Папоротники относятся к наиболее древним споровым растениям. Обитают в самых разнообразных экологических условиях: в заболоченных местах и водоемах, лесах тропического и умеренного климата. Наиболее известные представители — щитовник мужской, орляк, страусник. В жизненном цикле папоротников, хвощей, плаунов доминирует спорофит.
Расцвет папоротников произошел около 358 млн лет назад и длился примерно 65 млн лет, в честь папоротников назван период палеозойской эры — карбон, или каменноугольный период, который длился указанный промежуток времени. Именно папоротникам принадлежит активная роль в углеобразовании: в карбоне леса заселяли древовидные папоротники, достигавшие 40 и более метров в высоту.
Древесные формы папоротников сохранились до наших дней, однако большинство представителей — травянистые растения, у которых отсутствует камбий, а значит, нет и вторичной древесины.
Папоротники относятся к группе сосудистых растений, так как имеют жилки — сосудисто-волокнистые пучки, в отличие от мхов, которые не имеют жилок и не являются сосудистыми растениями. Механическая прочность обеспечивается отложением склеренхимы вокруг проводящих пучков (жилок).
В отличие от мхов, папоротники имеют проводящую ткань в стеблях и корнях, состоящую из ксилемы и флоэмы. Заметьте, я написал «корень» — у мхов не было и корней, вместо них были ризоиды, выполняющие аналогичную корням функцию. Корни папоротников, хвощей и плаунов всегда придаточные и растут от видоизмененного побега — корневища.
Строение
Рассмотрим строение папоротников на примере типичного представителя — щитовника мужского. Это широко распространенный папоротник, типичный для климата умеренных широт. Представляет собой многолетнее травянистое корневищное растение.
Образован пучком сильно расчлененных листьев, отходящих от корневища. Нарастают листья верхушкой, образуя завитки — «улитки».
Отметьте, что лист папоротника называется вайя (от греч. baion — пальмовая ветвь). В отличие от настоящих листьев, вайя имеет недетерминированный верхушечный рост. Листья имеют черешок, прикрепляющийся к стеблю, который может продолжаться в рахис — главную ось сложного листа, соответствующую центральной жилке.
Жизненный цикл папоротниковидных
Листостебельное растение папоротника, изображенное выше — спорофит (2n). Спорофит доминирует в жизненном цикле папоротниковидных, в отличие от цикла мха, где спорофит, по сути, является придатком гаметофита (редуцирован). На нижней стороне вайи располагаются спорангии, собирающиеся в сорусы — группы близкорасположенных спорангиев. На спорофите (2n) в спорангии после мейоза образуются споры (n).
В 2012 году группа ученых под руководством Ксавьера Нобли из Университета Ниццы выяснили, что спорангий имеет специальный механизм «катапульты», споры из него вылетают со скоростью около 10 м/с.
Гаплоидные споры (n) прорастают в заросток (n), небольшую пластинку (несколько мм) сердцевидной формы. Заросток зеленого цвета, способен фотосинтезировать и прикрепляется к почве ризоидами. На нем образуются мужские и женские половые органы — соответственно антеридии и архегонии. Сперматозоид (n), образовавшийся в антеридии, благодаря воде (во время дождя) попадает в архегоний, где сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n).
Из зиготы развивается зародыш, который проникает в ткани архегонии с помощью особого приспособления — гаустории (от лат. haustor — черпающий, пьющий). Гаустория представляет собой ножку, внедряющуюся в ткани заростка и поглощающую из него питательные вещества. Начинается бурный рост зародыша, образуется побег, а затем взрослое растение — спорофит (2n). Цикл замыкается.
Читайте также: Оборудование для автоматического раскроя ткани
Значение папоротников
Папоротники являются главным компонентом многих лесных сообществ, звеном в цепи питания — продуцентами (производителями органических веществ). Человек использует папоротник в декоративных целях. Молодые побеги некоторых папоротников съедобны и употребляются в пищу: побеги орляка, листья страусника обыкновенного.
Щитовник мужской имеет медицинское значение: из его корневищ изготавливают противогельминтный препарат.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Какое строение папоротника — особенности листьев, корней папоротников
Папоротникообразные произрастают на планете Земля с незапамятных времен. Продолжительность их существования исчисляется миллионами лет. Растения имеют разнообразные жизненные формы, предпочитают влажные места обитания. Своеобразное строение папоротника делает его чрезвычайно приспособленным к выживанию.
Описание папоротниковидных растений
Что такое папоротник, есть разные версии. Ученые считают, что это прямые потомки древнейших растений – ринофитов. В процессе эволюции строение папоротникообразных стало более сложным, почему папоротники относят к высшим растениям, никого не удивляет. Это подтверждает:
- циклическое развитие растений;
- развитая система сосудов;
- приспособленность к наземной среде;
По определению, папоротник – это многолетнее растение, относится к роду споровых растений. На вопрос о папоротнике: это кустарник или трава, можно ответить утвердительно в обоих случаях. Иногда еще бывает деревом.
Дополнительная информация. При описании папоротников нельзя не вспомнить их разнообразную цветовую гамму, доставляющую эстетическое удовольствие. Эти растения часто становятся настоящим украшением участков. Их несомненное достоинство – устойчивость к болезням и вредителям.
Важно! Как известно, папоротники не цветут, но в славянской мифологии цветок папоротника стал символом вечной любви и счастья. В ночь на Ивана Купала влюбленные тщетно ищут мифический цветок.
Биологическая классификация папоротниковых
Огромное количество видов папоротникообразных усложняет их классификацию. Такие попытки делались еще древними учеными. Предлагаемые схемы часто не согласовываются между собой. Основами классификации современных папоротников стали строение спорангия и некоторые морфологические признаки. Все разновидности делят на древние и современные.
К отделу папоротников относят следующие семь классов сосудистых растений, как вымерших, так и современных:
- Аневрофитопсиды (Aneurophytopsida) – древнейшая примитивная группа.
- Археоптеридопсиды (Archaeopteridopsida) – тоже древние представители, которые напоминали современные хвойные деревья.
- Кладоксилопсиды (Cladoxylopsida) – есть версии, что эта группа представляет слепую ветвь эволюции.
- Зигоптеридопсиды (Zygopteridopsida или Goenopteridopsida) – переходная группа к современным видам.
- Офиоглоссопсиды или ужовниковые (Ophioglossopsida) – современные папоротники.
- Мараттиопсиды (Marattiopsida) – многолетние растения мелких и крупных форм.
- Полиподиопсиды (Polypodiopsida – многолетние или реже однолетние растения разных размеров). Подразделяются на три подкласса: Polypodiidae, Marsileidae, Salviniidae.
История видов папоротниковых растений
История папоротникообразных началась в эпоху динозавров – 400 млн. лет назад. В благоприятном для них теплом и влажном климате тропических лесов папоротники господствовали на Земле. Некоторые виды достигали 30 м в высоту. Со временем климатические условия кардинально изменились. Сколько должно было произойти природных катаклизмов, чтобы исчезли такие исполины, как динозавры и древовидные папоротники.
Читайте также: Аппликация из ткани девочка в платье
При всем разнообразии современных папоротников они сильно отличаются от древнейших растений, уступая им в размерах и разнообразии форм. Но и сегодня это самая большая группа споровых – 300 родов и более 10 тыс. видов. Широкое распространение папоротникообразные получили, благодаря экологической пластичности и удивительным особенностям размножения.
Важно! Благоприятные для папоротников климатические условия в наши дни сохранились в тропиках и субтропиках, где древовидные папоротники достигают 20 м.
Распространенность в природе, примеры видов
Когда и где растет папоротник, зависит от тепла и влажности местности. Местом обитания вездесущих растений могут быть:
- нижний и верхний ярусы лесов;
- болота, реки и озера;
- овраги и сырые луга;
- расселины скал;
- стены домов;
- обочины дорог.
В умеренных широтах можно встретить сотни травянистых представителей папоротников. Краткий обзор некоторых видов:
- Орляк обыкновенный. Легко узнаваем по листьям в форме раскрытого зонтика. Распространен в сосновых лесах, подходит для употребления в пищу.
- Щитовник мужской. Травянистое растение с листьями до 1,5 м в длину, встречается очень редко. Экстракт Щитовника используется в медицине как антигельминтное средство.
- Кочедыжник женский. Крупное растение с листьями изящной формы.
- Страусник обыкновенный. Крупный красивый папоротник. За счет длинных корневищ образует целые заросли. Используется в озеленении участков. Вареные листья Страусника съедобны.
- Осмунда. Растение с коротким корневищем и длинными блестящими листьями произрастает в Восточной Азии и Северной Америке.
- Многорядник. Его листья темно-зеленого цвета, расположены рядами.
Важно! Орляк настолько быстро растет, что его посадки следует ограничивать различными ограждениями, вкопанными в землю.
Для домашнего выращивания подходят:
Эти растения замечательно украшают домашний интерьер. Очень красив сорт Юниор с гофрированными листьями.
- Хецистортерис пумила и Азолла карилиниана – самые низкие растения. Их длина не превышает 12 мм.
- Эпифиты прекрасно себя чувствуют на деревьях и лианах.
- В горных районах можно встретить Венерин волос – удивительное растение с красивыми ажурными листьями.
- Древовидные стволы крупных папоротников в тропиках используют в качестве строительного материала.
- Marsilea quadrifolia прекрасно чувствует себя под водой.
- Дикраноптерис (Dicranopteris) имеет листовые черешки металлической прочности.
Редкие виды папоротникообразных:
- Щитовник гребенчатый;
- Фегоптерис связывающий;
- Многорядник Брауна;
- Асплений стенной;
- Гроздовник многораздельный.
- Папоротник Сальвиния плавающая занесен в Красную книгу Беларуси.
Важно! Растения с красивыми листьями имеют декоративное значение, часто используются в ландшафтном дизайне и при составлении флористических композиций.
Сколько живут папоротники
Вопрос «сколько лет живет папоротник» непростой. Продолжительность жизни зависит от места его произрастания и вида. В умеренных широтах наземная часть папоротника отмирает с наступлением холодов, в тропиках может расти несколько лет. Придаточные корни каждые 4 года заменяются новыми, непосредственно корневище сохраняет жизнеспособность до 100 лет. Эта особенность дает возможность растению выживать в любых условиях.
Особенности питания растения
Папоротникообразные питаются, добывая необходимые питательные вещества при помощи корней и листьев. Необходимые микроэлементы и воду растение всасывает из почвы. Листья участвуют в процессе фотосинтеза, преобразуя углекислый газ в органические кислоты. Так папоротник получает крахмал и сахар, нужные для жизнедеятельности всех органов.
Разбор строения папоротниковых растений
Предки папоротниковых растений имели примитивное строение. В процессе эволюции оно стало более сложным.
Читайте также: Ткань medly besee велюр банни 13
Стебли
Стебель папоротников малоразвит, небольших размеров. Его называют корневищем. Конечно, тропические папоротники с одеревеневшими стволами являются исключением. Вьющееся корневище может простилаться на большие расстояния.
Листья, вайи
Лист папоротника гораздо массивнее стебля. Они не совсем обычные, имеют отличительные особенности строения и роста, разнообразные формы. Чаще они рассеченные, перистые. Вайи – так называются листья у папоротника. Черешок листа прикреплен к подземной части стебля – корню или корневищу. Рассматривая их, трудно понять, где заканчивается стебель, и на каком уровне начинается лист. Интересная особенность вайи – рост верхушкой, которая представляет собой свернутый и постепенно разворачивающийся завиток в виде улитки.
Развитие листьев начинается в почках под землей и длится до двух лет. Только на третий год они могут появиться над землей. Вследствие верхушечного роста вайи папоротников достигают очень крупных размеров.
У большинства растений вайи участвуют в процессе фотосинтеза, вегетации и одновременно в образовании спор. Споры появляются в сорусах, которые расположены на нижней стороне листьев в виде одиночных или групповых бугорков.
Корневая система
Корневая система состоит из мощного корневища и многочисленных придаточных корней. Проводящая ткань на стебле и корнях всасывает воду и по сосудистым пучкам продвигает ее к листьям.
Органы размножения
Жизнь папоротника делится на два цикла: длинный бесполовой – спорофит и короткий половой – гаметофит. Органы размножения папоротника – спорангии, где находятся споры, расположены на нижней части листьев. Созревшие споры высыпаются из лопнувшей спорангии и разносятся ветром далеко от материнского растения. Спорообразование некоторые ученые сравнивают с цветением других растений.
Из огромного количества спор выживает только часть. Половая фаза начинается, когда спора прорастает при благоприятных условиях в гаплоидный заросток (гаметофит), который похож на зеленую пластину в виде сердца размером в несколько мм. На нижней стороне заростка формируются женские и мужские половые органы – антеридии и архегонии. Образовавшиеся в них яйцеклетки и сперматозоиды во влажную погоду сливаются, и образуется зигота, из которой развивается зародыш молодого растения – спорофит.
Растение может также размножаться вегетативным способом, когда на стеблях и корнях образуются выводковые почки. Это важно для любителей-садоводов, выращивающих некоторые виды на своих участках.
Важно! Замечено, что красивые редкие виды размножаются только спорами.
Сравнение с другими травянистыми растениями
Папоротниковидные – это папоротники, хвощи и плауны. Все они размножаются спорами и имеют общее происхождение.
У папоротников есть характерные отличительные признаки от других травянистых растений:
- От водорослей они отличается корневищем и сложными листьями.
- У мхов и папоротников происходит чередование поколений гаметофита и спорофита. У мхов преобладает гаметофит, у папоротник – спорофит. Наличие проводящей ткани в виде сосудистых пучков делает представителей папоротниковидных растений более приспособленными к наземному образу жизни.
- В отличие от цветковых растений, размножаются спорами и не цветут.
Благодаря богатому химическому составу, папоротник имеет полезные для людей свойства. Используется в лекарственных целях и в кулинарии, подходит для засолки. Народная медицина тоже не обошла своим вниманием чудесные растения.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом