Цикл развития папоротника щитовника мужского


Миллионы лет назад папоротники на нашей планете представляли собой гигантские растения, составляющие целые леса. Сегодня существует большое количество их подвидов, они значительно меньше своих предков по размерам. Наиболее распространенным среди них является щитовник мужской.

Внешний вид папоротника

Это многолетнее растение с толстым и коротким корневищем, поверхность которого покрыта прошлогодними остатками листовых черешков и широкими черными чешуйками. Стебель развит очень слабо, его практически нет, а крупные темно-зеленые листья, достигающие порой 1 метра в длину, растут пучком непосредственно из корневища.

Жизненный цикл щитовника мужского предусматривает развитие листьев в течение нескольких лет. Листовые зачатки, появляющиеся в точке роста у основания корневища, перезимовывают, после чего приобретают улиткообразную форму.

В таком виде они проводят еще один год, в течение которого их нежные ткани очень хорошо защищены от любых внешних повреждений и от высыхания. И только на третий год листья развертываются и достигают полного развития. Живут они всего один сезон. Выполнив свою вегетативную функцию, к осени листья увядают.

Распространение щитовника мужского

Этот вид папоротника освоил достаточно большие территории и встречается почти повсеместно – от Скандинавии до Средиземноморья, в Северной Америке и даже в Арктике. Широко распространен он и в России. Щитовник мужской предпочитает хвойные и смешанные леса, где высокая влажность и слабое проникновение солнечных лучей.

Больше всего обнаружено зарослей папоротника в местах с преобладанием таких деревьев, как осина, липа, береза, а также в елово-пихтовых лесах. Реже можно встретить это растение в сосняках, т. к. влага там сохраняется очень плохо. В горной местности щитовник произрастает на защищенных от ветра склонах и в расщелинах скал.

Особенности строения

Как и любой другой папоротник, щитовник мужской является многолетним растением. Слаборазвитый стебель расположен горизонтально и представлен корневищем. Листья, называемые вайи и характеризующиеся длительным верхушечным ростом, кроме фотосинтеза, выполняют еще и функцию спороношения.

Спорангии, расположенные на листе папоротника, могут быть одиночными или групповыми. Небольшая зеленая пластинка, называемая заросток, имеет ризоиды, которыми крепится к субстрату, поглощая воду и минеральные вещества. Ее клетки содержат хлорофилл, необходимый для осуществления фотосинтеза. На заростке располагаются и органы размножения – женский с одной яйцеклеткой (архегония) и мужской со множеством сперматозоидов (антеридия).

Цикл развития щитовника мужского

Этот вид папоротника представляет собой пример растения, имеющего спорофит и гаметофит в виде самостоятельно существующих организмов, которые лишь на короткое время совмещаются в определенный период жизни растения.

Сначала на листовых пластинках образуются сорусы, через поперечный срез которых можно разглядеть множество спорангиев, прикрытых зонтиковидным покрывалом, носящим название индузиум. Состоящая из тонкостенных клеток стенка спорангия состоит из одного слоя, и лишь на ее гребне имеется утолщенная оболочка, называемая колечком. В нижней его части есть участок, не охваченный кольцом, – это так называемое устье, в котором и осуществляется разрыв, когда созревают гаплоидные споры. Создается большое напряжение, кольцо разгибается и резко принимает обратно исходное положение. При этом оно срабатывает, как катапульта, и выбрасывает споры. Щитовник мужской способен распространить их на расстояние до 5 метров.

При определенных условиях споры прорастают и превращаются в заросток. Скапливающаяся из почвы влага способствует проникновению сперматозоидов внутрь яйцеклетки, вследствие чего и происходит оплодотворение. Так появляется новое молодое растение, которое первое время крепится к заростку и питается за его счет. Лишь после того, как тот отомрет, растение начинает существовать самостоятельно. Таким образом, жизненный цикл папоротника щитовника мужского включает в себя смену бесполого и полового поколений.

Условия для размножения

Споры, с помощью которых и происходит размножение, созревают обычно к концу июля. Пересадку папоротника рекомендуется проводить весной до момента появления на деревьях листьев или в конце лета. При благоприятных условиях может произойти самосев. Уровень влажности и качество почвы имеют очень большое значение для развития такого растения, как щитовник мужской, размножение которого во многом зависит именно от этих факторов.

Активнее этот процесс происходит в слабокислой среде. Неблагоприятными считаются условия в листьях старых растений, где недостаточно света и имеется большое количество ингибиторов. Лучше всего развитие зародышей происходит в гнилых пнях или стволах деревьев.

Читать также:  Из каких отрубов мяса свиней изготавливают буженину

Использование

Широко известен папоротник своими лечебными свойствами и с давних пор применяется в народной медицине. На его основе в современной фармакологии производят противоглистные препараты. Они способны парализовать паразитов, после чего те погибают. Такое действие обусловлено наличием большого количества токсичных веществ, поэтому нужно грамотно применять щитовник мужской.

