Строение папоротника рисунок с надписями

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 15.09.2024

Папоротниковидные

Папоротниковидные (Pterophyta) – отдел высших растений, известный с девона и занимающий промежуточное положение между псилофитами и голосеменными. В отличие от моховидных папоротники имеют проводящую ткань, доставляющую воду и питательные вещества ко всем органам. У папоротников есть хорошо развитые листья и стебель, у многих - корневище (с придаточными корнями), однако нет ни цветков, ни семян.

Как и у всех высших растений, для папоротниковидных характерно чередование двух поколений с явным преобладанием бесполого (спорофита). Спорофит папоротника – травянистое или древовидное растение с крупными перистыми листьями, спирально свёрнутыми в почках. Характерно чрезвычайное разнообразие форм; они бывают подземными и надземными, прямостоячими и вьющимися, простыми и ветвистыми. Длина стеблей современных папоротников варьирует от нескольких сантиметров до 25 м. Основную опорную функцию стеблей выполняют клетки коры. У папортников отсутствует камбий, в связи с чем у них не образуются годичные кольца, а рост и прочность ограничены. Проводящая ткань не так совершенна, как у семенных растений: так, ксилема у большинства из них образована не сосудами, а трахеидами, флоэма – ситовидными клетками, а не ситовидными трубками.

Листья ( вайи ) – обычно наиболее заметная часть папоротника. Считается, что они произошли от вильчатых ветвлений псилофитов в результате их уплощения, ограничения в росте и последующей дифференциации нижней и верхней листовых поверхностей. Листья некоторых гименофилловых имеют размеры всего 3–4 мм, в то время как у циатейных их длина составляет 5–6 м (вьющиеся листья лигодиума достигают 30 м).

У некоторых папоротников (их называют разноспоровыми) образуются споры двух типов. Из мелких мужских спор развиваются мужские микрозаростки, которые разносятся ветром. В них развиваются спермии, которые после созревания и разрыва оболочки выходят во внешнюю среду. Из более крупных женских спор (мегаспор), развивается женский заросток с архегонием, содержащим яйцеклетку. Спермий попадает к яйцеклетке также с водой.

Спорофиты могут размножаться также вегетативным путём. На листьях, лежащих на земле, могут образовываться новые растения, укореняющиеся затем в почве.

Слева направо: мараттиевые (карликовая мараттия, ангиоптерис Смита), ужовниковые (ужовник обыкновенный, гроздовник простой)

Отдел папоротниковидные включает один класс, подразделяемый на восемь подклассов. Три из них (Protopteridiidae, Archaeopteridiidae, Noeggerathiidae) вымерли ещё в перми. Современных папоротниковидных около десяти тысяч видов (300 родов). Наиболее примитивными среди них являются известные с карбона мараттиевые (Marattiidae, 1 семейство, 6 родов, 190 видов) и ужовниковые (Ophioglossidae – 1 семейство, 4 рода, 70 видов).

Настоящие папоротники. Верхний ряд, слева направо: орляк обыкновенный, асплений степной, щитовник мужской, криптограмма курчавая. Нижний ряд, слева направо: лигодиум, многоножка обыкновенная, циботиум Мензиса, страусник обыкновенный

Настоящие папоротники. Верхний ряд, слева направо: асплений северный, многорядник копьевидный, диксония антарктическая, виттария линейная (свисает бахромой с дерева). Нижний ряд: пузырник ломкий, зубянка клубненосная, скребница аптечная, листовик сколопендровый

Самый обширный современный подкласс – настоящие папоротники (Polypodiidae или Filicidae), известный, в основном, с триаса (некоторые семейства – с карбона) и насчитывающий до десяти тысяч видов. Настоящие папоротники расселены по всему миру; особенно много их в тропических дождевых лесах, где они составляют важный элемент горной растительности. В умеренном поясе они растут чаще всего в тенистых лесах, глубоких оврагах и на болотах. Одни виды папоротников засухоустойчивы и встречаются на сухих каменистых склонах и даже в пустыне. Их листья покрыты слоем воска, густыми волосками или чешуйками, предотвращающими потери воды. Листья других видов состоят из одного слоя клеток; отсутствие приспособлений для защиты от высыхания ограничивает их распространение местами, постоянно окутываемыми туманом. Некоторые папоротники селятся на ветвях деревьев.

