Папоротниковые растения

Папоротники: их виды и названия

Папоротниками называют растения, относящиеся к отделу сосудистых растений. Они являются образчиком древней флоры, поскольку их предки появились на Земле 400 миллионов лет назад в девонском периоде. В то время они имели громадные размеры и царили на планете.

Он имеет легко узнаваемый облик. При этом на сегодня их насчитывают около 10 тысяч видов и названий. При этом у них могут быть очень разные размеры, особенности строения или жизненные циклы.

Описание папоротников

Из-за своего строения папоротники хорошо приспосабливаются к окружающей среде, любят влагу. Поскольку при размножении они выбрасывают большое количество спор, то произрастают практически везде. Где растут:

1. В лесах, где они прекрасно себя чувствуют.
2. На болоте.
3. В воде.
4. На горных склонах.
5. В пустынях.

Дачники и жители села часто находят его на своих участках, где борются с ним как с сорняком. Лесной вид интересен тем, что растёт не только на земле, но и на ветвях и стволах деревьев. Стоит отметить, что это растение, которое может быть как травой, так и кустарником.

Это растение интересно тем, что, если большинство других представителей флоры размножаются семенами, то его распространение происходит с помощью спор, которые зреют на нижней части листьев.

Лесной папоротник занимает особое место в славянской мифологии, поскольку издревле существовало поверье, что в ночь на Ивана Купалу он на мгновение расцветает.

Тот, кому удастся сорвать цветок, сможет найти клад, обрести дар ясновидения, познать тайны мира. Но в реальности растение никогда не цветёт, поскольку размножается другими способами.

Также некоторые виды можно употреблять в пищу. Другие растения этого отдела, наоборот, ядовиты. Их можно увидеть в качестве домашних растений. Древесные применяются в некоторых странах как строительный материал.

Древние папоротники послужили сырьём в образовании угля, став участником кругооборота углерода на планете.

Какое строение имеют растения

У папоротника практически нет корня, являющимся горизонтально растущим стеблем, из которого выходят придаточные корни. Из почек корневища вырастают листья — вайи, имеющие очень сложное строение.

Вайи нельзя назвать обычными листьями, это, скорее, их прообраз, представляющий собой систему ветвей, прикреплённых к черешку, находящихся на одном уровне. В ботанике вайи называют плосковеткой.

Вайи выполняют две важные функции. Они принимают участие в процессе фотосинтеза, и на их нижней стороне происходит созревание споров, с помощью которых размножаются растения.

Опорную функцию выполняет кора стеблей. У папоротников нет камбия, поэтому у них небольшая прочность и нет годовых колец. Проводящая ткань не столь развита по сравнению с семенными растениями.

Стоит отметить, что строение сильно зависит от вида. Бывают небольшие травянистые растения, способные потеряться на фоне остальных обитателей земли, но есть и могучие папоротники, напоминающие деревья.

Так, растения из семейства циатейные, которые произрастают в тропиках, могут вырастать до 20 метров. Жёсткое сплетение придаточных корней образует ствол дерева, не давая ему упасть.

У водных растений корневище может достигать длины в 1 метр, а надводная часть не будет превышать 20 сантиметров в высоту.

Способы размножения

Самая характерная особенность, которая выделяет это растение на фоне других — размножение. Он может делать это с помощью спор, вегетативно и половым способом.

Размножение происходит следующим образом. На нижней части листа развиваются спорофиллы. Когда споры попадают на землю, из них развиваются заростки, то есть обоеполые гаметофиты.

Заростки представляют собой пластинки размеров не более 1 сантиметра, на поверхности которых находятся половые органы. После оплодотворения образуется зигота, из которой вырастает новое растение.

Обычно у папоротников выделяют два жизненных цикла: бесполый, который представлен спорофитами, и половой, при котором развиваются гаметофиты. Большая часть растений — спорофиты.

Спорофиты могут размножаться вегетативным способом. Если листья лежат на земле, то на них возможно развитие нового растения.

Виды и классификация

На сегодня насчитываются тысячи видов, 300 родов и 8 подклассов. Три подкласса считаются вымершими. Из оставшихся папоротниковых растений можно перечислить следующие:

• Мараттиевые.
• Ужовниковые.
• Настоящие папоротники.
• Марсилиевые.
• Сальвиниевые.

Древние

Ужовниковые считаются самыми древними и примитивными. По своему внешнему виду они заметно отличаются от своих собратьев. Так, у ужовника обыкновенного есть только один лист, который представляет собой цельную пластину, разделённую на стерильную и спороносную части.

Ужовниковые уникальны тем, что у них присутствуют зачатки камбия и вторичные проводящие ткани. Поскольку в год формируется один или два листа, по числу рубцов на корневище можно узнать возраст растения.

Случайно найденным лесным экземплярам может быть несколько десятков лет, следовательно, это небольшое растение не моложе окружающих его деревьев. Размеры ужовниковых невелики, в среднем, их высота составляет 20 сантиметров.

Мараттиевые папоротники тоже являются древней группой растений. Когда-то они заселяли всю планету, но теперь их количество постоянно уменьшается. Современные образцы этого подкласса можно найти в дождевых тропических лесах. Вайи у мараттиевых вырастают в два ряда и достигают 6 метров в длину.

Настоящие папоротники

Это самый многочисленный подкласс. Они растут везде: в пустынях, лесах, в тропиках, на каменистых склонах. Настоящие могут быть как травянистыми растениями, так и древесными.

Из этого класса наиболее распространены виды из семейства многорожковые. В России они чаще всего растут в лесах, предпочитая тень, хотя некоторые представители приспособились к жизни на освещённых местах с недостатком влаги.

На скальных отложениях начинающий натуралист может найти пузырник ломкий. Это низкорослое растение с тонкими листьями. Очень ядовит.

В тенистых лесах, ельниках или на берегах рек растёт страусник обыкновенный. У него чётко разделены вегетативные и спороносные листья. Корневище используется в народной медицине как глистогонное средство.

В лиственных и хвойных лесах во влажной почве произрастает щитовник мужской. У него ядовитое корневище, однако, содержащийся в нём филмцин используется в медицине.

Кочедыжник женский очень часто встречается в России. У него крупные листья, достигающие в длину одного метра. Растёт во всех лесах, используется как декоративное растение ландшафтными дизайнерами.

В сосняках растёт орляк обыкновенный. Это растение имеет значительные размеры. Благодаря наличию в нём листьях протеина и крахмала, молодые растения после обработки употребляются в пищу. Своеобразный запах листьев отпугивает насекомых.

Корневище орляка мылится с водой, поэтому его в случае возникшей необходимости можно использовать как мыло. Неприятной особенностью орляка обыкновенного является то, что он очень быстро распространяется и при использовании его в саду или в парке, рост растения надо ограничивать.

Водные

Марсилиевые и сальвиниевые — водные растения. Они либо прикрепляются ко дну, либо плавают на поверхности воды.

Сальвиния плавающая произрастает в водоёмах Африки, Азии, на юге Европы. Её культивируют как аквариумное растение. Марсилиевые внешне напоминают клевер, некоторые виды считаются съедобными.

Папоротник — необычное растение. Оно имеет древнюю историю, серьёзно отличается от других обитателей флоры Земли. Но многие из них имеют привлекательный вид, поэтому его с удовольствием используют флористы при составлении букетов и дизайнеры при проектировании сада.

Папоротникообразные растения. Признаки, строение, классификация и значение

Папоротникообразные – это группа споровых растений, которые обладают проводящими тканями (сосудистыми пучками). Предполагают, что зародились они более 400 млн. лет назад, еще в палеозойский период.

Предками считают ринофитов, но папоротникообразные растения в процессе эволюции приобрели более сложную систему строения (появились листья, корневая система).

Признаки папоротникообразных

Для папоротникообразных характерны следующие признаки:

Разнообразие форм, жизненных циклов, системы строения. Насчитывается три сотни родов и примерно 10 тыс. видов растений (самые многочисленные из споровых).

Высокая устойчивость к переменам климата, влажности, образование огромного количества спор – причины, которые привели к расселению папоротникообразных по всей планете. Встречаются в нижних ярусах леса, на скалистой поверхности, возле болот, рек, озер, разрастаются на стенах заброшенных домов и в сельской местности. Самые благоприятные условия для папоротниковых растений – это наличие влаги и тепла, поэтому наибольшее разнообразие можно встретить в тропиках и субтропиках.

Всем папоротникообразным для оплодотворения нужна вода. Они проходят два периода в жизненном цикле:

• Продолжительный бесполовой (спорофит);
• короткий половой (гаметофит).

Когда спора попадает на влажную поверхность, сразу активируется процесс прорастания, наступает половая фаза. Гаметофит крепится к земле с помощью ризоидов (образования похожие на корни, нужны для питания и прикрепления к субстрату) и начинает самостоятельный рост. Новообразовавшееся росток формирует мужские и женские половые органы (антеридии, архегонии), в них идет образование гамет (сперматозоидов и яйцеклеток), которые сливаются и дают жизнь новому растению.

Во время раскрытия спорангии (место созревания споровых клеток) высыпается множество спор, но выживает только их часть, ведь для дальнейшего роста нужна влажная среда и теневая местность.

Вьющиеся по земле папоротники могут размножаться вегетативно, листья, соприкасаясь с почвой, при достаточной влажности дают новые ростки.

Папоротникообразные растения

Стебли папоротниковых имеют множество разнообразных форм, но уступают по размерам листве. Когда стебель на верхушке несет листья, его называют стволом, он снабжен ветвящимся корнем, который придает устойчивости древовидным папоротникам. Вьющиеся стебли называют корневищем, могут простилаться на значительные расстояния.

Папоротники никогда не цветут. В давние времена, когда люди не знали о споровом размножении, существовали легенды о цветке папоротника, который обладал магическими свойствами, кто найдет его, тот обретет неведомую силу.

Прогрессивные черты в строении папоротникообразных

Появились корни, они придаточные, то есть первоначальный корень в дальнейшем не функционирует. Заменяется на корни, проросшие из стебля.

Листья еще не имеют типичного строения, это совокупность ветвей расположенных в одной плоскости под названием вайя. В них находится хлорофилл, за счет которого происходит фотосинтез. Вайи также служат для размножения, на обратной стороне листа находятся спорангии, после их дозревания, происходит раскрытие и высыпание спор.

Взрослые папоротникообразные – диплоидные организмы.

Классификация Папоротникообразных по классам

Настоящие папоротники – самый многочисленный класс. Представитель щитовник мужской – многолетнее растение, достигает высоты до 1 м. Корневище толстое, короткое, укрыто чешуйками, на нем расположены листья. Растет на влажной почве в смешанных и хвойных лесах. Орляк обыкновенный обитает в сосновых лесах, достигает больших размеров. Быстро размножается, хорошо приживается, поэтому может занимать значительные территории, если использовать его в парках или садах.

Щитовник мужской

Хвощевидные – травянистые папоротники, растут от нескольких сантиметров до 12 метров (хвощ гигантский), при этом диаметр стебля около 3см, поэтому чтобы развиваться их необходимо использовать другие деревья как опору. Листва видоизменена до чешуй, стебель равномерно разделен узелками на междуузелковые участки. Корневая система представлена придаточными корнями, в почве также находится часть корневища, которое может формировать клубни (органы вегетативного размножения).

Мараттиевые – относятся к древним видам растений, которые населяли нашу планету в Каменноугольный период. Присутствует стебель, до середины погруженный в почву, корни придаточные. Сейчас они постепенно отмирают, встречаются только в тропических поясах. Обладают огромными двухъярусными листьями, до 6 метров длиной.

Ужовниковые – наземные травянистые растения до 20см в высоту (есть исключения, которые достигают 1,5м длинны). Представители имеют толстый корень, не дающий ответвлений. Корневище, например, у гроздовника полулунного короткое, не разветвляется, а у червеколосника — вьющееся, распространяется по земле.

Гроздовник полулунный

Сальвиниевые – водные папоротниковые растения (населяют водоемы Африки, южной Европы), которые имеют корень для крепления к сильно увлажненной почве. Они разноспоровые, отдельно развиваются мужские и женские гаметофиты. После дозревания взрослая особь отмирает, а сорусы опускаются на дно, из которых весной выйдут споры и поднимутся с глубины на поверхность воды, где происходит оплодотворение. Используются, как растения для аквариумов.

Сальвиниевые

Значение папоротникообразных растений

Остатки папоротников дали залежи полезных ископаемых: каменного угля, который широко используется в промышленности (как топливо, химическое сырье). Некоторые виды вносят как удобрение.

Применяются для изготовления лекарственных препаратов (антипаразитарных, противовоспалительных). Споры входят в состав оболочек капсул.

Папоротники — это еда и дом для низших животных. Выделяют кислород в процессе фотосинтеза.

Красота растений привлекает ландшафтных дизайнеров, поэтому их выращивают как декорации. Некоторые виды можно использовать в пищу (листву орляка).

Виды папоротников: описание и характеристики

На самом деле растение не цветет вообще, а для размножения оно имеет массу иных вариантов. Из всего многообразия папоротников можно выделить и съедобные, и ядовитые виды. Они нередко встречаются в домашних условиях, а древесные сорта этого растения даже иногда применяют в качестве строительного материала.

Интересно и строение этих растений — листьев как таковых у них нет, а только листовые пластинки. Листья папоротника называются вайи. А растут они из почек корневища, строение их довольно сложное. Вайи являются системой ветвей, которые находятся на одном уровне и прикреплены к черешку. Другое их название, взятое из ботаники, — плосковетка. Они участвуют в фотосинтезе, споры, необходимые для размножения, созревают на их нижней стороне.

Опорную функцию выполняет кора стеблей. Запаса прочности у папоротников нет из-за отсутствия камбия. Годовые кольца у этих растений тоже отсутствуют. Правда, строение папоротников может отличаться в зависимости от вида. Среди них есть травянистые растения довольно мелкого размера, а могут быть и могучие деревья, которые в тропических условиях растут до 20 метров. Некоторые разновидности папоротников живут в воде, и несмотря на то что поверхностная часть этих растений может не превышать 20 см, корневища при этом могут быть метровой длины.

К папоротникам относятся растения, которые имеют следующие составляющие:

• корни (придаточные);
• стебли (обычные прямые, вьющиеся и ползучие);
• листья.

Размножение папоротниковых

Спорофиллы, которые созревают с нижней стороны листьев, осыпаются на землю, потом «женские» споры образуют заростки — пластины в форме сердца, на поверхности которых находятся своего рода «женские» органы. В то же время из «мужских» спор получаются микрозаростки, в которых созревают спермии. Ветер разносит их по окружающей территории, так они попадают на траву и деревья. Когда разрывается их оболочка, «мужские» семена оказываются во внешней среде, вода помогает им проникнуть в «женские» заростки. Так зарождается новое растение, а сердцевидный заросток постепенно начинает вянуть и отмирает.

Вегетативный способ размножения подразумевает образование новых растений на старых листьях, которые лежат на земле. Постепенно они укореняются и прорастают. Именно этим способом размножаются растения, относящиеся к спорофитам. Кстати, к ним относится бо́льшая часть папоротников, какие бывают в природе.

Количество видов

Папоротники — растения, видов которого насчитывается невероятное количество — тысячи разнообразных видов, три сотни родов и 8 подклассов. Среди подклассов есть даже три вымерших, остальные же подразделяются на следующие виды:

• настоящие папоротниковые;
• мараттиевые;
• ужовниковые;
• сальвиниевые;
• марсилиевые.

Древние «представители» рода

Первыми появились ужовниковые, они считаются самыми древними и примитивными, внешне они имеют много отличий от своих собратьев. В частности, обыкновенный ужовник имеет всего один лист, являющийся цельной пластиной, делящейся на спороносную и стерильную части. Также ужовниковые исключительны еще и тем, что из всех папоротниковых лишь у них имеются зачатки камбия и проводящие ткани вторичного характера.

Количество рубцов на корневище говорит о возрасте растения, потому что в год образуется всего 1−2 листа. Несмотря на довольно малые размеры (средняя высота ужовниковых обычно не превышает 20 см), куст такого папоротника может быть даже старше окружающих его деревьев лесу.

Еще один древний вид — мараттиевые, некогда росли по всей планете, но теперь их количество неуклонно уменьшается. Сейчас они встречаются во влажных тропических лесах. Их огромные вайи растут в два ряда и в длину достигают 6 метров.

​

Самые многочисленные

Размножается этот вид различными способами — делением корня, спорами и подземными побегами. Широко применяется в ландшафтном дизайне, предпочитает расти в полутени неподалеку от искусственных водоемов. Растение считается съедобным — в весенний период еще не развернувшиеся молодые (до 20 см) побеги его замораживают в брикетах или делают из них консервы. Правда, употребление страусника в пищу более распространено в странах северного и среднего Востока.

В медицине «страусово перо» применяют в противосудорожных, успокоительных, глистогонных, спазмолитических и вяжущих препаратах. Применяемый в медицине филмцин извлекают из еще одной ядовитой разновидности папоротников — щитовника мужского. Он растет во влажных почвах, в хвойных и лиственных лесах.

«Женский кочедыжник» и другие

Строение

Особенностями папоротникообразных растений являются крупные, рассечённые листья, называемые вайями. Лист растёт долго, несколько лет. Также папоротники имеют крупные корневища (видоизменённые побеги), от которых отходят придаточные корни.

Среди папоротников есть травянистые и древовидные формы. Древовидные встречаются только в тропических и субтропических областях. В наших широтах папоротники – это травянистые растения, обитающие в лесах, за исключением двух водных видов (сальвинии).

Размножение

Папоротники – споровые растения. На нижней стороне листьев располагаются спорангии – органы, в которых созревают споры.

Рис. 1. Фото спорангиев папоротника.

Созревшие споры высыпаются и могут при отсутствии влаги долго находиться в покое. При благоприятных условиях из споры вырастает заросток. Это маленький листок, размером 0.5-3 см. Обычно заросток живёт несколько месяцев, но может и 10-15 лет.

Заросток не превращается в знакомый нам папоротник, это другое поколение, которое называется гаметофитом. На нём развиваются гаметы (половые клетки).

Гаметы способны двигаться в воде. Во влажную погоду мужская и женская гаметы сливаются в одну клетку (зиготу), из которой вырастает знакомый нам папоротник (спорофит), т. е. поколение, на котором созревают споры. Процесс слияния гамет называется оплодотворением.

Таким образом, у папоротников происходит чередование полового (гаметофита) и бесполого (спорофита) поколений.

Рис. 2. Фото гаметофита папоротника.

Оплодотворение возможно только в воде. Поэтому папоротники распространены в увлажнённых местах.

Многообразие

Особенно широко папоротникообразные были распространены в древности, в каменноугольном периоде (карбоне). Они составляли карбоновые леса, превратившиеся теперь в залежи каменного угля. В наше время насчитывается около 11 тысяч видов папоротникообразных.

Чтобы понять какие растения относятся к папоротникообразным, не нужно идти в лес. Многие их виды являются комнатными декоративными растениями:

Также они выращиваются в открытом грунте, на клумбах.

Наиболее известные наши лесные виды – это орляк обыкновенный и щитовник мужской.

Среди тропических папоротников есть немало эпифитов, растущих прикреплёнными к другим растениям, но не паразитирующих на них.

Рис. 3. Фото папоротникового тропического леса.

Таблица «Папоротникообразные»

Группы папоротников

Особенности размножения

Строение

Отличия от других групп растений

Вегетативное (обломками побегов) и споровое, споры зимуют на дне, весной всплывают и прорастают в гаметофит

Плавающие и подводные листья, споры развиваются на подводных

Чередование спорофита и гаметофита

Высота 5-10 (до 25) м, Листья длиной 5-6 м

Стволы не ветвятся

Чередование спорофита и гаметофита

Споры развиваются на листьях в мешочках-спорангиях

Листья развиваются несколько лет под землёй

Что мы узнали?

Несмотря на то, что пик развития папоротникообразных пройден в далёком прошлом, их следует признать процветающей группой растений. Папоротникообразные встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды. Некоторые их виды заселяют обширные территории. Для папоротников характерны: крупные листья, чередование полового и бесполого поколений, зависимость процесса оплодотворения от воды, долгий рост заростка и листьев.