессирующий белок Tma12 в съедобном папоротнике, Tectaria macrodonta , был перенесен на растения хлопка, которые стали устойчивыми к заражению белокрылкой .

Многие папоротники выращиваются в садоводстве как ландшафтные растения, для срезанной листвы и как комнатные растения , особенно бостонский папоротник ( Nephrolepis exaltata ) и другие представители рода Nephrolepis . В птичьем гнезде папоротник ( Asplenium очаг ) также популярен, как и Staghorn папоротники (род Platycerium ). Многолетние (также известные как выносливые) папоротники, посаженные в садах в северном полушарии, также имеют немало поклонников.

Некоторые виды папоротников, например папоротник и азолла, являются ядовитыми сорняками или инвазивными видами . Другие примеры включают японский вьющийся папоротник ( Lygodium japonicum ), чувствительный папоротник ( Onoclea sensibilis ) и гигантский водяной папоротник ( Salvinia molsta ), один из худших водных сорняков в мире

Важное ископаемое топливо — уголь — это остатки примитивных растений, в том числе папоротники.

Папоротники были изучены и оказались полезными для удаления тяжелых металлов, особенно мышьяка, из почвы. К другим папоротникам, имеющим некоторое экономическое значение, относятся:

  • Dryopteris filix-mas (мужской папоротник), используемый в качестве глистогонного средства , ранее использовавшийся в Фармакопее США ; Кроме того, этот папоротник, случайно прорастающий в бутылке, стал результатомизобретения Натаниэля Бэгшоу Уорда в 1829 году террариума или корпуса Вардиана.
  • Rumohra adiantiformis (цветочный папоротника), широко используются в цветочном торговле
  • Microsorum pteropus (Яванский папоротник), одно из самых популярных пресноводных аквариумных растений .
  • Osmunda regalis (королевский папоротник) и Osmunda cinnamomea (папоротник корицы), волокна корня используются в садоводстве; почки O. cinnamomea также используются в качестве приготовленных овощей.
  • Matteuccia struthiopteris (страусиный папоротник), папоротник, используемый в качестве приготовленного овоща в Северной Америке.
  • Pteridium aquilinum или Pteridium esculentum (папоротник), головастики, используемые в качестве вареных овощей в Японии и, как полагают, ответственны за высокий уровень заболеваемости раком желудка в Японии. Это также один из самых важных сельскохозяйственных сорняков в мире, особенно в британских высокогорьях, и часто отравляет крупный рогатый скот и лошадей.
  • Diplazium esculentum (овощной папоротник), источник пищи для некоторых обществ.
  • Pteris vittata (тормозной папоротник), используемый для поглощения мышьяка из почвы.
  • Polypodium glycyrrhiza (папоротник солодки), корни жевать для получения приятного вкуса
  • Древесные папоротники , используемые в качестве строительного материала в некоторых тропических регионах.
  • Cyathea cooperi (австралийский древовидный папоротник), важный инвазивный вид на Гавайях.
  • Ceratopteris richardii , модельное растение для обучения и исследований, часто называемое C-папоротником.

Значение папоротников, хвощей и плаунов

Современные папоротникообразные играют заметную роль в образовании растительных ландшафтов на Земле. Кроме того, человек использует хвощи как мочегонное средство, как индикатор кислотности почв. Благодаря жесткости стеблей, связанной с отложениями кремния в стенках клеток, хвощи употребляли для полировки мебели, чистки посуды.

Споры плаунов используются в медицине в качестве присыпки, щитовник мужской — как глистогонное. Их употребляют для лечения табачной зависимости, алкоголизма и глазных болезней. Некоторые виды папоротникообразных разводятся как декоративные (адиантум, асплениум, нефролепис).

Так как гаметофит плаунов развивается очень медленно (12-20 лет), эти растения следует охранять.

Строение папоротников

Обычное растение папоротника, которое мы видим, — это бесполое поколение, или спорофит. Почти у всех папоротников он многолетний, хотя есть немногие виды, имеющие однолетний спорофит. Папоротники имеют придаточные корни (лишь у некоторых видов они редуцированы).

Папоротники — фото

Листва, как правило, по массе и размерам преобладает над стеблем. Стебли бывают прямостоячие (стволы), ползучие или вьющиеся (корневища); нередко ветвятся. Наши лесные папоротники (страусник, орляк, щитовник мужской) имеют хорошо развитое корневище с отходящими от него многочисленными придаточными корнями. Над землей располагаются только крупные перисторассеченные листья — вайи.

Молодой лист улиткообразно свернут, по мере роста он распрямляется. У некоторых видов развитие листа происходит в течение трех лет. Листья папоротников растут своей верхушкой, как стебли, что указывает на их происхождение от стебля. У других групп растений листья нарастают от основания.

По своим размерам они могут быть от нескольких миллиметров, до трех и более метров в длину и у большинства видов выполняют две функции — фотосинтезирующую и спорообразовательную.

Размножение папоротников

На нижней стороне листа обычно находятся коричневые бугорки — сорусы с расположенными в них спорангиями, прикрытые сверху тонкой пленкой. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры, при помощи которых и происходит размножение папоротника.