Описание рецептов приготовления настоев, отваров из корневища этого растения рекомендуется изучить и людям, страдающим варикозным расширением вен, судорогами в ножных мышцах и ревматизмом.

В дикой природе большое количество животных использует щитовник в качестве пищи. Особенно любят полакомиться его листьями лоси.

Очень высоко ценится и в ландшафтном дизайне щитовник мужской. Строение его красивых листьев, похожих на ажурные пластины, позволяет применять его в городском озеленении, в парках, декорируя им ограды и дома. Садоводам известно более тридцати культурных форм этого растения.

Сохранение популяции

Хотя тот вид папоротника довольно широко распространен, постепенно происходит сокращение его популяции. Этому есть несколько причин. Одна из них – массовая вырубка лесов. Щитовник мужской относится к тем уязвимым растениям, которые имеют очень чувствительные корни и поэтому тяжело переносят любое человеческое вмешательство в свою среду.

Кроме того, это растение – предмет постоянного сбора. Его заготавливают в качестве лекарственного сырья, а некоторые кожевенники используют щитовник для дубления и покраски кожи.

Читайте также:

  1. Амфотерные гидроксиды (на примере гидроксида цинка или алюминия). Взаимодействие их с кислотами, щелочами, разложение при нагревании.
  2. Анализ причин выхода из строя скважин оборудованных ШСНУ на примере фонда скважин НГДУ «Лениногорскнефть» за период 2011-2013 года.
  3. Анатомия брюшины в полости мужского и женского таза. Отношение брюшины к прямой кишке, мочевому пузырю, матке и др. органам таза.
  4. Билет 27. Анализ безопасности отдельных групп непродовольственных товаров (рассмотреть на примере), возможные пути повышения безопасности.
  5. Взаимное влияние атомов в молекулах органических веществ на примере этанола и фенола.
  6. Взаимодействие аллелей одного гена, их характеристика. Механизмывзаимодействия аллелей одного гена на примере наследования формы семян гороха. множественный аллелизм.
  7. Взаимоотношения в системе «паразит-хозяин» на примере особей. Действие паразита на хозяина.
  8. Винительный падеж существительных мужского и женского рода
  9. Внутреннее строение стебля (на примере липы).
  10. Вопрос №5 Цикл развития Голосеменных на примере сосны обыкновенной.
  11. Вопрос45.Круговорот важнейших биогенных элементов (на примере углерода, азота и др.) в биосфере. Изменения в биосфере.
  12. Голосеменные растения. Общая характеристика. Жизненный цикл на примере хвойных.

Цикл развития папоротникообразных растений

В цикле развития папоротника преобладает спорофит. Взрослый многолетний спорофит (растение с диплоидным набором хромосом) представляет собой корневище, закрепленное в почве придаточными корнями. Из почек корневища весной на поверхность почвы выходят спороносные листья – вайи, с нижней стороны которых располагаются спорангии, собранные группами в сорусы, закрытые специальным защитным покрывальцем – индузием. В спорангиях происходит формирование спор из клеток спорогенной ткани в результате редукционного деления мейозом. Спорангии в своем строении имеют ножки, в оболочке каждого из них находится ряд специализированных клеток с неравномерно утолщенными стенками – механический поясок (анулюс). При созревании спор клетки механического пояска обезвоживаются первыми, что приводит к их деформации и резкому выворачиванию (раскрытию) спорангия наизнанку с катапультированием спор. Споры, попадая на почву, при благоприятных условиях прорастают в протонему, которая позже разрастается до плоского сердцевидного фотосинтезирующего заростка – двуполого гаметофита. С нижней стороны гаметофита находятся ризоиды, которыми он крепится к грунту, антеридии и архегонии. Антеридии возникают раньше, ближе к острому краю сердцевидного заростка, а архегонии позже ближе к выемке заростковой пластинки. Разница во времени формирования двух типов гаметангиев способствует перекрестному оплодотворению папоротников. Для перемещения многожгутиковых сперматозоидов из антеридиев к яйцеклеткам в архегониях необходима вода, которая скапливается с нижней стороны таллома заростка после дождя или росы. После полового процесса (слияния сперматозоида и яйцеклетки) из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) развивается зародыш – маленький спорофит, который на первых этапах развития питается за счет гаметофита, а после укоренения переходит на автотрофное питание, становясь независимым организмом. К этому времени гаметофит отмирает.

Читать также:  Информация о колокольчике цветке

Рис. 38. Схема жизненного цикла папоротника щитника мужского

Рис. 39. Жизненный цикл папоротника щитника мужского

Голосеменные растения –группа семенных растений, особенностью которых является наличие семенных зачатков, расположенных открыто на семенных листках (чешуях). Голосеменные размножаются семенами и насчитывают около 1000 видов растений.

