Что такое гаметофит в биологии

Перспективы эволюции

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

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.

Почему папоротники относят к высшим растениям

Услож­не­ние в стро­е­нии па­по­рот­ни­ков по срав­не­нию с мхами со­сто­ит в по­яв­ле­нии у них

У мхов вме­сто кор­ней были ри­зо­и­ды.

У па­по­рот­ни­ков, в от­ли­чие от мхов,

У мхов из про­рос­шей споры раз­ви­ва­ет­ся пред­ро­сток. Че­ре­до­ва­ние по­ко­ле­ний есть и у мхов, и у па­по­рот­ни­ков. Бес­по­лое раз­мно­же­ние про­ис­хо­дит с по­мо­щью спор и у мхов, и у па­по­рот­ни­ков. И мхам, и па­по­рот­ни­кам для опло­до­тво­ре­ния нужна вода.

Выс­шие рас­те­ния от­ли­ча­ют­ся от низ­ших

Выс­шие рас­те­ния имеют ор­га­ны и ткани.

Что раз­ви­ва­ет­ся из споры па­по­рот­ни­ка

На за­рост­ке раз­ви­ва­ют­ся га­ме­ты, про­ис­хо­дит опло­до­тво­ре­ние и раз­ви­ва­ет­ся кор­не­ви­ще и ли­стья. Сло­е­ви­ще у во­до­рос­лей.

Для опло­до­тво­ре­ния па­по­рот­ни­кам, хво­щам и пла­у­нам не­об­хо­ди­мо:

У этих рас­те­ний спер­ма­то­зо­ид пе­ре­плы­ва­ет к яй­це­клет­ке по ка­пель­ке воды.

О воз­ник­но­ве­нии па­по­рот­ни­ков в ис­то­рии при­ро­ды Земли сви­де­тель­ству­ет

па­ле­он­то­ло­ги­че­ские рас­коп­ки ока­ме­не­ло­стей древ­них па­по­рот­ни­ков дали пред­став­ле­ния о их про­шлом.

Вопрос составлен некорректно. Наличие современных папоротников говорит об ИХ ВОЗНИКНОВЕНИИ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ, даже если нет окаменелостей. Наличие окаменелостей может говорить лишь о времени их возникновения.

По­че­му па­по­рот­ни­ки от­но­сят к выс­шим рас­те­ни­ям?

Толь­ко во­до­рос­ли низ­шие — Зо­ло­ти­стые, Зе­ле­ные, Бурые, Ди­а­то­мо­вые, Жел­то­зелёные, Крип­то­но­вые, Ди­но­фи­то­вые, Эв­гле­но­вые и Ха­ро­вые. У выс­ших все ор­га­ны пол­но­стью вы­де­ля­ют­ся — па­по­рот­ник можно раз­де­лить на ко­рень, сте­бель и лист, а низ­ших так раз­де­лить нель­зя, у них нет ор­га­нов, толь­ко тал­лом.

К спо­ро­вым рас­те­ни­ям от­но­сит­ся

Сосна — го­ло­се­мен­ное; клен и мак — по­кры­то­се­мен­ные, раз­мно­жа­ют­ся се­ме­на­ми; плаун — выс­шее спо­ро­вое рас­те­ние.

Га­ме­то­фи­том па­по­рот­ни­ка яв­ля­ет­ся

Га­ме­то­фит па­по­рот­ни­ка раз­ви­ва­ет­ся из споры и об­ра­зу­ет ма­лень­кую зе­ле­ную пла­стин­ку с ри­зо­и­да­ми.

В цикле раз­ви­тия па­по­рот­ни­ка ор­ля­ка пре­об­ла­да­ет

В цикле раз­ви­тия па­по­рот­ни­ка ор­ля­ка пре­об­ла­да­ет спо­ро­фит (взрос­лое зе­ле­ное рас­те­ние).

Га­ме­то­фи­том па­по­рот­ни­ка яв­ля­ет­ся

За­ро­сток — по­ло­вое по­ко­ле­ние (га­ме­то­фит) у па­по­рот­ни­ков, хво­щей, пла­у­нов, раз­ви­ва­ю­ще­е­ся из споры и об­ра­зу­ю­щее по­ло­вые ор­га­ны (муж­ские — ан­те­ри­дии и жен­ские — ар­хе­го­нии).

Об услож­не­нии па­по­рот­ни­ков по срав­не­нию со мхами сви­де­тель­ству­ет раз­ви­тие у па­по­рот­ни­ков

Корни впер­вые по­яв­ля­ют­ся у па­по­рот­ни­ков

У папоротников же появляются листья, я не очень понимаю почему в качестве ответа выбраны корни?

Потому что у мхов есть листья.

На­ли­чие у па­по­рот­ни­ков корня сви­де­тель­ству­ет об их услож­не­нии по срав­не­нию с

У па­по­рот­ни­ков по срав­не­нию с мхами впер­вые по­яв­ля­ют­ся корни.

Пла­у­ны, хвощи и па­по­рот­ни­ки от­но­сят­ся к од­но­му от­де­лу — Па­по­рот­ни­ко­вид­ные.

Папоротники, хвощи, плауны относятся к отделам папоротниковидные, хвощевидные и плауновидные соответственно. Не так ли?

Существуют и иные варианты классификаций. Например, в литературе ориентированной на школьников часто приводят совсем простую классификацию подразделяя папоротники на три семейства: настоящие папоротники, сальвиниевые и ужовниковые. Стоит отметить, что иногда отдел папоротникообразные подразделяют на три класса: папоротниковидные, плауновые и хвощовые. В других классификациях плауновые и хвощовые выделяют в собственные отделы.

Разногласия в классификации не влияют на вариант ответа.

Многообразие

Приведем примеры хвощей, плаунов и папоротников, встречающихся в современном мире. Плаунов довольно много, среди них попадаются и ядовитые:

• Булавовидный — относится к ядовитым. Зона его произрастания — Сибирь и Дальний Восток, также растение можно встретить на Кавказе. Высота его — чуть более 50 см.
• Годичный. Предпочитает влажные еловые и пихтовые леса. Известен как долгожитель мира флоры и может существовать до 40 лет.
• Сплюснутый. Встретить его можно на мшистых болотах и песчаных почвах.
• Колючий. Длина стебля этого плауна из Карелии — до метра. Однако побеги редко превышают 10 см.

Хвощи также весьма многообразны. На планете их существует около 30 видов:

• Полевой используется в медицинских целях, поскольку богат калием, кальцием и дубильными веществами.
• Зимующий. Из его стеблей делают пилки для ногтей.
• Луговой. Относится к числу распространенных растений.

Приведем также примеры папоротников:

• Орляк обыкновенный.
• Щитовник.
• Сальвиния.
• Кочедыжник.
• Костенец.

Итак, хвощи, плауны, папоротники отличаются широким многообразием. Многие виды этих растений активно применяются человеком. Так, папоротники нередко становятся подлинными украшениями композиций ландшафтного дизайна.

Познакомимся с некоторыми малоизвестными фактами из биологии плаунов, хвощей и папоротников:

• Споры плауна нашли оригинальное использование — они помогают имитировать молнии в театральных постановках, а также применяются для производства салютов.
• Растут плауны очень медленно, особенно в первые годы своей жизни. При этом чем старше растение, тем более быстрыми являются его темпы роста.
• Хвощи — лакомство для кабанов и оленей, но ядовиты для лошадей.
• Растения эти появились на Земле раньше динозавров.
• Лазающий южноамериканский хвощ — абсолютный рекордсмен по длине, его стебель может быть более 10 метров.
• Хвощ зимующий нашел широкое применение в ландшафтном дизайне при создании японских садов: он успешно имитирует бамбук.
• В тропических лесах произрастают древовидные папоротники, стволы которых используются в качестве строительного материала, например, черный древовидный вид может достигать в длину 20 метров.
• Некоторые виды папоротников использовались в магии для наведения порчи или проклятия.
• Отдельные разновидности папоротников, например Сальвиния, произрастают в воде.

