Что ограничивает распространение папоротникообразных на земле
Что ограничивает распространение папоротникообразных на Земле?Помогите
Ответ: папоротниковидные могут обитать только во влажных местах, т. к их размножение зависит от воды.
ураганов не было (смотря в каких регионах)
Выделяют 2 основных этапа
Накопленные знания упорядочивались и систематизировались в единое целое.
Аристотель в свое время приводил сведения о том, как устроены животные, какие между ними есть различия. А во время географических открытий знания умножились. Что привело к изобретению микроскопа.
Наибольшее значение для дальнейшего развития зоологии имели труды шведского ученого Карла Линнея, положившие начало современной классификации животного мира и современным научным названиям растений и животных.
Большое значение для изучения животного мира России имели экспедиции, организованные Академией наук, созданной и 1725 г. по указанию Петра I.
Новый этап в развитии зоологии, как и других биологических наук, начинается со второй половины XIX в. после издания книги Чарлза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Ч. Дарвин убедительно доказал, что животный мир изменяется в результате естественного развития
Что ограничивает распространение папоротникообразных на земле
Подробное решение параграф § 24 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 96–99. Чем отличаются растения, изображённые на рисунках? Представителями каких систематических групп они являются?
Ответ. Изображенные растения являются представителями разных отделов: зеленые водоросли, красные водоросли, бурые водоросли, мхи, папоротникообразные, голосеменные, покрытосеменные.
Вопрос 1. Объясните, почему ведущую роль в эволюции органического мира играли растения, а не животные. Ответ проиллюстрируйте примерами.
Ответ. Ведущая роль в эволюции принадлежала растениям, так как именно они образовали основную массу первичного органического вещества и кислорода, без которых была бы невозможна эволюция животных.
Ароморфозы у растений всегда предшествовали ароморфозам у животных. Растения выступали в роли системообразующего фактора. На изменениях подготовленными растениями происходили изменения у животных.
Вопрос 2. Какие ароморфозы и идиоадаптации обеспечили распространение водорослей на Земле? Приведите примеры ароморфозов и идиоадаптаций у водорослей.
Ответ. В своём развитии водоросли прошли следующие ароморфозы:
усложнение от одноклеточности через колониальность к многоклеточности;
разделение жизненного цикла на два поколения: бесполое (спорофит) и половое (гаметофит);
появление разнообразных пигментов, осуществляющих фотосинтез.
Некоторые одноклеточные водоросли в процессе эволюции пошли по пути идиоадаптации и освоили новые среды жизни – наземно-воздушную и внутри – организменную. Так, хлорококковые водоросли стали обитать на влажной почве, на поверхности камней и на коре деревьев. Отдельные зелёные и красные водоросли приспособились к жизни даже на снегу и вызывают его зелёное и красное «цветение». Ряд одноклеточных водорослей, например хлорелла, образовали с грибами совместную форму существования – лишайник – или стали постоянными симбионтами коралловых полипов и моллюсков.
Вопрос 3. Какие предпосылки в эволюционном развитии Земли обеспечили выход растений на сушу? Как назывались первые наземные растения? Какое строение они имели?
Ответ. Выход растений на сушу стал крупным ароморфозом в развитии жизни на Земле. Он был подготовлен всем предыдущим ходом органической и неорганической эволюции: почвообразованием, накоплением в атмосфере молекулярного кислорода и формированием озонового экрана, дифференцировкой клеток и появлением тканей.
Сухопутные растения произошли от зелёных водорослей, о чём свидетельствует присутствие в их клетках пигмента хлорофилла. Неизвестная предковая форма дала две эволюционные ветви: одна из них привела к возникновению риниофитов, а другая – к появлению мхов.
Первые наземные растения – риниофиты – не имели отчётливого деления на корни, стебли и листья и занимали промежуточное положение между водорослями и наземными растениями. Однако у них развились покровная и проводящая ткани, обеспечившие им защиту от высыхания в наземно-воздушной среде и транспорт растворов питательных веществ. В жизненном цикле первых наземных растений стал преобладать спорофит, т. е. поколение, дающее споры. С образованием тканей у них развились органы со специализированными функциями. В их стеблях появились проводящие пучки, на нижней части побегов сформировались тонкие выросты, напоминающие корневые волоски. Дальнейшее усложнение строения органов и эволюция размножения привели к появлению настоящих наземных растений, приспособленных к жизни на суше и её освоению.
Вопрос 4. Какие ароморфозы обеспечили папоротникообразным освоение суши?