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 4011 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

В цикле развития папоротника преобладает спорофит. Взрослый многолетний спорофит (растение с диплоидным набором хромосом) представляет собой корневище, закрепленное в почве придаточными корнями. Из почек корневища весной на поверхность почвы выходят спороносные листья – вайи. С нижней стороны, которых располагаются спорангии, собранные группами всорусы, закрытые специальным защитным покрывальцем –индузием. В спорангиях происходит формирование спор из клеток спорогенной ткани, в результате редукционного деления мейозом. Спорангии в своем строении имеют ножки, и в оболочке каждого из них находится ряд специализированных клеток с неравномерно утолщенными стенками –механический поясок(анулюс). При созревании спор клетки механического пояска обезвоживаются первыми, что приводит к их деформации и резкого выворачивания (раскрытию) спорангия наизнанку с катапультированием спор. Споры в благоприятных условиях прорастают в протонему, которая позже разрастается до плоского сердцевидного фотосинтезирующего заростка – двуполого гаметофита. С нижней стороны гаметофита находятся ризоиды, которыми он крепится к грунту, антеридии и архегонии. Антеридии возникают раньше, ближе к острому краю сердцевидного заростка, а архегонии позже ближе к выемке заростковой пластинки. Разница во времени формирования двух типов гаметангиев способствует перекрестному оплодотворению папоротников. Для перемещения многожгутиковых сперматозоидов из антеридиев к яйцеклеткам в архегониях необходима вода, которая скапливается с нижней стороны таллома заростка после дождя или росы. После полового процесса из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш – маленький спорофит, который на первых этапах развития питается за счет гаметофита, а после укоренения переходит на автотрофное питание становясь независимым организмом. К этому времени гаметофит отмирает.

Цикл развития голосеменных растений на примере сосны обыкновенной

В жизненном цикле сосны обыкновенной и всех голосеменных взрослые рослые растения представлены спорофитом – диплоидным (2n) поколением. Сосна обыкновенная относится к древесной жизненной форме растений, которая развивается из семенного зародыша и состоит из корня – корневой системы и побега – надземной системы вегетативных побегов: ствола, ветвей, листьев и генеративных побегов мужских и женских шишек.

Корневая система сосны обыкновенной стержневая, длиной до 20-30 м, образованная главным корнем разветвленным в боковые. Корни сосны могут вступать в симбиоз (взаимовыгодное сосуществование) с мицелием (телом) грибов, например маслят, создавая микоризу (грибокорень). Гифы (выросты мицелия) оплетают корни сосны от кончиков к зоне всасывания и проникают внутрь, подключаясь к проводящим пучкам. Поглощая органические вещества из растения, гриб поставляет в растение воду с минеральными веществами.

Одревесневший вертикальный стебель сосны – ствол, достигает в высоту до 30-40 м, имеет развитую в верхней части мутовчатую систему боковых ветвей – удлиненных побегов. Удлиненные побеги покрыты сидячими, спирально расположенными бурыми чешуеобразными листочками. Заканчиваются удлиненные побеги яйцевидными, конусообразными, коричневыми почками, покрытые смолой. В пазухах чешуевидных листочков развиваются укороченные побеги, из которых растет по два листка – хвоинки. Пара листьев сосны обыкновенной, длиной — 3-8 см, толщиной — 1,5-2 мм, при основании покрытые влагалищем, функционирует (живет) 3-5 лет и опадает вместе с укороченным побегом.

Мужские шишки — спороносные колоски (стробилы), образуются весной у основания молодых удлиненных побегов. Они собраны на общей оси. Каждая отдельная шишка длиной — 8-12 мм, желтого или розового цвета, состоит из короткого стержня (оси), на котором спирально расположены редуцированные спороносные листья – микроспорофиллы. С нижней стороны микроспорофиллов расположены по два микроспорангия. В микроспорангиях – пыльцевых камерах, в результате мейоза (редукционного деления) из диплоидных клеток спорогенной ткани образуются гаплоидные микроспоры. Клетка микроспоры имеет двойную оболочку: внешнюю, толстую –экзинуи внутреннюю, тонкую –интину. В двух местах экзина не срастается с интиной, образуя вздутия – воздушные мешки. Клетка микроспоры через некоторое время после формирования дважды делится митозом, образуя четыре гаплоидные клетки: вегетативную, генеративную (антиридиальную) и две проталиальные клетки. Проталиальные клетки являются резервными, поэтому отставая через некоторое время в росте, отдают свой ресурс на развитие генеративной и вегетативной клеток, быстро дегенерируют и исчезают. Таким образом образуется четырехклеточный мужской гаметофит окруженный двойной оболочкой микроспоры – пыльца.

