Папоротниковые растения

Современные папоротниковидные относятся к сосудистым растениям, которые являются одним из древнейших отделов, сохранивших существенное разнообразие: его составляют как современные папоротники, так и древнейшие высшие растения, чей возраст составляет более 400 миллионов лет.

Папоротниковидные растения существенно отличаются как по своим внешним данным, размера, жизненным формам и привычным циклам развития. Их внешние характеристики настолько являются специфичными, что огромное их количество до сих пор называются одним понятием – «папоротники», хотя в этот отдел входит самая огромная группа споровых живых организмов: в нее входит почти 5 десятков семейств, почти шесть сотен родов и практически 11 тысяч видов папоротниковидных.

Настолько широкое распространение растений этого отдела, прежде всего, было обусловлено разнообразием форм листвы, невероятной пластичностью в экологическом смысле, а также устойчивостью к влажному климату и огромным числом спор.

Эти растения можно встретить в любом климатическом поясе: в лесах (в разных их ярусах), в качестве эпифитов на ветвях крупных растений, в скалах, на болотах, в любых водоемах, на стенах домов в мегаполисах, на землях сельскохозяйственного назначения в качестве сорняков: они почти вездесущи, но привыкли не привлекать много внимание.

Строение

Папоротниковидные растения отличаются отсутствием настоящих листьев, но именно эти растения сделали огромные шаги в направлении их образования.

Образование, которое у папоротников напоминает листву, на самом деле не является ею; по своей природе эти образования являются целой структурной системой ветвей, которые сформированы в единой плоскости.

Эти формирования получили название плосковетка, вайя или предпобег. Папоротник, несмотря на отсутствие полноценного листа, обладает листовой пластинкой. Тут все просто – эти предпобеги пережили уплощение, обеспечивающее формирование пластинки для будущей листвы, которая, по сути, не отличается от подобной пластинки полноценного листа; однако папоротники на данный момент еще не успели сформировать другие системы и разделить эти плосковетки на стебель и лист.

И если брать во внимание вайю, то на первый взгляд сложно установить уровень ветвления, где финиширует формирование стебля и где начинает свой рост лист, но всегда можно четко отследить наличие именно листовой пластинки.

Отсутствуют только контуры, опираясь на которые произошло объединение листовых пластинок таким образом, чтобы они могли получить название полноценного листа.

Тело любых папоротников состоит из нескольких систем:

• Листовые пластинки в листовидной форме, которые принято называть вайи;
• Черешок;
• Побег в видоизмененной форме;
• Корневая система (вегетативная и придаточная).

Папоротники, которые сформировались в лесах умеренной климатической зоны, обычно обладают довольно незначительным стеблем. Он представлен в форме корневища, погруженного в грунт, в котором получила значительное развитие проводящая ткань, а между ее почками можно обнаружить клетки основной ткани, получившей название паренхимной.

Сами вайи располагаются над поверхностью грунта и формируются как раз из корневища и его почек; именно эти органы характеризуются существенным верхушечным ростом и способны достигать крупных размеров.

Как правило, эти системы направлены на выполнение двух важнейших функций растения:

• Спорообразование, задействованное на нижней стороне и обеспечивающее процесс размножения,
• Участие в процессе фотосинтеза.

Сами же спорангии сформированы на нижних частях предпобега и именно они отвечают за развитие гаплоидных спор.

Корневая система папоротников практически не сформирована. Она представлена горизонтально сформированным стеблем, и из него уже отходят придаточные корни. Из их почек и формируются предпобеги, которые, несмотря на всю простоту, отличаются сложной структурой.

Вайи недопустимо называть полноценными листьями. Они, скорее, представляют собой своеобразный их праобраз, т.е. систему ветвей, которые соединены с черешком, расположенным на одном с ними уровне.

Если говорить об опорной функции, то она обеспечивается корой стеблей, а, поскольку у этого отдела растений отсутствует камбий, то и прочностью они отличаются несущественной, так же, как и полным отсутствием годовых колец. Если сравнивать папоротники с семенными растениями, то их проводящая ткань развита не столь масштабно.

Необходимо отметить, что структура папоротников напрямую зависит от их вида: порой можно встретить некрупные травянистые виды, которые с легкостью потеряются на фоне другой растительности, а иногда можно обнаружить и могучие растения, по своему виду напоминающие деревья.

К примеру, в тропиках растения семейства циатейных способны достигать высоты до 20 метров, а их жесткие придаточные корни, сплетенные между собой, формируют ствол такого растения.

Существенно, что у растений водной формы корневая система может достигать примерно одного метра, тогда как часть, находящаяся над водой, не будет больше 20 сантиметров.

Таблица папоротниковых

Диаграмма папоротниковых растений

Если говорить о диаграмме папоротниковых растений, то их развитие обладает следующей структурой:

• Растение взрослой формы;
• Споры;
• Сформированный заросток;
• Половые клетки – мужские и женские;
• Зигота;
• Зародыш;
• Молодой организм.

Папоротник в разрезе

Формула папоротниковых растений

Папоротниковые представляют собой отдел споровых растений. К примеру, одним из самых распространенных представителей можно назвать щитовник, прорастающий в тенистых лесах и оврагах. И на примере этого растения можно рассмотреть формулу папоротниковых.

У этого растения отлично развитые корневища, в нижней части которых сформированы придаточные корни, а верхняя часть служит основой для листьев. Травянистые папоротники обычно не имеют надземных формирований, но обладают отлично развитой корневой системой. Листья у них перисторассеченные и достаточно крупные, несмотря на то, что являются предпобегами.

Процесс и формирования начинается в весеннее время и обычно в самом начале они представляют собой свернутые и улиткообразные формирования, а уже после, начиная расти от кончиков, распрямляются и достигают огромных размеров.

Признаки и характеристики

Папоротниковидные представляют собой крупную группу растений. Они формируют отдел и подразделяются на достаточно большое количество классов, разделенных на семейства, и для них характерно частое изменение пределов обитания, что позволяет не уточнять семейство, к которому может принадлежать растение, а достаточно понять, что это папоротник. Это сделать довольно легко, потому что папоротник обладает достаточно яркими характеристиками и признаками, которые позволят выделить его из других представителей растительного мира.

При этом характерно, что растения этого отдела существенно отличаются от более элементарных растений, находящихся ниже на эволюционном развитии, так же, как и от более развитых цветковых. У растений этого отдела одновременно можно обнаружить присутствие и ограничивающих биологических признаков, и более продвинутых характеристик.

Так, к примеру, от мхов папоротниковидные (впрочем, как и любые другие высшие растения, от саговниковых до цветковых) отличаются сформированной сосудистой тканью – специализированно обеспечивающей доставку жидкости и других питательных веществ ко всем органам растения. Именно поэтому все их системы, от корней до листьев, принято считать полноценными структурами. Но папоротники не способны сформировать ни семян, ни цветков. Они размножаются спорами, которые формируются на нижней стороне листвы.

Большая часть из современных папоротников являются травяными растениями, однако влажный тропический климат может способствовать формированию даже папоротниковых деревьев.

Значение папоротниковых растений

Папоротниковидные растения, прежде всего, служат в качестве пищевой цепочки и среды обитания огромному количеству микроорганизмов и животных, причем некоторые из этих растений способны сформировать тесный симбиоз с цианобактериями, обеспечивающими усвоение азота, и в виду этой их способности могут использоваться в качестве удобрения.

Одним из самых главных предназначений папоротников для жизнедеятельности человека является то, что именно эти растения (благодаря вымершим формам) участвовали в формировании залежей каменного угля, который на данный момент является для всего человечества и топливом, и сырьем, используемым в изготовлении множества химических соединений (пластмасс, масел, смол).

Папоротники нередко применяются в качестве декоративных элементов: их листья используются для поделок, а комнатные растения применяются в интерьерах.

Некоторые из папоротников применяются в медицинских целях. Так, из корневищ щитовника можно изготовить эффективное противоглистное средство.

Многие виды папоротников являются съедобными. Листья орляка, к примеру (но не в сыром виде, они могут быть ядовитыми), а некоторые из них используются даже в строительных целях.

Папоротники могут быть ядовитыми, а некоторые виды способны приводить к зарастанию водоемов, поскольку способны размножатся вегетативным способом, что наносит существенный вред экологической система водоемов.

Представители папоротниковых растений

На сегодняшний день существует более тысячи видов папоротников, которые можно разделить на 300 родов и восемь подклассов (три из которых признаны вымершими).

К папоротникам относят следующие виды:

• Мараттиевые,
• Ужовниковые,
• Настоящие папоротники,
• Масилиевые,
• Сальвиниевые.

Примеры папоротников с названиями

Асплениум постенный (костенец постенный)

Костенец северный

Вудсия эльбская

Вудсия многорядниковая

Кочедыжник женский

Многорядник Брауна

Многорядник трехраздельный

Орляк обыкновенный

Осмунда (чистоуст)

Страусник обыкновенный

Телиптерис болотный

Щитовник мужской

Щитовник австрийский

Оноклея чувствительная

Среда обитания папоротниковых растений

Самое значительное разнообразие папоротников можно встретить в сыром и теплом климате – в тропиках и субтропиках, но в целом эти растения могут встречаться практически в любом климатическом поясе.

Эти растения можно найти от полярного круга до района джунглей на экваторе, и именно здесь эти представители чувствуют себя наиболее свободно. К примеру, на Ямайке встречаются почти пять сотен видов папоротниковидных и с продвижением на север их количество постепенно изменяется в сторону уменьшения.

Размножение папоротниковых растений

Все папоротниковидные представляют собой споровые растения, которые размножаются при помощи спорангиев, органов, располагающихся на нижней стороне листа и предназначенных для созревания спор. После созревания споры высыпаются и при благоприятных условиях превращаются в заросток, т.е. небольшой листок не более 3 см. При обычных условиях он может жить до пары месяцев, но вполне способен просуществовать и до 15 лет.

Папоротниковидные способны размножатся несколькими способами:

• Вегетативным, при помощи корневища либо почек, располагающихся на всей длине листа.

Из небольших почек формируются небольшие растения, которые пускают корни, отсоединяются от листа, и затем укрепляются в грунте, превращаясь в полноценное растение.

• Бесполым, которое осуществляются при помощи спорангиев, в которых и развиваются споры.

Они присоединяются при помощи длинных ножек к центральной жиле листа и сверху покрыты защитным покрывалом, схожим с почкой. В момент созревания спор оболочка прорывается и споры оказываются снаружи. Затем они формируют заросток, небольшую пластину, и дальше проходят весь цикл до формирования растения.

• Половым, которое происходит при помощи женских (архегонии) и мужских (антеридии) органов, которые и формируют гаметы.

В последствии гаметы сливаются и формируют зиготы, из которых образуется зародыши, уже обладающие зачатками всех органов папоротника. В первое время он растет за счет заростка, а потому уже формирует молодое растение.

Папоротникообразные растения – видео