Ответ. Таких ароморфозов несколько:
1. Выход первых сосудистых растений на сушу и усложнение строения их органов, которые стали специализироваться по выполняемым функциям, что привело к образованию высших споровых растений – папоротникообразных: плаунов, хвощей и папоротников
2. В жизненном цикле папоротникообразных стал преобладать спорофит, на котором развивались споры. Гаметофит редуцировался до небольшой пластинки – заростка. Спорофит у папоротникообразных становится самостоятельным растением, не связанным с гаметофитом, поэтому он заметно увеличился в размерах и эволюционировал не только в травянистые, но и в древесные формы.
3. Появление семенных папоротников. У них произошла дифференциация спорангиев и спор, что привело к развитию мужского и женского гаметофитов.
Вопрос 5. Почему учёные считают мхи тупиковой ветвью эволюции?
Ответ. Мхи – оказались менее приспособленными к жизни на суше. Мхи стали развиваться в направлении преобладания в жизненном цикле полового поколения (гаметофита), где спорофит развит слабее и целиком существует за счёт гаметофита. Для полового процесса гаметофиту мхов требуется свободная вода, а так как у мхов нет проводящих тканей, они приобрели в процессе эволюции особое свойство – гигроскопичность, т. е. способность пассивно всасывать воду. Гигроскопичность привела к развитию у мхов особых листьев – филлоидов, имеющих водоносные клетки, в которых может накапливаться влага.
Спорофит мхов, в отличие от гаметофита, засухоустойчив и способен выдерживать дефицит влаги в условиях наземно-воздушной среды. Это позволило мхам в процессе эволюции приспособиться к жизни на суше, но произрастают они только во влажных местах.
Вопрос 6. В чём состоит преимущество семенного размножения растений по сравнению со споровым? Приведите примеры споровых и семенных растений.
Ответ. Преимущества семенного размножения: семена хорошо защищены покровами и содержат питательные вещества, необходимые для развития зародыша и прорастания. Семена в течение длительного времени могут сохраняться в окружающей среде. Даже в благоприятных условиях прорастают не все семена, часть семян остается в резерве. Семена способны к передвижению. Они способны заглубляться или наоборот передвигаться в почве вверх.
Вопрос 7. Какие ароморфозы и идиоадаптации обеспечили семенным растениям господствующее положение в растительном покрове Земли?
Ответ. Ароморфозы. Первый состоял в появлении и развитии цветка – специализированного генеративного побега, образующего мега- и микроспоры. В ходе эволюции цветок становится приспособлением к опылению и оплодотворению, увеличивающим возможности для перекрёстного опыления и, соответственно, комбинативной изменчивости. Второй ароморфоз состоял в формировании вокруг семян оболочек и развитии плода – органа, обеспечившего защиту семян и их распространение.
Идиоадаптации: цветки оказались приспособлены к разным способам опыления, а плоды и семена – к разным способам распространения. Кроме того, большинство покрытосеменных, за исключением произрастающих в тропических областях, стали листопадными растениями. Учёные связывают это явление с приспособлением к сезонным изменениям климата.
Что ограничивает распространение папоротникообразных на земле
Высшие споровые растения
Общая характеристика Папоротникообразных
Отдел Папоротниковидные
В настоящее время отдел насчитывает примерно 12 000 видов.
Жизненные формы: травы, деревья (рис. 1) и лианы (несколько тропических видов). Есть водные формы (сальвиния плавающая (рис. 2)).
Листья папоротников — вайи — цельные или сложно расчлененные с хорошо развитой проводящей системой. Развитие листа происходит из «улитки» (рис. 3).
Листья могут быть дифференцированы на стерильные и фертильные (ужовник (рис. 4)), или выполнять одновременно обе функции (большинство папоротников (рис. 5)). У страусника фертильные листья не фотосинтезируют (рис. 6).
Большинство папоротников имеют подземное корневище и хорошо развитые придаточные корни (рис. 7).
Жизненный цикл папоротников включает чередование гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 8).
При бесполом размножении на нижней стороне листа образуются парные выросты — сорусы (рис. 9). Сорус представляет собой ножку и покрывальце, закрывающее снизу шаровидные спорангии (рис. 10), отходящие от основания ножки. В спорангиях формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных клеток, становящихся спорами. В сухую погоду края покрывальца отгибаются, а оболочка спорангия лопается из-за неравномерного утолщения стенок образующих ее клеток.
Из спор, попавших во влажное освещенное место, развивается гаплоидный гаметофит папоротника — заросток — в виде сердцевидной пластинки с многочисленными ризоидами. На его нижней стороне образуются антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Так же как и мхам, папоротникам для оплодотворения нужна вода. По ней многожгутиковые сперматозоиды папоротника плывут к архегониям. Там сперматозоиды сливаются с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Из нее вырастает новое диплоидное растение.
В лесах умеренной зоны наиболее часто встречаются щитовник мужской, кочедыжник женский, орляк.
Отдел плауновидные
Представителем плаунов, часто встречающихся в нашей стране, является плаун булавовидный (рис. 11).
В жизненном цикле плаунов, как и всех папоротникообразных, происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 12). На концах побегов плауна образуются прямостоячие спороносные колоски — стробилы. Спороносные колоски покрыты видоизмененными чешуевидными листочками — спорофиллами — на которых образуются спорангии. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры. Созревшие споры высыпаются, и из них развивается гаплоидный заросток. У многих видов плаунов заросток развивается под землей в течение нескольких лет, питаясь гетеротрофно, в основном за счет симбиоза с грибом. На зрелом гаметофите образуются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами. После оплодотворения из зиготы развивается диплоидный спорофит, который питается за счет гаметофита, пока не достигнет поверхности земли, где он начинает фотосинтезировать.
Отдел хвощевидные
Древняя группа сосудистых растений, представленная в настоящее время примерно 30 видами.
Стебли полые, состоящие из отдельных члеников и выполняющие функцию фотосинтеза (рис. 13). Для увеличения прочности под эпидермой проходят пучки волокон склеренхимы, образуя ребра на поверхности стебля. Кроме того, в стеблях хвощей откладываются мелкие кристаллы окиси кремния, увеличивающие их жесткость.
Под землей у хвоща образуется густая сеть корневищ, служащих для вегетативного размножения и переживания зимы.
Весной из-под земли вырастают спороносные побеги. Они имеют коричневый цвет, т. к. не содержат хлорофилла и живут за счет накопленных в прошлом году запасов питательных веществ. На их спорофиллах в результате мейоза образуются гаплоидные споры, которые имеют специальные нитевидные выросты, меняющие форму в зависимости от влажности. Это позволяет им легче покидать спорангий и шире распространяться. Они дают начало гаплоидному заростку. Жизненный цикл хвощей похож на жизненный цикл папоротников (рис. 14).
Па́поротники
Па́поротники, или папоротникови́дные (лат. Polypodióphyta) — отдел сосудистых растений, в который входят как современные папоротники, так и одни из древнейших высших растений, появившихся около
У папоротников ещё нет настоящих листьев. Но они сделали в их направлении первые шаги. То, что у папоротника напоминает лист — вовсе не лист, а по своей природе — целая система ветвей, да ещё расположенных в одной плоскости. Так это и называется — плосковетка, или вайя, или, ещё одно название, — предпобег. Несмотря на отсутствие листа, у папоротников есть листовая пластинка. Этот парадокс объясняется просто: их плосковетки, предпобеги претерпели уплощение, в результате которого появилась пластинка будущего листа — почти не отличимая от такой же пластинки настоящего листа. Но папоротники эволюционно не успели ещё разделить свои вайи на стебель и лист. Глядя на вайю, трудно понять, где заканчивается «стебель», на каком уровне ветвления, и где начинается «лист». Но листовая пластинка уже есть. Не появились лишь те контуры, в пределах которых листовые пластинки объединились так, что их можно было бы назвать листом. Первыми растениями, сделавшими этот шаг, являются голосеменные.
Папоротники размножаются спорами и вегетативно (вайями, корневищами, почками, афлебиями и так далее). Кроме этого, для папоротников характерно и половое размножение как часть их жизненного цикла.
Содержание
Морфология
Среди папоротников встречаются как травянистые, так и древесные формы жизни.
Тело папоротника состоит из листовых пластинок, черешка, видоизменённого побега и корней (вегетативного и придаточного). Листовидные органы папоротника называются вайями.
В лесах умеренной зоны обычно папоротники имеют короткий стебель, представляющий собой корневище, находящееся в почве. В стебле хорошо развита проводящая ткань, между пучками которой располагаются клетки основной — паренхимной ткани.
Вайи развёртываются над поверхностью почвы, вырастая из почек корневища. Эти органы обладают верхушечным ростом и могут достигать больших размеров, обычно они служат для выполнения двух функций — фотосинтеза и спорообразования. Спорангии размещаются на нижней поверхности вайи, в них развиваются гаплоидные споры.
Жизненный цикл
В жизненном цикле папоротника чередуется бесполое и половое поколение — спорофит и гаметофит. Преобладает фаза спорофита.
На нижней части листа раскрывается спорангий, споры оседают на земле, прорастает спора, появляется заросток с гаметами, происходит оплодотворение, появляется молодое растение.
У самых примитивных папоротников (ужовниковые) спорангии имеют многослойную стенку и не несут специальных приспособлений для раскрывания. У более продвинутых — спорангий имеет однослойную стенку и приспособления к активному раскрыванию. Это приспособление имеет вид кольца. Уже среди примитивных папоротников прослеживается разноспоровость. У современных — небольшое число равноспоровых видов. Гаметофит равноспоровых обычно обоеполый. У примитивных он подземный и обязательно в симбиозе с грибами. У продвинутых гаметофиты надземные, зелёные и быстро созревающие. Они обычно имеют вид зелёной пластинки сердцевидной формы. Гаметофиты разноспоровых папоротников отличаются от равноспоровых (помимо своей раздельнополости) сильной редукцией, особенно мужского гаметофита. Женский гаметофит, потребляющий запасные питательные вещества у мегаспор, развит сильнее и имеет питательную ткань для будущего зародыша спорофита. При этом развитие таких гаметофитов происходит внутри оболочек мега- и микроспор.
Классификация
Для классификации папоротников в разное время были предложены многочисленные схемы, и они зачастую плохо согласовывались друг с другом. Современные исследования поддерживают более ранние идеи, основанные на морфологических данных. В то же время, в 2006 году Аланом Смитом (англ. Alan R. Smith), ботаником-исследователем Калифорнийского университета в Беркли, и другими была предложена новая классификация, основанная, в дополнение к морфологическим данным, на недавних молекулярных систематических исследованиях. Эта схема делит папоротники на четыре класса:
Последняя группа включает большинство растений, известных нам как папоротники.
Полная схема классификации, предложенная Смитом и другими в 2006 году, с учётом исправлений в части Cyatheaceae, предложенных в 2007 году группой Петры Корелл (англ. Petra Korall) и других.
Хозяйственное значение
Экономическое значение папоротников не так велико по сравнению с семенными растениями.
Пищевое применение имеют такие виды, как Орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum), Страусник обыкновенный (Matteuccia struthiopteris), Осмунда коричная (Osmunda cinnamomea) и другие.
Некоторые виды ядовиты. Наиболее токсичными из произрастающих в России папоротников являются представители рода Щитовник (Dryopteris), корневища которого содержат производные флороглюцина. Экстракты из щитовника обладают антигельминтным действием и используются в медицине. Ядовитыми являются и некоторые представители родов Кочедыжник (Athyrium) и Страусник (Matteuccia).
Некоторые папоротники (нефролепис, костенец, птерис и другие) с XIX века используются как комнатные растения.
Вайи некоторых щитовников (например, Dryopteris intermedia) широко используются как зелёный компонент флористических композиций. Орхидеи часто выращивают в особом «торфе» из густо переплетённых тонких корней чистоуста.
Стволы древовидных папоротников служат в тропиках строительным материалом, а на Гавайях их крахмалистую сердцевину используют в пищу. Корневища папоротника рарауфе были основой пищи маори, которые употребляли также корневища и побеги других папоротников.
Папоротник в геологии
Предположительно, папоротники могли принимать широкое участие в образование ископаемых углей, — при их погребении наносами и отсутствии доступа кислорода. Отпечатки древних папоротников нередки в угольных пластах. Таким образом, папоротники включены в глобальный кругооборот органики и, в частности, в кругооборот углерода планеты Земля. Горные породы, слагаемые папоротниками, носят название биолитов («камни биологического происхождения»), они же — горючие ископаемые.
Папоротник в мифологии
В славянской мифологии цветок папоротника наделялся магическими свойствами, хотя на самом деле папоротники не цветут.
Папоротники [Папоротниковидные, Polypodiophyta]
Папоротники (Polypodiophyta), или папоротниковидные — это споровые наземные растения с сильно рассеченными перистыми листьями. Обитают на суше в тенистых местах, некоторые в воде. Распространяются спорами. Размножаются бесполым и половым способами. Оплодотворение у папоротников происходит только при наличии воды.
Распространение папоротников
В тенистых лесах и сырых оврагах растут папоротники — травянистые растения, реже — деревья, с крупными, сильно рассеченными листьями.
Папоротники широко распространены по всему земному шару. Наиболее многочисленны и разнообразны они в Юго-Восточной Азии. Здесь папоротники сплошь покрывают почву под пологом леса, растут на стволах деревьев.
Папоротники произрастают как на суше, так и в воде. Большинство встречается во влажных тенистых местах.
Строение папоротников
Все папоротники имеют стебель, корни и листья. Сильно рассеченные листья папоротников называются вайи. Стебель у большинства папоротников скрыт в почве и растет горизонтально (рис. 80). Он не похож на стебель большинства растений и носит название корневище.
У папоротников хорошо развиты проводящие и механические ткани. Благодаря этому они могут достигать больших размеров. Папоротники обычно крупнее мхов, а в древности достигали высоты 20 м.
Проводящая ткань у папоротников, плаунов и хвощей, по которой перемещается вода и минеральные соли от корней в стебель и далее в листья, состоит из длинных клеток в форме трубок. Эти трубчатые клетки напоминают сосуды, поэтому ткань часто называют сосудистой. Растения, имеющие сосудистую ткань, могут расти выше и толще других, потому что каждая клетка их тела получает воду и питательные вещества через проводящие ткани. Наличие подобной ткани является большим преимуществом этих растений.
Стебли и листья папоротников покрыты влагонепроницаемой покровной тканью. В этой ткани есть особые образования — устьица, которые могут открываться и закрываться. Когда устьица открываются, испарение воды ускоряется (так растение борется с перегревом), когда сужаются — замедляется (так растение борется с излишними потерями влаги).
Размножение папоротников
Бесполое размножение
На нижней стороне листьев папоротников есть маленькие буроватые бугорки (рис. 81). Каждый бугорок представляет собой группу спорангиев, в которых созревают споры. Если встряхнуть лист папоротника нал белой бумагой, она покроется буроватой пылью. Это споры, высыпавшиеся из спорангиев.
Образование спор — это бесполое размножение папоротников.
Половое размножение
В сухую жаркую погоду спорангии раскрываются, споры высыпаются и разносятся потоками воздуха. Упав на влажную почву, споры прорастают. Из споры путем деления образуется растение, которое совершенно не похоже на растение, дающее споры. Оно имеет вид тонкой зеленой многоклеточной пластинки сердцевидной формы величиной 10-15 мм. В почве оно укрепляется ризоидами. На его нижней части формируются органы полового размножения, а в них — мужские и женские половые клетки (рис. 82). Во время дождя или обильной росы сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам и сливаются с ними. Происходит оплодотворение и образуется зигота. Из зиготы путем деления постепенно развивается молодой папоротник со стеблем, корнями и мелкими листьями. Так происходит половое размножение (см. рис. 82). Развитие молодого папоротника идет медленно, и пройдет много лет, пока папоротник даст крупные листья и первые спорангии со спорами. Затем из спор появятся новые растеньица с органами полового размножения и т. д.
Разнообразие папоротников
В тенистых лиственных и смешанных лесах поодиночке или небольшими группами растет щитовник мужской. Его подземный стебель — корневище, от которого отходят придаточные корни и листья.
Встречаются и другие виды папоротников: в сосновых лесах — орляк, в еловых — щитовник игольчатый, на заболоченных берегах рек — телиптерис болотный, по оврагам — страусник обыкновенный и кочедыжник женский (рис. 83).
Некоторые папоротники, например сальвиния и азолла (рис. 84), живут только в воде. Нередко водные папоротники образуют сплошной покров на поверхности озер.
Представители папоротников
Водные папоротники
Сальвиния
У сальвинии листья расположены попарно на тонком стебле. От стебля отходят тонкие нити, похожие на разветвленные корни. На самом деле — это видоизмененные листья. Корней у сальвинии нет. Материал с сайта http://wiki-med.com
Азолла
Маленький свободноплавающий папоротник азолла в странах Юго-Восточной Азии используется как зеленое удобрение на рисовых полях. Это связано с тем, что азолла вступает в симбиоз с цианобактерией анабеной, которая способна усваивать атмосферный азот и переводить его в форму, доступную для растений.
Роль папоротников
Папоротники являются компонентами многих растительных сообществ, особенно тропических и субтропических лесов. Как и другие зеленые растения, папоротники при фотосинтезе образуют органические вещества и выделяют кислород. Они являются средой обитания и пищей для многих животных.
Многие виды папоротников выращивают в садах, оранжереях, жилых помещениях, поскольку они легко переносят условия, неблагоприятные для большинства цветковых растений. Наиболее часто в декоративных целях выращивают папоротники из рода адиантум, например адиантум «венерин волос», платицериум, или оленьи рога, нефролепис, или меч папоротник (рис. 85). В открытом грунте обычно высаживают страусник (см. рис. 83, с. 102).
У папоротника орляка съедобны молодые закрученные «завитки» листьев. Их собирают рано весной в первые две недели после появления. Молодые листья консервируют, сушат, солят. Экстракт щитовника мужского применяется в качестве глистогонного средства.