В. Д. Фролов Работа допущена к защите




Скачать 493.21 Kb.
НазваниеВ. Д. Фролов Работа допущена к защите
страница3/4
Дата публикации30.04.2013
Размер493.21 Kb.
ТипДипломная работа
vbibl.ru > Литература > Дипломная работа
1   2   3   4
Глава IV

^ Размножение папоротников
4.1. Вегетативное размножение папоротников. Вегетативное размножение довольно широко распространено не только у покрытосеменных растений, но и у папоротников. Существуют самые разнообразные формы этого размножения. Оно может осуществляться с помощью длинных, разветвленных корневищ, характерных для целого ряда папоротников.

У представителей семейства Мараттиевых образуются придаточные почки, которые закладываются на прилистниках. Крупные листья Мараттиевых имеют у своего основания характерные прилистниковые придатки, которые сохраняются на стеблях после опадания листьев и служат не только запасающими органами (в них накапливается крахмал), но и органами вегетативного размножения. Покоящиеся на прилистниках почки при благоприятных условиях дают начало новым растениям.

У многих видов рода Ужовник (Ophioglossum) наблюдается способность к эффективному вегетативному размножению. Новые побеги у них появляются из придаточных почек, образующихся на корнях.

У некоторых папоротников придаточные почки образуются на листьях (Цератоптерис, Пузырник, Асплениум). Цератоптерис василисниковидный (Ceratopteris thalictroides) – известное аквариумное растение. В естественных условиях растет в мелководных водоемах, в канавах, является сорняком на рисовых полях. Молодые растения цератоптериса укоренены в почве. При затоплении поля они становятся свободноплавающими и активно размножаются вегетативным путем. В синусах листовых сегментов, на верхушках листьев, на рахисе появляются мелкие выводковые почки, развивающиеся в новые молодые растения, долго остающиеся связанными с материнским. Освобождаются они после загнивания или обламывания листа материнского растения.

У Пузырника луковиценосного (Cystopteris bulbifera), растущего во влажных лесах, по оврагам, на известковых скалах в Северной Америке, придаточные почки образуются на нижней стороне листьев. Почки имеют сферическую форму и напоминают луковички. Они отваливаются и дают начало молодым растениям. Благодаря вегетативному размножению этот папоротник не только образует большие заросли на одном месте, но и завоевывает новые территории.

Придаточные почки образуются также на листьях Асплениума луковиценосного и Асплениума живородящего. Они прорастают еще прикрепленными к материнскому растению. Отделившись от него и попав в благоприятные условия, они дают начало новым растениям. Форма вегетативного размножения, описанная у Цератоптериса, Цистоптериса и Асплениума, называется живорождением, или вивипарией. Иногда вивипария бывает очень интенсивной и подавляет развитие спорангиев (Левина, 1964).

Своеобразная форма вегетативного размножения свойственна дальневосточному папоротнику Кривокучнику сибирскому (Camptosorus sibiricus). Этот вид имеет цельные листья с сильно оттянутой верхушкой, переходящей в длинный жгут. Жгут заканчивается почкой, которая при соприкосновении с субстратом развивается в новое растение. Странствуя таким способом, вид завоевывает себе жизненное пространство.

Как уже отмечалось выше (см. главу III), легко размножаются вегетативно виды рода Нефролепис. Размножаются они с помощью наземных столонов. Некоторые виды этого рода размножаются при помощи клубней, образующихся на подземных столонах.

Эффективно размножаются вегетативным путем водные разноспоровые папоротники – виды родов Сальвиния (Salvinia) и Азолла (Azolla). У Сальвинии в узлах между листьями образуются почки, на которых развиваются ветви корневища. Они легко отламываются от основного стебля, и их обломки разносятся течением по водоему, где возникают новые заросли. В озере Кариба (Африка) Сальвиния ушковидная, завезенная сюда из Южной Америки, покрывает местами водную поверхность слоем до 25 см толщиной, препятствуя судоходству и мешая нормальной работе турбин гидроэлектростанции.

Азолла размножается вегетативно с помощью боковых ветвей, которые легко отламываются от главного стебля и течением разносятся в другие водоемы. Благодаря вегетативному размножению Азолла, как и Сальвиния, образзует в стоячих и слабо проточных водоемах значительные заросли.

Способность к вегетативному размножению широко используется человеком при размножении папоротников в условиях культуры. Для наших объектов подобная форма размножения характерна для Асплениума луковиценосного, Нефролеписа возвышенного и Флебодиума золотистого (Рис. 14). У этих видов имеются специализированные органы вегетативного размножения.
^ Технология искусственого вегетативного размножения папоротников

Для размножения Асплениума луковиценосного срезали лист папоротника с образовавшимися на нем молодыми растениями. Кювету наполняли смесью для черенкования и слегка ее уплотняли. Смесь для черенкования готовили из равных количеств листовой земли и хорошо промытого речного песка. Срезанный лист раскладывали на субстрате и прикрепляли небольшими проволочными скобками. Субстрат поливали. Кювету сверху закрывали полиэтиленовой пленкой и помещали в защищенное от прямых солнечных лучей место. Следили за тем, чтобы лист не подсыхал. Когда молодые растения укоренялись (примерно через 1,5-2 месяца), их разделяли и высаживали в горшки.

Более проста технология выращивания Нефролеписа возвышенного. Молодые растения, развивающиееся из почек на наземных столонах, легко укореняются. Для получения массового материала материнское растение следует выращивать в емкости с относительно большой площадью поверхности. Образующиеся наземные столоны в случае необходимости прикрепляли к субстрату проволочной скобой. Как только молодые растения укоренялись, связывающие их с материнским растением столоны обрезали. Молодые растения пересаживали в отдельные горшки.

Флебодиум золотистый размножали участками корневища. Это растение имеет толстое, длинное, стелющееся по субстрату корневище. Корневище ветвится, образуя боковые побеги. Боковые побеги (участок корневища с верхушечной почкой и листьями в количестве 1-2) обрезали и высаживали в отдельные горшки.
^ 4.2. Размножение папоротников спорами. Нами проведен эксперимент по выращиванию из спор таких папоротников, как Циртомиум серповидный, Листовик обыкновенный, Асплениум луковиценосный, Птерис критский и Флебодиум золотистый. Адиант венерин-волос и Нефролепис возвышенный из-за отсутствия спор нами не выращивались. Папоротники можно выращивать в горшках, прикрытых сверху стеклом для поддержания высокой постоянной влажности воздуха. Мы выращивали папоротники в чашках Петри по методике, описанной во 2-й главе настоящей работы.

Споры папоротников созревают в спорангиях. Спорангии изученных видов не имеют существенных морфологических отличий. Они округлой или слегка овальной формы, сидят на длинных ножках. На поверхности спорангия имеется продольное механическое кольцо, состоящее из одного ряда клеток. У большей части клеток кольца оболочки утолщены. Часть клеток кольца (примерно 1/3) имеет относительно тонкие оболочки. При созревании спор наступает момент, когда стенка спорангия разрывается. Разрыв происходит в месте, где клетки кольца имеют тонкие оболочки. Кольцо изгибается кнаружи, как бы выворачиваясь наизнанку, при этом споры высыпаются из спорангия. Этот процесс можно наблюдать под микроскопом МБС, при подсушивании спорангиев.

Спорангии папоротников собраны в сорусы. По положению сорусов на вайях у изучаемых видов встречаются 2 типа спорангиев. Для Адиантума, Птериса и Асплениума характерны маргинальные (краевые) спорангии. Сорусы у этих видов расположены по краю листовой пластинки. У Циртомиума, Нефролеписа, Листовика и Флебодиума спорангии ламинальные (поверхностные), сорусы у них расположены на нижней стороне листа.

Сорусы папоротников прикрыты индузием, лишь у Адиантума и Птериса покрывальца отсутствуют. Сорусы у этих видов защищены загнутым на нижнюю сторону краем листовой пластинки. Момент созревания спор мы определяли по изменению окраски соруса (зеленая окраска переходит в коричневую).

Собранные споры высевали на субстрат в чашки Петри. Выращивание проводили при комнатной температуре (18-25оС) в защищенном от прямых солнечных лучей месте. Через месяц (25-35 дней) на поверхности субстрата появлялся зеленый налет, состоящий из нитей и формирующихся пластинок гаметофита. Процесс от прорастания спор до формирования зрелого гаметофита в наших экспериментах продолжался около 2 месяцев. Сравнение гаметофитов исследованных видов не выявило существенных видовых отличий. В то же время форма и размеры гаметофитов одного и того же вида изменяются в зависимости от условий произрастания, в частности, от густоты посева. Подобная закономерность отмечалась в литературе и для дальневосточных видов папоротников (Храпко, 1989, 1996). Зрелые гаметофиты наших видов пластинчатые, сердцевидной формы. Пластинка состоит из одного слоя хлорофиллоносных клеток, за исключением многослойной срединной части. От нижней части гаметофита (от центральной многослойной части) отходят многочисленные ризоиды.

После оплодотворения появляются проростки спорофита. В нашем эксперименте первые проростки в зависимости от вида, условий выращивания и времени посева появлялись на 50-80 день после посева. Проростки представляют собой небольшие (1-2 см) растения. Они имеют 1-4 вайи и 2-5 коротких корешка. Проростки прикреплены к гаметофиту (Рис. 15, 16). Питание растения на этом этапе осуществляется как за счет гаметофита, так и за счет собственной ассимиляции. Листья проростков существенно отличаются от вай взрослых растений простотой своего строения. У проростков Циртомиума и Флебодиума листовая пластинка округлая, по краю цельная или слегка лопастная (Рис. 15). У проростков Асплениума и Птериса вайи характеризуются большей рассеченностью (Рис. 16).

Последующие возрастные состояния спорофита на данном этапе исследования отмечены нами только для Циртомиума серповидного.
^ 4.3. Цикл развития Циртомиума серповидного. Под циклом развития понимают совокупность всех фаз развития, пройдя которые организм достигает зрелости и становится способным давать начало следующему поколению (Биологический..., 1986). Для цикла развития папоротников характерна смена гаплоидной и диплоидной фаз. Гаплоидная фаза папоротников представлена покоящейся спорой и гаметофитом. Диплоидная фаза – спорофитом. Покоящиеся споры можно рассматривать в качестве латентного периода гаметофита (Шорина, 1987, цит. по: Храпко, 1996).

Споры Циртомиума находятся в спорангиях, которые собраны в сорусы на нижней стороне листа (латеральные сорусы) на концах жилок. Споры округлой или слегка бобовидной формы. Спорангии на длинных ножках. Ножка состоит из 3 слоев клеток. Спорангии округлые с продольным

Рис. 15. Гаметофиты и проростки Циртомиума серповидного (1) и Флебодиума золотистого (2).

Рис. 16. Гаметофиты и проростки Асплениума

луковиценосного (1) и Птериса критского (2).

механическим кольцом. Механическое кольцо имеет 20-25 клеток с утолщенными стенками. Сорусы округлые с покрывальцем (индузием). Индузии округлой формы, щитовидные (прикреплены в одной точке близ середины), по краю выгрызенно-зубчатые (Рис. 17).

Начальные стадии развития гаметофита Циртомиума мы наблюдали в экспериментальных условиях при посеве спор на фильтровальную бумагу, смоченную раствором Кнопа. Проращивание спор проходило при комнатной температуре (от 18 до 25оС). Первые проросшие споры отмечались на 7-8 день после посева. После прорастания споры образуется нить гаметофита. Формирование нити происходит в течение 15-20 дней. Нить состоит из 3-5 клеток. Клетки нити содержат хлоропласты. На этом же этапе начинают формироваться ризоиды. Через 25-30 дней после посева начинается формирование пластинки гаметофита. В нашем эксперименте пластинки гаметофитов на 35 день имели от 8 до 40 клеток. Период от прорастания спор до формирования зрелого гаметофита Циртомиума продолжается 60-70 дней. Этапы развития гаметофита отражены на рис. 18.

Гаметофит Циртомиума наземный, сердцевидной формы, состоит из слоя хлорофиллоносных клеток. На гаметофите имеются редкие папиллярные волоски, которые хорошо видны под микроскопом по краю пластинки. Папиллярные волоски представляют собой короткие, головчатые, сосочковидные выросты некоторых клеток гаметофита. Морфометрические данные гаметофитов и их изменчивость приведены в таблице 1.

Рис. 17. Сорусы Циртомиума серповидного.

Рис. 18. Этапы развития гаметофита Циртомиума серповидного1 -

прорастание спор; 2 - формирование нити; 3 - формирование пластинки

гаметофита; 4 - зрелый гаметофит.

Таблица 1

^ Изменчивость высоты и ширины гаметофитов Циртомиума серповидного

Признаки

Лимиты

Мm



V, %

Ширина, мм

4,1-5,6

5,10,08

0,49

9,6

Высота, мм

3,0-4,5

3,850,08

0,48

12,4

Примечание: М - среднее значение признака, m - ошибка среднего значения,  - среднее квадратическое отклонение, V% - коэффициент вариации

Как видно из таблицы 1, амплитуда изменчивости размеров гаметофита, согласно шкалы С.А. Мамаева (1969), находится на низком или среднем уровне. Колебание параметров связано в основном с условиями выращивания и зависит, в частности, от густоты посева.

При хорошем уходе на 70-80 день после посева появляются первые проростки спорофита (Рис. 19). Проростки прикреплены к гаметофиту, за счет которого и осуществляется в основном их питание. Вайи проростков имеют совершенно иную форму, чем вайи зрелых растений. Листовая пластинка цельная, не разделенная на отдельные сегменты. Край листовой пластинки слегка выемчатый (Рис. 20). Характеристика некоторых признаков проростков Циртомиума дана в таблице 2.

Таблица 2

^ Изменчивость некоторых признаков проростков Циртомиума серповидного


Признаки

Лимиты

Мm



V, %

Количество листьев

2-4

2,90,12

0,7

24,0

Высота растения, мм

19,0-31,0

26,40,73

5,5

15,3

Ширина листовой пластинки, мм

4,1-10,2

5,820,4

2,24

38,4

Примечание: обозначения те же, что и в таблице 1.

Рис. 19. Гаметофиты и первые проростки Циртомиума серповидного, выращенные в чашке Петри.

Рис. 20. Проросток Циртомиума серповидного.

Уровень изменчивости признаков проростков выше уровня вариабельности гаметофитов и находятся на повышенном и высоком уровне.

Через 6-7 месяцев после посева наступает фаза молодого спорофита. Гаметофит к началу этой фазы отмирает и растение полностью переходит на самостоятельное питание. Усложняется строение листьев, которые становятся близки к вайям зрелых спорофитов. В отличие от листьев зрелых спорофитов, листья молодых растений имеют меньшее число сегментов (от 3 до 10). Количество сегментов у зрелых спорофитов варьирует от 8 до 25.

Через 15-20 месяцев растение переходит в фазу зрелого спорофита. Характерной чертой этого возрастного состояния является наличие спороношения.

Длительность периодов возрастного состояния Циртомиума серповидного весьма вариабельна. Она зависит от условий ухода, созданных при выращивании папоротника. Поэтому определять продолжительность той или иной фазы развития можно лишь приблизительно.
^ 4.4. Использование полученных материалов в курсе ботаники средней и высшей школы. Данные, полученные в ходе выполнения данной дипломной работы, могут найти широкое применение как на уроках биологии в средней школе, так и на занятиях по курсу общей ботаники в высшей школе. С успехом полученные материалы можно использовать при проведении факультативных занятий, а также занятий в кружках биологического профиля.

Прежде всего данный материал можно использовать при изучении темы «Отдел Папоротниковидные». Имея коллекцию оранжерейных папоротников, показать разнообразие представителей этой группы растений. Папоротниковидные очень разнообразны по внешнему виду. Кроме наземных корневищных паопротников в этой группе можно продемонстрировать такую жизненную форму, как эпифитные растения, например, Платицериум двувильчатый. Разнообразны и листья папоротников. Чаще всего встречаются перисторассеченные листья, но имеются виды с цельной листовой пластинкой - Костенец гнездовой, Листовик обыкновенный и другие. Обратить внимание, что молодые листья улиткообразно закручены. Черешки листьев покрыты характерными буроватыми чешуями. Кроме того листья папоротников растут верхушкой, как и побеги.

Для темы “Размножение папоротников” нами получен богатый материал. Здесь нужно познакомить учащихся со строением спорангиев. Показать процесс вскрытия спорангиев, что можно наблюдать под микроскопом при их подсушивании. Познакомить с разнообразием сорусов. Они различаются как расположением на листе, так и своей формой. Чаще встречаются поверхностные сорусы (Циртомиум), но могут быть и краевые (Адиантум). Сорусы по форме бывают округлые (Циртомиум), а бывают вытянутой, палочкообразной формы (Листовик). Могут иметь покрывальце разнообразной формы, а могут быть и без него (Птерис).

Изучая цикл развития папоротника, на живом материале можно продемонстрировать заростки (гаметофиты). Рассмотреть их строение под микроскопом и отметить пластинку, состоящую из слоя хлорофиллоносных клеток, и ризоиды, с помощью которых заросток прикрепляется к субстрату. Показать проростки папоротника, которые прикреплены к заростку и частично питаются за его счет. Отметить отличие листьев проростков от листьев взрослых растений.

В теме “Вегетативное размножение растений” целесообраззно познакомить с различными формами этого вида размножения у папоротников. Это прежде всего размножение корневищами (Флебодиум золотистый), а также с помощью выводковых почек (Асплениум живородящий, Цератоптерис василисниковый) и столонов (Нефролепис).

В теме “Побег” можно познакомить учащихся с видоизменением побега – корневищем, показать особенности его строения.

Выводы

1. Изученные нами виды папоротников можно с успехом выращивать из спор в оранжерейных условиях.

2. Некоторые виды папоротников хорошо размножаются вегетативно: Нефролепис возвышенный - столонами, Флебодиум золотистый - участками корневища, Асплениум луклвиценосный - придаточными почками, образующимися на листьях.

3. Спорангии изученных видов имеют однослойную стенку и продольное механическое кольцо. Ножка спорангия имеет 2 или 3 слоя клеток.

4. Сорусы у Птериса критского, Адиантума, Асплениума луковиценосного маргинальные (краевые); у Нефролеписа возвышенного, Циртомиума серповидного, Листовика обыкновенного и Флебодиума золотистого - ламинальные (поверхностные).

5. Сорусы Птериса критского и Адиантума имеют ложное покрывальце, представляющее собой отогнутый край листа, прикрывающий сорус. Сорусы других видов изученных нами напоротников покрыты настоящими покрывальцами.

6. Гаметофит выращенных папоротников автотрофные, дорзовентральные, имеют вид небольших сердцевидных пластинок. Существенных морфологических отличий между гаметофитами разных видов папоротников нет.

7. На развитие гаметофитов влияют условия среды - температура и влажность воздуха. Низкая температура и пересушивание почвы резко замедляют развитие гаметофитов.

8. Начало прорастания спор Циртомиума серповидного наблюдается на 7-9 день после посева. Период от прорастания спор до формирования зрелого гаметофита продолжается 60-70 дней. Полный цикл развития от посева спор до зрелого спорофита составляет около 20 месяцев.

9. Оптимальные сроки посева спор Циртомиума - с марта по август включительно.

1   2   3   4

Похожие:

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconФролов И. Т. и др. 3-е изд
...

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconТерриториальные строительные нормы
Ади, г. Омск (Апатии С. Н., Кривошеин А. Д., Пахотин Г. А.); Цэнэф, г. Москва (Матросов Ю. А.), Ниисф, г. Москва (Матросов Ю. А.,...

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconМосковская Государственная Юридическая Академия мдф III курс, 13 группа курсовая работа
России в соответствии с международны­ми договорами Российской Федерации вправе обращаться в меж­дународные органы по защите прав...

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconКурсовая работа «К защите допускаю»
Статистико-экономический анализ уровня товарности зерна в хозяйствах Дюртюлинского района

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconЖебет С. Ю., к т. н., ведущий инженер-тестировщик, зао «крок»
Фролов А. Б., д т н., профессор, Московский энергетический институт (технический университет)

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconМинистерство здравоохранения и социального развития российской федерации
В официальном тексте документа, видимо допущена опечатка: имеется в виду подпункт 3 пункта 2 статьи 4 Федерального закона от 26....

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconЭкологическая опасность – это ситуация, в которой могут происходить...
По всей стране в одно и то же время проводится масштабная работа по защите и охране окружающей среды. Эта работа имеет название –...

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconОсновная черта грамотного дискуссионного красноречия (по сути, а не по форме)
...

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconА. А. Кашкин доктор педагогических наук, профессор, С. Н. Фролов...
А. А. Кашкин доктор педагогических наук, профессор, С. Н. Фролов заслуженный тренер рф, доцент, кафедры теории и методики спортивного...

В. Д. Фролов Работа допущена к защите iconМетодические указания по выполнению и защите выпускных квалификационных работ
Составлено на основе методических указаний, стандарта смк сту 02-02-2007 Выпускная квалификационная работа специалиста

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница