Этапы жизненного цикла развития папоротника

Цикл развития папоротника характеризуется полным отсутствием цветов и семян, образованием очень мелких спор в больших количествах и чередованием поколений. Это поколение спорофитов, производящих споры, и поколение гаметофитов, образующих гаметы. У папоротникообразных спорофит превосходит значительно по размерам гаметофит и независим от него.

Описание растения

Папоротники относятся к бессеменным сосудистым растениям. Они устроены проще, чем сосудистые, образующие семена. Размеры папоротников могут быть от очень маленьких комнатных до крупных древовидных форм. Они часто используются для декоративного озеленения в домашних условиях. Кроме того, листья обладают способностью очищать воздух и увлажнять его. В природе чаще встречаются в районах с тропическим климатом. Предпочитают влажные почвы и воздух. Им требуется незначительное количество солнечного света. В неблагоприятных условиях папоротники перестают размножаться.

Большинство папоротников гаметофитов в природе не видны. Типичные экземпляры имеют около 1 см в диаметре, плоскую форму в виде сердца зеленого цвета. Спорофит - это большое, знакомое всем растение. Существуют тысячи разных видов папоротников. Они отличаются формой и размерами стеблей и листьев.

Все представители данного вида имеют:

• корень;
• стебель;
• листья, которые называются "вайи".

Обычно листья прямостоячие в виде веера, перистые, цвет - от светлого до темно-зеленого. Стебли не развиты, уступают по размерам и массе листве. Кроме того, растение спорофит имеет сорус, который представляет из себя пучок спорангиев - специальных органов, в которых развиваются мелкие споры. Сорус прикрывает индузия, напоминающая зонтик.

Следует отметить, что гаметофит и спорофит играют одинаково важную роль в цикле развития папоротника. Однако в плане эволюционного развития гаметофит является более примитивной формой.

Жизненный цикл

Жизненный цикл папоротника включает половую и бесполую стадии и отличается от жизненного цикла других растений. Они не цветут, чтобы размножаться, а делают это половым путем от спор. Споры образуются на спорофите и являются бесполыми. Высыпаясь и прорастая в благоприятных условиях, они образуют гаметофит. На нем образуются мужские половые органы с подвижными сперматозоидами и женские половые органы с неподвижными яйцеклетками. После оплодотворения из яйцеклетки развивается новый спорофит, который продолжает жизненный цикл.

Споры папоротника зеленого цвета и содержат хлорофилл. Они недолговечны, жизнеспособность сохраняется от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от окружающей среды. Условия должны позволить спорам совершить оплодотворение, затем позволить развиться спорангию. По мере роста последнего окружающая среда должна удовлетворять требованиям растения, которые весьма различны. Только при соблюдении всех условий развитие папоротника будет завершено и его жизненный цикл не будет прерван.

Основные этапы жизненного цикла папоротника происходят в следующей последовательности:

• образование спор;
• развитие гаметофита;
• формирование яйцеклеток и сперматозоидов;
• оплодотворение (зигота);
• формирование зародыша;
• новое растение.

Стадия гаметофита

Споры образуются в спорангиях взрослых растений на обратной стороне листа. Когда споры достаточно созрели, индузия высыхает, капсулы вскрываются и споры рассеиваются вокруг растения. Распространяются они водой, а также при помощи ветра, птиц и насекомых. Попадая во влажную почву, богатую питательными веществами, спора прорастает. Появляется гаметофит - маленькое (2-3 мм в поперечнике) растение. Хотя это еще не полноценный папоротник, но вполне независимый и самодостаточный экземпляр, способный к фотосинтезу. К почве гаметофит прикрепляется при помощи ризоидов, которые одновременно обеспечивают растение питанием.

На его поверхности развиваются микроскопически малые половые органы:

1. 1Мужские органы, или антеридии, производят многочисленные подвижные сперматозоиды. Они снабжены жгутиками и способны передвигаться в воде на небольшие расстояния. Именно по этой причине для успешного оплодотворения необходима влажная среда.
2. 2Женские органы, или архегонии. В каждый архегоний встроена яйцеклетка, которая химически притягивает к себе сперматозоиды, и происходит оплодотворение.

Часто яйцеклетка и сперматозоиды одного растения созревают в разное время, что стимулирует перекрестное опыление и улучшает генетическую силу растений. Антеридии и архегонии чаще всего развиваются на одном растении. Только у некоторых видов папоротников растения являются раздельнополыми.

Оплодотворенная яйцеклетка содержит двойной набор хромосом. Она неоднократно делится миотически, превращаясь в зародыш. Начинается жизнь спорофита, который первое время зависим от гаметофита, но быстро развивает собственные корни и становится самостоятельным. После этого гаметофит увядает и погибает.

Стадия спорофита

Поколение спорофита у папоротников более долговечно по сравнению с гаметофитами. Это связано с более сложной структурной организацией. Спорофит имеет:

• сосудистую проводящую систему;
• опорные ткани, часто связанные с проводящей системой;
• специализацию тканей в виде стеблей, корней и листьев.

Зрелый спорофит производит специализированные органы - спорангии, вырабатывающие споры. Некоторые спорангии объединяются в сорусы. Споры состоят из одной клетки, окруженной прочной клеточной стенкой и имеют одинарный набор хромосом. Споры производятся в больших количествах и являются неподвижными. После разрыва стенки спорангиев, они высыпаются и могут распространяться на большие расстояния при помощи ветра или воды. Попадая в благоприятную среду, споры прорастают и дают следующее поколение гаметофитов, завершая жизненный цикл.

В своем развитии растение проходит несколько этапов. Более наглядно и доступно этот процесс демонстрирует схема жизненного цикла папоротника.

Вегетативное размножение

В дополнение к гаметофито-спорофитовому циклу некоторые виды папоротников имеют и вегетативный способ размножения. Этот метод дает преимущества, когда возникают неблагоприятные условия для развития гаметофита. В этом случае растения образуют вегетативные почки или луковички, которые производят новые корни. Укореняясь, они дают начало новому растению. Луковички образуются в пазухах листьев или в любом другом месте листовой пластинки.

Для садоводов вегетативный способ размножения наиболее удобный и приемлемый. Пересадить папоротники можно делением куста, корневища или отводком. Виды, которые имеют единственную точку роста и не образуют других розеток, можно размножить только посевом спор.