Папоротникообразные: общая характеристика

Папоротникообразные растения — это самый древний и многочисленный вид флоры на планете. Человечеству известно наиболее 10 000 разновидностей папоротников. Они распространены повсюду. Каждый представитель имеет свою форму , размер, характерное строение и способ размножения .

Раньше папоротники были огромными и древовидными. В современном мире эти растения стали комнатными и небольшими. Они приспосабливаются к любым условиям, некоторые имеют очень красивую форму.

Общая характеристика группы

Папоротник — это род споровых растений, который относится к отделу сосудистых представителей флоры и насчитывает 48 семейств, 578 родов и 10620 сортов.

Они предпочитают влажные, холодные и заболоченные места. Большинство растений произрастают в тропических лесах.

Некоторые из них имеют большие размеры и похожи на пальмы, которые достигают в высоту 16 метров, а листья у них длиной до 4 метров.

Места распространения папоротниковидных растений:

лес,
болотистая местность,
стволы и ветви деревьев,
водная среда,
горные ущелья,
стены домов,
пустыни,
обочины проселочных дорог,
сельскохозяйственные угодья.

Папоротник является очень древней формой жизни, из его многолетних отложений образуется уголь. По форме растение похоже на зеленый побег с перистыми листьями.

Ученые считают, что папоротниковидные произошли от плаунов, но существует мнение что последние, а также мхи, хвощи появились от псилофитов.

С древних времен существует миф про цветок папоротника . Если на праздник Ивана Купала человек увидит цветущее растение, то найдет на этом месте клад или узнает как разбогатеть. Тем не менее это всего лишь легенда, ведь на самом деле стадии цветения у папоротника не существует.

Особенности строения

Папоротник — это многолетнее растение, которое может быть и кустом , и травой.

Структуру имеет следующую:

корни,
побеги,
черешки,
листовые пластины.

У растения нет настоящих листьев , имеются лишь ветки, которые растут в одной плоскости. Они называются вайи (предпобеги). Глядя на них, тяжело различить, где заканчивается стебель и образуются лист. Вайи выполняют две функции: спорообразования и фотосинтеза.

Все корни у растения придаточные. Первичный стержень не развивается, а вместо него образуется корень из стебля, реже из листа. Побеги разнообразны по внешнему и внутреннему строению. Ползучие стебли имеют название корневище. Они могут быть короткими и длинными. Стебель состоит из эпидермиса, проводящей и механической ткани. От корневища вверх сразу растут листья.

Папоротник размножается спорами. Последние образуются на нижней стороне листьев в спорангиях.

Виды

В природе очень много разновидностей папоротников, которые делятся на древние и современные.

Выделяют 4 основных класса:

Псилотовидные.
Хвощевидные.
Мараттиевые.
Настоящие папоротники.

Класс псилотовидные

Они растут на стволах деревьев, в скалах, на земле с большой концентрацией органических веществ. У псилотовидных практически отсутствует корень.

Этот класс высших растений имеет два рода:

Псилотовые. Состоят из прямостоячих ветвистых стеблей, которые растут из корневища. В состав проводящей ткани входят флоэма и ксилема, которые транспортируют полезные вещества по растению. У них нет листовой пластины, а только листовидные зачатки. Фотосинтез происходит в стебле.
Ужовниковые. Имеют один лист, который делится на споровую и верхнюю часть. У них уже есть зачатки камбия и проводящая система.

Класс хвощевидные

Хвощ — это сосудистое растение, которое распространено в Евразии и Северной Америке. Свое название оно получило из-за сходства с хвостом лошади. Растет всегда наподобие травы.

Африка: природные зоны и их особенности, интересные факты

Самые известные представители хвоща:

гигантский,
зимующий,
Шаффнера.

Побеги у хвоща состоят из узлов и междоузлий, которые правильно и пропорционально чередуются между собой. В узлах находятся: почка с чешуйками, которая заменяет листья, а также боковые ветви. За фотосинтез и передачу питательных веществ отвечают стебли. У хвоща есть корневище и придаточные корни.

Класс мараттиевые

Мараттиевые — это древние высшие папоротниковидные, которые появились в период нижнего карбона. Распространены в тропических лесах, отдельные формы выращивают в оранжереях.

Корни у мараттиевых придаточные, а в древних формах вокруг ствола образовывалась мантия из корней. Вайи вырастают у них длиной до 6 метров и располагаются в два ряда. Молодые листья похожи на улитки.

Класс настоящие папоротники

Это самый многочисленный класс папоротниковидных. Он имеет такие семейства: чистоустовые, гименофилловые, сальвиниевые и многоножковые. Настоящие папоротники распространены повсеместно.

Сальвиниевые — это водные папоротники, они могут жить на поверхности водоемов, так и на дне. Растут в водах Азии, Африки, на юге Европы, а также их выращивают для аквариумов. Сальвиния похожа на клевер, отдельные разновидности даже съедобны.

Индийский папоротник является водным растением и культивируется для аквариумов. Он приспосабливается к любой среде и разрастается в форме пышного куста. Растение меняет свой цвет в зависимости от концентрации минеральных компонентов в воде. Меняются цвета от бледно-зеленого до темно-зеленого. Главная его функция — очистка воды от вредных веществ.

Многоножковые — самый многочисленный род.

Представители:

Пузырник. Ядовитое растение, встречается на склонах гор Евразии. Имеет тонкие длинные листья, которые собраны в пучок. Существуют такие формы: луковиценосный и ломкий.
Страусник. Распространен в лесах, на берегу водоемов. Является одним из самых красивых папоротников, может в высоту достигать полтора метра. Листья страусника похожи на перья одноименной птицы, поэтому его так назвали. Он любит теплую погоду и отмирают осенью. Молодой отросток имеет форму кулачка, который постепенно разворачивается.
Щитовник. Произрастает в лесах, на горах и возвышенностях. Вырастает в длину до полутора метров, имеет массивное корневище, перистые листья из которых получается розетка в форме чаши. На нижней стороне листовой пластины находятся споры, они закрыты щитовидными чешуйками. Поэтому их назвали щитовником. Выделяют три вида щитовника: мужской, австрийский, Линнея.
Кочедыжник. Растет в лесах России, оврагах, равнинах, торфяниках. Представляют собой большие растения с перистыми вайями и коротким корневищем. Растет в виде красивого куста высотой до метра. Образует кочки на болотах, поэтому его так и называют. Выделяют кочедыжник женский и китайский-красноватый.
Орляк обыкновенный. Распространен повсеместно: в тундре, на пустошах и в лесах. Папоротник имеет ветвистое корневище, крупные листовые пластины в высоту до полутора метра. Способен очень быстро разрастаться, поэтому его тяжело бывает искоренить. Обладает противоглистным свойством, имеет специфический аромат.
Асплениум. Папоротник с ажурными перистыми вайями. Растет на стенах каменных сооружений, в трещинах камней. Различают сорта: асплениум постенный, северный, волосовидный.
Вудсия. Растение с тонкими пушистыми листовыми пластинами и коротким корневищем. Средой обитания вудсии являются берега водоемов, леса и каменистая местность. Сорта: вудсия эльбская и многорядниковая.
Осмунда. Встречается в Северной Америке и Восточной Азии. Растение с длинными блестящими светло-зелеными листьями и коротким корневищем. Различают осмунду азиатскую, Клейтона, королевскую.
Многорядник. Имеет такое название потому, что его листья расположены в несколько рядов. Распространен в лесах Северной Америки, Европы и Азии. Представляет собой растение с тугими темно-зелеными листьями и толстым корневищем. Бывает многорядник Брауна, трехраздельный, щетинковый.
Скребница. Р астет на светлых и сухих горных вершинах, в трещинах камней и известняковых утесах. Вайи перистые и кожистые с надрезанными верхушками, снизу расположены бурые чешуйки.
Оноклея. Имеет светло-зеленые блестящие листья и длинное ветвистое корневище. Распространен в заболоченной местности Азии и Северной Америки.
Телиптерис. Его можно увидеть в лесах Северного полушария. Растение низкорослое и ползучее. Листочки желтовато-зеленые и тонкие, перистой формы.

Большое разнообразие папоротниковидных в дикой природе позволило ученым проследить эволюцию развития растений на Земле и понять их главное значение.

Комнатные папоротники

Существуют папоротники, специально выведенные селекционерами для выращивания дома.

Виды комнатных растений:

Платицериум. Напоминает своими листьями рога оленя, которые торчат в разные стороны, а середина похожа на кочан капусты.
Многоножка. Е го корневище ползучее, а листья рассечено-перистые.
Нефролепис. Самое популярное комнатное растение, имеет ажурные красивые листочки, которые образуют живописную розетку.
Дербянка. Очень похожа на пальму, состоит из крупных и жестких листовых пластин.
Даваллия. Выделяется своим рыжим и мохнатым корневищем, которое расползается за пределы горшка.
Диксония. Древовидный папоротник, который сажают сначала в горшок, а в дальнейшем по мере вырастания высаживают в открытый грунт, так как вырастает он до 6 метров в высоту.
Асплениум. Имеет волнообразные кончики листовой пластины, неприхотлив и нуждается в незначительном уходе.

За домашними папоротниками легко ухаживать, потому что они хорошо приспосабливаются к окружающей среде. Эти растения смотрятся красиво и оригинально в любом интерьере.

Жизненный цикл

Каждое растение на Земле имеет свой жизненный цикл. У папоротника он состоит из чередования поколений — спорового и полового. Задача растения — достигнуть созревания и дать новую жизнь последующим поколениям.

Бесполое (споровое) поколение представлено лиственным растением, которое образует споры. Последние собраны в кучки — сорусы, которые находятся на нижней стороне листовой пластины.

Споры, попадая в благоприятную среду, дают начало новому заростку, который является половым поколением растения — гаметофитом. Жизненный цикл папоротниковидных замкнутый.

Фазы жизни папоротника имеют такой порядок:

Взрослое растение.
Споры.
Заросток.
Половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки.
Зигота.
Зародыш.
Новое растение.

Взрослое растение, вырастая, повторяет эту схему для зарождения будущего поколения.

Дыхание

Умение всасывать из воздуха кислород и выделять углекислый газ именуется процессом дыхания у растений. Данное условие необходимо им для существования. Кислород, который впитал папоротник, взаимодействует с его органической материей, в результате выделяются углекислый газ и вода.

Дышит папоротник днем и ночью. Эта функция ему необходима для получения жизненной энергии.

Питание

Питательные вещества папоротники получают через корни и листья. С помощью первых растение всасывает из почвы минеральные соли и воду. Для питания растений нужны такие микроэлементы как фосфор, калий, углерод, азот, железо, магний, сера, водород, цинк, медь, марганец и другие.

Через листья проходит другой процесс питания — фотосинтез. Из воздуха листочки забирают углекислый газ, который с помощью солнечного света преобразуют в органические вещества, так необходимые для жизни растения.

Энтропия что это такое: объяснение термина простыми словами

В процессе фотосинтеза папоротник получает крахмал и сахар, которые распределяются по всем органам.

Размножение папоротников

У взрослого сформированного папоротника на нижней стороне листа созревают споры в капсуле. Затем капсулы лопаются, и споры осыпаются в почву. Ветер подхватывает их и разносит в разные стороны.

Спора прорастает и образуется заросток с гаметами, который внешне схож с сердечком. Заросток прикрепляется к поверхности земли с помощью нитей — ризоидов. В нем появляются мужские и женские половые органы — антеридии и архегонии, в которых образуются сперматозоиды и яйцеклетки.

Вода стекает по листу и задерживается в середине заростка, сперматозоид с водой подплывает к яйцеклетке и соединяется с ней, образуя зиготу. Из нее развивается зародыш нового растения.

Эволюция видов

В науке считается, что папоротникообразные появились на земле более 480-360 миллионов лет назад в период среднего девона. Их численность и разнообразие просто поражают. Папоротники начинают разрастаться, появляются древовидные формы. Более сложная структура позволяет этим видам адаптироваться к жизни на суше и придает им необходимую для дальнейшего роста жесткость.

В результате значительного накопления остатков этих растений стали появляться залежи торфа, который со временем преобразовался в каменный уголь. В последующие столетия появились благоприятные условия и влажная среда для разрастания папоротниковидных.

Археологи часто находят в залежах угля на поверхности этой породы рисунки листьев папоротников и отмечают появление новых форм флоры.

В каменноугольный период, 360 млн. лет назад, доминировали хвощи. Из их окаменевших останков образовалась большая часть угля. Затем они постепенно были вытеснены другими видами.

Папоротники нашего времени растут в богатых влагой тропических лесах. Встречаются травянистые и древовидные растения, а также лианы, которые схожи по размерам с древними папоротниками.

Папоротники выделяют кислород, принимают участие в круговороте веществ и энергии на Земле. Их заросли являются пищей и местом обитания для беспозвоночных животных. Эти растения входят в состав природных сообществ и взаимодействуют друг с другом.

Папоротники имеют широкое применение:

Служат пищей. Съедобной разновидностью является орляк, молодые закрученные вайи которого собирают, сушат, консервируют, солят, жарят, в измельченном виде добавляют в приправы и выпечку. Жители Восточной Азии из корневищ получают крахмал.
Используются в медицине. Костенец имеет противовирусные и антибактериальные свойства, является спазмолитиком и способствует отходу слизи из дыхательных путей. Адиантум стоповидный используют при кашле и боли в желудке. Орляк применяют при болезнях суставов, простатите, золотухе и кашле. Из многоножки производят эфирное масло, она имеет потогонный, отхаркивающий, слабительный, желчегонный эффект.
В сельском хозяйстве. Азоллу используют для удобрения почвы, она обогащает землю азотом. Корневища вудвардии применяют для торфообразования.
Участвуют в образовании каменного угля. Он формируется из отмерших древовидных папоротников и является хорошим топливом, из него производят: лаки, пластмассу, краску, духи, горючий газ.
В качестве комнатных растений. Декоративные папоротники используются для украшения жилья, аквариумов и водоемов (адиантум, нефролепис, сальвиния, марсилия).

В современном мире некоторые типы папоротников находятся на грани вымирания. Если исчезнет хотя бы один вид, это приведет к нарушению природного баланса на Земле. Для того, чтобы этого не случилось, растения обязательно нужно беречь и охранять.

Видео

В этом видео рассказывается о папоротникообразных, их значении и применении.

Примеры папоротниковых растений: признаки и строение

Первые папоротники
появились еще при динозаврах, 400 млн лет назад. В тропических лесах они иногда
достигали 30 метров в высоту. Несмотря на разнообразие этого вида растения, они
сильно отличаются от своих древних потомков. Сегодня их насчитывается более 10
тыс. видов. Благодаря экологической пластичности и способностям к быстрому
размножению они получили широкое распространение.

Признаки папоротников

Эта группа растений
является самой многочисленной из споровых. У них нет ни семян, ни цветов,
размножение происходит только спорами.

Характерной особенностью растений
является высокая устойчивость к переменчивому климату и быстрое образование
большого количества спор. За счет последнего папоротники смогли расселиться по
Земле.

Эти растения появляются возле водоемов, болот, в лесистой и скалистой
местности, а также в заброшенных зданиях.

Для оплодотворения требуется
жидкость. Стебли имеют разную форму, но они всегда меньше листвы. Еще одной
отличительной особенностью является то, что папоротники не цветут.

Классификация

Эти растения
классифицируют по классам и месту произрастания. Рассмотрим подробнее каждый из
этих признаков.

По классам

Насчитывается 5
разновидностей:

Хвощевидные. Эти травянистые растения достигают до 12 м в высоту, хотя стебель в диаметре составляет всего 3 см. Для развития хвощевидные ищут опору (деревья или стены). Имеют придаточные корни.

Настоящие. Самая крупная группа многолетних растений, они обычно не превышают метра. Растут в лесах и на влажной поверхности. Быстро размножаются, из-за чего используются в парках.

Мараттиевые. Относятся к древнему виду растений, который появился еще в Каменноугольный период. Стебель на половину погружен в почву, имеет придаточные корни. Встречаются такие папоротники только в тропических лесах, достигают 6 м в длину.

Сальвиниевые. Это водные растения, которые крепятся к влажной почве. Их часто используют для аквариумов.

Ужовниковые. Обычно не превышают 20 см в высоту. У них есть толстый корень без ответвлений.

По местопроисхождению

Папоротники встречаются
на всех континентах кроме Антарктиды, среди них есть дикие и окультуренные
виды.

Почкопокровные. Обитают в тенистых лесах, имеют пышные листовые пластины темно-зеленого цвета. Для роста им требуется влажность.

Болотистые. Много красивых растений произрастают исключительно на болотах, некоторые из них имеют синий оттенок.

Скальные. На большой высоте встречаются редкие виды папоротников. Они держатся за камни и щебень. Все растения этой группы сухолюбивые. Некоторые из таких папоротников обходятся без воды более 100 лет.

Водяные. Встречаются в Африке и на юге Европы. Их разводят для домашних аквариумов или декоративных прудов. Некоторые растения считаются съедобными и внешне напоминают клевер.

Лесные. Такие виды обычно неприхотливы. Их используют для решения декоративной цели, часто выращивают дома в горшках.

Строение

В жизненном цикле
папоротника есть бесполовой период (спорофит) и половой (гаметофит). У этих
растений спорофит устроен довольно сложно. Он состоит из сосудистых тканей, из
которых образуются корни, листья и стебли.

Также у папоротников есть
горизонтальные измененные побеги – корневища. У травянистых растений в период
вегетации из корневища появляются листья, которые свернуты улиткой. В
скрученном состоянии им легче преодолеть препятствия и появиться над землей.

Главные отличительные черты папоротников:

отсутствие
побегов, которые несут в себе спорангии;
макрофилия
– наличие крупных листов;
отсутствие
камбия – особой образовательной ткани, которая есть в корнях и стеблях.

Корневище

В ходе роста корневище
папоротника иногда меняет структуру. Во время деления зигота образует 4 клетки.
Из них возникает гаустория, корень, лист и стебель. Получается, что в период
развития листья и корень являются равноценными органами. Они развиваются
быстрее стебля, поэтому появляется лист с небольшим укоренением у основания.
Черешок первого листика образует меристематический бугорок, из которого затем появляется
новый листочек с корневищем в основании.

Следующий лист
возникает из описанного ранее бугорка. Основания всех появившихся листьев
формируют корневище. Во время онтогенеза такое корневище иногда меняется на
обычное (не листовое), при этом из точки роста (бугорка) появляется стебель с
зачатками листочков.

У этих растений на
корневищах появляются придаточные корни. Во время формирования побегов они
появиться не могут. Корни папоротниковых способны жить 4 года.

Стебель

У растения имеется
укороченный надземный стебель, он является продолжением одревесневевшего
корневища. В составе стебля механическая и проводящая ткань, помимо этого
содержится эпидермис. Ткань имеет сосудистые пучки. Благодаря этому растение
достигает больших размеров.

От стебля ежегодно
отрастают новые листья. Точкой роста при этом выступает вершина корневища.
Довольно часто в умеренном климате стебель папоротника полностью скрыт под
землей или растет горизонтально.

Листоподобные органы

Распускающиеся листья
появляются в свернутом виде. Они покрыты множеством чешуек коричневого цвета.
Растут очень медленно. Каждый лист имеет крупные размеры, при этом рассечен на
много маленьких листочков. Зимой в умеренном климате они отмирают.

Листья необходимы
растению не только для фотосинтеза, но и размножения. На их нижней стороне
появляются сорусы (специальные бугорки), в них образуются споры. После
созревания они выпадают из бугорков и разносятся ветром. При наличии
благоприятных условий они прорастают в гаплоидный заросток.

Богатый химический
состав позволяет широко использовать папоротник. Он применяется в кулинарии,
флористке, народной медицине. С помощью этих растений часто украшают газон и
используют их для домашнего выращивания. В горшках обычно выращивают такие
сорта, как Асплениум, Нефролепис, Птерис, Костенец.

Описание строения папоротников: корни, стебли, вайя папоротниковых растений

О том, что такое папоротник, детям рассказывают на уроках биологии. Но мало кто знает ответы на вопросы: папоротник – это кустарник или трава, когда растет папоротник или почему папоротники относят к высшим растениям. Папоротниковидные – это обширная группа растений, предки которых жили в одно время с динозаврами.

Общее описание папоротниковидных растений

Папоротник – это высшая травянистая или древовидная споровая культура, прямой потомок древнейших растений, обитавших на планете Земля свыше 400 млн. лет назад (ринофиты). У современных представителей споровых:

хорошо развита система сосудов;
тело состоит из нескольких листовых пластин, черешка, видоизмененного побега, корневой системы (корня два – вегетативный и придаточный).

Листовая пластина напоминает перо

Важно! Листики этого растения представляют собой систему из ветвей, расположенных в одной плоскости. Листья папоротника называются, как и вся систем, вайями или предпобегами. Вайи вырастают из почек корня. У них две основные задачи – образование спор и фотосинтез.

Биологическая классификация папоротниковых

К споровым относят 48 семейств, 587 родов и 10 620 видов различных растений, каждое из которых отличается наличием особенного строения листьев, размеров, формы, жизненного цикла.

Такое многообразие делает классификацию растений почти невозможной. Большинство современных ученых разделяют их по наличию или отсутствию спорангий на вайях и некоторых морфологических признаков. Так, согласно предложенному в 2006 г.

Аланом Смитом, определению всех папоротникообразных можно разделить на 4 класса:

псилотовидные (культуры из этого класса корней не имеют, а произрастают из других растений, например, из папоротников);
хвощевидные;
мараттиевые;
папоротниковые.

Другие варианты классификации были предложены уже в 2007 году, а затем в 2014 и 2016 годах. Например, отдел папоротники большинство ученых группируют на 7 классов:

аневрофитовые;
археоптерисовые;
кладоксловые;
зигоптерисовые;
ужовниковые;
мараттиевые;
полиподиевые.

Первые четыре класса исчезли с лица земли еще в мезозойскую эру. Оставшиеся в той или иной форме сохранились до сегодняшних дней. Например, ужовниковые повсеместно встречаются и в современной дикой природе. Мараттиевые являются крупными многолетними растениями, а полиподиевые могут быть однолетниками или многолетниками.

В дикой природе образуются заросли споровых

История видов папоротниковых растений

Первые папоротники появились еще в эпоху динозавров. Теплый тропический климат способствовал их распространению, но господство в растительном мире было кратким.

При этом растения эпохи динозавров имели преимущественно древовидную форму, какой современные виды почти не могут похвастаться. Отдельные экземпляры достигали высоты в 25-30 метров.

Изменившийся климат сказался на них не лучшим образом. Количество видов сократилось.

Но и сейчас папоротники все еще остаются самой многочисленной группой древних растений. Наиболее высокие все еще предпочитают расти в тропиках и субтропиках, но высота их не превышает 20 метров. Большая же часть этой разновидности споровых – кустарники и травы. Они выращиваются в том числе и в качестве декоративных растений, которыми можно украсить сад и дом.

Распространенность в природе, примеры видов

Папоротники любят тепло и влагу, поэтому в северных широтах их встретить непросто. Они селятся в расщелинах скал, по берегам озер и рек, на болотах и сырых лугах и даже у дороги. Умеренный климат не оставляет папоротникам простора для выбора ареала обитания. В не всегда простых погодных условиях выживают около 100 видов растений. Чаще всего встречаются следующие сорта папоротников:

Орляк. Листовая пластина напоминает зонтик. Является лесным жителем, предпочитая сосновые леса. Этот сорт съедобен.
Щитовник мужской. Редкое растение, высотой в 1,5 метра. Обладает хорошо выраженными лечебными свойствами, используется в основном для приготовления лекарства против гельминтов.
Многорядник. У этого папоротника темные, расположенные в ряд листья.
Осмунда. Имеет удлиненные блестящие листья. Родиной растения является Восточная Азия, также оно встречается в Северной Америке.
Кочедыжник женский. Большой куст с маленькими нежными листиками.
Страусник. Ценится за необычный внешний вид. Корневая система папоротника разрастается таким образом, что на участке, где обитает страусник, вскоре образуются настоящие заросли. Вареные листья растения можно употреблять в пищу.

Настоящий лес

В комнатных условиях выращивают:

Птерис;
Диксонию;
Костенец;
Даваллию;
Нефролепсис;
Асплениум.

У некоторых видов листья совсем необычные. Так, например, у Юниора они гофрированные и напоминают бумагу. В горной местности произрастает Венерин волос. У этого растения листья ажурные. Некоторые виды обитают в воде, другие считаются редкими. Папоротников так много, что встреться растение не биологу, человек не сможет различить его среди других.

Важно! Не все папоротники обладают пышными листьями или даже кроной. Некоторые настолько малы, что разглядеть их в траве крайне непросто. Например, высота Азоллы карилинианы не превышает 1,2 см.

Сколько живут

Продолжительность жизни зависит от ареала обитания и ухода за растением. Происхождению также отводится немалая роль. Если растению холодно, верхняя часть его на время отмирает, именно это может произойти с большинством многолетних растений, растущих в умеренном климате. Папоротники, предпочитающие субтропики и тропики, сохраняют листовые пластины на протяжении всего года.

Придаточные корни обновляются 1 раз в 4 года. Если все проходит так, как запланировала природа, то папоротник может прожить 100 и более лет без каких-либо серьезных потрясений.

Особенности питания растения

Нужные питательные элементы растение получает из земли и воздуха при помощи корней и листовых пластин. Полезные вещества и вода высасываются из почвы. Листья участвуют в фотосинтезе. Все папоротниковые нуждаются в сахаре и крахмале, ими они должны питаться постоянно. Эти элементы считаются жизненно необходимыми, без них кусты и деревья просто не могут существовать.

Диксония – разновидность споровых

Разбор строения папоротниковых растений

Строение папоротника сложное. Предшествующие им виды были устроены проще.

Листья, вайи

Листовые пластины имеют перьеобразное устройство. Корешок вайи папоротника прикреплен к стеблю, расположенному ниже уровня поверхности почвы. Создается впечатление, что стебля у папоротника нет. Лист папоротника растет под землей в течение 2 лет.

К началу 3 года из-под земли появляются первые его признаки. Молодой лист устроен таким образом, что напоминает панцирь улитки. По мере роста он разворачивается и становится прямым. Споры образуются с изнанки пластины.

Они могут располагаться группой или одиночно.

Стебли

У кустарниковых и травянистых форм стебель почти не развит. Тропические древовидные растения имеют достаточно мощный и широкий стебель, являющийся, скорее, стволом. Он покрыт корой. У вьющихся сортов стебель вытягивается на значительную высоту.

Корневая система

Папоротник имеет мощный корень, от которого отходит множество придатков. Он переходит в стебель, покрытый особой тканью. Корень и стебель способны впитывать воду, а затем по сосудам-пучкам передавать ее надземной части.

Травянистые сорта растут среди камней

Органы размножения

Вся жизнь папоротника разделена на 2 фазы:

Спорофит. Это продолжительный бесполый период, во время нахождения в котором растение не размножается.
Гематофит. Время активного образования спор.

Для формирования спор в растениях предусмотрены специальные спорангии. После их созревания споры разносятся ветром на значительное расстояние. Некоторые погибают, другие же прорастают.

Образовавшийся заросток называется гематофитом. Он имеет форму сердечка, диаметром в несколько миллиметров. Цвет у сердечка светло-зеленый.

На гематофите формируются женские и мужские органы для размножения, называемые антеридиями и архегониями.

Важно! Яйцеклетка и сперматозоид соединяются при нужном уровне влаги и тепла. Результатом является сформировавшаяся зигота, из которой впоследствии развивается зародыш папоротника. Интересно, что спор в спорангиях может быть несколько десятков или несколько сотен тысяч.

Существует и вегетативный способ размножения. Почки в этом случае возникают на корне и стебле. При этом редкие и самые красивые виды папоротников размножаются только с помощью спор.

Сравнение с другими травянистыми растениями

Как проходит жизненный цикл папоротника — стадии развития и размножения

К семейству папоротниковых относятся также плавуны и хвощи. Но, несмотря на одинаковый способ размножения, между большинством травянистых и папоротниками имеются значительные различия:

у папоротников хорошо развита корневая система, лист сложно устроен, водоросли же лишены подобного, их строение проще;
спорофит преобладает, а фаза гаметофита превалирует у мхов;
ткани папоротника способны проводить воду, многие растения этого не умеют;
папоротник не цветет.

Важно! Ряд ученых приравнивает процесс спорообразования у папоротников к цветению. Но сказать наверняка ничего нельзя. Существует легенда, согласно которой папоротник способен зацвести всего 1 раз в год. Увидевшего цветение папоротника человека ожидает несметное сокровище. Обычно, это золотой клад. Его можно выкопать в месте, где обнаружен цветущий куст.

Папоротник – удивительная древняя культура. Первые растения такого типа служили пищей динозавров, современные представители семейства папоротников растут на подоконниках и в садах, на приусадебных участках.

У растений сложное устройство, нет листьев, которые заменены листовыми пластинами. Стебель находится под землей, корневая система хорошо развита.

Особенностью папоротников является отсутствие у них способности к образованию завязей для последующего цветения.

Лекция 20. Высшие растения

Папоротники относятся к числу наиболее древних групп высших растений. Их ископаемые остатки богато представлены в отложениях, датируемых каменноугольным периодом, хотя отдельные виды известны с девона.

В настоящее время это наиболее многочисленная группа среди споровых сосудистых растений. Они насчитывают более 12 000 видов из 300 родов. Распространены папоротники практически по всему земному шару, начиная от пустынь и арктических тундр до болот и тропических лесов.

Две трети видового разнообразия папоротников сосредоточены в тропических широтах, остальные населяют умеренные области Земли.

Папоротники представлены многочисленными жизненными формами – от тропических древовидных форм, достигающих высоты 25 м и диаметра ствола 50 см, до крошечных растений длиной всего лишь несколько миллиметров. В жизненном цикле папоротников преобладает бесполое поколение – спорофит.

Спорофит является господствующей фазой в жизненном цикле папоротников. Особенности жизненного цикла и строение спорофита папоротников мы рассмотрим на примере равноспорового папоротника щитовника мужского (Dryopteris filix-mass) из класса полиподиевых (Polypodiopsida).

Щитовник мужской – травянистое бесстебельное растение с крупными листьями, которые называют вайами. В отличие от обычных листьев, вайи нарастают не основанием, а верхушкой, как побеги, и развиваются достаточно долго.

На нижней стороне листовых пластинок щитовника находятся скопления спорангиев, именуемые сорусами. Спорангии крепятся к плаценте и сверху прикрыты своеобразным защитным зонтиковидным покрывалом – индузиумом.

Созревшая спора, попав в благоприятные условия, например, на влажную почву прорастает и развивается в небольшую (диаметром около 1 см) сердцевидную зеленую пластиночку – заросток. Заросток является гаметофитом папоротников. На нижней стороне, которой заросток крепится к почве, развиваются многочисленные ризоиды.

Здесь же формируются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит при наличии капельножидкой влаги. Возникшая в результате оплодотворения диплоидная зигота дает начало молодому спорофиту, который некоторое время остается прикрепленным к заростку и частично питается за его счет.

Однако очень скоро заросток отмирает, а окрепший молодой спорофит начинает самостоятельное существование.

Систематика папоротников

В настоящее время папоротниковидные представлены 7 классами, из которых три включают современных представителей – ужовниковые (Ophioglossopsida), мараттиевые (Marratiopsida) и полиподиевые (Polypodiopsida).

Класс	Характеристика	Основные таксоны и представители
Аневрофитопсиды (Aneurophytopsida)	Древняя группа, известны с конца раннего до середины позднего девона (400-375 млн. лет назад). Не имели настоящих листьев, только “плосковетки”. Спорангии были крупные, верхушечные, одиночные или собраны в пучки.	Наиболее примитивный среднедевонский род птилофитон (Ptilophyton)
Археоптеридопсиды (Archaeopteridopsida)	Известны из отложений конца среднего девона (390-360 млн. лет назад). Имели настоящие листья с цельной, вильчато, пальчато или перисторассеченной пластинкой. Спорангии крупные, расположены одно- или двурядно на отдельных перисторассеченных спорофиллах, чередующихся со стерильными листьями. Известна разноспоровость.	Археоптерис (Archaeopteris)
Кладоксилопсиды (Cladoxylopsida)	Существовали с конца раннего девона до раннего карбона. Не имели камбия, и, следовательно, не образовывали вторичной древесины, поэтому среди кладоксилопсид не известны древесные формы. Листья были дихотомически разветвленные. Спорангии верхушечные. Равноспоровые.	Псевдоспорохнус (Pseudosporochnus) и кладоксилон (Cladoxylon).
Зигоптеридопсиды (Zygopteridopsida)	Более продвинутая группа. Известны с позднего девона по пермь, хотя расцвет их пришелся на карбон. Ветвление дихотомическое – одна ветвь становилась “листом”, другая продолжала расти в стебель. Спорангии верхушечные, довольно крупные, раскрывались верхушечной порой или продольной трещиной. Сидели одиночно или образовывали примитивные верхушечные сорусы. Обычно равноспоровые.	Зигоптерис (Zygopteris)
Офиоглоссопсиды или ужовниковые (Ophioglossopsida)	Современный отдел. Многолетние растения, наземные или эпифиты. Спорофиты мясистые, лишены механической ткани. Корневище короткое, простое. У крупных офиоглоссид имеется активно функционирующий камбий и развивается вторичная ксилема, что отличает их от других современных представителей папоротников. Листья не образуют улиткообразного закручивания, часто мягкие. Спорангии довольно крупные, содержат большое количество спор. Равноспоровые. Гаметофиты крупные, мясистые, микоризные, дихотомически или неправильно ветвистые.	В классе один порядок ужовниковые (Ophioglossales), одно семейство ужовниковые (Ophioglossaceae). Основные представители ужовник (Ophioglossum) и гроздовник (Botrychium).
Мараттиопсиды (Marattiopsida)	Современные папоротники. Известны с карбона. Многолетние. Стебли представлены корневищами и толстыми клубневидными стволами. Кори несут своеобразные корневые волоски. Листья большинства мараттиопсид перистые, но бывают пальчатые и цельные. Молодые листья всегда спирально закрученные. Спорангии довольно крупные, расположенные на нижней стороне листьев и собраны с сорусы или синангии. Число спор в каждом спорангии очень велико. Равноспоровые растения. Гаметофиты надземные, темно-зеленые, мясистые, дорзовентральные, сердцевидные или продолговатые.	В класс входит один порядок мараттиевые (Marattiales) и одно семейство мараттиевые (Marattiaceae). Представители – ангиоптерис (Angiopteris), мараттия (Marattia).
Полиподиопсиды (Polypodiopsida)	Современные папоротники. Геологическая история восходит к карбону. Многолетние и редко однолетние растения, варьируют от мелких форм до достаточно крупных. Стебли представлены стволами (у древесных форм весьма крупных размеров) или превращены в корневища. Листья различных типов по размерам, форме, жилкованию, плотности. Спорангии, как правило, собраны в сорусы. Равноспоровые и разноспоровые растения. Гаметофиты у большинства полиподиопсид зеленые, наземные, обоеполые, но у представителей разноспоровых – раздельнополые и сильно редуцированные.	В классе выделяют три подкласса: равноспоровые Представители: щитовник (Dryopteris), страусник (Matteuccia), орляк (Pteridium) разноспоровые Представитель: марсилея (Marsilea) Представитель: сальвиния (Salvinia) Polypodiidae Marsiliidae Salviniidae