ПЛАН-КОСПЕКТ ОТКРЫТОГО ЗАНЯТИЯ ТЕМА: ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКОВИДНЫЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ ПАПОРОТНИКОВ

ПЛАН-КОСПЕКТ ОТКРЫТОГО ЗАНЯТИЯ
ТЕМА: ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКОВИДНЫЕ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПАПОРОТНИКОВ
ДИСЦИПЛИНА: Ботаника с основами физиологии растений
Цели:
Образовательные:
 повторить и проверить усвоение материала предыдущих занятий;
 продолжить формирование у учащихся представление о разнообразии
растительного мира на Земле;
 познакомить учащихся с характерными особенностями папоротников,
показать черты сходства и различия с другими споровыми растениями;
 изучить особенности строения, размножения и распространения
папоротников;
 усвоить понятия «вайя», «сорус», «индузий»;
 дать представление о многообразии папоротников и об особенностях
их условий обитания, внешнего строения и размножения;
 раскрыть экологическую роль папоротников, их роль в природе и
жизни человека, подчеркнуть необходимость охраны папоротников.
Развивающие:
 продолжить формирование умений самостоятельной работы с
конспектом и учебной книгой;
 продолжить формирование основных логических умений (умений
сравнивать, анализировать, выделять главное, формулировать выводы);
 развитие навыков устной речи;
 формирование целостной картины мира.
Воспитательные:
 осуществлять эстетическое воспитание, демонстрируя красоту и
совершенство окружающего мира;
 продолжить экологическое воспитание, воспитание бережного
отношения к природе.
Оборудование: ПК или ноутбук, проектор, гербарии, рисунки, таблицы,
учебники, комнатные растения из отдела Папоротниковидные.
Тип занятия: комбинированный урок.
Методы проведения:
 Словесные: опрос, рассказ с элементами беседы, лекция, работа с
конспектом.
 Наглядные: демонстрация мультимедийной презентации, таблиц,
фотографий, рисунков, гербариев, комнатных растений, схем.
Связи:
 Внутрипредметные: «Цитология», «Лист», «Стебель», «Корень»,
«Размножение и развитие», «Классификация растений»
 Межпредметные: география, медицина, экология, садово-парковое
искусство.
План занятия:
Этап и его содержание
Действия
Действия
преподавателя
студента
I. Организационный момент
 Приветствие
 Приветствие
 Контроль посещаемости и
 Староста докладывает о
готовности студентов к уроку
наличии отсутствующих,
причинах отсутствия
 Целевая установка урока:
 Студенты совместно с
формулирование цели урока
преподавателем
совместно со студентами путем
формулируют цели занятия;
фронтальной беседы.
составляют его план
 Студенты прогнозируют
результат изучения
материала, находят области
его применения
II. Повторение и проверка изученного
 Преподаватель актуализирует
 Обучающиеся отвечают на
имеющиеся знания студентов,
задаваемые преподавателем
проводя перекрестный опрос
вопросы; поправляют и
дополняют ответы друг
друга
III. Изучение нового материала
 Преподаватель совместно со
 Обучающиеся записывают
студентами определяет вопросы
план в тетради
для изучения
 Преподаватель ставит перед
 По мере знакомства с
студентами проблемный вопрос:
особенностями строения и
почему папоротники, которые
жизнедеятельности
возникли еще в девоне и
папоротников обучающиеся
процветали в карбоне, образуя
выстраивают цепочку
вместе с другими споровыми
рассуждений и находят
огромные леса, сегодня
ответ на поставленный
представлены в основном
вопрос
травами?
Время
2 мин
7 – 10
мин
 Мотивация изучения данной темы
и дисциплины в целом
15
мин
5 мин
 Изучение вопроса «Общая
характеристика папоротников»
Преподаватель очерчивает круг
вопросов, на которые нужно
найти ответ студентам
 Изучение вопроса «Жизненный
цикл папоротника»
Преподаватель посредством
лекции излагает новый материал,
затем дает задание составить
схему жизненного цикла
папоротника.
 Изучение вопроса
«Классификация папоротников»
Преподаватель дает задание
составить описание основных
представителей папоротников,
используя наглядный материал.
 Обучающиеся, используя
учебники и наглядный
материал, ведут поиск
информации, выделяют
главное, составляют
краткий конспект
 Обучающиеся слушают
новый материал, затем,
работая в парах, составляют
схему жизненного цикла
папоротника.