Плауны, хвощи, папоротники — древние растения. До наших дней дошла лишь малая часть их былого многообразия. Интересно, что голосеменные и покрытосеменные растения их полностью не вытеснили, а продолжили развиваться параллельно.

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.

Значение папоротникообразных

Именно внешнее строение папоротника и его особенности в настоящее время сделали это растение одной из самых популярных декоративных культур. Оно широко используется для озеленения различных ландшафтов и территорий. Да и любители комнатных растений давно уже присмотрели различные виды папоротников для озеленения домов, квартир и различных помещений.

В природе эти растения являются составной частью многих экосистем, значительно увеличивая их биомассу.

Однако самое большое значение папоротникообразных заключается в образовании очень важного полезного ископаемого — каменного угля. В древности все споровые растения представляли собой гигантские деревья

Из их отмерших стволов в условиях высокого давления и недостатка кислорода и образовался каменный уголь. Ученые-палеонтологи до сих пор находят в пластах этого вещества окаменевшие остатки древних споровых растений.

Велико значение папоротникообразных и в медицине. Например, корневища щитовника мужского обладают очень сильным противоглистным действием. А вот адиантум (венерин волос) вызывает рвотный рефлекс, при этом не раздражая слизистые оболочки. Действует он и как слабительное и мочегонное средство. Гроздовник простой издавна использовался в качестве противоядия от змеиных укусов. В тибетской медицине широко используется многоножка виргинская. Из нее изготовляют болеутоляющие и противопростудные лекарства.

Строение папоротника является наиболее сложным и прогрессивным среди всех высших споровых растений. В его жизненном цикле преобладает спорофит. Современные папоротники чаще всего представлены травянистыми жизненными формами, которые занимают важную нишу в разнообразных экосистемах.

Развитие гаметофита

Споры папоротника развиваются только во влажной почве. Их распространение происходит при помощи воды, ветра, насекомых и птиц. В результате прорастания споры формируется пластинка. В поперечном сечении ее размер едва достигает 3 мм. Заросток папоротника прикрепляется к земле с помощью ризоидов, что обеспечивает еще и дополнительное питание растения.

На нижней стороне этой структуры располагаются половые органы — гаметангии. Эти структуры также имеют микроскопические размеры, которые даже сложно представить. Они бывают двух типов. Мужские называются антеридии. В них созревают сперматозоиды. Это половые клетки, которые имеют жгутики. Но передвижение сперматозоидов возможно только при наличии воды. Поэтому наличие влаги является обязательным условием для осуществления процесса оплодотворения у всех споровых растений. Женские половые органы называются архегонии. В них формируются неподвижные яйцеклетки.

Для папоротников характерно перекрестное оплодотворение. Это объясняется тем, что созревание антеридиев и архегониев происходит в разное время. Поэтому слияние гамет обычно происходит между разными проростками.

Папоротник – древнейшее растение на планете

Папоротники на Земле существовали еще 40 миллионов лет назад. Конечно, изначально они сильно отличались от прошедших эволюцию экземпляров, которые сейчас произрастают на нашей голубой планете. Древние папоротники имели гигантские размеры и были похожи больше на деревья, чем на растения. Но и сейчас виды, которые мы называем папоротниками, настолько разнообразны, что роднит их только форма листа и способ размножения. В наше время ученые-ботаники насчитывают свыше 10 тысяч видов этого экзотического растения.

Ареал произрастания папоротников огромен. Большинство видов предпочитает леса и болотистую местность. Некоторые виды растений встречаются высоко в горах, где цепляются своими корнями за расщелины скал. Есть папоротники, способные выжить в безводных пустынях.

Наблюдаются и такие, что растут прямо на деревьях. За столь длительный период существования растение приспособилось к жизни в самых экстремальных условиях.

Экология

Папоротники в Мьюир Вудс, Калифорния

Стереотипное изображение папоротников, растущих во влажных тенистых лесных уголках, далеко не полное представление о местообитаниях, где можно найти их растущие. Виды папоротников обитают в самых разных средах обитания , от удаленных горных возвышенностей до сухих скал пустыни , водоемов или открытых полей. Папоротники в целом можно рассматривать как в основном специалистов в маргинальных средах обитания, часто преуспевающих в местах, где различные факторы окружающей среды ограничивают успех цветущих растений . Некоторые папоротники являются одними из самых серьезных видов сорняков в мире, в том числе папоротник папоротник, растущий в высокогорных районах Шотландии, или папоротник-комар ( Azolla ), растущий в тропических озерах; оба вида образуют большие агрессивно распространяющиеся колонии. Папоротники можно встретить в четырех типах местообитаний: влажные тенистые леса ; трещины в скалах, особенно когда они закрыты от прямых солнечных лучей; кислые водно-болотные угодья, включая болота и болота ; и тропические деревья , многие виды которых являются эпифитами (от четверти до трети всех видов папоротников).

Особенно эпифитные папоротники оказались хозяевами огромного разнообразия беспозвоночных. Предполагается, что одни только птичьи гнездовые папоротники содержат до половины биомассы беспозвоночных в пределах гектара полога тропического леса .

Многие папоротники зависят от ассоциаций с микоризными грибами. Многие папоротники растут только в определенных диапазонах pH; например, вьющийся папоротник ( Lygodium palmatum ) в восточной части Северной Америки будет расти только на влажных, сильно кислых почвах, в то время как папоротник луковичного пузыря ( Cystopteris bulbifera ) с перекрывающимся ареалом встречается только на известняке .

Споры богаты липидами , белком и калориями , поэтому некоторые позвоночные едят их. Было обнаружено, что европейская лесная мышь ( Apodemus sylvaticus ) поедает споры Culcita macrocarpa и снегиря ( Pyrrhula murina ), а новозеландская короткохвостая летучая мышь ( Mystacina tuberculata ) также ест споры папоротника.

Жизненный цикл

Гаметофит ( таллоидная зеленая масса) и спорофит (восходящий валик) Onoclea sensibilis

Папоротники — сосудистые растения, отличающиеся от ликофитов наличием настоящих листьев (мегафиллов), которые часто бывают перистыми . Они отличаются от семенных растений ( голосеменных и покрытосеменных ) размножением спорами, лишены цветов и семян . Как и все наземные растения , у них есть жизненный цикл, называемый чередованием поколений , характеризующийся чередованием диплоидных спорофитных и гаплоидных гаметофитных фаз. Диплоидный спорофит имеет 2 n парных хромосом , где n варьируется от вида к виду. Гаплоидный гаметофит имеет n непарных хромосом, то есть вдвое меньше спорофита. Гаметофит папоротников — свободноживущий организм, тогда как гаметофит голосеменных и покрытосеменных зависит от спорофита.

Жизненный цикл типичного папоротника протекает следующим образом:

1. Фаза диплоидных спорофитов производит гаплоидные споры посредством мейоза (процесс деления клеток, который уменьшает количество хромосом наполовину).
2. Спора превращается в свободноживущий гаплоидный гаметофит путем митоза (процесс деления клеток, который поддерживает количество хромосом). Гаметофит обычно состоит из фотосинтетического проталлуса .
3. Гаметофит производит гаметы (часто как сперматозоиды, так и яйца на одном и том же проталлусе) путем митоза.
4. Подвижный сперматозоид с жгутиками оплодотворяет яйцеклетку, которая остается прикрепленной к проталлусу.
5. Оплодотворенная яйцеклетка теперь представляет собой диплоидную зиготу и вырастает путем митоза в диплоидный спорофит (типичное растение папоротник).

посадка растений на коряги и камни

Одним из самых интересных приемов которые дал миру Takashi Amano является посадка растений на коряги и камни (dressed wood). Он отработал этот прием до совершенства. Takasho Amano говорит что без растений коряги смотрятся неестественно.

Начинающий аквариумист при помощи посадки самых простых растений на коряги может создать очень красивый и несложный в создании и обслуживании аквариум. Можно высадить только растения переднего плана (риччию), анубиасы и папоротники на корягах, и всего несколько кустиков на заднем плане — так можно сделать очень красивый акваскейп не затрагивая такие сложные вопросы как мастерство подрезки растений, содержание требовательных видов и сложные приемы композиции с использованием красных растений¬.

Для прикрепления этих растений на коряги и камни понадобятся: — Привязывание риччии леской — просто пытка. Лучший вариант закрепления Riccia¬ — это разложить ее на камне и надеть поверх сеточку для волос, завязав внизу. Хуже — чулком в крупную сетку. — для мхов, папоротников, анубиасов — черная хлопчатобумажная нить, медная проволока в изоляции (марки ПВ). Самый удобный вариант — узкая клейкая лента для завязывания мусорных пакетов.

Anubias var. nana проще высаживать так: привязать черной х/б нитью продолговатый камень снизу вдоль стебля (ризома) между корнями, и просто поставить куст в нужном месте на корягу или грунт. Нитка вскоре сгниет, но анубиас к тому времени прочно прикрепится корнями к камню. Если поставить анубиас на корягу торчащую над грунтом, привязав его сначала к камню, свисающие корни Anubias nana со временем обрастут водорослями и Яванским мхом, придав коряге «старый» и дикий вид. Висящие корни анубиаса поросшие водорослями и мхом очень эффектный прием для создания природного вида акваскейпа.

• Лучший способ закрепления мхов на корягах: взять длинную прядь мха, и распределив вдоль нити сплести их скручиванием. Затем нить со мхом просто намотать на корягу, не привязывая.

• Когда привязываешь на коряги и камни мох Fontinalis он очень быстро высыхает – опрыскивай его!

Лучший способ поселить в нужном месте мох под/между корягами или камнями, это взяв несколько тонких длинный нитей мха обмотать ими небольшой продолговатый черный камень. Положите камень в нужное место. Со временем мох прочно прикрепится и к камню, и к тому месту где вы его положите.

• ОБЯЗАТЕЛЬНО заполняйте ВСЕ пустоты под корягами мхами (Java moss, Fontinalis), и такими растениями как Anubias barteri var. nana, Microsorum Windlov, Microsorum pteropus. Сверху дыры можно прикрыть камнем с привязанной Riccia fluitans. Привязывайте мхи и папоротники на неестественные места коряг, как места среза или стыка одной коряги с другой.

ADA о том как прикреплять растения к корягам и камням:

«Если камни или коряги просто поместить в аквариум, они расстроят баланс тем, что слишком необработанные. Они будут выглядеть неестественно. Их нужно одеть мхами и папоротниками чтобы придать им подходящий «старый», wabi-sabi вид.

Чтобы прикрепить Fontinalis или Java moss на камни или коряги, поместите их на поверхность которая будет повернута к переднему стеклу, и прочно закрепите при помощи черной хлопковой нити. Мох не должен быть настолько толстым что его трудно прикрепить. Через один или два месяца нить сгниет, а мох прочно прикрепится к поверхности и будет расти дальше. Другой метод — это вставить мох в щели в коряге или камне при помощи пинцета. Результат будет тот-же, но эта процедура требует больше времени.

Посадка и размещение

Яванский мох реализует две функции – декоративную и утилитарную. Он незаменимый помощник для разведения живородящих и икромечущих рыбок. Из-за своей пористой структуры он становится местом нереста.

Если говорить о декоративности яванского мха, то его применение в этих целях может ограничиться только фантазией аквариумиста. Чаще всего он будет крепиться на камнях и причудливых корягах. На опоре удерживается с помощью тончайшей лески или нитки без образования зазора. Сначала это смотрится не слишком привлекательно, но спустя месяц внешний вид оформления становится ухоженным.

Несмотря на обилие положительных характеристик худший враг растения – грязь и нитчатка

Поэтому очень важно постоянно поддерживать чистоту – очищать дно и стены от ила и скапливающегося грунта. Плохие условия содержания очень быстро отразятся на росте и состоянии яванского мха