Читать также:  Как построить ферму для бычков

Женские шишки появляются на верхушках удлиненных побегов одиночно или группой по 2-3 шт., Длиной — 3-7 см, конусообразные, симметричные. Состоят из стержня (оси), на котором спирально расположены мегаспорофиллы — женские спороносные листья. Каждый мегаспорофилл включает в себя расположенную сверху маленькую покровную чешую и большую семенную чешую под ней. С верхней стороны семенной чешуи, у ее основания, находятся два семенных зачатка, прикрытые покровной чешуей. Семенной зачаток представляет собой магаспорогенную ткань – нуцелус, покрытый покровной тканью – интигументом. На верхушке семенного зачатка обращенного к оси шишки в интигументе остается отверстие – пыльцевход (микропиле).

Весной (в мае) после созревания (полного формирования) пыльцы, микроспорангии, в которых она содержится, лопаются. Пыльца заносится воздушными потоками (ветром) между чешуями женских шишек, которые в то время широко раскрыты и доступ к семенным зачаткам открыт. Процесс попадания пыльцы на микропиле семенных зачатков называется опылением. Залетая между покровной и семенной чешуей пыльца приклеивается к клейкого вещества которое выделяется из микропиле. Через некоторое время вследствие подсыхания этого вещества пыльца затягивается через пыльцевход на нуцелус. После опыления микропиле зарастает, чешуи женской шишки смыкаются и вся шишка снаружи герметизируется (заливается) смолой. После попадания на нуцелус вегетативная клетка пыльцы прорастает в него пыльцевой трубкой. Генеративная клетка заходит внутрь вегетативной клетки и движется в ее апикальной части. Следующие 13 месяцев пыльцевая трубка медленно врастает в нуцелус, в направлении будущего женского гаметофита, который будет сформирован позже.

Через месяц после опыления одна клетка нуцелуса – археспориальная клетка делится мейозом, образуя четыре гаплоидные мегаспоры. Три из них дегенерируют, а наиболее удалённая от ми-кропиле четвертая мегаспора начинает расти. Ее развитие в мегагаметофит (женский гаметофит, или эндосперм) начинается через шесть месяцев после опыления и требует для завершения своего формирования еще полгода. В течение этого времени клетка мегаспоры митотическим разделением увеличивает количество своих ядер примерно до 2000 шт. На 13 месяц после опыления, в мегаспоре происходит цитокинез – разделение многоядерной клетки клеточными стенками, которые локализуют ядра в отдельных клетках. Образованная гаплоидная ткань называется эндоспермом. На 13-15 месяц после опыления, ближе к микропиле из клеток эндосперма формируются два-три редуцированных архегонии с яйцеклетками в середине. Эндосперм с двумя архегонии представляет собой женский гаметофит (заросток).

К моменту завершения формирования женского гаметофита и проникновение в него пыльцевой трубки, генеративная клетка, в середине вегетативной клетки (пыльцевой трубки), делится на две дочерние – стерильнуюклетку (клетку-ножку) исперматогеннуюклетку (клетку тела). После чего сперматогенная клетка делится на дваспермия. Вегетативная клетка с двумя спермиями в середине представляет собой полностью развитый мужской гаметофит. Проникнувши в архегоний и достигнув яйцеклетки, вегетативная клетка (пыльцевая трубка) лопается, и один из спермиев сливается с яйцеклеткой, формируя зиготу, другой спермий погибает (дегенерирует). Процесс оплодотворения происходит приблизительно на 13-15 месяц после опыления. Обычно оплодотворяются и начинают развиваться в зародыши оплодотворенные яйцеклетки (зиготы) всех архегониев (полиэмбриология), однако, как правило только один зародыш формируется полностью. На ранней стадии эмбриогенеза из зиготы путем деления клеток, образуется предзародок, который формирует в базальной части архегония четыре четырехъярусных колонны клеток. Все четыре апикальные (верхушечные) клетки колонн (т.е. наиболее удаленного от микропилярного конца семязачатка) начинают развиваться в зародыши. Одновременно четыре клетки следующего ряда — клетки суспензорий (под-вески) сильно вытягиваются и проталкивают четыре несформированных зародыша в глубь женского гаметофита. Но только один из зародышей развивается полностью.

В ходе эмбриогенеза интегумент преобразуется в семенную оболочку (кожуру). Семена сосны обыкновенной черного цвета, диаметром 4-5 мм, перепончатым крыловидной выростом оболочки семени, длиной 12-20 мм. Формируется в течение 6 месяцев и полностью вызревает в ноябре-декабре, через 18-21 месяц после опыления. Женские шишки при созревании становятся матовыми от серо-светло-коричневого до серо-зеленого цвета; открываются (широко раскрывают свои чешуи) с февраля по апрель и вскоре опадают.

Помогла статья? Оцените её
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

Добавить комментарий
Adblock detector