Чем внешнее строение папоротника отличается от хвощей и плаунов

Обновлено: 05.10.2024

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 марсилия четырехлистная. 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, кочедыжник женский 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 растительных сообществ, 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 - баранец обыкновенный - 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 образовании каменного угля. 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.

К проводящим тканям относятся сосуды и ситовидные трубки. Они образуются из живых и мёртвых клеток по виду напоминающих трубки, поскольку поперечне перегородки клетов проводящих тканей либо отсутствуют, либо имеют крупные отверстия.

Такое строение помогает клеткам выполнять их основную функцию — перемещать воду и растворённые в ней минеральные и питательные вещества.

4. Какое строение имеют и какую функцию выполняют механические ткани?

Клетки механической ткани имеют толстые оболочки, по форме сильно вытянуты и имеют вид волокон. Такое строение придаёт механической ткани особую прочность, что необходимо для выполнения их основной функции — обеспечение прочности стеблей, стволов и других частей растений.

Лабораторные работы

1. С помощью лупы рассмотрите летний и весенний побеги хвоща полевого из гербария.

2. Найдите спороносный колосок. Каково значение спор в жизни хвоща?

В спороносных колосках хвоща весной развиваются споры. После созревания спор колоски открываются и споры вылетают наружу. Они разносятся ветром, а затем попадая в почву, начинают прорастать в новые растения. Так происходит размножение хвощей.

3. Зарисуйте побеги хвоща.

1. Изучите внешнее строение папоротника. Рассмотрите форму и окраску корневища; форму, размеры и окраску вай.

Корневище папоротника прямое и длинное, с многочисленными придаточными корнями. Растёт корневище параллельно земной поверхности. Цвет — тёмно-коричневый.

Вайи (листья) папоротника имеют сильно рассечённую форму и светло-зелёную окраску. В зависимости от вида папоротника форма вайи и её длина могут сильно различаться. Обычно длина вайи папоротника 20 — 70 см. Стоит отметить, что растут вайи прямо из корневища.

2. Рассмотрите бурые бугорки на нижней стороне вай в лупу. Как их называют? Что в них развивается? Каково значение спор в жизни папоротника?

Маленькие бугорочки на нижней стороне вайи — это спорангии. Они образуются на листе папоротниковых летом. Внутри спорангиев развиваются споры. После созревания спорангии раскрываются и споры разносятся ветром и животными на большие расстояния. После попадания в почву споры начинают прорастать и образуются новые растения папоротника. Споры необходимы папоротниковым для размножения.

3. Сравните папоротники с мхами. Найдите признаки сходства и различия.

Сходство мхов и папоротников:

имеют деление на органы;
размножаются спорами;
клетки содержат хлорофилл и в них происходит процесс фотосинтеза;
растения неограниченно растут на протяжении всей жизни;
неподвижны;
преимущественно обитают в хорошо увлажнённых местах.

Различия мхов и папоротников:

у папоротников имеются полноценные корни — корневища, в у мхов вместо корней ризоиды;
у папоротников хорошо развиты проводящие и механические ткани, а у мхов такие ткани отсутствуют;
папоротники более крупные по размерам растения, некоторые из них могут дорастать до 20 метров в высоту, а мхи не вырастают выше 80 см.

4. Обоснуйте принадлежность папоротника к высшим споровым растениям.

Папоротники относятся к высшим споровым растениям потому, что:

их тело разделено на органы: корневище с придаточными корнями, вайи (листья) на слабо развитых стебельках);
у них хорошо развиты механические и проводящие ткани;
они размножаются спорами.

Вопросы в конце параграфа

1. Почему плауны, хвощи и папоротники относят к высшим споровым растениям?

Плауны, хвощи и папоротники относятся к высшим споровым растениям потому, что:

их тела разделены на отдельные органы: корень, стебель и листья;
у них хорошо развиты проводящие и механические ткани;
они размножаются спорами.

2. Где они растут?

Папоротки, хвощи и плауны преимущественно растут во влажных и тенистых местах:

плауны — в сосновых лесах;
хвощи — на полях, в лесах или около водоёмов, предпочитают влажные кислые почвы;
папоротники растут по всему земному шару как на земле, так и в воде.

Обычно это травянистые растения, но встречаются и древовидные папоротники, например, в тропических широтах.

3. Каково их строение?

Строение плаунов: корневище с корнями, длинный ползучий стебель со большим количеством веток с мелкими листьями. Летом у плаунов развиваются спороносные колоски со спорами, которые расположены на прямостоячих побегах.

Строение хвощей: длинные ветвящиеся корневища и надземный побег, который весной бурые и со спороносными колосками, а летом — зелёные, с содержанием хлорофилла.

Строение папоротника: корневище, расположенное параллельно поверхности земли, из которого растут сильно рассечённые листья — вайи на коротких слабо развитых стеблях. На нижней стороне листа — вайи летом появляются красные бугорочки — спорангии, в которых развиваются споры.

4. Какие растения — папоротники или мхи — имеют более сложное строение? Докажите это.

По сравнению со мхами папоротники имеют более сложное строение:

вместо ризоидов у папоротников имеются настоящие корни, которые называются корневища;
у папоротников хорошо развиты проводящие и механические ткани, а у мхов такие ткани отсутствуют;
различные виды папоротников способны выживать в самых разных климатических и природных условиях, причём как на суше, так и в воде, а для мхов необходима влажная и прохладная среда.

5. Каково значение плаунов, хвощей и папоротников?

Плауны, хвощи и папоротники широко используются в хозяйственной деятельности человека.

Например, споры плауна не так давно использовались в гигиенических препаратах в качестве детской присыпки. Сейчас же их продолжают использовать в металлургической промышленность в качестве обсыпки форм для литься. Это позволяет легко вынимать готовые детали из форм.

Побеги хвоща — жёсткие, с большим содержанием кремнезёма. Они используются в при полировке металлических изделий. Весенние же побеги употребляют в пищу в сыром и пареном виде.

Наибольшую же ценность представляют залежи остатков древних древовидных форм папоротников, хвощей и плаунов, которые за миллионы лет превратились в каменный уголь. Это полезное ископаемое используют в качестве топлива и сырья для изготовления пластмассы, смазочного масла, кокса, смолы, парфюмерных изделий и другой разнообразной продукции.

Подумайте

Почему многие виды папоротников, также являясь споровыми растениями, в отличие от мхов могут достигать значительных размеров?

Папоротники — это более развитые споровые растения по сравнению со мхами.

Во-первых они обладают полноценной корневой системой, способной удержать растение в почве и получить из почвы достаточное количество питательных веществ и воды.

Во-вторых, благодаря развитым проводящим тканям до каждой клетки растение доходят все необходимые минеральные и питательные вещества, даже если они находятся на большом расстоянии от корней. Мхи же не обладают проводящей системой и необходимые для жизнедеятельности вещества получают всей поверхностью тела, что ограничивает их рост.

В-третьих, у папоротников прекрасно развиты механические ткани. Это обеспечивает прочность и гибкость растениям — они не ломаются от сильного ветра или других неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Задания

Высшие споровые растения не так заметны, например, цветковые растения. Тем не менее их значение а природе и в жизни человека очень велико.

В первую очередь именно папоротники, хвощи и плауны стали одними из древнейших растений Земли. Они произрастали ещё в палеозойскую эру, то есть 250 — 500 миллионов лет назад! Именно они образовали первую настоящую наземную растительность, включая и деревья. Развитие и распространение высших споровых растений привело к созданию на Земле условий для появления голосеменных, а затем и цветковых растений.

Огромную роль сыграли древнейшие споровые растения и большом круговороте органических веществ в природе. Именно из остатков древних плаунов, хвощей и папоротников образовались залежи каменного угля — ценного полезного ископаемого, используемого как в качестве топлива, так и в качестве сырья для изготовления самых разнообразных изделий современной промышленности.

В наше время папоротники часто используются как декоративные растения. Из них делают интересные букеты и флористические композиции, выращивают в качестве комнатных растений и используют в любительском и промышленном цветоводстве. Некоторые же высшие споровые, наоборот, являются сорными и ядовитыми растениями. Например, Хвощ полевой считается опасным сорняком, а Щитовник и Кочедыжник — ядовитыми папоротниками.

В тропических странах стволы древовидных папоротников служат строительным материалом для изготовления домов. Кроме того, некоторые виды папоротников и хвощей в различных странах употребляют в пищу. Например, в России к пищевым папоротникам относится Орляк обыкновенный и Страусник обыкновенный. А на Гаваях в пищу используют крахмалистую сердцевину древовидных папоротников.

Папоротникам приписывают и магические свойства. Например, в славянской мифологии считалось, что цветущий в ночь на Ивана Купалу папоротник может наделить нашедшего его человека волшебными свойствами. Такой человек сможет понимать язык зверей, птиц и растений, сможет становиться невидимкой и даже видеть сквозь землю, что позволит ему найти все самые ценные подземные клады.

К сожалению в реальной жизни папоротники не цветут, так как это споровое растение. Но и папоротники, и хвощи, и плауны — очень красивые и необычные растения, так что вполне достойны и интересных легенд, и запечатления в произведения искусства разных времен и народов.

Задания для любознательных

Найдите и рассмотрите кусочки каменного угля с отпечатками древних растений.

Словарик

Вайи — это особые листья, которые являются частью папоротников. По форме эти листья обычно сильно рассечены. Кроме того, летом на нижней стороне вайи образуются спорангии, в которых вызревают споры растения.

Корневище — это подземный помег, выполняющий роль корня.

Спорангии — это маленькие бурые бугорочки на нижней части листа папоротников, в которых образуются и вызревают споры растения.

Плаун — это высшее споровое растение, растущее преимущественно в сосновых лесах. Его тело состоит из ползучего стебля со множеством веток, покрытых мелкими листьями, и корневища.

Хвощ — это высшее споровое растение, растущее на полях, в лесах или около водоёмов. Его тело состоит из длинных корневищ, зимующих в почве, и побегов, которые в весенний период выпускают спороносные колоски.

Папоротник — это высшее споровое растение широко распространённое по всему земному шару. Они могут быть как травянистыми растениями, так и древовидными. Отличительная особенность папоротников — листья-вайи. Это сильно рассеченные листья, у которых летом на нижней стороне образуются спорангии со спорами.

Читайте также: