Изучение строения спороносящего папоротника. Изучение...

Папоротникообразные — это большая группа высших растений. Они очень разнообразны по внешнему виду, но все они имеют вегетативные органы — побег (стебель с листьями), корень и размножаются спорами.

Щитовник мужской один из самых распространённых папоротников умеренной климатической зоны.

Изучим особенности строения этого папоротника. Найдём стебель и отходящие от него листья и корни.

Стебель папоротника растёт в почве горизонтально. Корневище (подземный побег) короткое и толстое, тёмно-коричневого цвета. Покрыто широкими мягкими коричневатыми чешуями и остатками листовых черешков. От корневища отходят многочисленные придаточные корни.

Корневище несёт розетку из 3—10 листьев (вай). Листья крупные примерно 100 см длиной, а иногда и 140, около 40 см шириной. Листья сложные с дважды перистой пластинкой. На верхушке пластинка заострённая, к основанию постепенно суженная.

Черешок листа в 3—5 раз короче пластинки, густо, особенно в нижней части покрыт светло-бурыми одноцветными чешуями.

Перья продолговатые, постепенно заострённые к верхушке, сидячие, с почти параллельными городчато-зубчатыми краями. Молодые листья, не распустившиеся полностью, улиткообразно закручены, растут верхушкой.

Рассмотрим нижнюю сторону листа.

Если повернуть лист нижней стороной к себе, можно увидеть на сегментах листовой пластинки коричневые бугорки — сорусы. Вспомним, что сорус — это скопление спорангиев, в которых находятся споры. Сорусы расположены в два ряда.

Споры (видимые только под мощным микроскопом) имеют почковидную форму с гребешочками и усечёнными бородавочками по всей поверхности.

Под микроскопом сорусы выглядят, как собрание маленьких пузырьков, на каждом из которых есть похожий на червячка поясок.

Пузырёк по этому пояску может треснуть, лопнуть — и тогда из него вылетят миллиарды спор, каждая из которых потенциально может дать жизнь новому папоротнику.

Ответим на вопрос, почему папоротники относятся к высшим споровым растениям.

Папоротники имеют органы, и поэтому их и относят к высшим растениям. Хотя они имеют некоторые общие черты и с низшими растениями. Это способ размножения. И водоросли, и папоротники размножаются с помощью выброса спор. Поэтому папоротники не имеют цветков.

Сравним папоротники с мхами. Найдём признаки сходства и различия.

По сравнению с мхами строение папоротников более сложное: у них имеются не только стебель и листья, но и корни. На нижней стороне листьев папоротника летом появляются коричневые бугорки.

Папоротники, как и мхи, имеют деление на органы; размножаются спорами; клетки растений содержат хлорофилл (осуществляется процесс фотосинтеза); любят хорошо увлажнённые места.

В отличие от мхов, у папоротников имеются полноценные корни и корневище, у некоторых мхов есть только ризоиды.

У папоротников хорошо развиты проводящие и механические ткани, что позволяет им достигать больших размеров.

Строение хвои и шишек хвойных

Рассмотрим стебли сосны обыкновенной, ели обыкновенной, лиственницы и пихты сибирской. Определим форму, окраску и длину хвоинок, их расположение на стебле.

У большинства голосеменных листья имеют вид иголок (хвоинок) или чешуек.

Хвоинки сосны обыкновенной острые, слегка изогнутые. Их длина колеблется от 2 до 9 см. Хвоинки сидят на стебле по две в пучке. Окраска хвои серо- либо сизовато-зелёная.

Ель обыкновенная имеет короткие, жёсткие, острые четырёхгранные хвоинки. Которые сидят одиночно на стебле и расположены по спирали. Длина хвоинок — от 1 до 2,5 см. Окраска хвои тёмно-зелёного цвета.

У лиственницы хвоинки короткие, сплюснутые, мягкие, примерно 1,5 см длиной. Хвоя однолетняя, мягкая, сплюснутая, расположена на удлинённых побегах спирально и поодиночке, а на укороченных побегах пучками, по 20—40 штук в каждом. Окраска хвои ярко-зелёная. В отличие от других хвойных, листья лиственницы осенью желтеют и опадают.

У пихты сибирской хвоинки мягкие, тупые, плоские, до 3 см длиной. Имеют насыщенный тёмно-зелёный цвет. Снизу — две беловатые полоски с восковым налётом. Отдельно каждая хвоинка сохраняется на дереве примерно 7—10 лет.

Заполним таблицу разнообразие строения хвои голосеменных.

Рассмотрим внешний вид шишек сосны обыкновенной, ели обыкновенной, лиственницы и пихты сибирской. Определим их форму, размеры, отметим различия в форме семенных чешуй и их окраску. Но сперва вспомним, что такое шишка.

Шишка — это видоизменённый побег голосеменных растений, который развивается на концах побегов и представляет собой стробил, покрытый чешуйками.

Различают мужские и женские шишки. Они могут находиться в зависимости от видов как на одном растении, тогда растение называют однодомное, так и на разных растениях, тогда растение называют двудомное.

