Папоротниковидные, или папоротники

В настоящее время большинство папоротников ‒ это травянистые растения. Однако в истории развития жизни на Земле был период, когда папоротники определяли облик планеты. Среди них было много древесных форм. Именно они сформировали в последствии залежи угля, которые сегодня активно используются человеком.

Папоротники принадлежат к высшим споровым растениям. Это значит, у них есть органы и ткани, но они всё еще размножаются с помощью спор. Существует легенда о цветке папоротника. Однако папоротники не могут цвести в принципе. Цветок ‒ это сложный орган, который есть только у цветковых растений.

Ныне живущих папоротниковидных более 10 тысяч видов.

Папоротники растут в сосновых лесах, на болотах и даже в пустынях и водоемах. В тропических лесах растут древовидные папоротники, которые достигают в высоту 20 метров. Существуют лианоподобные папоротники, а также эпифиты (растут на деревьях). В основном папоротникообразные предпочитают влажные места обитания.

В умеренной климатической зоне широко распространены страусник, орляк, щитовник, пузырник.

В отличие от моховидных, папоротниковидные имеют настоящие корни. Стебель у папоротников короткий, а листья называются вайями (они имеют характерные особенности строения и роста). Лист папоротника имеет особое строение. Трудно сказать, лист это или целый побег.

Иногда вайю называют предпобегом, чем намекают на то, что у папоротников еще не произошло четкого разделения на стебли и листья. Вайя растет своей верхушкой, и именно так растут побеги.

У многих папоротников в почве стелется корневище ‒ это, собственно говоря, и есть стебель. Здесь откладываются про запас органические вещества. Из почек корневища вырастают вайи. При своем росте вайи как бы развертываются из почки. Распускающаяся вайя улиткообразно закручена.

Корни папоротника развиваются из стебля, а не из корня зародыша, так как последний отмирает в процессе роста и развития растения. В результате корневая система папоротниковидных является придаточной. Но, в отличие от мхов, это настоящие корни.

Стебель папоротника — это короткое одревесневшее корневище. Стебель имеет в своем составе механическую и проводящую ткань, а также эпидермис. Проводящая ткань представлена сосудистыми пучками. Между пучками проводящей ткани находится паренхимная ткань.

От стебля каждый год отрастают новые листья-вайи. При этом они растут от вершины корневища, где находится точка роста.

Распускающиеся вайи папоротниковидных свернуты в форме улитки. Они покрыты множеством чешуек, имеющих коричневый цвет. Вайя растет медленно. Каждый лист-вайя достаточно крупный, рассеченный на множество мелких листочков. У некоторых видов длина вайи составляет несколько десятков метров. В умеренном климате на зиму листья папоротников отмирают.

Размножение папоротников

У папоротниковидных листья выполняют не только фотосинтезирующую функцию. Они также служат для спороношения. На нижней стороне листьев появляются особые бугорки (сорусы), представляющие собой группы спорангиев. В них образуются споры. Споры папоротниковидных гаплоидные, то есть содержат одинарный набор хромосом.

После созревания споры выпадают из сорусов и разносятся ветром, возможно и водой. Попав в благоприятные условия, они прорастают в гаплоидный заросток. Он похож на сердцевидную зеленую пластинку. Размер заростка всего несколько миллиметров, но он способен к фотосинтезу, а значит, питается самостоятельно. Вместо корней у него имеются ризоиды, как у моховидных. Ими заросток прикрепляется к почве и всасывает воду с минеральными веществами.

На нижней стороне заростка образуются антеридии и архегонии (мужские и женские органы размножения). В них созревают гаплоидные гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки соответственно). Во время дождей или при обильной росе сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам и оплодотворяют их. Образуется диплоидная зигота (имеющая двойной набор хромосом), то есть спорофит.

Прямо на заростке из зиготы начинает развиваться зародыш папоротника. У зародыша есть первичный корешок, стебелек и лист. Зародыш питается за счет заростка. Когда он разовьется, то укрепляется в почве и питается уже самостоятельно. Из него вырастает взрослое растение.

У папоротниковидных, также как у моховидных, происходит чередование двух поколений — гаметофита и спорофита. Однако у папоротников в жизненном цикле преобладает спорофит, в то время как у мхов взрослым зеленым растением является гаметофит. То есть растение, которое мы в обиходе и называем папоротником, представляет собой спорофит. В клетках спорофита двойной набор хромосом, а в клетках гаметофита ‒ одинарный.

Спорофит у папоротников считается бесполым поколением.

Можно считать, что основное размножение папоротников происходит с помощью спор, так как именно благодаря им происходит увеличение количества новых растений папоротника, а также расселение. При половом размножении (с помощью половых клеток) новое растение вырастает там, где уже был заросток, выросший из споры.

У папоротниковидных встречается вегетативное размножение с помощью корневищ, выводковых почек, которые образуются на корнях, и др.

На Земле были времена, когда папоротники были преобладающей растительностью суши. Однако в настоящее время значение папоротниковидных не так велико. Человек использует некоторые виды папоротников в качестве декоративных растений (полиподиум, адиантум, нефролепис). Молодые листья некоторых видов можно употреблять в пищу. Из корневищ готовят отвары, из листьев - настойки, которые применяются как противовоспалительные, болеутоляющие, противоглистные препараты. Некоторые средства из папоротников применяют при лечении легочных и желудочных заболеваний, а также рахита.

Значение папоротников

Папоротники служат пищей и средой обитания для многих микроорганизмов и беспозвоночных животных.

Как и другие растения, папоротники выделяют кислород, который необходим всем живым организмам для дыхания.

Папоротник сальвиния может приводить к зарастанию водоемов, так как быстро размножается вегетативным способом. Это может нанести вред животному и растительному сообществу водоемов.

Человек нередко использует папоротники в декоративных целях. Из их листьев изготавливают поделки. Выведены комнатные растения-папоротники.

Некоторые виды папоротников нашли применение в медицине. Например, из корневищ щитовника мужского изготавливают противоглистные лекарства.

Некоторые папоротники съедобны. Например, молодые листья орляка обыкновенного, но не сырые, т.к. в таком виде они ядовиты. Также съедобен страусник обыкновенный. А вот щитовник ядовит.

Древовидные папоротники могут использоваться в строительстве.

Некоторые папоротники образуют симбиоз с цианобактериями, которые усваивают атмосферный азот. Такие папоротники в некоторых странах используют как удобрения.

При всем этом самым главным значением папоротников для человека является то, что благодаря их вымершим древесным формам образовались залежи каменного угля. Сейчас для человека уголь служит топливом и химическим сырьем, из которого изготавливают масла, смолы, пластмассы и другое.