Чем папоротники отличаются от мхов? Мхи, папоротники - лекционный материал Воздействие на окружающую среду.

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

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

ОТДЕЛ МХИ

ПРИЗНАКИ МХОВ:

Есть стебли, листья, нет корней, но большинство имеет ризоиды.

Жизненные формы - однолетние и многолетние травянистые растения.

Обитают во влажных местах, так как развитие спор и половое размножение возможно только при наличии воды.

В жизненном цикле преобладает гаметофит (само растение).Бесполое поколение – спорофит (коробочка со спорами на ножке) – развито слабо, и не способно к самостоятельному существованию.Этим они отличаются от остальных высших растений.

Представители: листостебельные - кукушкин лен, сфагнум (белый или болотный мох); печеночные - маршанция, риччия и др.

Характеристика кукушкина льна и сфагнума

Кукушкин лен

Сфагнум

Стебель не ветвящийся, листья узкие, темно-зеленые, имеются ризоиды, различают мужские и женские растения. На верхушке женских растений развивается коробочка со спорами на длинной ножке.

Стебель ветвящийся, листья узкие, светло-зеленые, ризоиды отсутствуют, растение однодомное. Листья и стебли образованы живыми и мертвыми клетками. Мертвые клетки имеют отверстия, поры и способны накапливать и удерживать большое количество воды (в 25-37 раз больше своего веса). Содержит вещество – сфагнол, обладающее бактерицидным действием.

Значение мхов в природе:

Пища для некоторых животных.

Часто выступают в роли пионерной растительности, играя большую роль в почвообразовательных процессах.

Играют существенную роль в регуляции водного баланса суши.

Приводят к заболачиванию и закисанию почвы (особенно сфагновые мхи).

Отложения мхов образуют торф.

Значение мхов в жизни человека:

Путем сухой перегонки получают метиловый спирт, воск, парафин, краски, и т.д.

Из торфа изготавливают бумагу и картон, используют как топливо, удобрение, подстилку.

В строительстве торф используется как звуко – и теплоизолирующий материал.

Отложения торфяных болот используют в грязелечении.

ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКООБРАЗНЫЕ(папоротники, хвощи, плауны).

Папоротниковидные возникли от риниофитов (псилофитов) – первых растений суши. Первые сосудистые растения на земле.

ПРИЗНАКИ:

Почти все травянистые многолетние растения, обитающие во влажных местах.

Относятся к высшим споровым растениям, имеют стебель, листья, корни и корневища.

Имеют хорошо развитые проводящую, механическую и покровную ткани.

Размножаются спорами, вегетативно (корневищами) и гаметами. Развитие спор и оплодотворение происходит при наличии воды.

Споры развиваются в спороносных колосках (у плаунов и хвощей) и на нижней стороне листа (у папоротников).

В цикле развития преобладает бесполое поколение - спорофит (само растение).

Представители: плауны (плаун булавовидный, плаун баранец), хвощи (хвощ полевой, хвощ лесной, хвощ болотный и др.) и папоротники (орляк, щитовник мужской и др.)

Характеристика представителей:

Папоротники

Хвощи

Плауны

Большинство травянистые, есть древовидные формы. Некоторые обитают в воде. Листья (вайи) долго растут верхушкой и на нижней стороне образуют спорангии. Корни отходят от корневища, где накапливаются питательные вещества. Образуют равные споры (кроме водных форм) из которых формируется сердцевидный заросток с ризоидами. На нем развиваются и архегонии (женский гаметофит), и антеридии (мужской гаметофит ).

Обитают на кислой почве в лесу, на лугах, полях, болотах. Побег состоит из узлов и междоузлий, мутовчатое расположение листьев. Весенние побеги бурые со спороносными колосками, летние побеги – зеленые. Образуют равные споры из которых формируется заросток. На нем развиваются и женский и мужской гаметофиты.Хвощи способны накапливать из почвы кремнезем.

Растут в хвойных и смешанных лесах, стебель стелющийся, на верхушке побега образуют спороносный колосок, листья мелкие темно-зеленые. Могут образовать и равные и разные споры, из которых формируется заросток.

Особенности развития: в цикле развития преобладает спорофит (само растение), а гаметофит представляет собой заросток, на котором развиваются мужские и женские гаметы. Заросток имеет вид небольшой зеленой пластинки, имеет ризоиды и способен самостоятельно питаться.

Значение папоротникообразных в природе:

Из древних древовидных форм образовались залежи каменного угля.

Являются важным компонентом многих растительных сообществ.

В природе – пища для животных, но плаунов и хвощей животные практически не едят.

Значение в жизни человека:

Хвощи и папоротники являются индикаторами различных типов почв.

Хвощи – сорняки пастбищ и огородов. Многие хвощи содержат ядовитые вещества.

Плаунов используют для получения желтой и зеленой краски для шерсти.Споры плаунов используются при обсыпке пилюль, в качестве детской присыпки (натуральный тальк), иногда в промышленности при фасонном литье для обсыпания моделей .

Некоторые виды папоротников и хвощей применяются в медицине.

Некоторые папоротники используются в декоративном цветоводстве.

Мхи и папоротники согласно классификации растений входят в группу высших споровых растений . Это одни из самых древних представителей растительного мира Земли. В отдельные периоды истории мхи и папоротники доминировали над всеми растениями, покрывая все пространства нашей планеты. В дальнейшем стали превалировать покрытосеменные и голосеменные растения.

Мхи или моховидные — это отдел высших растений, в который входят более 100 семейств , 700 родов и около 10 тысяч видов. Возраст этих растений отсчитывается начиная с карбонового периода. Различают три класса: антоцеротовые, листостебельные и печеночные мхи. Самая представительная группа — это листостебельные или настоящие мхи.

Сегодня эти мхи известны под хорошо известными названиями сфагнум и кукушкин лен. Мхом часто называют ягель, которым питаются олени в тундре, хотя реально это не мох, а «прозвище» для некоторых видов лишайников. Раздел ботаники, изучающий мохообразные, называется бриологией.

Папоротник — это одно из самых древних сохранившихся растений. Появление папоротников отмечают в девонском периоде (около 400 миллионов лет назад). Папоротники очень разнообразны по формам (травянистые, древесные), размерам, циклам существования. Несмотря на то, что по внешнему виду все папоротники внешне похожи друг на друга, в природе насчитывается более 10 000 видов этого растения. Рассмотрим основные отличия папоротников и мхов.

Возраст растений

Папоротники появились на Земле несколько раньше мхов. На стыке палеозойской и мезозойской эр вся суша была покрыта гигантскими массивами лесов из папоротников. Мхи появились в конце девонского геологического периода, но не развились до сопоставимых с папоротниками размеров биомассы.

Основа полезных ископаемых

Папоротники после отмирания и многолетних процессов хранения и химических превращений в земле, образовали гигантские запасы полезных ископаемых: газа, угля, нефти.

Мхи стали основой для образования торфа, который добывают в торфяниках. Торф используют в качестве органического удобрения и сырьевой основы для производства красок, лака, кислот, спирта, воска, пластмассы.

Разделение полов

Папоротники представляют собой однодомные растения, у которых на одном растении находятся мужские(тычинки) и женские(пестики) цветки. Мхи — представители двудомных растений, у которых женские и мужские цветки расположены на разных растениях. Папоротники могут размножаться спорами и вегетативно (корневищами, вайями, почками, афлебиями). Кроме этого, для папоротников характерно и половое размножение как часть их жизненного цикла.

Отличия листьев

Если мхи имеют хоть и микроскопичные, но обычные листья, то у папоротников это листоподобный орган, который называется вайей .

Вайя – это набор ветвей, расположенных в одной плоскости, называемой еще термином плоскоцветка. Употребляется еще один термин для обозначения этого органа — предпобег. В результате эволюции папоротники не успели разделить вайи на отдельный лист и стебель. Однако листовая пластинка почти сформировалась, оставалось сделать только шаг к объединению этих пластинок в лист. Растения, которые дальше эволюционировали этим путем стали голосеменные.

Назначение листьев

Листья мха способны вырабатывать только хлорофилл. В листьях папоротника происходит фотосинтез, то есть тоже вырабатывается хлорофилл, а кроме этого откладываются споры. Фотосинтез у мхов проистекает медленно и может происходить даже под снегом, если температура в зимнее время близка к нулю градусов, то мох остается вечнозеленым.

Корневища

У мхов корни отсутствуют. Эту роль выполняют ризоиды — нитевидные образования из однорядных клеток (по внешнему виду похожи на корневые волоски), которые способны закрепляться к источнику воды и питания. У папоротников длина корневища может достигать в длину 30 см. Кроме основного корневища имеются дополнительно придаточные корни, отростки от корневища.

Мох кукушкин лен — строение

Дифференциация тканей

У папоротников есть хорошо сформированы пучки проводящей ткани, а между этими пучками расположена паренхимная ткань. По проводящим тканям перемещаются растворенные в воде питательные вещества. Основные функции паренхимных тканей: фотосинтез, запасание питательных веществ, перенос воздуха. У мхов такого разделения на разновидности тканей не обнаружено.

Различие жизненных циклов

В жизненном цикле папоротника преобладает спорофит над гаметофитом, а у мхов – гаметофит над спорофитом. При этом, если у мхов гаметофит — это взрослое растение, то у папоротников — это отдельное растение, которое называется заросток.

Плоидность

По этой характеристике папоротники – диплоидны, а мхи – гаплоидны. То есть в ядрах клеток мха имеется одинарный набор хромосом, а в ядрах клеток папоротника — двойной набор.

Расположение спор

Месторасположения спор у мхов находится в коробочке, которая «прикреплена» к ножке. У папоротников споры находятся на обратной стороне вайи.

Воздействие на окружающую среду

Мхи очень эффективно накапливают воду, что приводит в отдельных случаях к заболачиванию лесных пространств.

Перспективы эволюции

Мхи находятся в эволюционном тупике поскольку без воды их размножение невозможно.