Па́поротники
400 млн лет назад в девонском периоде палеозойской эры. Гигантские растения из группы древовидных папоротников во многом определяли облик планеты в конце палеозойской — начале мезозойской эры.
Современные папоротники — одни из немногих древнейших растений, сохранивших значительное разнообразие, сопоставимое с тем, что было в прошлом. Папоротники сильно различаются по размерам, жизненным формам, жизненным циклам, особенностям строения и другим особенностям. Внешний облик их настолько характерен, что люди обычно называют все их одинаково — «папоротники», не подозревая, что это самая большая группа споровых растений: существует около 300 родов и более 10 000 видов папоротников [1] . Разнообразие форм листьев, удивительная экологическая пластичность, устойчивость к переувлажнению, громадное количество производимых спор обусловили широкое распространение папоротников по земному шару. Папоротники встречаются в лесах — в нижнем и верхнем ярусах, на ветвях и стволах крупных деревьев — какэпифиты, в расщелинах скал, на болотах, в реках и озёрах, на стенах городских домов, на сельскохозяйственных землях как сорняки, по обочинам дорог. Папоротники — вездесущи, хотя и не всегда привлекают внимание. Но самое их большое разнообразие — там, где тепло и сыро: тропики исубтропики.
У папоротников ещё нет настоящих листьев. Но они сделали в их направлении первые шаги. То, что у папоротника напоминает лист — вовсе не лист, а по своей природе — целая система ветвей, да ещё расположенных в одной плоскости. Так это и называется — плосковетка, или вайя, или, ещё одно название, — предпобег. Несмотря на отсутствие листа, у папоротников есть листовая пластинка. Этот парадокс объясняется просто: их плосковетки, предпобеги претерпели уплощение, в результате которого появилась пластинка будущего листа — почти не отличимая от такой же пластинки настоящего листа. Но папоротники эволюционно не успели ещё разделить свои вайи на стебель и лист. Глядя на вайю, трудно понять, где заканчивается «стебель», на каком уровне ветвления, и где начинается «лист». Но листовая пластинка уже есть. Не появились лишь те контуры, в пределах которых листовые пластинки объединились так, что их можно было бы назвать листом. Первыми растениями, сделавшими этот шаг, являются голосеменные.
Папоротники размножаются спорами и вегетативно (вайями, корневищами, почками, афлебиями и так далее). Кроме этого, для папоротников характерно и половое размножение как часть их жизненного цикла.
Морфология [ ]
Среди папоротников встречаются как травянистые, так и древесные формы жизни.
Тело папоротника состоит из листовых пластинок, черешка, видоизменённого побега и корней (вегетативного и придаточного). Листовидные органы папоротника называются вайями.
В лесах умеренной зоны обычно папоротники имеют короткий стебель, представляющий собой корневище, находящееся в почве. В стебле хорошо развита проводящая ткань, между пучками которой располагаются клетки основной — паренхимной ткани.
Вайи развёртываются над поверхностью почвы, вырастая из почек корневища. Эти органы обладают верхушечным ростом и могут достигать больших размеров, обычно они служат для выполнения двух функций — фотосинтеза и спорообразования. Спорангии размещаются на нижней поверхности вайи, в них развиваются гаплоидные споры.
Жизненный цикл [ ]
В жизненном цикле папоротника чередуется бесполое и половое поколение — спорофит и гаметофит. Преобладает фаза спорофита.
На нижней части листа раскрывается спорангий, споры оседают на земле, прорастает спора, появляется заросток с гаметами, происходит оплодотворение, появляется молодое растение.
У самых примитивных папоротников (ужовниковые) спорангии имеют многослойную стенку и не несут специальных приспособлений для раскрывания. У более продвинутых — спорангий имеет однослойную стенку и приспособления к активному раскрыванию. Это приспособление имеет вид кольца. Уже среди примитивных папоротников прослеживается разноспоровость. У современных — небольшое число равноспоровых видов. Гаметофит равноспоровых обычно обоеполый. У примитивных он подземный и обязательно в симбиозе с грибами. У продвинутых гаметофиты надземные, зелёные и быстро созревающие. Они обычно имеют вид зелёной пластинки сердцевидной формы. Гаметофиты разноспоровых папоротников отличаются от равноспоровых (помимо своей раздельнополости) сильной редукцией, особенно мужского гаметофита. Женский гаметофит, потребляющий запасные питательные вещества у мегаспор, развит сильнее и имеет питательную ткань для будущего зародыша спорофита. При этом развитие таких гаметофитов происходит внутри оболочек мега- и микроспор.
Классификация [ ]
Для классификации папоротников в разное время были предложены многочисленные схемы, и они зачастую плохо согласовывались друг с другом. Современные исследования поддерживают более ранние идеи, основанные на морфологических данных. В то же время, в 2006 году Аланом Смитом (англ. Alan R. Smith), ботаником-исследователем Калифорнийского университета в Беркли, и другими была предложена новая классификация, основанная, в дополнение к морфологическим данным, на недавних молекулярных систематических исследованиях. Эта схема делит папоротники на четыре класса:
Последняя группа включает большинство растений, известных нам как папоротники.
Полная схема классификации, предложенная Смитом и другими в 2006 году, с учётом исправлений в части Cyatheaceae, предложенных в 2007 году группой Петры Корелл (англ. Petra Korall) и других.
Хозяйственное значение [ ]
Экономическое значение папоротников не так велико по сравнению с семенными растениями.
Пищевое применение имеют такие виды, как Орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum), Страусник обыкновенный (Matteuccia struthiopteris), Осмунда коричная (Osmunda cinnamomea) и другие.
Некоторые виды ядовиты. Наиболее токсичными из произрастающих в России папоротников являются представители рода Щитовник (Dryopteris), корневища которого содержат производные флороглюцина. Экстракты из щитовника обладают антигельминтным действием и используются в медицине. Ядовитыми являются и некоторые представители родов Кочедыжник (Athyrium) и Страусник (Matteuccia).
Некоторые папоротники (нефролепис, костенец, птерис и другие) с XIX века используются как комнатные растения.
Вайи некоторых щитовников (например, Dryopteris intermedia) широко используются как зелёный компонент флористических композиций. Орхидеи часто выращивают в особом «торфе» из густо переплетённых тонких корней чистоуста.
Стволы древовидных папоротников служат в тропиках строительным материалом, а на Гавайях их крахмалистую сердцевину используют в пищу. Корневища папоротника рарауфе были основой пищи маори, которые употребляли также корневища и побеги других папоротников.
Папоротник в геологии [ ]
Предположительно, папоротники могли принимать широкое участие в образование ископаемых углей, — при их погребении наносами и отсутствии доступа кислорода. Отпечатки древних папоротников нередки в угольных пластах. Таким образом, папоротники включены в глобальный кругооборот органики и, в частности, в кругооборот углерода планеты Земля. Горные породы, слагаемые папоротниками, носят название биолитов («камни биологического происхождения»), они же — горючие ископаемые.
Папоротник в мифологии [ ]
В славянской мифологии цветок папоротника наделялся магическими свойствами, хотя на самом деле папоротники не цветут.
Источник
Внешние признаки папоротников, сколько существует видов растения
Папоротники появились на Земле еще 400 миллионов лет назад, в палеозойскую эру. В то время они были гигантскими по размеру растениями и подавляющими по численности представителями флоры в то время. Как древние, так и современные папоротники относятся к сосудистым растениям. Сейчас их насчитывается около 10 тыс. видов, но это намного меньше по сравнению с тем, сколько видов папоротника было в древние времена.
Общая характеристика растения
Растения из отдела папоротниковидных распространены по всей земле почти во всех климатических зонах, но лучшие условия для них, конечно, влажный климат тропических лесов и субтропиков, здесь они растут даже на стволах деревьев.
Папоротниковыми называется группа высших споровых растений, которые обладают проводящими тканями или проводящими пучками, также они называются сосудистыми. Могут представлять собой как траву, так и кустарники. Их всегда легко узнать по внешнему виду, какого бы размера они ни были: над корневищем, находящимся в земле, сформирована очень красивая розетка из большого количества изогнутых перистых цельнолистовых или ланцетовидных плосковеток.
Представители папоротниковых имеют разные размеры, особенности, произрастают в различных климатических зонах.
Но сколько существует видов папоротников, все они имеют похожее строение, размножение производится с помощью спор и вегетативно, корневищами, вайями, афлебиями, также возможно половое размножение.
Существуют древовидные и травянистые папоротники, состоят они из черешка, побега, корней и листовидных пластин, называемых вайя. В вайе происходит фотосинтез, и на их нижней стороне происходит образование и созревание спор.
Особенность папоротниковых — они не имеют настоящих листьев; то, что считается листьями папоротника, называется плосковетка, вайя или предпобег, и на самом деле это только шаг в сторону появления настоящего листа, его прообраз. При этом растения имеют листовую пластину, связано это с тем, что вайя, предпобег или плосковетки стали плоскими и образовалась пластинка будущего возможного листа. При внимательном рассмотрении становится понятно, что достаточно сложно выделить, где так называемый стебель переходит в лист и на каком уровне.
Внешний вид листа состоит из сложных рассеченных предпобегов, бывающих гладкими и опушенными, тонкими или кожистыми.
Признаки и классификация папоротниковых
Папоротники отличает многообразие форм, жизненных циклов и систем строения, что и предопределило многочисленность. Среди них выделено более десяти тысяч видов. При этом все они обладают общими свойствами:
- Высокая устойчивость и приспособляемость к различному климату, влажности, высоте, освещенности, эти качества и привели к расселению растения по всем континентам.
- Для оплодотворения им всем необходима вода и все они проходят два этапа в жизни, спорофит, бесполовой, наиболее продолжительный и короткий, половой, гаметофит.
- Стебли имеют разнообразные формы.
- Никогда не цветут, папоротника цветок лишь красивая легенда.
Папоротники также разделяются по классам. Основная классификация следующая:
- Настоящие папоротники, которые являются самым многочисленным классом папоротниковых из произрастающих в России, к ним относятся щитовник мужской и орляк обыкновенный, многолетние растения до одного метра высотой, орляк относится к съедобным.
- Хвощевидные — травянистые растения, в основном невысокие и тонкие, высота варьируется от нескольких сантиметров до метра. Исключение составляет пара видов, например, хвощ гигантский, вьющаяся лиана с диаметром стебля до 3 см, вырастающая до 12 м.
- Мараттиевые — одни из древнейших растений, вымирающие, встречаются только в тропиках.
- Ужовниковые — травянистые растения, вырастают в основном до 20 см длиной, например гроздовник полулунный и червеколосник, растут в нашей стране.
- Сальвиниевые — водные, теплолюбивые, произрастают в Африке и на юге Европы, используются как растения для аквариумов.
Источник