Слева направо: марсилиевые (марсилия четырёхлистная, пилюльница шароносная), сальвиниевые (сальвиния плавающая, азолла каролинская)

Разноспоровые папоротниковидные представлены двумя подклассами: марсилиевые (Marsileidae) – около 70 видов, и сальвиниевые (Salviniidae) – 2 семейства, около 15 видов; оба подкласса – водные растения, прикрепляющиеся ко дну либо плавающие по поверхности воды.

Хозяйственное значение папоротников невелико. Некоторые виды – декоративные растения в оранжереях. Стволы древовидных папоротников служат в тропиках строительным материалом, а их сердцевину, богатую крахмалом, используют в пищу.

Папоротники относятся к древнейшей группе растений, существовавшей задолго до появления цветущей растительности и сохранившихся до сих пор. Сегодня папоротник — один из популярных растений для оформления ландшафтного дизайна. В этой теме рассмотрим размножение папоротников в домашних условиях, а также их разновидности и развитие.

Виды и сорта папоротников

Существует огромное количество групп и сортов папоротника.

Асплениум.

Известен любовью к скалистым поверхностям. Формирует отдельное семейство. Описание следующее: округлые, кожистые листовые пластинки на тонких веточках. Самые известные два вида: постенный и северный. Первый часто встречается на стенах старых каменных построек. Растет преимущественно в каменных расщелинах. Северный любит скалистые места северной Европы и Азии.

Вудсия.

Кочедыжник.

Также относится к семейству Асплениума. Эта разновидность имеет около 200 сортов. Из них наиболее известны женский, китайский-красноватый (с красными прожилками). Описание: высокий кустарник с ажурными, легкими листовыми перьями.

Многорядник.

Как и предыдущие группы, входит в семейство Асплениума. Отличается от предыдущих шириной листовых веток, любовью к густой тени лесистой местности. Известны такие сорта: многорядник Брауна, трехраздельный, щетинковый.

Это интересно: папоротник комнатный

Орляк.

Относится к семейству циатейных. Популярен своей неприхотливостью — сорта этой группы встречаются на всех континентах нашей планеты: тундра, пустошь, лесистые заросли. Его нет разве что в пустыне и степях. От других разновидностей отличается огромным размером листовых ветвей — до полутора метров.

Осмунда.

Формирует собственное семейство. Один из самых древних видов папоротниковых. В далекие времена произрастали на всех материках, но сегодня встречаются лишь на Кавказе, в лесах Восточной Азии и Северной Америки. Сорта известны следующие: азиатская, Клейтона, королевская. Любит небольшую тень и болотистую местность.

Скребница.

Относится к асплениумному семейству. Ее отличительная особенность — уникальная в своем семействе любовь к суше и большому количеству света. Листья имеет кожистые, плотные, в отличие от сородичей. Предпочитает известняковые скалы.

К распространенным разновидностям папоротника относятся Страусник (форма листьев напоминает страусиные перья), Телиптерис (отличается буйной пушистостью зелени), Фегоптерис, Щитовник, Онколея.

Факт. Именно папоротники много тысяч лет назад имели в своем роде сорта древесных растений. Деревья со временем отмирали, а их древесина уходила вглубь почвы, спрессовывалась и дожила до наших дней в виде каменного угля.

Строение и развитие папоротников

Главная фаза жизненного цикла — спорофит.

Особенности строения спорофита:

Жизненные циклы:

Бесполое растение. Полноценный папоротниковый куст, производящий семена.
Споры. Семена из коробочки, попавшие в почву.
Заросток. Небольшое зеленое растение, прикрепленное к почве, производящее сразу мужские и женские клетки.
Гаметы. Стадия размножения, слияния разнополых клеток.
Зародыш. Формирование нового бесполого растения.

На заметку. Зеленую массу папоротника не принято называть листьями, так как по строению она совершенно не схожа с привычной листвой цветущих кустарниковых растений.

Схема и описание размножения растений

Размножение папоротника происходит при помощи семян.

Схема размножения папоротника происходит таким образом: с нижней стороны листа папоротника находятся сорусы, которые при созревании отделяются от листовой пластины. Спорангии в кольце соруса разрываются, рассеивая вокруг себя споры папоротника. Затем из споры образуется небольшая зеленая пластинка, прорастающая в почву. Этот заросток крепится к почве ризодами, имеет растительные половые органы мужские и женские. Как только на пластинку попадет вода, например, после дождя, происходит оплодотворение: в женских органах (архегониях) есть яйцеклетка, к которой по каплям воды передвигаются из мужских органов (антеридий) сперматозоиды, и оплодотворяют ее. Получается полноценный зародыш, прикрепленный к заростку, от которого питается во время развития. Далее со временем вырастает растение.

Половое размножение и его особенности

Для собственноручного размножения папоротника в домашних условиях необходимо собирать споры, освободившиеся от оболочки и высеивать в нужном месте. Этот участок должен быть хорошо увлажненным. Условие для благополучного зачатия нового растения — высокий уровень влажности.

Для выращивания рекомендуется использовать смесь из торфа, простерилизованной почвы и древесного угля в соотношении 8:2:1 соответственно. Полученной смесью заполняют небольшой горшок почти до верха, затем ее хорошенько утрамбовывают, посыпают кирпичной крошкой. В эту крошку разбрасывают камни. Сверху горшок плотно накрывают прозрачным стеклом. Всю конструкцию ставят в поддон с отстоянной водой. Температура выращивания 21 градус. Место должно быть затемненным.

Первые заростки появляются через месяц, еще через два — оплодотворенные маленькие папоротники пускают первые листочки.

Вегетативное размножение растения

Вегетативное размножение — один из способов размножения папоротника путем деления, применяющийся садоводами. В природе такой способ не может происходить, да и подходит он не всем видам папоротниковых.

Важно! Для деления куста необходимо соблюдать условие — на одном корневище должно быть несколько розеток. Тогда их разделяют на несколько кустов.

Папоротникообразные - крупная группа споровых растений. Большинство из них - это многолетние корневищные травянистые растения, но встречаются и древесные формы. У этих растений развиваются настоящие корни. Ископаемый уголь образовался из остатков ископаемых древовидных форм папоротникообразных.

Славянские народы верили, что папоротники цветут, правда всего одну ночь в году. Если найти и сорвать такой цветок, то он принесёт удачу, счастье и богатство.

Так выглядит цветущий папоротник в представлении польского художника Антония Пиотровского. Картина так и называется "цветок папоротника".

На самом деле папоротник не цветёт, а размножается с помощью спор, формирующихся на нижней стороне листа.

Тело папоротникообразных разделено на ткани и органы. В отличие от мхов у этой группы развиваются настоящие корни, состоящие из тканей разных типов.

У большинства папоротникообразных имеется многолетний подземный побег - корневище с придаточными корнями, на котором каждую весну развиваются новые надземные побеги.

У папоротникообразных хорошо развиты все ткани, включая механические и проводящие.
На микрофотографии поперечного среза плауна можно найти все ткани.

В жизненном цикле папоротникообразных присутствуют два поколения: спорофит (бесполое поколение) и гаметофит (половое поколение). В отличие от мхов у этих растений в жизненном цикле преобладает спорофит. Гаметофит представляет из себя небольшое растение, имеющее талломное строение - заросток.

Общая схема жизненного цикла:
1) На спорофите формируются спорангии.
2) В спорангиях развиваются споры. 3) Споры высыпаются на землю, и из них прорастает половое поколение - гаметофит.
4) На гаметофите развиваются половые органы - архегонии (женские) и антеридии (мужские).
5) В антеридиях формируются сперматозоиды
6) В архегониях формируются яйцеклетки
7) С капелькой воды сперматозоид попадает в архегоний и оплодотворяет яйцеклетку
8) Из зиготы формируется новый спорофит (бесполое поколение).

Плауны - небольшие стелющиеся многолетние травянистые растения. По виду немного напоминают мхи. Единственная группа современных растений, для которой характерно дихотомическое ветвление.

Хвощи - многолетние травянистые корневищные растения. Для хвощей характерна четкое разделение побега на членики - междоузлия и узлы, в которых мутовками располагаются узкие листья.

Большинство современных папоротников - многолетние травянистые растения, но встречаются и древесные формы. Обитают во влажных тенистых лесах, водоёмах и болотах.

Большая часть представителей данной группы вымерло, сохранилось всего около 1300 видов небольших травянистых растений. В палеозое были широко распространены огромные древовидные формы плаунов.

В жизненном цикле плаунов происходит смена поколений. Бесполое поколение (спорофит) преобладает в жизненном цикле. Тело спорофита состоит из тканей и органов. Гаметофит мелкий и устроен примитивно (слоевище). Гаметофиты плаунов живут в симбиозе с грибами.

Строение спорофита плаунов

Большинство плаунов вечнозелёные. Тело состоит из небольшого подземного корневища, длинного стелющегося и множества вертикальных побегов. На побегах по спирали располагаются многочисленные тонкие листья.

На рисунке показано строение спорофита Плауна годичного

Строение гаметофита плаунов

У большинства плаунов гаметофит развивается под землёй и питается за счет симбиотического гриба. Следующее бесполое поколение (спорофит) развивается непосредственно на гаметофите и сохраняет симбиоз с грибом.

Жизненный цикл плаунов.

К концу лета на верхушках вертикальных побегов спорофита в спороносных колосках созревают споры. Споры высыпаются на почву и из них прорастает гаметофит. На гаметофите формируются половые органы: архегонии и антеридии. В антеридиях появляются сперматозоиды, а архегониях - яйцеклетки. С капельками воды сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетку. Из зиготы развивается новый спорофит. До формирования побегов и корней бесполое поколение питается за счет гаметофита.

О том, что такое папоротник, детям рассказывают на уроках биологии. Но мало кто знает ответы на вопросы: папоротник – это кустарник или трава, когда растет папоротник или почему папоротники относят к высшим растениям. Папоротниковидные – это обширная группа растений, предки которых жили в одно время с динозаврами.

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).

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.

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.

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

Разбор строения папоротниковых растений

Строение папоротника сложное. Предшествующие им виды были устроены проще.

Листья, вайи

Листовые пластины имеют перьеобразное устройство. Корешок вайи папоротника прикреплен к стеблю, расположенному ниже уровня поверхности почвы. Создается впечатление, что стебля у папоротника нет. Лист папоротника растет под землей в течение 2 лет. К началу 3 года из-под земли появляются первые его признаки. Молодой лист устроен таким образом, что напоминает панцирь улитки. По мере роста он разворачивается и становится прямым. Споры образуются с изнанки пластины. Они могут располагаться группой или одиночно.

Стебли

У кустарниковых и травянистых форм стебель почти не развит. Тропические древовидные растения имеют достаточно мощный и широкий стебель, являющийся, скорее, стволом. Он покрыт корой. У вьющихся сортов стебель вытягивается на значительную высоту.

Корневая система

Папоротник имеет мощный корень, от которого отходит множество придатков. Он переходит в стебель, покрытый особой тканью. Корень и стебель способны впитывать воду, а затем по сосудам-пучкам передавать ее надземной части.

Травянистые сорта растут среди камней

Органы размножения

Вся жизнь папоротника разделена на 2 фазы:

Спорофит. Это продолжительный бесполый период, во время нахождения в котором растение не размножается.
Гематофит. Время активного образования спор.

Для формирования спор в растениях предусмотрены специальные спорангии. После их созревания споры разносятся ветром на значительное расстояние. Некоторые погибают, другие же прорастают. Образовавшийся заросток называется гематофитом. Он имеет форму сердечка, диаметром в несколько миллиметров. Цвет у сердечка светло-зеленый. На гематофите формируются женские и мужские органы для размножения, называемые антеридиями и архегониями.

Важно! Яйцеклетка и сперматозоид соединяются при нужном уровне влаги и тепла. Результатом является сформировавшаяся зигота, из которой впоследствии развивается зародыш папоротника. Интересно, что спор в спорангиях может быть несколько десятков или несколько сотен тысяч.

Существует и вегетативный способ размножения. Почки в этом случае возникают на корне и стебле. При этом редкие и самые красивые виды папоротников размножаются только с помощью спор.

Сравнение с другими травянистыми растениями

К семейству папоротниковых относятся также плавуны и хвощи. Но, несмотря на одинаковый способ размножения, между большинством травянистых и папоротниками имеются значительные различия:

у папоротников хорошо развита корневая система, лист сложно устроен, водоросли же лишены подобного, их строение проще;
спорофит преобладает, а фаза гаметофита превалирует у мхов;
ткани папоротника способны проводить воду, многие растения этого не умеют;
папоротник не цветет.

Важно! Ряд ученых приравнивает процесс спорообразования у папоротников к цветению. Но сказать наверняка ничего нельзя. Существует легенда, согласно которой папоротник способен зацвести всего 1 раз в год. Увидевшего цветение папоротника человека ожидает несметное сокровище. Обычно, это золотой клад. Его можно выкопать в месте, где обнаружен цветущий куст.

Папоротник – удивительная древняя культура. Первые растения такого типа служили пищей динозавров, современные представители семейства папоротников растут на подоконниках и в садах, на приусадебных участках. У растений сложное устройство, нет листьев, которые заменены листовыми пластинами. Стебель находится под землей, корневая система хорошо развита. Особенностью папоротников является отсутствие у них способности к образованию завязей для последующего цветения.

Читайте также: