Развитие папоротников и мхов: сравнение и основные отличия

Размножение и семена

Папоротники размножаются с помощью спор, которые образуются на их листьях. Споры являются небольшими одноклеточными структурами, которые зреют в спорангиях. Когда споры созревают, они выпускаются и разносятся ветром или водой. Если споры попадают в благоприятные условия, они прорастают и развиваются в проталлии — первичные стадии папоротников.

В отличие от папоротников, мхи размножаются не спорами, а гаметами. У мхов есть мужские и женские органы, которые производят сперматозоиды и яйцеклетки соответственно. После оплодотворения яйцеклетка развивается в зиготу, которая затем превращается в спорофит — вторичную стадию мхов. Спорофиты могут производить споры, которые затем выпускаются в окружающую среду и дальше разносятся ветром или водой.

Таким образом, различие между папоротниками и мхами в размножении заключается в способе образования и распространения их спор. Папоротники размножаются спорами, образующимися на листьях, в то время как мхи размножаются гаметами и производят споры на спорофите.

Сравнение способов размножения

Развитие папоротников и мхов имеет много общих черт, но в отношении способов размножения наблюдаются некоторые отличия.

Папоротники размножаются как с помощью спор, так и с помощью полового размножения. У них есть специальные органы для обоих видов размножения. Спороносные кластеры, называемые спорангиями, содержат споры, которые распространяются ветром или водой. Половое размножение осуществляется за счет специализированных структур — архегоний и антеридий, которые производят женские и мужские клетки соответственно. Опыление происходит водой или ветром, а затем образуется зигота, из которой развивается новый папоротник.

Мхи размножаются только с помощью спор. У них отсутствуют половые органы, поэтому они не могут осуществлять половое размножение. Вместо этого, мхи образуют особые структуры, называемые листочками или лопатками, которые содержат споры. Споры распространяются ветром или водой и прорастают, чтобы образовать новые мхи.

Папоротники	Мхи
Размножаются спорами и половым размножением	Размножаются только спорами
Имеют спороносные кластеры и половые органы	Образуют листочки или лопатки содержащие споры
Споры распространяются ветром или водой	Споры распространяются ветром или водой
При половом размножении образуется зигота	Отсутствует половое размножение

Отличия в образовании и структуре семян

Мхи, в отличие от папоротников, имеют семена. Семена мхов образуются в женских органах растения — архегониях. Опыляемые семенами мхи формируются на самом верху растения и содержат эмбрион, запас питательных веществ для него и покрывало — телесное покровителем эмбриона. Размножение мхов происходит при помощи сперматоидов, которые переносятся ветром или водой на женские половые органы мха.

Многообразие высших споровых растений

Высшие споровые растения существовали на планете с палеозойской эры. Их развитие было ступенью к созданию на Земле условий, пригодных для произрастания голосеменных, а затем и покрытосеменных растений.

Роль высших споровых в круговороте органических веществ очень велика. Они формировали атмосферу и почву, а их останки становились полезными ископаемыми.

Древовидные папоротники в Австралии. Когда-то подобные папоротники росли по всей планете

В этой таблице собрана информация о высших споровых растениях: где они растут, каково их строение.

Высшие споровые растения	Место произрастания	Особенности строения
Мхи	Сырые места, болотистые почвы, иногда водоёмы	У печёночных мхов — слоевище и ризоиды, у листостебельных — стебель, листья и ризоиды. Есть коробочка, в которой развиваются споры.
Хвощи	Поля, леса, участки возле водоёмов	Длинное разветвленное корневище, из которого весной растут генеративные бурые побеги со спороносными колосками, а летом – зелёные вегетативные побеги.
Плауны	Преимущественно сосновые леса	Длинный ползучий стебель со множеством веток, покрытых мелкими листьями, с придаточными корнями. Есть корневище. Летом на прямостоячих побегах развиваются спороносные колоски со спорами.
Папоротники	По всему земному шару, как на суше, так и в воде.	Корневище, из которого выходят сильно рассеченные листья – вайи. Летом на нижней стороне листьев появляются спорангии, в которых развиваются споры.

Особенности высших споровых растений
Рисунок 3. Многообразие высших споровых растений и их строение

Высшие споровые растения используются в медицине, промышленном производстве, сельском хозяйстве и других областях.

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 2018-2022

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.

Общая характеристика

Бесполое размножение позволяет организмам выживать в условиях, при которых половой способ размножения был бы трудноосуществимым. При этом нет нужды искать полового партнёра: размножаться может любая здоровая особь, а потомство появляется в большом количестве.

Одним из популярных способов бесполого размножения является размножение при помощи спор. Оно характерно для следующих организмов:

мхи и папоротники;
водоросли;
грибы.

Рис. 1. Образование спор у мхов.

Споры также образуются у бактерий, однако бактериальные споры не принимают участия в размножении. Они неактивны и служат надёжной защитой для бактерий в неблагоприятных условиях среды.

Спора — это специализированная клетка, в состав которой входят ядра с небольшим запасом питательных веществ и цитоплазма. Каждая спора в состоянии дать жизнь новому организму.

Рис. 2. Растительная спора.

Споры покрыты плотной оболочкой, благодаря которой долгое время могут переносить неподходящие условия. Попав в благоприятную среду, споры прорастают, образуя новые растения.

У наземных растений и грибов споры не способны к самостоятельному передвижению. Однако у большинства водорослей споры имеют жгутики, благодаря которым передвигаются в воде. Подобная разновидность спор называется зооспоры.

Анатомия и строение

Чем отличаются мхи от папоротников? Это связано в первую очередь с различием в их анатомии и строении.

Мхи, в отличие от папоротников, представляют собой многослойную структуру. Они состоят из клеток, которые образуют различные слои. Внешний слой мха, называемый ризоидами, позволяет растению прикрепляться к поверхности. Внутренние слои мха содержат жизненно важные клетки, которые отвечают за питание, водопровод и размножение.

Папоротники, в свою очередь, имеют сложную ветвистую структуру. Они образуются из корневища, стебля и листьев. Их корневище служит для поглощения воды и питательных веществ из почвы. Стебель является основной опорой папоротника, а листья выполняют функцию фотосинтеза. Такая сложная структура позволяет папоротникам эффективно расти и размножаться.

В итоге, различие в анатомии и строении мхов и папоротников определяет их способность к развитию и адаптации к различным условиям окружающей среды.

Отличия в строении стебля

Мхи и папоротники представляют собой две группы растений, относящихся к ботаническому классу папоротниковидных. В то время как папоротники считаются более эволюционно развитыми, мхи представляют более примитивную форму растений.

Строение стебля – одно из главных различий между мхами и папоротниками. Папоротники имеют более сложно устроенный стебель, состоящий из проводящих тканей, которые способствуют транспорту воды и питательных веществ. Мхи же имеют более примитивную структуру стебля, не обладая развитыми проводящими тканями.

Сравнение структуры листьев

В развитии мхов и папоротников есть много схожих черт, однако существует и ряд различий, включая структуру и форму листьев.

У мхов листья обычно представлены однослойными или двуслойными тканями, которые не имеют сосудов, несмотря на то, что они могут иметь сложные формы. Папоротники, напротив, имеют сложную многослойную структуру листьев, содержащую сосудистую систему, которая обеспечивает их более эффективной транспортной функцией.

Другим принципиальным отличием является то, что у мхов листья сосредоточены вокруг центрального стебля, причем их размеры могут быть очень разными. У папоротников листья обычно формируются из крупных пластинчатых или раздвоенных сегментов, расположенных на горизонтальном стебле.

Мхи	Папоротники
Однослойные или двуслойные ткани	Многослойная структура с сосудистой системой
Листья сосредоточены вокруг центрального стебля	Листья формируются из пластинчатых или раздвоенных сегментов на горизонтальном стебле

Размножение распространением клубней и корневищ

Многие виды мхов и папоротников размножаются, используя способ распространения с помощью клубней и корневищ. Этот способ размножения называется вегетативным и позволяет растениям распространяться не только с помощью спор, но и с помощью различных органов размножения.

Клубни — это плотные, утолщенные стебли мхов и папоротников, содержащие запасные питательные вещества. Каждый клубень способен развиться в новую растительную особь. Размножение с помощью клубней особенно распространено у некоторых видов папоротников, таких как папоротник мужской и мужсконадёжный, а также у некоторых мохов, например, сфагнума.

Корневища представляют собой горизонтальные стебли, которые растут под землей или на поверхности почвы и являются органами размножения. Они имеют способность расти и образовывать новые особи мхов и папоротников. В отличие от клубней, корневища не содержат запасных питательных веществ, поэтому для их размножения требуется субстрат с необходимыми питательными веществами.

Размножение мхов и папоротников с помощью клубней и корневищ является одним из наиболее эффективных способов распространения этих растений. Он позволяет им быстро и эффективно заселять новые территории и адаптироваться к различным условиям среды.

Ключевые отличия

Для рассматриваемых культур характерен ряд отличий и особенностей, которые затрагивают самые разные аспекты.

Размеры

Важным различием культур считается их размер. Мхи представляют собой низкорослые растения. Они не имеют хорошо развитых механических тканей. Как следствие, такие культуры не способны удерживать свою структуру. Крупные размеры привели бы к падению кустов.

Папоротники имеют нужные условия для достижения достаточно крупных размеров. Это обусловлено наличием у них довольно развитых корней. К тому же для таких растений характерна явная дифференциация тканей. Это позволяет получить сильную механическую ткань, которая взаимодействует с другими составляющими структуры растения. Это создает возможность достигать огромных размеров.

Особенности структуры

Папоротники представляют собой древесные или травянистые растения, которые имеют видоизменные побеги. На них черешками фиксируются псевдолистья или вайи. Они представляют собой первый эволюционный этап на пути к образованию у растений настоящих листьев. Вайи выполняют 2 важные функции – участвуют в процессе фотосинтеза и отвечают за образование спор.

Мхи тоже обладают стеблем и листьями. Однако они отличаются по внешнему виду. Листва характеризуется мелкими размерами и включает хлорофилл. Многие представители этой группы имеют желто-бурые нижние листья. Это связано с разрушением пигмента в условиях недостаточного освещения. При этом корешки у таких растений отсутствуют. К почве они прикрепляются ризоидами, которые представляют собой многоклеточные волосообразные отростки.

Размножение

Папоротники могут размножаться разными методами – с помощью спор или вегетативным способом. Во втором случае в процессе участвуют корешки и почки.

Мхи размножаются спорами, которые созревают в спорангии спорофита. При этом спорофит представляет собой ножку с коробочкой. Он отличается коротким сроком жизни и быстро засыхает. После чего коробочка раскрывается, и из нее высыпаются споры. Из них появляется растение, которое отличается гаплоидным набором хромосом.

Прочие различия

К другим отличиям относят следующее:

Папоротники считаются более старыми растениями. Они доминировали уже в период мезозоя.
Папоротники представляли собой сырье для формирования каменного угля, газа и нефти. При этом мхи были основой для образования торфа.
Папоротники представляют собой двудомные растения, а мхи – однодомные.
Листва мхов продуцирует только хлорофилл. При этом папоротниковые листья участвуют в фотосинтезе и образовании спорт.
Мхи имеют ризоиды, тогда как папоротники наделены корневищами.

Строение папоротников

Внешний вид папоротника

Папоротники можно встретить не только на суше, но и в воде. Они встречаются по всему земному шару. Их размеры варьируются от нескольких миллиметров до 20 метров!

Листья папоротника называются вайи (от греческого байон «пальмовая ветвь»). Они практически представляют из себя нечто среднее между листом и веткой.

Изначально вайи были не листьями, а побегами. У древних споровых растений были обычные ветки с листьями, но в ходе эволюции эти ветки видоизменились, став более плоскими и увеличив фотосинтезирующую поверхность.

Вайя папоротника

У них есть важная особенность: на обратной стороне листа папоротника можно увидеть тёмные пятнышки, которые иногда ошибочно принимают за семена. Но у папоротников не бывает семян, они размножаются спорами.

Но ведь споры микроскопические, почему же их так легко увидеть на листе папоротника? Дело в том, что эти тёмные пятна – не споры, а нечто вроде мешочков, содержащих множество спор. Они называются спорангии.

Экологические особенности

Папоротники и мхи имеют некоторые сходства в своем развитии, но также присутствуют и существенные различия.

Одно из главных различий между этими растениями в их экологических особенностях.

Папоротники предпочитают влажную среду и обычно растут в теневых местах, таких как леса и болота. Они могут процветать в условиях, где высокая влажность и низкая освещенность.
Мхи, напротив, приспособлены к сухой среде и могут расти на различных поверхностях, в том числе на камнях и деревьях. Они способны выдерживать засуху и периоды низкой влажности.

Также, различие состоит в способе размножения этих растений. Папоротники размножаются с помощью спор, которые обладают устойчивостью к неблагоприятным условиям. Мхи, напротив, размножаются с помощью спор и вегетативно, использованием различных органов и структур.

Приспособления к сухим условиям

Развитие папоротников и мхов имеет некоторые сходства и отличия в приспособлениях к сухим условиям.

Папоротники, в отличие от мхов, обладают листьями с кожистой поверхностью, которая помогает им удерживать влагу. Кроме того, у некоторых папоротников листья скручиваются в трубочку, чтобы уменьшить испарение воды. Папоротники также могут иметь корни-проводники, которые помогают им получать влагу из глубоких слоев почвы.

Мхи, в свою очередь, развиваются в виде пропавших на почву покровных покровителей, которые играют важную роль в удержании влаги. Они также могут иметь строение листьев, которое помогает им сохранять влагу. Однако, несмотря на эти адаптации, мхи менее способны к выживанию в сухих условиях, чем папоротники.

Итак, различие в приспособлениях к сухим условиям между папоротниками и мхами заключается в строении листьев, наличии корней-проводников и способности удерживать влагу.

Особенности мхов

Мхи — это группа растений, которые относятся к биологическому царству растений. Они схожи с папоротниками, но имеют некоторые отличия.

Вот некоторые особенности мхов:

Структура: Мхи отличаются от папоротников своей структурой. Они состоят из нежных, нитевидных стеблей и листьев, которые образуют густые пушистые подушки или ковры.
Размножение: Мхи размножаются при помощи спор, которые образуются на их половых органах. Папоротники, в отличие от мхов, размножаются при помощи спор диплоидного поколения.
Способность к обезвреживанию: Мхи хорошо справляются с очищением воздуха от загрязнений и поглощением влаги, что делает их полезными для биоочистки.

В целом, мхи и папоротники имеют много общих черт и являются важными компонентами биоразнообразия. Но они также имеют некоторые отличия в своей структуре и размножении.

Структура и роль в экосистеме

Мховые и папоротниковые растения, помимо своей привлекательности, имеют важную роль в экосистеме. Несмотря на то, что они относятся к разным группам растений, они имеют много общего.

Структура

И мхи, и папоротники являются многоклеточными организмами, но их структуры отличаются. Мхи представляют собой небольшие растения без корней, стеблей и настоящих листьев. Они образуются из простых клеток, которые образуют клеточные пучки, из которых вырастают нитевидные стебли. Папоротники, напротив, имеют корни, стебли и настоящие листья, образующие листовые пластинки.

Роль в экосистеме

Мхи и папоротники играют важную роль в экосистеме. Они являются одними из первых растений, которые появились на Земле и сейчас процесс их появления продолжается. Помимо своей биологической ценности, эти растения выполняют несколько важных функций.

Они помогают сохранять влагу в почве, предотвращая ее утрату. Кроме того, они действуют резервуарами влаги и питательных веществ, что полезно для других растений, животных и микроорганизмов.

Они обеспечивают укрытие и защиту для многих животных, таких как насекомые, ящерицы и даже некоторые птицы

Еще одной важной функцией этих растений является предотвращение эрозии почвы путем удержания ее слоя на склонах и берегах рек и озер

Кроме того, мхи и папоротники улучшают качество почвы путем обогащения ее органическими веществами и создания благоприятной среды для роста других растений. Они также способствуют разнообразию экосистемы, обеспечивая уникальные места для обитания различных видов растений и животных.

Вывод

Мхи и папоротники, несмотря на свои различия в структуре, играют важную роль в экосистеме. Они помогают сохранять влагу, предоставляют укрытие для животных, предотвращают эрозию, улучшают качество почвы и обогащают разнообразие в экосистеме. Эти растения являются незаменимыми частями природы и требуют сохранения и защиты.

Виды мхов и их распространение

Мхи — это группа низших растений, близких к папоротникам иличниковым. Они отличаются от папоротников своей мелкостью и простой структурой. В мире существует большое разнообразие видов мхов, их количество оценивается в несколько тысяч.

Мхи распространены по всему миру, от арктических регионов до тропических лесов. Они могут расти на почве, камнях, деревьях и других поверхностях. Общая характеристика мхов — наличие нитчатых и листовидных структур, которые могут служить для продуцирования энергии фотосинтезом.

Виды мхов можно подразделить на несколько групп:

Листостебельные мхи — имеют тонкие листья, подобные веточкам, на которых расположены спорофиллы;
Высокие мхи — имеют прямостоячие стебли и листья на верхней части стебля;
Подушечные мхи — образуют плотные подушки из мхового материала;
Водные мхи — произрастают в воде и часто имеют прозрачные или прозеленые стебли и листья;
Сфагновые мхи — образуют торфяники и используются в промышленности;

Важно отметить, что представители разных видов мхов имеют разные требования к условиям произрастания. Некоторые виды мхов могут расти только во влажных условиях, в то время как другие находятся в основном в сухих местах

Многие мхи обладают адаптивными свойствами, что позволяет им выживать в различных климатических условиях и экосистемах.