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:
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:
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.
Отдел папоротниковидные составляют сосудистые растения, к которым относится как современные, так и древнейшие высшие. Сейчас насчитывается около десяти тысяч видов различных папоротников, широко распространенных по всему миру, которые могут встретиться в любой точке планеты.
Общая характеристика папоротниковидных, виды, названия
Влажные тропические леса обладают наилучшими условиями для их произрастания. Здесь насчитывается наибольшее количество видов папоротников, которые растут не только на почве, но даже на стволах и побегах деревьев.
Папоротниковидные растения можно встретить в щелях скал, на болотах, озерах, стенах домов, дорожных обочинах. Темные участки тропических лесов идеальны для размножения лиановидных и древовидных папоротников, а многолетние плавающие обитают вблизи водоемов. Они не привлекают внимание, но они вездесущи, благодаря своей неприхотливости к произрастанию.
Папоротники наших лесов
В наших широтах, где климат умеренный древовидные папоротники нельзя встретить, зато многолетних травянистых видов папоротников достаточно много. Если посмотреть, сколько видов папоротников растет в России, то их будет около сотни. Наиболее распространенными папоротниками являются страусник обыкновенный, и японский, многорядники, листовик сколопендровый, орляк обыкновенный.
Растения, входящие в отдел папоротниковидные, отличаются от простейших низших, таких как водоросли, наличием стебля, корней и листьев, которые имеют свои особенности.
Стебли, корневища их строение
Стебель папоротников развит не сильно. Он непрочен и маленького размера. Исключениями, пожалуй, являются тропические древовидные папоротники, имеющие вид прямостоячих стволов, наверху которых имеется небольшая крона, состоящая из достаточно крупных листьев.
В большинстве случаев, травянистые папоротниковидные растения имеют короткий стебель, который называется корневищем. Корневища разделяются на два типа, в зависимости от формы и месторасположения листьев и корня.
К первому типу относятся корневища, у которых расположен на нижней стороне, а листья вверху. У второго типа поверхность корневища равномерно покрыта листьями и корнями. Корневища некоторых видов папоротника могут быть ядовитыми.
Особенности листьев
Листья, по сравнению со стеблем, имеют большие размеры и гораздо массивнее. У некоторых видов папоротников листья могут вырастать до тридцати метров в длину. Большинство папоротниковых листьев обладают черешком и рассеченной перистой пластиной, которая имеет стержень, который является неким продолжением черешка.
Отрастающие от корневища молодые листья, имеют закрученный вид. Верхушечный рост папоротниковых листьев сохраняется на длительный срок. Этот факт достаточно интересен, так как такой рост для листьев абсолютно не типичен.
Помимо выполнения функций обеспечения растения важными органическими веществами, листья некоторых видов папоротников являются органами спороношения.
Размножение
Существуют виды папоротников, листья которых могут быть абсолютно разными. На одном и том же растении имеются листья стерильные, не имеющие спорангиев и листья, которые эти спорангии имеют. Такие листья называют фертильными, в переводе с латинского языка - оплодотворяющий.
Споры у большинства видов расположены в нижней части обратной поверхности листа. Как и у большей части высших растений, процесс размножения у папоротников происходит тогда, когда споры созревают. Особые образования, где развиваются споры, называются спорангиями. Большое скопление спор, расположенных близко друг к другу образуют сорусы. Они похожи на «мешочки», где хранятся споры.
После того как споры созрели, они выпадают, раздуваются ветром и попадают в комфортные для произрастания условия. Вскоре из проросшей споры образуется мелкая зеленая пластинка, имеющая диаметр всего несколько миллиметров, которая является заростком папоротника.
Гаметы
Этот заросток начинает самостоятельную жизнь, цепляясь к почве своими нитевидными образованиями. На его нижней стороне развиваются женские и мужские гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды). По каплям воды или росы, которая задерживается под заростком, сперматозоиды доставляются к яйцеклеткам, совершая тем самым оплодотворение.
Папоротниковидные голосеменные в корне отличаются от других видом. Главное отличие - это размножение растений пыльцой, а гаметы находятся внутри ее. Ветром пыльца разносится на большое расстояние. Семена образуются в шишках, они не имеют оболочки, поэтому называются голосеменные.
Ровесники динозавров
Отдел папоротниковидные является очень древним, он вместе с остальными растениями составлял растительный поверхностный слой почвы. В на болотистых участках леса помимо огромных хвощей и плаунов росли древние папоротники, высота которых достигала тридцати метров.
На кусках каменного угля до сих пор остаются отпечатки больших листьев больших древовидных папоротников. Сейчас распространение папоротниковидных наблюдается по всей Земле, независимо от климата. Они встречаются как в жарких тропиках, так и в самых северных точках мира.
Времена года оказывают своё влияние и на растение папоротника. Весной оно начинает свой рост и развитие, а ближе к осени эти процессы останавливаются. У большинства видов происходит отмирание листьев, но существуют и такие виды, у которых происходит их перезимовка и они остаются зелеными, напоминая, что в условиях тропического климата, на фоне других постоянно зеленых растений, папоротники тоже остаются всё время зелеными.
Названия «папоротник» произошло от красивой похожей на перо. В отличие от других высших споровых растений, папоротники имеют большое экологическое значение в природе, например, являются важной составляющей лесной экосистемы.
Хозяйственное применение
Отдел папоротниковидные, имеет широкое применение в хозяйстве. Так жители некоторых стран используют в пищу молодые побеги и сердцевину папоротников, имеющих вид дерева. Эти части маринуют и засаливают. К примеру, съедобным является «Орляк обыкновенный», который имеет большое содержание протеинов и крахмала в своих листьях.
Декоративность листьев
Благодаря своим большим красивым и рассеченным листьям, папоротник часто используют в качестве украшения садов или парков. Например, папоротник «Марсилия четырехлистная» применяется в украшении водоемов и высаживается прямо в воду. Папоротник, который имеет название «нефролепис» уже давно используется, как декоративное комнатное растение, привлекая людей своими большими ажурными листьями.
Водные папоротники широко используются как украшения для аквариумов. Помимо декора, такие папоротники выполняют важнейшую роль обеспечения обитателей кислородом. Сколько видов папоротников бы не было, все они играют важную роль в жизни леса.
Ядовитые представители
Но стоит быть осторожным, ведь некоторые виды папоротников ядовиты. Растения семейства щитовниковых, являются самыми опасными, так как в содержании их корневищ содержатся токсичные производные флороглюцина. Тем не менее щитовник обладает медицинскими свойствами и используется для лечения гельминтоза.
Как мы видим, они обладают большим количеством полезных свойств, поэтому папоротники нужно оберегать. Посещая леса и парке не нужно обрывать растущий папоротник для украшения букетов, ведь листья этих древних растений при повреждениях быстро разрушаются и теряют свой внешний вид.
Растение становится непривлекательным, увядшим, поникшим и просто выбрасывается. Из-за таких действий количество этих древнейших растений, обладающих массой полезных свойств, снижается. Уникальные особенности папоротниковидных требуют относиться к ним с особой чуткостью.
Папоротник относится к древнейшим высшим растениям, появившимся около 400-т миллионов лет назад в девонском периоде палеозойской эры.
Вот информация о растениях под названием Папоротник из Википедии:
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 .
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 - как эпифиты, в расселинах 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 и субтропики.
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.
Среди папоротников встречаются как травянистые, так и древесные формы жизни.
Лист папоротника
Тело папоротника состоит из листовых пластинок, черешка, видоизменённого побега и корней (вегетативного и придаточного). Листья 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 (листья папоротника) развёртываются над поверхностью почвы, вырастая из почек корневища.
Эти листоподобные органы обладают верхушечным ростом и могут достигать больших размеров, обычно они служат для выполнения двух функций - фотосинтеза и спорообразования.
Спорангии размещаются на нижней поверхности листа, 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.
По некоторым данным, папоротники произошли от плаунов. Однако часть учёных считает, что хвощи, плауны, мхи и данный отдел произошли от псилофитов.
В девонском периоде от споровых папоротников произошли семенные. Они относились к первым голосеменным растениям. От них произошли все остальные голосеменные и, вероятно, цветковые растения.
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.
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.
Вот дополнительная информация о растениях под названием Папоротник:
Если у Вас в саду есть обширный тенистый уголок с влажными почвами – прямой резон развести в нём сад из папоротников.
Многообразие этих древних растений позволяет использовать их в качестве составляющего практически любого элемента ландшафтного дизайна – от рокария до интересных сольных композиций.
Сады из папоротников выглядят весьма экологично, словно кусочек не разрушенной цивилизацией древней природы.
Зная особенности биологии этих растений и пользуясь многообразием папоротников, можно в течение всего лета любоваться то необычными красноватыми молодыми побегами, то ажурными узорами вай, то сменой их окраски, получая необычные, фантастические по красоте картины.
Благодаря широчайшему видовому разнообразию папоротники могут быть использованы в разностилевых садах – и регулярных и пейзажных – включая как солитерные посадки, так и ландшафтные композиции.
Для садов регулярного стиля характерна высадка папоротников в тенистых зонах таких, как водоем, фонтан или грот . Этому стилю присущи прямолинейность и графическая строгость линий.
Выбирая виды с четко выраженной фактурой листьев такие, как щитовник гребенчатый с ланцевидными вайями, сорта кочедыжника женского – «Crictatum », форма которого напоминает раскрытый веер, и «Frizelliae », с зубчатыми по краю вайями, можно добиться того, что вся композиция в регулярном стиле заиграет новыми гранями.
В пейзажных садах из них формируют интересные композиции, подбирая сорта и формы, гармонирующие или контрастирующие друг с другом по форме вай и их окраске.
Последнее направление в садоводстве особенно модно, к тому же создать небольшой сад папоротников под силу каждому, главное, чтобы на участке нашелся тенистый уголок и рыхлая плодородная почва с постоянным увлажнением.
А для тех владельцев, чей участок расположен в естественном лесу, создание садика папоротников – вообще наилучшее решение проблемы, как преобразить участок, не нарушив его естественности.
Заросли папоротника в пейзажном саду.
Обязательно будем в экопарке выращивать Папоротник, причём при подходящих условиях в достаточно большом количестве.
Настоятельно рекомендую посетить страницу и обязательно ознакомиться ещё с 25-ю Водными растениями: обитателям водоёма нужны многие Водные растения, ибо некоторые из них снабжают обитателей водоёма кислородом, а кое-кого и пищей. Кроме того, заросли Водных растений способствуют размножению многих Рыб и позволяют малькам прятаться от хищников, что повышает естественную продуктивность водоёмов.
Приглашаю всех высказываться в
38. Рассмотрите рисунок. Напишите названия органов и структур папоротника, обозначенных цифрами.
1) Листья;
2) Спорангий;
3) Молодые побеги;
4) Корневище.
39. Чем внешнее строение папоротника отличается от строения хвощей и плаунов?
У папоротников развитые листья – вайи, на нижней стороне которых находятся спорангии и мощное корневище. У хвощей и плаунов спороносные побеги с «колосками». Развитых рассеченных листьев и корневищ нет.
40. Изучите таблицу «Папоротниковидные. Жизненный цикл щитовника мужского». Опишите цикл развития папоротника. Стрелками покажите на схеме последовательность этапов развития.
На нижней поверхности листа развиваются спорангии со спорами, которые в благоприятных условиях прорастают и формируют заросток. Из заростка развивается гаметофит (чаще обоеполый), у взрослого растения вырабатываются гаметы. Оплодотворение происходит в воде. Из зиготы развивается зародыш, после его укоренения заросток отмирает и зародыш развивается в спорофит.
41. Выполните лабораторную работу «Строение папоротника».
1. Рассмотрите, опишите и зарисуйте внешний вид спороносящего
папоротника. На рисунке подпишите основные части растения.
2. Рассмотрите, опишите и зарисуйте внешний вид листа папоротника.
Листья папоротников называются вайами. Они вырастают из почек корневища и развертываются над поверхностью почвы. Вайи обладают верхушечным ростом и могут достигать больших размеров. Они выполняют две функции: фотосинтеза и спорообразования. Спорангии размещаются на нижней поверхности листа, в них развиваются гаплоидные споры.
3. Найдите на нижней поверхности листьев папоротника бурые бугорки. Что в них находится?
Это спорангии. В них находятся споры из которых развивается новое поколение папоротников.