Размножение папоротников с помощью спор и другие способы

Папоротники

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 2018-2020

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 Беллевичу Юрию.

Какой способ более эффективный

Размножать папоротники вегетативно проще всего. Эти способы гарантируют почти 100% приживаемость побегов, поэтому обычно только их используют при комнатном размножении большинства видов растения.

Проще всего размножать папоротники вегетативно!Посев спор – процесс сложный и трудоемкий. Он требует постоянного поддержания необходимой температуры и влажности почвы, даже при однократном пересыхании земли в контейнере весь посев погибает. Поэтому размножение спорами в условиях квартиры малоэффективно. Такой способ применяется крайне редко и только для видов, которые не дают отводков и имеют единственную точку роста.

Общие сведения

Классические способы размножения папоротника

В зависимости от разновидности и строения папоротника их размножают спорами или вегетативно. Каждая разновидность плауна отличается своим морфологическим строением.

Споровый метод обладает самой высокой приживаемостью, однако он требует много времени и терпения для сбора посадочного материала. Споры необходимо собрать и посеять их в грунт.

Такие декоративные виды как «Осмунда коричевая», «Щитовники», «Клейтона», «Многоножка вергинская», родом из Северной Америки и Дальнего Востока размножаются исключительно половым путем (спорами).

Вегетативным методом размножают с помощью выводковых почек, укореняя боковые воздушные усы, делением корневища.

На заметку!

Эти виды папоротника разрастаются в стороны довольно быстро, захватывая много территории. Для ограничения роста корневища вширь их высаживают в просторные контейнеры без днища.

Растения таких видов как: «Костянец», «Адиантум», «Дориоптерис», «Вудвардия», «Многорядники», «Тектарии» обладают способностью размножения выводными почками.

Выводные почки «детки» образуются на вайях. Длительное время «детки» развиваются на материнском растении. Со временем они опадают и попадая во влажную почву укореняются.

Этот процесс можно ускорить. «Детку» с кусочком вайи отделяют от материнского экземпляра и углубляют в рыхлый, питательный грунт. Так она развивается значительно быстрее.

Размножение спорами

На одном кусте папоротника созревает несколько миллионов спор, микроскопических клеток для полового размножения. Они созревают в спорангиях, которые собраны в сорусы. Как только спорангии приобретают коричневую окраску, это означает, что они созрели. Их расположение на вайе разнообразно, в зависимости от принадлежности к тому или иному семейству.

Встречаются виды, у которых сорусы расположены в верхней части листа, в таком случае споры легче рассеиваются. Иногда они формируются на определенных вайях, без хлорофилла. Эти особенные листья образуются в конце лета.

У большинства видов споры созревают к осени, когда цвет соруса становится бурым.

На заметку!

Сроки жизнеспособности пор исчисляются несколькими десятками лет, что объясняет их долгую сохранность в живой природе.

Перед посевом споры отделяют от листьев. Для этого нужно аккуратно постучать по бумажному пакету и они коричневый порошок осыплется с вай.

Для посева спор подходит легкая, торфяная, слабокислая почва. Можно использовать готовую смесь для фиалок или смешать верховой торф с песком (3:1), листовую землю с песком (3:1). За исключением таких видов как: «Асплениум», «Многоножка», которым подходит известковая среда.

• Почву заранее просеивают и удаляют крупные частицы.

• Пропаривают на водяной бане около 3-4 часов, для уничтожения вредителей и патогенных грибов.
• Неглубокие, чистые емкости наполняют почвенной смесью на 3-4 см. и увлажняют.
• Споры распределяют по поверхности грунта, ничем не присыпая.
• Емкости накрывают стеклом или пакетом, для поддержания высокой влажности.
• Помещают в светлом, теплом помещении, с температурой воздуха +18°С., +25°С.

Важно!

При температуре ниже +15° С., прорастание спор замедляется или приостанавливается совсем.

Сроки прорастания плаунов зависят от их разновидности. От одного до двух месяцев. У древовидных папоротников, которые выращиваются как комнатные растения прорастание может длиться до двух лет.

Появившиеся заростки обязательно закрывают от прямых солнечных лучей. Весь период проращивания нужно поддерживать влажность грунта.

В сухой земле процесс оплодотворения прекратится. Увлажняют субстрат только с поддона, чистой водой, без хлора. Подойдет талая, дождевая вода.

Как происходит размножение папоротников в природе

Обычно в естественных условиях папоротники размножаются с помощью спор или выводковой почки. В течение всего жизненного цикла растения проходят стадии спорофит и гаметофит. Иногда при распространении корневой системы и увеличении новых организмов происходит самостоятельное расселение через половые ветки. В подобных местах появляется заросток, который зарождается на месте спорового кармана.

Процесс размножения прост: на вайях образуются спорангии, в которых развиваются споры с одинарным набором хромосом. После созревания споры распространяются по воде или ветру. Папоротник размножается спорами только в благоприятных температурных условиях. Попадая в подобные условия, заросток прорастает, затем закрепляется на поверхности с помощью ризоидов. В последующем в нижней части пластины развиваются половые клетки со сперматозоидами и яйцеклетками. После полного созревания происходит оплодотворение и зарождение зиготы. Зародыш питается от заростка, пока не обретет собственные корни. Таким образом, из зародыша или гаметофита вырастает настоящий кустарник.

Как размножаются папоротники в природе

Развитие и размножение папоротников в дикой природе занимает чуть больше времени, чем в домашних условиях. Растение размножается с помощью спор или выводковыми почками. Каждый сезон растения класса Папоротниковые формируют споры и проходят циклы спорофитов и гаметофитов.

Схема и описание размножения папоротника естественным путем самостоятельно в природе:

• образование на листьях папоротника спорангий, внутри которых формируются споры;
• после своего полного сформирования они отделяются от пластин и разносятся в воде или по округе с помощью ветра;
• при хороших климатических условиях из них вырастает заросток, который при помощи своего ризоида закрепляется в грунте;
• на нижней стороне этого заростка появляются женские и мужские половые клетки, внутри которых происходит оплодотворение;
• вскоре зарождается зигота, которая формирует свою корневую систему и прорастает в почву.

Обратите внимание! Споры формируются только на споровых листьях, а у папоротников есть еще стерильные или бесполые пластины

Размножение цветка

Всем известны этнические басни о приносящем достояние и фортуну цветке папоротника. Отыскать такое удивительное растение возможно исключительно на протяжении одной ночи в году при его цветении.

Вследствие его структуры папоротники не цветут. Как же происходит их размножение? Оказывается, папоротники обладают одним из старейших приемов получения зародышей при помощи спор.

В домашней обстановке данный метод достаточно сложен из-за длительного появления зародышей растений. При появлении редких видов, размножение спорами невозможно отменить.

Методов увеличения папоротников большое количество. Некоторые типы с легкостью размножить при помощи дробления подземных частей. Иные предоставляют приращение на специфических усах.

А некоторые для ускорения разрастания и обеспечения собственному потомству больше возможностей на выживание, стали живородящими. Появляются порожденные розетки напрямик на вайях. После подрастания зачатков, они осыпаются и укореняются.

Размножение комнатного папоротника

Наиболее подходящим способом для размножения нефролеписа является деление материнского куста. Это действие можно произвести в период пересадки. Растение осматривается на наличие дочерних розеток, после чего они отделяются с частью корней от общего корневища. Их также необходимо высадить заранее подготовленный грунт.

На этапе взращивания нового папоротника необходимо тщательно следить за микроклиматом в помещении и строго соблюдать все требования по уходу за цветком. Часть розеток не приживается, что является нормой. Однако деление комнатного папоротника является самым простым методом по его размножению.

Основные систематические категории

Задание относится к базовому уровню сложности. Суть задания в том, чтобы выбрать несколько правильных ответов. За корректное выполнение дается 2 балла.

Раздел именуется «Основные систематические категории», предлагается два раздела:

2.Основные систематические категории, их соподчиненность

Всего два раздела, заданий на «Решу ЕГЭ» по количеству мало, но в «Многообразии организмов» могут встречаться самые разные вопросы, к которым нельзя целенаправленно подготовиться. Что же касается систематики, то здесь все банально. Запомнить хорошенько один раз, и все пойдет как по маслу.

Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения. Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных. Внешнее и внутреннее оплодотворение.

Онтогенез и присущие ему закономерности.

Многообразие организмов. Значение работ К. Линнея и Ж-Б. Ламарка. Основные систематические (таксономические) категории: вид, род, семейство, отряд (порядок), класс, тип (отдел), царство; их соподчиненность.

Царство бактерий, строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе. Бактерии – возбудители заболеваний растений, животных, человека. Профилактика заболеваний, вызываемых бактериями.

Царство грибов, строение, жизнедеятельность, размножение. Лишайники, их разнообразие, особенности строения и жизнедеятельности

Многообразие растений. Основные отделы растений. Классы покрытосеменных, роль растений в природе и жизни человека.

Царство животных. Одноклеточные и многоклеточные животные. Характеристика основных типов беспозвоночных, классов членистоногих. Особенности строения, жизнедеятельности, размножения, роль в природе и жизни человека.

Поделить эти задания каким-то образом практически невозможно, рассмотрим почти 20 вариантов заданий.

Размножение папоротника

Размножение папоротника

Размножение папоротника спорами

Папоротник – бесполое растение, которое не имеет цветков и семян, а в природе размножается спорами. На нижней части листа взрослого растения видны небольшие бугорки – это и есть «ёмкости» со спорами.

Споры папоротника

Для размножения папоротника спорами:

1. Осенью «ёмкости» срезают вместе с частью листа и укладывают для просушки в бумажные пакеты.
2. В конце января споры высевают в короба с почвенным субстратом: торф (2 части), листовая земля (1 часть), песок (1 часть). Споры папоротника представляют собою мелкий порошок, который тонким слоем засыпают на поверхность почвы, не присыпая землёй, затем увлажняют из распылителя, закрывают короба стеклом и помещают в тёплое помещение.
3. Споры прорастают обычно на 2-й месяц после посева, тогда следует убрать стекло, дабы обеспечить «малышам» приток воздуха. В этот период зародыши похожи на тонкий слой мха.
4. А вот когда во «мхе» появится смыкание нескольких экземпляров в единые растения, тогда их следует рассадить в отдельные горшочки высотою 7-8 см и диаметром 10-12 см.

Таким образом, к весне вы получите рассаду папоротника, готовую к высадке в открытый грунт.

Размножение папоротника делением куста

Длиннокорневищные папоротники (страусник, орляк) проще размножить делением куста, нежели спорами. Деление куста производится обычно ранней весной, после окончания весенних заморозков.

Размножение папоротника корневищными усами

Некоторые виды папоротника (нефролепис возвышенный и сердцелистный) имеют надземные корневищные усы, из которых вырастают молодые побеги.

Нефролепсис возвышенный (Nephrolepis exaltata)

Усы следует прикопать в почву на глубину 8-12 см. и хорошенько пролить землю водой.

Размножение папоротника выводковыми почками

На листьях некоторых видов папоротников (костенец, многорядник) образуются выводковые почки, из которых впоследствии развиваются молодые растения («детки»).

Костенец волосовидный (Asplenium trichomanes)

«Деток» следует отделить от листа, поместить на увлажнённую поверхность торфяного мха, прикрыть каждую стеклянной банкой и поместить рассаду в тёплое затенённое место в доме. «Детки» быстро укореняются, и через 2-3 недели их можно смело высаживать в открытый грунт.

Размножение папоротников

Папоротники размножаются вегетативным, бесполым и половым путём. Вегетативное размножение распространено среди папоротников широко. Часто оно осуществляется с помощью выводковых почек, возникающих на листьях, стеблях и корнях. Вегетативному размножению служит также превращение стеблей и даже листьев в ползучие столоны. Бесполое размножение происходит за счёт спор, большинство видов — равноспоровые растения, количество разноспоровых среди папоротников невелико.

Вайи папоротника с сорусами по краю

Как правило, на нижней стороне генеративных или смешанных вайев весной появляются группы спорангиев — сорусов (единственное число — сорус). У наиболее примитивных видов одиночные спорангии располагаются по краям листьев, либо на вершинах их лопастей, при этом каждый спорангий снабжается самостоятельной жилкой. Это напоминает верхушечное расположение спорангиев на концах васкуляризованных теломов риниофитов. Во время развития сорусы часто бывают защищены прозрачной оболочкой, тогда внешне они напоминают поражения, нанесённые бактериями или насекомыми. У мараттиевых сорусы, срастаясь между собой, образуют синангии.

Расположение спорангиев или сорусов на нижней стороне листа оказывается биологически выгодным:

• во-первых, обеспечивается надёжная защита спорангиев во время их созревания и одновременно не снижается интенсивность фотосинтеза;
• во-вторых, обеспечивается равномерное рассеивание спор;
• в-третьих, создаётся возможность большого продуцирования спорангиев на всей поверхности листа, нежели только по краю.

Цикл развития папоротника

Жизненный цикл папоротника отличается от мхов доминированием и большей самостоятельностью бесполой спорофитной фазы. Их спорофиты могут быть менее сантиметра в диаметре (как у водных папоротников, таких как азолла) или более 24 м высотой, с листьями до 5 м и более у древовидных папоротников. Гаметофиты же очень мелкие, редко достигающие 6 мм в диаметре. И гаметофит и спорофит папоротников содержат хлоропласты и способны к фотосинтезу.

Жизненный цикл папоротника

Диплоидные материнские споровые клетки в спорангиях подвергаются мейозу, продуцируя гаплоидные споры. Зрелые споры катапультируются из спорангия. Споры могут находиться в покоящемся состоянии от нескольких до десятков лет. Те из них, которые попадают в подходящие условия, могут прорасти и дать начало фотосинтезирующему гаметофиту — заростку — половой стадии жизненного цикла. Для прорастания спор необходима влага, положительная температура, определённая кислотность почв, интенсивность и качество света, специфичное для каждого вида.

Заросток папоротника толщиной в одну клетку, за исключением центральной части, и в форме сердца, имеет ризоиды, закрепляющие их в почве. У большинства равноспоровых они ведут наземный образ жизни, осуществляя автотрофное питание. Продолжительность их жизни, как правило, исчисляется несколькими месяцами и лишь у отдельных примитивных видов, гаметофиты живут несколько лет (иногда до 10-15).

Ризоиды — это не настоящие корни, в них нет проводящих тканей, но они действительно помогают транспортировать воду и питательные вещества из почвы.

Колбообразные архегонии (женские половые органы) и шаровидные антеридии (мужские) производятся либо на одном, либо на разных заростках. Архегонии образуются чаще всего позже, чем антеридии, что благоприятствует перекрёстному оплодотворению. При очень плохом питании образование архегониев полностью подавляется.

Спорофит папоротника

Половые гаплоидные клетки у всех споровых образуются в результате митоза из гаплоидных клеток. Многоклеточные архегонии образуют по одной яйцеклетке и обеспечивают защиту зародышей. Сперматозоиды, образующиеся в антеридиях, снабжены жгутиками, при помощи которых они плавают к архегонию при наличии воды во время дождя, росы или у водных папоротников прямо в реке. Двигаются они, ориентируясь на химические вещества, вырабатываемые архегониями.

После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом образуется диплоидная зигота, которая развивается в новый спорофит. Развивающийся зародыш папоротника имеет более надёжную защиту, чем у харовых водорослей. Но она тоже не может вступить в фазу покоя, чтобы пережить суровую зиму как эмбрион семенных.

Какой способ более эффективный

Размножать папоротники вегетативно проще всего. Эти способы гарантируют почти 100% приживаемость побегов, поэтому обычно только их используют при комнатном размножении большинства видов растения.

Проще всего размножать папоротники вегетативно!Посев спор – процесс сложный и трудоемкий. Он требует постоянного поддержания необходимой температуры и влажности почвы, даже при однократном пересыхании земли в контейнере весь посев погибает. Поэтому размножение спорами в условиях квартиры малоэффективно. Такой способ применяется крайне редко и только для видов, которые не дают отводков и имеют единственную точку роста.

Способы размножение папоротникообразных

К папоротникообразным относятся не только папоротники. В эту группу растений входят еще хвощевидные и плауновидные виды. Внешне они значительно отличаются друг от друга, но все имеют вегетативные органы: побег (листья и стебель) и корень. Объединяет их и то, что папоротники, хвощи и плауны размножаются вегетативно, спорами и половым способом.

Если размножение вегетативным способом и спорами хорошо знакомо и понятно, то половой способ размножения растений известен не всем. Развитие папоротникообразных происходит по круговороту: из полового поколения вырастает бесполое, которое в свою очередь дает жизнь половому поколению.

Бесполое поколение представляет собой мощное растение с развитыми перистыми листьями, а половое – маленькие заростки, существующие лишь непродолжительное время. Плаун и хвощ размножается так же, как размножается папоротник: бесполым и полым способом.

Как размножить папоротник выводковыми почками

Еще один вегетативный способ, с помощью которого папоротник может размножиться в домашних условиях – это посадка сформировавшихся почек на листьях в грунт. Папоротниковидные растения имеют свойства отращивать боковые отростки на черешках своих листовых пластин. Нельзя высаживать несформировавшуюся почку, она должна выпустить маленькие корешки.

Аккуратно отделяют по одному отростку и рассаживают их в ящик с субстратом. Увлажняют грунт и ставят в теплое и светлое место. Необходимо создать влажной микроклимат для роста почек, поэтому в первое время их можно укрыть пленкой.

Как только у сеянцев появится 2-3 листочка, можно снять пленку и рассадить их по отдельным емкостям.

Важно! Не стоит сразу пересаживать всходы в огромный горшок. В первые годы роста папоротник все равно придется перемещать каждую весну в более просторные тары