АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. Папоротники относятся к числу наиболее древних групп выс­ших споровых растений

Папоротники относятся к числу наиболее древних групп выс­ших споровых растений. По своему возрасту они уступают только плауновидным и имеют приблизительно один геологи­ческий возраст с хвощевыми. Папоротники имеют самые разные местообитания. Наи­большее их разнообразие характерно для влажных тропических лесов. В наши дни папоротниковидные намного превосходят по числу видов все другие группы современных споровых сосудистых растений; их известно более 12 тысяч видов. В нашей флоре насчитывается около 100 видов из этой группы. Представители этого отдела очень разнообразны по внешнему виду, жизненным формам, условиям обитания. Среди них много травянистых многолетних растений, есть и деревья. Тропические древовидные папоротники бывают до 25 м высотой, а диаметр ствола достигает 50 см. Среди травянистых видов есть очень мелкие растения размером в несколько миллиметров. В отличие от плауновидных и хвощевидных, для папоротниковидных характерна «крупнолистность». «Листья» папоротников имеют стеблевое происхождение и носят название «вайи». Их происхождение подтверждается верхушечным ростом.

Размеры вай папоротников колеблются от нескольких миллиметров до 30 см. Разнообразны их форма и строение. Вайи многих папоротников совмещают функции фотосинтеза и спороношения. У некоторых видов (например, страусника) бывает два типа вай — фотосинтезирующие и спороносные. Пластинки вай довольно часто перистые, нередко многократно рассечённые.

Большинство лесных папоротников умеренных областей имеют мясистые корневища, образующие каждый год новые розетки вай, которые обычно у папоротников по массе и размерам преобладают над стеблем.

Почти все папоротники, за исключением водных,— растения равноспоровые. Спорангии их часто располагаются на нижней поверхности вай и собраны в группы — сорусы. Споры папоротников дают начало свободноживущим обоеполым заросткам (гаметофитам), несущим антеридии и архегонии. Для оплодотворения необходимо наличие капельножидкой воды, в которой могут передвигаться многожгутиковые сперматозоиды.

Из оплодотворенной яйцеклетки развивается спорофит. По мере роста спорофит становится независимым, а гаметофит отмирает.

Отдел Папоротниковидные разделяют на 7 классов. Из них 4 класса представлены исключительно ископаемыми формами, которые по своему облику отличались от типичных папоротников.

Рассмотрим характерные особенности папоротников на примере щитовника мужского; Внешне папоротник представляет со­бой пучок листьев — вай, отходящих от хорошо развитого корневища. Вайями листья папоротника называют: из-за того, что по своему происхождению они возникли в результате уплощения крупных ветвей предковых растений. Это доказывается тем, что вайи папоротника долго сохраняют верхушеч­ный рост, образуя при этом характерную разворачивающуюся улитку, что не свой­ственно листьям. Листья простые, дважды-трижды перисто-рассеченные. Взрослое растение папоротника явля­ется спорофитом (бесполое поколение). На нижней сто­роне вайи образуются сору­сы — собрания спорангиев. В спорангиях после мейоза созревают гаплоидные споры.

При созревании спорангии вскрываются и споры высыпа­ются. Из гаплоидных спор прорастают гаплоидные заростки, или гаметофиты (половое поколение). Заросток представляет собой зеленую сердцевидную пластинку размером около 1 см, которая с помощью .ризоидов прикрепляется к почве. На заростке формируются архегонии и антеридии. После оплодотворения во влажной среде на заростке образуется зигота из которой далее развивается зародыш. Зародыш состоит из гаустории — ножки, кото­рой он внедряется ткани заростка и которой поглощает пита­тельные вещества, зародышевого корня, почки, первого листа зародыша — семядоли. Зародыш после его формирования на­чинает расти. Вскоре зародышевый корешок редуцируется, и на смену ему возникают придаточные корни.

Водные папоротники — разноспоровые растения. Это немногочисленная группа. Примером может служить сальвиния плавающая (Salvinia natans), относящаяся к порядку сальвиниевых (Salviniales). Это маленькое плавающее на воде растение.

Мужские и женские гаметофиты развиваются из микро- и мегаспор, которые образуются в микро- и мегаспорангиях. Мужской гаметофит, развивающийся из микроспоры, сильно редуцирован.

Женский гаметофит развивается внутри мегаспоры, он многоклеточный. После оплодотворения развивается многолетний спорофит. Процесс прорастания спор, оплодотворение и развитие спорофита происходят в воде.

Значение папоротников велико. Они выступают в роли важнейшего компонента многих лесных сообществ. Щитовник мужской обладает антигельминтным действием, молодые по­беги орляка в некоторых странах употребляют в пищу.

У папоротниковидных, хвощей и плаунов половое размножение может осуществляться лишь при наличии воды в момент оплодотворения.

Дальнейшая эволюция высших растений пошла по пути обеспечения независимости полового размножения от наличия воды.

Эта возможность реализовалась у семенных растений.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Аналитическая химия, как наука о принципах и методах определения химического состава вещества и его структуры, включает качественный и количественный анализ. Задачей качественного анализа является обнаружение отдельных компонентов (элементов, ионов, соединений) анализируемого образца и идентификация соединений. Задачей количественного анализа является определение количеств (концентрации или массы) компонентов.

Многочисленные и разнообразные методы аналитической химии подразделяют на химические, физические и физико-химические.

Химические методы основаны на применении химических реакций, которые называют аналитическими.

Физические методы основаны на измерении физических показателей (например, плотности раствора, электропроводности и т.п.).

В основе физико-химических методов лежит изучение физических свойств в ходе химической реакции.

Выбор метода анализа определяется целью и объектом исследования. Там, где требуется экспрессность, высокая чувствительность (предел обнаружения 10^-3 – 10^-10%) применяются физические и физико-химические методы. Однако и химические методы, которые часто называют «классическими», имея в виду их «возраст» и отработанность методик, не потеряли своего значения в наши дни. Их применяют при определении больших и средних содержаний определяемого компонента (массовая доля несколько процентов) и когда длительность анализа не имеет существенного значения.

Данное учебно-методическое пособие рассматривает теоретические основы химических методов анализа и рассчитано на развитие у студентов активности и самостоятельности при использовании знаний аналитической химии в дальнейшей профессиональной деятельности.