Из споры лесного папоротника, попавшей в благоприятные условия, развивается гаплоидный заросток, гаметофит, маленькая зеленая пластинка сердцевидной формы, до 1см в диаметре. Заросток растет в затененных, влажных местах и прикрепляется к почве при помощи ризоидов. На нижней стороне гаметофита развиваются антеридии и архегонии.

Процесс размножения папоротников

Оплодотворение происходит только при наличии достаточного количества влаги. По водяной пленке сперматозооны двигаются к архегонию, выделяющему определенные химические стимуляторы типа яблочной кислоты. Из возникшей диплоидной зиготы развивается диплоидный спорофит. Первоначально он растет как паразит на гаметофите, но вскоре у него формируются собственные корни, стебель и листья — он становится самостоятельным растением. На этом завершается цикл развития папоротника.

«Завоевание» папоротниками суши оказалось неполным, так как поколение гаметофита может существовать только при обилии влаги и тени, а для слияния гамет необходима водная среда.

Размножение грибов

Бесполое размножение грибов происходит благодаря особым спорам, которые развиваются на специальных ветвях мицелия. Споры могут быть экзогенными и эндогенными. Что такое спорангии грибов? Это особые клетки, которые также называются спорангиоспорами. Экзогенные споры образуются в органах, которые называются конидиеносцами, а споры – конидиями. Высшие грибы размножаются только конидиями, низшие чаще всего спорами.

Спорангии образуются на спорангиеносцах. Это особые ветви грибницы, которые отличаются ограниченным приростом, большей толщиной и другими особенностями.

Кстати, плесневые грибки выделяют токсические вещества, называемые микотоксинами, которые представляют собой сильнодействующий яд, способный причинить вред человеку и животным. Для этого совсем не обязательно скушать заплесневелый хлеб или другую пищу. Достаточно развернуть пакет или открыть судочек с заплесневевшей едой и случайно вдохнуть споры с воздухом или прикоснуться к плесени.

Надеемся, теперь вы понимаете, что такое спорангии, и знаете, что в них образуются споры, с помощью которых растения размножаются. Иногда споры могут быть ядовитыми.

Сравнение

Папоротники царили на Земле 300 миллионов лет тому назад, хотя появились намного раньше – в девоне. В конце палеозоя и начале мезозоя вся наша планета была укрыта огромными массивами лесов из древоподобных папоротников. Именно они, отмирая, стали основой для образования огромных запасов горючих полезных ископаемых – каменного угля, нефти, газа и хранилищем отпечатков прадавней флоры и фауны Земли. Мхи появились в то же геологическое время – в конце девона, но не набрали тех размаха, высоты и биомассы, с которыми покорили планету папоротники. Уже в нашу геологическую эпоху мхи стали источниками для формирования торфа, торфяников и торфяных болот. Торф является горючим полезным ископаемым, ценным органическим удобрением и сырьем для производства пластмассы, воска, красок, лака, спирта и кислот.

Комнатный папоротник. Нефролепис

Папоротники имеют характерный, ни с чем не сравнимый вид. Это древесное или травянистое растение. Оно имеет видоизмененный побег, к которому при помощи черешка крепятся  псевдолистки, или вайи. Это – первый эволюционный шаг к образованию у растений настоящей листовой пластины. Вайи исполняют две функции: первая – фотосинтез, вторая – спорообразование.

В грунте растение закрепляется при помощи подземного стебля – корневища. От него отходит множество вегетативных корней. В стебле папоротника сформированы ткани – проводящие и паренхимные, дающие растению возможность потреблять больше минеральных веществ и воды, чем его более низкоорганизованные коллеги по планете.

Жизненный цикл папоротника состоит из двух фаз – спорофита и гаметофита с преобладанием первой фазы над второй. На нижней части вайи образуются гаплоидные споры. Со временем спорангий раскрывается, споры падают на землю и прорастают. Именно этот заросток несет гаметы, женские и мужские. Но яйцеклетки и сперматозоиды одного растения вызревают в разное время, поэтому автооплодотворения не происходит. Как и у мхов, для совершения оплодотворения папоротникам необходима сильно увлажненная среда.

Из оплодотворенной зиготы развивается особь – спорофит. Сначала она использует питательные вещества, которые есть в заростке, а когда он отмирает, начинает питаться самостоятельно.

Мхи – двудомные растения, то есть на верхушках мужских растений расположены органы, продуцирующие сперматозоиды, а на верхушках женских – продуценты яйцеклеток. Но каждое растение независимо от пола обладает стеблем и листками. Они мелкие и содержат хлорофилл. У многих мхов листки нижнего яруса становятся желто-бурыми из-за разрушения пигмента в условиях недостаточной освещенности.

Мох

Корней у мхов нет. К грунту они крепятся ризоидами – многоклеточными волосообразными отростками.

Мхи размножаются спорами, которые вызревают в спорангии спорофита. Спорофит мха представлен ножкой с коробочкой. Но живет он недолго и быстро усыхает. Подсохшая коробочка открывается, и из нее просыпаются споры. Из них вырастает растение с гаплоидным набором хромосом – многолетнее, зеленое; женская или мужская особь. В жизненном цикле мха преобладает гаметофит над спорофитом.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации