Какое строение папоротника — особенности листьев, корней папоротников

Папоротниковидные (папоротниковые) растения

Общая характеристика, особенности строения, размножение папоротниковых.

Среди высших споровых растений папоротниковидные появились раньше других. Исчезнувшие древовидные виды вместе с другими споровыми растениями (плауны и хвощи) 250-300 млн лет назад составляли влажные тропические леса.

Известно более 10 тыс. видов папоротниковидных. В тропических лесах растут лианы, использующие в качестве опоры другие растения. Древовидные папоротники и сегодня растут в Австралии и Новой Зеландии. Они достигают высоты 20 м. Имеются также папоротники, растущие в воде. Папоротники, растущие в Казахстане, являются многолетними травами. Древовидные папоротники у нас можно увидеть только в ботанических садах.

Папоротники — тоже споровые растения. Одним из наиболее распространенных их представителей является щитовник. Он растет во влажных тенистых местах, под пологом леса и по сырым оврагам. Щитовник имеет хорошо развитые корневища. Вниз от корневищ отходят придаточные корни, вверх — листья. У травянистых папоротников, растущих в Казахстане, нет надземных стеблей, но хорошо развиты корневища. Листья крупные, перисторассеченные. Их называют вайи. Отрастание листьев начинается весной. Вначале они свернуты и имеют улиткообразную форму, затем распрямляются. Растут они кончиками, достигают очень больших размеров. Листья выполняют 2 функции: 1) в процессе фотосинтеза они образуют органические вещества; 2) образуют споры и участвуют в размножении (рис.1).

Рис.1 Строение папоротника щитовника

Папоротниковидные размножаются вегетативным, бесполым и половым путями. Вегетативное размножение осуществляется корневищем. Некоторым видам свойственно также размножение почками. Такие почки располагаются по длине листа. Из почек появляются маленькие папоротники. Они пускают корни, отрываются от листа, прикрепляются к почве и превращаются в настоящие папоротники.

Бесполое размножение. В летнее время у щитовника на нижней стороне листа образуются сорусы (группы расположенных скученно спор или спорангиев). В спорангиях, как вы знаете, развиваются споры. Спорангии прикрепляются к центральной жилке листа длинными ножками. Сверху сорус покрыт защитным покрывальцем, по форме похожим па почку. При созревании спор происходит разрыв оболочки спорангия, и споры высыпаются наружу.

В благоприятных условиях из споры вырастает заросток. Он представляет собой пластину сердцевидной формы зеленого цвета диаметром до 4 мм. К земле он прикрепляется ризоидами.

Половое размножение. На нижней стороне пластины заростка образуются женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы. В них образуются гаметы. Они сливаются. Из оплодотворенной яйцеклетки образуется зигота, а из нее — зародыш. В зародыше имеются зачатки органов будущего растения. В первое время он питается за счет заростка. Постепенно из зародыша вырастает молодое растеньице папоротника с мелкими листьями (рис.2).

Рис.2 Размножение папоротника

Значение папоротниковидных в природе и в жизни людей очень велико. Их выращивают в оранжереях в качестве декоративных растений и часто используют для озеленения. Некоторые виды папоротников являются лекарственными растениями. Например, корневища щитовника издавна применяются против болезней, вызываемых кишечными паразитами. Из его листьев получают настойки для лечения ран, простуды и обезболивающие препараты.

300 млн лет назад климат па Земле было влажным и теплым. Леса из папоротниковидных были заболочены или залиты водой. Погибая, высокие деревья (высота до 40 м) падали прямо в воду, покрывались илом и песком. Под давлением воды они уплотнялись. В результате за миллионы лет такое уплотнение(без доступа кислорода) превратило их в каменный уголь.

Каменный уголь — топливо, дающее много тепла. Кроме того, он является сырьем для химической промышленности. Из него вырабатывают пластмассы, асфальт, мыло, смолы и другую необходимую народному хозяйству продукцию.

Жизненный цикл папоротниковидных растений происходит в две стадии. Сначала образуются споры, из которых развиваются заростки. На нижней стороне заростков образуются женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы, в которых формируются половые клетки — гаметы. После их слияния образуются зиготы, из которых развиваются зародыши. Листья папоротников растут кончиками и достигают очень больших размеров.

Папоротники выращивают в оранжереях в качестве декоративных растений и часто используют для озеленения. Некоторые виды папоротников являются лекарственными растениями. Ископаемые древовидные папоротники сыграли огромную роль в образовании залежей каменного угля. 

Одним из наиболее распространенных представителей папоротников является щитовник. Встречаются и исчезающие виды, например щитовник мынжилкенский. Он занесен в Красную книгу Казахстана.

Биологический русско-английский глоссарий

Папоротник — fern|fɜːn| Вайя — frond |frɒnd| Корневище — rhizome |ˈrʌɪzəʊm| Спорангий — sporangium |spəˈran(d)ʒɪəm| Спора — spore |spɔː| Гамета — gamete |ˈɡamiːt| Зигота — zygote |ˈzʌɪɡəʊt|

Классификация папоротников в биологии, описание

Виды папоротников — комнатные и домашние растения

Папоротники, виды и названия которых подробно расписаны в группе Polypodiophyta, систематизирующей споровые растения, встречаются в различных экологических и климатических зонах. Это подтверждает тот факт, что сотни миллионов лет назад эти растения были распространены по всему земному шару, как и голосеменные растения.

2-paporotniki-mezozojskogo-lesa.jpg

Древний лес мезозойской эры с папоротниками

Интересно! В биологии зарегистрировано 300 родов и 12 тысяч видов многолетних и однолетних папоротников травянистой и древесной формы.

Две трети всех видов их обитает в сельве Южной Америки, Австралии и Юго-Восточной Азии.

Наибольшее распространение сегодня получили представители семейства Травянистых. Его виды растут в затененных местах с большим уровнем влажности. Большинство растений относится к многолетникам. Однолетниками являются немногочисленные представители папоротников, которые растут в умеренном климате средних широт.

Древовидные виды сегодня можно встретить только в оранжереях и дендрариях. Небольшое количество представителей папоротников из семейства Древовидных, которые полностью вымерли в результате глобального изменения климата миллионы лет назад, исследователи встречают в непроходимых тропических лесах на заболоченных участках.

Интересно! Редкие экземпляры, которые можно встретить в дикой природе, имеют большой древовидный стебель, высота которого может достигать 25 м. Их сразу можно заметить в траве.

Папоротники относятся к высшим растениям, имеющим:

  • корни;
  • стебель;
  • листья.

Эти древние разновидности высшей формы делятся на сосудистые и клетчатые, которые еще называют моховидными.

Сосудистые папоротники имеют сосудисто-волокнистые пучки, которые выполняют функции прожилок и доставляют в листья питательные соки. Другие напоминают мхи, их называют эпифитами, что в переводе на русский означает «растущий на растении».

Разновидности папоротникообразных определяют многообразие их внешних форм. Древесные папоротники похожи на пальмы. Есть виды, у которых нет надземной части, у водных видов отсутствуют корневища. Одни из них относятся к многолетникам, другие – к однолетникам. Главным отличием многолетних видов является многообразие листовых пластин, которые называются вайями. Благодаря этой особенности данные растения стали популярными в декоративном садоводстве и комнатном цветоводстве.

Какова же характеристика растения? Папоротники отличаются сложным строением, разнообразием формы, размеров и расцветок. Они относятся к многолетним растениям. Большинство из них причисляют к травянистым культурам, но изредка встречаются и древовидные папоротники.

Интересно! Единственное, что объединяет все виды папоротников – это споровое размножение, из-за которого они не цветут, как доминирующая сегодня в природе цветковая флора, которая относится к роду покрытосемянных растений. Есть виды, которые произрастают прямо на стволе дерева. Некоторые из них высаживают дома.

3-u-paporotnika-moshchnoe-kornevishche.jpg

У папоротника мощное корневище

Для размножения растения достаточно посадить его небольшую часть.

Современные виды

Настурция цветок — классификация многолетних сортов

Эти растения согласно биологической классификации образуют один класс Polypodióphyta, в котором представлено 300 родов и 8 подклассов, из которых 3 больше не растут на Земле. Разнообразные виды папоротников, которые можно сегодня встретить, включают в себя более 1 тыс растений. Наиболее распространенными считаются:

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

В определенном смысле семейство Папоротниковых и сегодня сохраняет то многообразие видов, которое присутствовало в палеозойской эре. Современные культуры стали меньше в размерах, сумев приспособиться и широко распространиться и после глобального изменения климата Земли в эпоху цветущей флоры.

Мараттиевые

Это виды растения, в описании которых перечислено 7 родов. Их представители растут в тропическом влажном климате. Они создают густые лиановые заросли.

В этой подгруппе выделяют три рода:

  • Мараттия, включающий 60 видов растений, высота которых достигает 2 м.
  • Ангиоптерис, представленный 100 видами, имеющими широкий и толстый стебель клубневидной формы, диаметр которого достигает 1 м. Листья этого растения вырастают до 5–6 м.
  • Макроглоссум. Эндемики, растущие только на Суматре и Калимантане.

4-maratievye-paporotniki.jpg

Род мараттиевых папоротникообразных

Обратите внимание! Мараттиевые культуры могут достигать в высоту до 5 м.

Ужовниковые

Растения, большая часть которых вырастает высотой до 40 см, считаются одними из самых загадочных. Среди них есть представители, обитающие в тропиках, которые вырастают до 4 м высотой.

В этом виде представлено три рода:

  • Ужовник.
  • Гельминтостахис.
  • Гроздовник.

Обратите внимание! Ужовники имеют необычные листья, которые в почке не закручены в форме улитки. Листочки, на которых растут споры, похожи на колоски.

5-uzhovnikovye-paporotniki.jpg

Род ужовниковых папоротникообразных

Настоящие папоротники

Самые распространенные разновидности, которые растут в разных уголках планеты в лесу. Среди них есть травянистые и древесные культуры:

  • Многорожковые, которые любят тенистые и влажные нижние ярусы лесов.
  • Пузырник ломкий, имеющий ядовитые листья. Он растет в горной местности.
  • Страусник обыкновенный, обладающий противоглистными свойствами.
  • Кочедыжник женский, активно использующийся в декоративном цветоводстве.
  • Орляк обыкновенный, который используется в пищу.

Папоротник Орляк употребляют в пищу

Марсилиевые

Водный папоротник, обитающий в европейских и африканских водоемах. Одним из представителей этого вида является Азолла, которая внешне похож на ряску. Другой популярный вид – Сальвиния плавающая.

Азолла, которая популярна у аквариумистов

Кроме этого выделяют виды, названия которых зависят от места их произрастания:

  • лесные;
  • скальные;
  • водяные;
  • болотные.

Одни из них – лесные, болотные и водяные любят повышенный уровень влажности, другие – скалистые, хорошо растут в засушливых условиях.

Кроме этого есть большое количество домашних разновидностей, которые используются в комнатном и декоративном садоводстве:

  • Адиантум.
  • Асплениум.
  • Нефролепис.
  • Платицеритум.

Обратите внимание! При размножении этих окультуренных растений используются вегетативные способы размножения, хотя и у них есть свойственная всем папоротникообразным бесполая и половая форма существования.

Адиантум, который можно встретить во многих домах

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;

paporotnik.jpg

Папоротник в природе

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.

Общее описание папоротниковидных растений

Папоротник – это высшая травянистая или древовидная споровая культура, прямой потомок древнейших растений, обитавших на планете Земля свыше 400 млн. лет назад (ринофиты). У современных представителей споровых:

  • хорошо развита система сосудов;
  • тело состоит из нескольких листовых пластин, черешка, видоизмененного побега, корневой системы (корня два – вегетативный и придаточный).

1.-listovaja-plastina-napomiraet-pero.jpg

Листовая пластина напоминает перо

Важно! Листики этого растения представляют собой систему из ветвей, расположенных в одной плоскости. Листья папоротника называются, как и вся систем, вайями или предпобегами. Вайи вырастают из почек корня. У них две основные задачи – образование спор и фотосинтез.

Биологическая классификация папоротниковых

К споровым относят 48 семейств, 587 родов и 10 620 видов различных растений, каждое из которых отличается наличием особенного строения листьев, размеров, формы, жизненного цикла. Такое многообразие делает классификацию растений почти невозможной. Большинство современных ученых разделяют их по наличию или отсутствию спорангий на вайях и некоторых морфологических признаков. Так, согласно предложенному в 2006 г. Аланом Смитом, определению всех папоротникообразных можно разделить на 4 класса:

  • псилотовидные (культуры из этого класса корней не имеют, а произрастают из других растений, например, из папоротников);
  • хвощевидные;
  • мараттиевые;
  • папоротниковые.

Другие варианты классификации были предложены уже в 2007 году, а затем в 2014 и 2016 годах. Например, отдел папоротники большинство ученых группируют на 7 классов:

  • аневрофитовые;
  • археоптерисовые;
  • кладоксловые;
  • зигоптерисовые;
  • ужовниковые;
  • мараттиевые;
  • полиподиевые.

Первые четыре класса исчезли с лица земли еще в мезозойскую эру. Оставшиеся в той или иной форме сохранились до сегодняшних дней. Например, ужовниковые повсеместно встречаются и в современной дикой природе. Мараттиевые являются крупными многолетними растениями, а полиподиевые могут быть однолетниками или многолетниками.

2.-v-dikoj-prirode-obrazujutsja-zarosli-sporovyh.jpg

В дикой природе образуются заросли споровых

История видов папоротниковых растений

Первые папоротники появились еще в эпоху динозавров. Теплый тропический климат способствовал их распространению, но господство в растительном мире было кратким. При этом растения эпохи динозавров имели преимущественно древовидную форму, какой современные виды почти не могут похвастаться. Отдельные экземпляры достигали высоты в 25-30 метров. Изменившийся климат сказался на них не лучшим образом. Количество видов сократилось.

Но и сейчас папоротники все еще остаются самой многочисленной группой древних растений. Наиболее высокие все еще предпочитают расти в тропиках и субтропиках, но высота их не превышает 20 метров. Большая же часть этой разновидности споровых – кустарники и травы. Они выращиваются в том числе и в качестве декоративных растений, которыми можно украсить сад и дом.

Распространенность в природе, примеры видов

Папоротники любят тепло и влагу, поэтому в северных широтах их встретить непросто. Они селятся в расщелинах скал, по берегам озер и рек, на болотах и сырых лугах и даже у дороги. Умеренный климат не оставляет папоротникам простора для выбора ареала обитания. В не всегда простых погодных условиях выживают около 100 видов растений. Чаще всего встречаются следующие сорта папоротников:

  • Орляк. Листовая пластина напоминает зонтик. Является лесным жителем, предпочитая сосновые леса. Этот сорт съедобен.
  • Щитовник мужской. Редкое растение, высотой в 1,5 метра. Обладает хорошо выраженными лечебными свойствами, используется в основном для приготовления лекарства против гельминтов.
  • Многорядник. У этого папоротника темные, расположенные в ряд листья.
  • Осмунда. Имеет удлиненные блестящие листья. Родиной растения является Восточная Азия, также оно встречается в Северной Америке.
  • Кочедыжник женский. Большой куст с маленькими нежными листиками.
  • Страусник. Ценится за необычный внешний вид. Корневая система папоротника разрастается таким образом, что на участке, где обитает страусник, вскоре образуются настоящие заросли. Вареные листья растения можно употреблять в пищу.

Настоящий лес

В комнатных условиях выращивают:

  • Птерис;
  • Диксонию;
  • Костенец;
  • Даваллию;
  • Нефролепсис;
  • Асплениум.

У некоторых видов листья совсем необычные. Так, например, у Юниора они гофрированные и напоминают бумагу. В горной местности произрастает Венерин волос. У этого растения листья ажурные. Некоторые виды обитают в воде, другие считаются редкими. Папоротников так много, что встреться растение не биологу, человек не сможет различить его среди других.

Важно! Не все папоротники обладают пышными листьями или даже кроной. Некоторые настолько малы, что разглядеть их в траве крайне непросто. Например, высота Азоллы карилинианы не превышает 1,2 см.

Сколько живут

Продолжительность жизни зависит от ареала обитания и ухода за растением. Происхождению также отводится немалая роль. Если растению холодно, верхняя часть его на время отмирает, именно это может произойти с большинством многолетних растений, растущих в умеренном климате. Папоротники, предпочитающие субтропики и тропики, сохраняют листовые пластины на протяжении всего года.

Придаточные корни обновляются 1 раз в 4 года. Если все проходит так, как запланировала природа, то папоротник может прожить 100 и более лет без каких-либо серьезных потрясений.

Особенности питания растения

Нужные питательные элементы растение получает из земли и воздуха при помощи корней и листовых пластин. Полезные вещества и вода высасываются из почвы. Листья участвуют в фотосинтезе. Все папоротниковые нуждаются в сахаре и крахмале, ими они должны питаться постоянно. Эти элементы считаются жизненно необходимыми, без них кусты и деревья просто не могут существовать.

Диксония – разновидность споровых

</ul></ul></ul></ul>

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий