Какое строение папоротника — особенности листьев, корней папоротников

Содержание:

Общее описание папоротниковидных растений
Разбор строения папоротниковых растений
Сравнение с другими травянистыми растениями

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.

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

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.