Общие признаки папоротникообразных растений

Общие черты папоротникообразных и их значение в природе и жизни человека

Папоротникообразные растения или Polipodiophita представляют собой отдел высших споровых растений, в который входит свыше 10 тысяч видов, распространенных в пустынях, сухих сосновых лесах, в озерах, на болотах и в соленых водоемах.

Раньше папоротникообразными были даже большие деревья, кустарники и травянистые растения — об этом свидетельствуют найденные ископаемые.

Одна из основных характеристик папоротника и других высших растений — чередование поколений. В цикле развития папоротника преобладает спорофит. Чаще всего он представляет собой многолетнее травянистое или деревянистое растение со стеблем, листьями и придаточными корнями. Листья обычно называют вайями — они как правило перистые, иногда простые или пальчатые, длиной от 2-4 до 30 мм.

Есть среди папоротникообразных и совсем небольшие представители — их длина составляет всего несколько миллиметров. Древовидные гиганты достигают в длину 30 метров.

Лиановидные папоротники и эпифиты можно встретить в горных лесах — они растут на стволах и ветках деревьев.

Папоротникообразные отличаются некоторыми особенностями:

• преобладанием в жизненном цикле фазы диплоидного спорофита. Спорофит является типичным сухопутным растением;
• расположением спорангиев на нижней стороне листовой пластинки в сорусах;
• приспособлением гаметофита к жизни в условиях повышенной влажности.

Бесполое размножение осуществляется при помощи спор.

Среди современных папоротникообразных есть представители равноспоровых (папоротник женский, многоножка обычная, щитовник мужской, орляк, адиантум венерин волос, вудсия альпийская) и разноспоровых (марсилия четырехлистная, сильвиния плавающая, азола).

Практически все виды являются равноспоровыми, характеризующиеся образованием морфологически одинаковых спор. Для разноспоровых папоротников свойственно формирование микро- и мегаспор.

Половое поколение, т. е. гаметофит, равноспоровых видов отличается разными формами: пластинки, ленточки, разветвленной нити или клубенька. Половое поколение может быть одно- или многолетним.

Разноспоровые папоротники отличаются сильно редуцированными раздельнополыми гаметофитами.

Оплодотворение возможно только при наличии воды.

Зигота дает начало новому гаметофиту.

Довольно частое явление — образование на корнях папоротника выводковых почек, за счет которых, в том числе, осуществляется бесполое размножение.

В отдел Папоротникообразные входит 7 классов. 4 из них — ископаемые формы, а 3 — современные виды. К последним относят:

Жизненный цикл щитовника мужского

Щитовник мужской или дриоптерис представляет собой многолетнее травянистое растение, которое отличается наличием толстого черно-бурого корневища и 5-7 больших дважды перисторассеченных листьев.

Рост листьев у щитовника медленный. Их закладка происходит на верхушке корневища: в первый год они остаются зачаточными. Следующим летом листики уже имеют вид спиралей, которые густо покрыты коричневыми чешуйками. К весне 3-го года листики, свернутые наподобие улиток, нарастают верхушкой, освобождаются от чешуек и быстро разворачиваются.

В листе папоротника совмещены две функции: фотосинтеза и спороношения. Летом на нижней стороне листьев происходит образование кучек спорангиев — сорусов, которые покрыты сверху тонким покрывальцем (индузием). У однослойного спорангия имеется гребневидная полоска клеток с утолщенными оболочками, за счет которой происходит раскрытие. Обычно в каждом спорангии формируется 64 одинаковые споры. У каждой споры есть 2 оболочки: внутренняя (тонкая) и внешняя (толстая).

Попадая во влажную почву, спора прорастает и образует заросток — гаметофит. Это небольшая сердцевидная зеленая пластинка, которая прикрепляется к земле при помощи одноклеточных ризоидов. Формирование половых органов происходит с нижней стороны заростка. Архегонии формируются около выемки, а антеридии — между ризоидами. Если погода влажная, то спиральные многожгутиковые сперматозоиды выходят из антеридиев, проникают в брюшко архегониев и оплодотворяют яйцеклетки.

Без периода покоя из зиготы происходит развитие зародыша — спорофита. На протяжении определенного отрезка времени он питается за счет гаметофита, а после формирует корешок, стебель и первый листик, что позволяет ему существовать самостоятельно.

Большие листья щитовника отмирают осенью, на корневище основы остаются их черешки.

Значение папоротникообразных в природе и жизни человека

Папоротникообразные принимают участие в формировании растительных сообществ лесных и горных районов, образуют существенную органическую массу (в первую очередь в тропических и субтропических лесах). Не последняя роль у папоротникообразных в образовании земного ландшафта.

Если говорить о вымерших древовидных папоротниках, то они были важной составляющей формирования залежей каменного угля. Каменный уголь сегодня используется в качестве топлива и сырья в разных отраслях промышленности. Он используется для получения бензина, керосина, горючего газа, лаков, ароматических и лекарственных веществ, различных красителей, пластмассы и др.

Некоторые современные виды культивируются в качестве оранжерейных, комнатных и садово-парковых декоративных растений. Среди них — адиантум венерин волос, птерис, нефролепис, асплений, страусиное перо и др. Молодые листья орляка, к примеру, употребляют в пищу в разных видах: свежем, соленом и маринованном.

В качестве азотного удобрения на рисовых полях используется тропический водяной папоротник азолу.

Есть среди папоротников и ядовитые виды.

Многие папоротники широко применяются в народной медицине и гомеопатии: в лечении разнообразных заболеваний (рахита, легочных болезней, кишечных расстройств). Препараты на их основе отличаются болеутоляющим, противовоспалительным действием. Однако лучше всего они действуют как антигельминтное средство.

Источник

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

• 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.

Источник