Мужские шишки сосны обыкновенной мелкие, овальные, жёлтые, располагаются у основания молодого побега. Шишки собраны в группы. Каждая мужская шишка примерно 8—12 мм. На оси мужской шишки располагаются чешуйки, на нижней стороне которых имеются по два пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца.

Женские шишки конусообразные, имеющие красноватый оттенок, появляются весной на верхушке молодых побегов.

Созревают шишки в ноябре-декабре (через 20 месяцев после опыления). К этому времени они имеют буро-коричневый цвет. Длинна шишек варьируется примерно от 3 до 7 см.

Женская шишка состоит из оси стержня, на котором располагаются чешуи. На чешуях женских шишек ничем не защищённые, как голые (отсюда название — голосеменные), лежат семязачатки, в каждом из них образуется яйцеклетка.

Чешуйки шишек имеют ромбическую форму. Они плоские с заострённой верхушкой. 

Высыпаются семена в конце зимы с февраля по апрель после оплодотворения.

Рассмотрим строение шишек ели обыкновенной.

Всем известная шишка ели обыкновенной является женской шишкой. А мужские (колоски) — микростробилы — выглядят совсем иначе. Они появляются на концах побегов ели прошлого года.

Женские шишки ели обыкновенной появляются на концах двулетних ветвей. Сначала они растут вертикально, а затем постепенно поворачиваются верхушкой вниз и становятся повислыми.

Созревают женские шишки осенью. А после обретают привычный продолговатый облик. Их длина достигает примерно до 15 см, а ширина около 4 см.

Шишки лиственницы

Лиственница — однодомное растение. А это значит, что на одном растении созревают и мужские, и женские шишки.

Мужские (микростробилы) одиночные округло-яйцевидные, размером от 5 до 10 мм. Имеют желтоватый окрас.

Женские шишки красновато-розовые или зелёные, созреваю осенью. Зрелые шишки продолговато-яйцевидные, буроватые. Состоят примерно из 70 чешуй, расположенных в 6—8 рядах.

Длина зрелых шишек от 2 до 4 см реже (6) см, и толщина от 1,5 до 4 см. Семенные чешуи у зрелых шишек широко закруглённые, слабовыпуклые, с продольными полосами, без опушения. Кроющие чешуи овальные с длинным остриём, выступающим из-за семенных чешуй.

Зрелые шишки раскрываются либо сразу, либо, перезимовав, в начале весны. 

Шишки пихты сибирской

Пихта однодомное растение. Жёлтые колоски с пыльцой — это мужские органы.

Микростробилы одиночные, многочисленные, овальные или цилиндрические, с жёлтыми или красноватыми тычинками, которые сидят спирально на стержне, окружённом при основании чешуями.

Женские шишки пурпурные (реже зелёные), одиночные, расположены вертикально на побегах прошлого года. В отличие от ели, женские шишки пихты торчат вертикально вверх и в созревшем состоянии.

Каждая шишка состоит из оси со спирально расположенными кроющими чешуями. В пазухах которых располагаются семенные чешуи. У основания семенных чешуй расположено по два семязачатка.

К моменту созревания семян шишки становятся продолговатыми светло-коричневыми и увеличиваются в размерах, достигая 7—9 см в длину. В октябре — сентябре шишки рассыпаются, вместе с семенами осыпаются и чешуи, так что на ветках долгое время остаются только торчащие стержни шишек. Эта особенность отличает пихту от многих других хвойных растений.

Рассмотрим семена изучаемых растений.

Семена сосны обыкновенной тёмно-бурые, лежат попарно открыто (голо) на верхней стороне чешуй, у их основания. Каждое семя имеет прозрачное примерно 12-миллиметровое крылышко, необходимое для перенесения его ветром.

Отделим одну чешуйку ели обыкновенной и ознакомимся с расположением и внешним строением семени. Семена и лежат на поверхности по два, ничем не прикрыты — голо.

Семена ели обыкновенной имеют овальную заострённую форму. Их длина примерно 4 мм, крыло красновато-коричневое. Семена до середины зимы продолжают оставаться в шишках, высыпаются в январе-марте, рассеиваясь по насту.

Семена лиственницы округло-треугольной формы, около 4 мм длиной и 2,5 мм шириной, со светло-коричневым продолговатым крылом, которое имеет длину примерно 6—10 мм и ширину 4—6 мм.

Семена пихты имеют треугольно-клиновидную форму, со смоляными полостями, с трудно отделяемым треугольным крылом, основание которого полностью закрывает верхнюю сторону семени и большую его часть с нижней стороны. Семена созревают осенью в год опыления и вместе с чешуями опадают на землю, при этом стерженьки шишек ещё долго остаются на дереве.

Таким образом, изучая голосеменные растения, вы узнали, что листья их видоизменились в хвою, благодаря чему испарение воды происходит гораздо меньше. В отличие от папоротников, которые размножаются спорами, голосеменные размножаются семенами. Что является приспособлением к сухопутному образу жизни.

Семена располагаются на семенных чешуях видоизменённых побегов — шишек — открыто (голо).

Семя снабжено запасным питательным веществом и покрыто кожурой.