 Студенты обсуждают
получившиеся схемы и
сверяют их со схемой на
слайде презентации
 Обучающиеся,
рассматривая гербарии,
комнатные растения и фото
на слайдах, составляют
описание основных
представителей
папоротников
 Студенты высказывают
свои мнения, дискутируют
 Изучение вопроса «Значение
папоротников в природе и жизни
человека»
Преподаватель задает вопрос
«Для чего же сегодня нам нужны
папоротники, какую роль они
играют на Земном шаре?»
IY. Закрепление и обобщение
 Организует обсуждение и
 Обучающиеся высказывают
формулировку ответа на
свои мнения, выбирают
поставленный проблемный вопрос
правильную точку зрения
Y. Заключительная часть
 Обучающиеся (1-2
 Подведение итогов:
преподаватель в быстром темпе
человека) воспроизводят
пролистывает слайды презентации
основные моменты
изученного материала
 Обучающиеся оценивают
 Выставление оценок:
преподаватель отмечает работу
работу группы в целом и
студентов на уроке, выставляет
свою в частности
оценки в журнал, комментируя их
 Студенты записывают
 Домашнее задание:
преподаватель дает
задание, уточняют
7 – 10
мин
7 – 10
мин
7 – 10
мин
5 мин
5 мин
5 мин
2–3
мин
2–3
мин
дифференцированное домашнее
задание:
-- для всей группы – ОИ 1: стр.215 –
218; подготовить схему жизненного
цикла папоротников; ДИ 1: 327 – 340
-- для студентов, испытывающих
затруднения в изучении ботаники – ОИ:
стр. 2154 – 218;
-- для студентов, интересующихся
ботаникой: подготовить презентации по
классам папоротниковидных
непонятное
Вопросы для целевой установки и составления плана занятия:
На какие группы делятся высшие растения?
Какие группы споровых растений мы уже изучили?
Какая группа высших споровых растений осталась неизученной?
Можем ли мы сформулировать цель нашего занятия?
По какому плану мы изучали отделы Мохообразные, Хвощевидные и
Плауновидные?
6. Можем ли мы использовать этот план для изучения отдела
Папоротниковидные?
7. Для чего нам нужно изучить особенности папоротников, их
классификацию?
8. В какой области вы сможете применять эти знания?
1.
2.
3.
4.
5.
Вопросы для актуализации имеющихся знаний:
Почему мхи относят к высшим растениям?
Каково внешнее строение мха кукушкин лен и мха сфагнум?
Какое поколение доминирует в цикле развития мхов?
В чем состоит отличие мужских гамет покрытосеменных растений и
мужских гамет мхов?
5. Как мхи прикрепляются к субстрату?
6. Что такое протонема? Каковы ее функции?
7. Что представляет собой спорофит мхов? Какой образ жизни он
ведет?
8. Опишите половой процесс у мхов.
9. Какие приспособления имеют мхи для распространения спор?
10. Какие черты представителей отдела Мохообразные сходны с
чертами представителей водорослей?
11. Приведите примеры мхов, относящихся к классу печеночников.
12. Приведите примеры листостебельных мхов.
13. Каково значение мхов в природе и жизни человека?
14. Опишите строение спорофита плауна булавовидного.
1.
2.
3.
4.
15. При помощи каких структур плауны закрепляются в субстрате?
16. Из чего состоит спороносный колосок?
17. В чем различие равноспоровых и разноспоровых плаунов?
Приведите примеры таких представителей.
18. Что такое заростки? Какова их функция?
19. Какое поколение доминирует в цикле развития хвоща?
20. Какую функцию выполняет летний побег хвоща? Каким образом это
отражено в морфологии данного побега?
21. Почему весенний побег хвоща бурого цвета?
22. Является ли хвощ равноспоровым растением?
23. Какие приспособления обеспечивают хвощам распространение
спор?
24. Какое значение имеют мхи и плауны в природе и жизни человека?
Отдел Папоротниковидные Polypodiophyta
1.
Общая характеристика отдела
Папоротники – наиболее древняя группа высших растений. По
своему возрасту они уступают только Риниофитам и Плауновидным и имеют
приблизительно один геологический возраст с Хвощевидными. Древнейшие
ископаемые формы известны с девона. В карбоне более крупные
древовидные папоротники наравне с другими споровыми растениями росли в
обширных влажных лесах, остатки которых обрели залежи каменного угля.
Предками папоротников являются группы, близкие к Риниофитам.
Более 10 000 видов папоротников из 300 родов широко
распространены по всему земному шару, но наиболее разнообразны во
влажных тропических лесах, где они растут под деревьями и, как эпифиты,
на ветвях и стволах деревьев.
В России насчитывают около 120 видов папоротников.
Размеры папоротников варьируют от крошечных форм длиной в
несколько миллиметров до тропических древовидных форм, достигающих
высоты 25 метров с диаметром ствола до 50 см.
Многолетние травы (умеренные широты)
Деревья (горы тропиков)
Жизненные формы
Лиановидные папоротники (тропики)
Эпифиты (тропики)
Плавающие многолетние папоротники (тропики)
Стебель тропических древовидных папоротников – прямостоячий
ствол, на его верхушке развивается небольшая крона крупных листьев.
У большинства травянистых папоротников стебель укороченный,
представляет собой корневище с отходящими от него придаточными
корнями.
Листья папоротников – вайи – произошли в результате уплощения
крупных ветвей. Вайи долгое время продолжают апикальный рост, образуя
при этом характерную разворачивающуюся «улитку», что связано с
неравномерным ростом верхней и нижней части вайи.
В большинстве случаев листья расчленены на черешок и пластинку.
Листовая пластинка перистая, однократно, дважды или трижды рассечена.
Красивые перистые листья дали название этим растениям. Название
«папоротник» происходит от слова «перо», «парить».
Размеры листьев колеблются от 1–2 мм до 30 метров в длину и более.
По массе и размерам листья папоротников значительно преобладают над
стеблем.
Функция листьев – фотосинтезирующая. У некоторых папоротников
(например, у страусника) развиваются листья двух типов: стерильные –
фотосинтезирующие и фертильные – несущие спорангии.
Спорангии у папоротников развиваются на спороносных частях
обычного зелёного листа или на специализированных листьях –
спорофиллах. Располагаются спорангии поодиночке или группами –
сорусами. Сорусы расположены на нижней (брюшной) стороне листа и
покрыты покрывальцем – индузием.
Polypodiophyta
Равноспоровые
Разноспоровые
щитовник, орляк,
кочедыжник
сальвиния
2. Жизненный цикл равноспорового папоротника
Папоротники – наземные, редко водные растения с двумя
поколениями. Половое поколение (гаметофит) и бесполое (спорофит) резко
отличаются друг от друга и существуют самостоятельно.
Как у всех споровых растений (кроме мхов) в жизненном цикле
папоротников доминирует спорофит – бесполое поколение, которое
является, как правило, многолетним растением.
На спорофитах в спорангиях созревают споры. При созревании
спорангии вскрываются различным образом и споры высыпаются. Споры
папоротников гаплоидны, гаплоиден и гаметофит, развивающийся из них.
Спора папоротника прорастают в зеленую нить (протонему), которая,
быстро делясь, разрастается в зеленую сердцевидную пластину, состоящую
из одного слоя клеток. Такой гаметофит (заросток) обитает на поверхности
почвы, он обоеполый, зеленый, питается самостоятельно и прикрепляется к
почве ризоидами. Иногда гаметофиты могут быть бесцветными и развиваться
под землей.
На нижней стороне гаметофита развиваются архегонии и антеридии.
Каждый антеридий содержит сперматозоиды с большим числом
ундулиподий. В архегониях созревают яйцеклетки. Оплодотворение
происходит только в капельно-жидкой среде, обеспечивающей движение
сперматозоидов к яйцеклетке.
После оплодотворения возникает диплоидная зигота, дающая начало
диплоидному зародышу. Из зародыша развивается спорофит.
Цикл развития равноспорового папоротника
Зигота (2n)
Зародыш (2n)
Молодое растение (2n)
Взрослое растение – спорофит (2n) со спорангиями
мейоз
Споры (n)
высыпаются наружу
Заросток – гаметофит (n)
Архегоний ♀
Антеридий ♂
Яйцеклетка
Сперматозоиды
с помощью воды попадают в
архегоний
Оплодотворение
Зигота (2n)
3. Классификация папоротников
Отдел Папоротниковидные 10 000
Polypodiophyta
7 классов
4 класса –
ископаемые
папоротники
3 класса –
современные папоротники
Класс
Ужовниковые
Ophioglossopsida
Класс
Мараттиевые
Marattiopsida
Класс
Многоножковые,
или
Полиподиевые
Polypodiopsida
В Красную книгу России внесено 10 видов папоротников!
Класс Ужовниковые Ophioglossopsida
Папоротники класса Ужовниковые – наиболее древние. Класс
включает один порядок, состоящий из трех родов и 90 видов.
Род Ужовник
Ужовник, который называют разрыв-травой, обитает во влажных
лесах и на открытых, но тоже увлажненных участках почвы. Листья
ужовника вильчато разделены на две части, одна из которых цельная
(вегетативная), вторая вытянутая, имеют спорангии, похожие на гроздья
бутонов (фертильная). На первый взгляд ужовник напоминает цветковое
растение с кистью цветков.
За внешнее сходство с узким языком змеи ужовник называют
язычником, змеиным языком. Латинское название рода Ophioglossum в
переводе означает «змеиный язык».
Около 45 видов ужовников обитают главным образом в тропиках.
Там они поселяются на стволах и побегах деревьев, а листья их вырастают до
4 метров. В России произрастает 4 вида. Самый распространенный вид –
ужовник обыкновенный.
Растут ужовники медленно, в год вырастает один лист.
Размножаются ужовники спорами и выводковыми почками на корнях.
Ужовники нуждаются в особом внимании и охране!
Класс Полиподиевые, или Многоножки Polypodiopsida
Класс объединяет подавляющее большинство современных
папоротников и насчитывает около 10 000 видов. Класс включает три
подкласса.
Род Осмунда
Самым крупным папоротником нашей страны является осмунда
Клейтона, произрастающая на юге Приморья и занесенная в Красную книгу
как реликтовое и редкое растение.
У осмунды Клейтона над почвой несколько выступает корневище,
над которым возвышаются длинночерешковые ажурные перистые листья,
собранные в красивую воронку и достигающие 2 – 3 метров длины.
Осмунда королевская произрастает в Западной Европе и на
Черноморском побережье Кавказа. Корневище–ствол осмунды используется
как субстрат для выращивания орхидей.
В настоящее время остатки этой группы стали вымирать из-за
мелиоративных работ. В связи с этим осмунда королевская объявлена
реликтовым растением и занесена в Красную книгу!
Род Адиантум
Род насчитывает до 200 разнообразных видов, произрастающих в
тропиках и субтропиках.
В России встречается самый красивый и изящный из всех адиантумов
– адиантум венерин волос (Крым, Кавказ). Растение имеет тонкие, нежные,
дважды-, триждыперистые литья. Черешки тонкие, волосовидные, что
способствует визуальной невесомости растения. Адиантум – широко
известное комнатное растение.
Род Платицерум, или «олений рог»
В тропиках платицерум – папоротник–эпифит, поселяющийся на
стволах деревьев. Имеет два вида листьев – спороносные и стерильные.
Название «олений рог» возникло из-за сходства крупных
свешивающихся спороносных дихотомически ветвящихся листьев с рогами
оленя. В отогнутых частях стерильных листьев формируется ниша, в которой
накапливается перегной, способствующий интенсивному развитию растения.
Платицерум большой может достигать 2 метров в диаметре.
Платицерумы культивируют как комнатные и оранжерейные
растения.
Род Орляк
Род Орляк представлен одним полиморфным видом – орляком
обыкновенным. Орляк – космополит, он не встречается только в пустынях и
полярных областях.
Орляк имеет длинноползучее глубоко залегающее корневище.
Корневища богаты крахмалом, поэтому в ряде стран Восточной Азии их
используют в пищу.
Листья жёсткие, триждыперистосложные, сорусы сливаются в линии
по краю листа, прикрыты видоизменённым загнутым краем.
Род Щитовник
Почти все виды рода Щитовник произрастают в умеренной зоне в
хвойных, смешанных, широколиственных лесах. Около 25 видов щитовника
произрастают в России почти повсеместно.
Один из наиболее красивых и широко распространенных видов –
щитовник мужской – многолетнее травянистое растение. Листья
дваждыперистосложные с зубчатыми краями. Растение ядовито! В медицине
используется как глистогонное средство.
Род Кочедыжник
Род Кочедыжник включает около 200 видов наземных папоротников,
обитающих в лесах умеренной зоны Северного полушария и в высокогорных
тропиках. 12 видов произрастает в России, среди них наиболее известен
кочедыжник женский. Листья у кочедыжника триждыперистосложные.
Сорусы продолговатые (у щитовника – округлые).
Растение ядовито! Корневища кочедыжника используется в
медицине. Культурные формы выращиваются в садах, парках, скверах.
Род Гимнокарпиум
Одним из самых распространенных лесных папоротников Северной
Америки и Евразии является гимнокарпиум трехраздельный, или
голокучник Линнея. Листья имеют форму равностороннего треугольника,
состоят из трёх почти равных частей. Гимнокарпиум хорошо размножается
вегетативно, часто один клон занимает большие территории, в еловых лесах
гимнокарпиум образует сплошной травяной покров.
Род Страусник
Представителем
рода
является
страусник
обыкновенный,
обитающий в пойменных лесах, по тенистым берегам водоемов.
Имеет два вида листьев. Стерильные листья – перистые, достигают
полутораметровой длины, образуя кольцо, в центре которого позднее
появляются спороносные листья. Фертильные листья по своей живописности
напоминают страусово перо. Они имеют темно-коричневую окраску,
рельефно выделяясь на фоне зеленых стерильных листьев. Фертильные
листья сохраняются и зимой.
Страусник очень декоративен.
Род Марсилия
Около 60 видов рода – обитатели водоемов тропического,
субтропического и умеренного климатических поясов. Название рода
происходит от фамилии итальянского ботаника, жившего в 18 веке, - графа
Л.Марсильи.
От всех других родов Марсилиевые отличаются тем, что у них
развиваются особые органы – спорокарпии – вместилища, содержащие
сорусы.
Классический
представитель
Марсилиевых
–
марсилия
четырехлистная. Марсилия имеет тонкое ветвящееся корневище длиной
свыше 1 метра, от узлов которого вниз отрастают корни. Вверх поднимаются
тонкие длинные черешки, каждый из которых увенчан четырьмя листочками.
Обитает марсилия по топким берегам пресных водоемов и в болотистых
местах.
Марсилии являются обязательным украшением и источником
кислорода в аквариумах.
Род Сальвиния
10 видов мелких водных папоротников, обитающих в водоемах
тропиков, субтропиков и умеренных областей, получили родовое название в
честь итальянского ученого А.Сальвини (17 век).
Девять из десяти видов – многолетние водные папоротники.
Только один вид – сальвиния плавающая, заселяющая пресные
водоемы европейской части России, Кавказа, Сибири и Дальнего Востока,
является однолетним растением. Это небольшое (не более 15 см) плавающее
травянистое растение, на горизонтальных корневищах которых
располагаются трехчленные мутовки листьев. Из каждой мутовки два
овально-удлиненных листа, с несмачиваемой поверхностью, располагаются
над водой. Третий лист погружен в воду. Он рассечен на тонкие нитевидные
дольки и выполняет функцию отсутствующих у сальвинии корней. На этом
подводном листе развиваются органы спороношения. Среди нитевидных
выростов хорошо различимы гроздья шаровидных замкнутых сорусов.
Осенью созревшие споры зимуют на дне водоема. Весной через ряд этапов
развивается молодое растение сальвинии, которое будет расти и развиваться
до осени.
Сальвинию разводят в аквариумах и водоемах.
Род Азолла
Род Азолла содержит всего 6 видов. 5 видов широко распространены
в стоячих и слабопроточных водоемах тропических и умеренных областей
Земли. Только 1 вид – азолла нильская встречается в определенном
географическом районе – на реке Нил.
Все азоллы имеют очень мелкие (0,5–1 мм длиной) листочки, которые
черепитчато покрывают ветвящееся корневище, длина которого может
достигать 25 см. Снизу от корневища отрастает пучок тонких придаточных
корней, погруженных в воду.
Для папоротников рода Азолла характерен симбиоз с водорослью –
анабеной азоллы: водоросль поселяется на кончиках молодых листьев.
Анабена способна фиксировать атмосферный азот. Азоллу разводят как
«зеленое удобрение» в Японии и Индокитае.
В аквариумах часто разводят азоллу каролинскую.
4. Значение папоротников в природе и жизни человека
Папоротники имеют большое экологическое значение, являясь
компонентом лесных экосистем. Папоротники часто доминируют в травянокустарниковом ярусе лесов.
Некоторые папоротники являются лекарственными растениями.
Из них получают препараты для избавления от кишечных паразитов.
Многие папоротники являются декоративными комнатными и
уличными растениями. Ряд водных папоротников (азолла, сальвиния
плавающая) разводят в аквариумах.
В некоторых странах молодые листья папоротников (например,
орляка обыкновенного) используют в пищу (маринуют, солят).
Порошком из спор папоротников обсыпают формы для литья
металлических изделий, чтобы детали лучше отходили от форм.
Многие папоротники являются пионерными растениями на
пустырях и пожарищах.
Некоторые виды папоротников являются злостными и
трудноискоренимыми сорняками.
Папоротники рода Азолла выращивают как «зеленое
удобрение» в Японии и Индокитае.