Стебель папоротника описание

Папоротниковидные

Папоротниковидные относятся к высшим споровым растениям. Большинство современных папоротников являются травами. 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).

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.

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

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. Попав в благоприятные условия, они прорастают в гаплоидный заросток. Он похож на сердцевидную зеленую пластинку. Размер заростка всего несколько миллиметров. Вместо корней у него имеются ризоиды, как у моховидных.

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).

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.

Спорофит у папоротников считается бесполым поколением.

У папоротниковидных встречается вегетативное размножение с помощью выводковых почек. Они образуются на корнях.

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.

Какое строение папоротника — особенности листьев, корней папоротников

Папоротниковидные растения существуют с очень давних времен и представлены самыми разными жизненными формами. Первые такие растения появились предположительно 400 млн лет назад. Сейчас они обитают преимущественно в местах с повышенной влажностью. Особенное строение помогает им легко приспосабливаться к новым условиям роста.

Общее описание папоротниковидных растений

Существует несколько версий по поводу того, что такое папоротник. Научное сообщество причисляет его к самым старейшим растениям – ринофитам. В процессе эволюции строение папоротника стало более сложным, вот почему папоротник относят к высшим растениям.

Папоротник не спутаешь ни с каким другим растением

Несколько фактов, которые подтверждают это мнение:

• Растение развивается циклами.
• Присутствует развитая сосудистая система.
• Кусты отличаются хорошей способностью адаптации к способу обитания на суше.

Представители папоротников – многолетние кустарники, принадлежащие к споровым. Однако все равно многих цветоводов волнует вопрос: папоротник – это кустарник или трава. Оба варианта ответа положительны.

Интересно! Есть такие высокие растения, что их причисляют к деревьям.

Папоротники отличаются разнообразием окрасов и расцветок. Поэтому каждое растение прекрасно по-своему и непременно украшает место, на котором растет. Эти необычные кустарники часто используются в создании дизайна ландшафта и в домашнем интерьере. Они практически не болеют при правильном уходе.

Растение имеет вид вечнозеленого кустарника и не цветет. Однако для славян этот цветок был и остается символом любви, счастья. Есть традиция искать его в ночь на праздник Ивана Купалы.

Биологическая классификация папоротниковых

Классификация папоротникообразных достаточно сложна из-за большого количества видов. Издавна ученые предпринимали попытки выстроить систему. Были пробные схемы, которые отличались друг от друга. И только намного позже возникла единая классификация, в основе которой лежит строение органа размножения (спорангия) и некоторые другие признаки.

Кратко – все растения разделяют на 2 группы: древние и современники. Отдел папоротников составляет 7 классов вымерших и существующих в настоящее время сосудистых растений. Ниже кратко представлены эти классы:

• самая старейшая и простая по строению группа Аневрофитопсиды;
• древний представитель, схожий по внешнем виду с хвойными – Археоптеридопсиды (Archaeopteridopsida);
• «слепая эволюционная ветвь» – так прозвали Кладоксилопсиды (Cladoxylopsida);
• переходная категория к современникам представлена Зигоптеридопсидами (Zygopteridopsida или Goenopteridopsida);
• современные растения – Офиоглоссопсиды или ужовниковые (Ophioglossopsida);
• крупные и компактные многолетники – Мараттиопсиды (Marattiopsida);
• еще одни современники, среди которых чаще встречаются многолетние, реже – однолетние растения – Полиподиопсиды (Polypodiopsida).

Последние подразделяются на 3 подкласса: Polypodiidae, Marsileidae, Salviniidae.

Переходный класс папоротников

История видов папоротниковых растений

Папоротниковидные ведут свою историю еще со времен, когда на планете были динозавры. Тогда был благоприятный теплый тропический климат. Отдельные виды вырастали просто огромными по современным меркам – до 30 м.

Время шло, а климат менялся не в лучшую сторону, в результате чего произошли катаклизмы и древнейшие формы растения не сохранились до наших дней. Современный отдел папоротники очень отличается от своих предков и величиной, и формами. Наиболее многочисленная группа состоит из 300 родов, представленных 10 000 видов.

На заметку! Эти кустарники получили широкое распространение и в садовой, и в домашней обстановке.

Самые высокие растения произрастают в благоприятном для них климате – тропическом и субтропическом. Отдельные особи вырастают до 20 м.

Самые высокие папоротники растут в тропиках

Распространенность в природе, примеры видов

Где и когда растет папоротник, напрямую зависит от уровня влажности и температуры окружающей среды. Проще говоря, какой климат преобладает на данной территории. Они могут обитать в лесах, реках, озерах, болотах, а также на сырых лугах, оврагах, у дорожных обочин, расщелин скал.

В умеренном климате встречается около 100 травянистых растений. Описания папоротников зависят от вида:

• Орляк: лист папоротника этого сорта легко узнать по форме, похожей на зонтик в открытом состоянии. Обитает в лесах (преимущественно сосновых) и годится для применения в пищу.
• Щитовник мужской с длиной стеблей до 1,5 м, достаточно редкий вид, его экстракт обладает лечебным свойством убивать гельминтов, что успешно применяется медициной.
• Многорядник отличается темными зелеными листьями, которые расположены на стебле в ряд.
• Осмунда произрастает в природных условиях на востоке Азии и американском Севере, выделяется блестящей поверхностью удлиненных листьев.
• Кочедыжник женский – крупных размеров растение с изящными листиками.
• Страусник известен как один из красивейших папоротников, у него длинные корневища, создающие настоящие заросли, данный эффект применяется в декорировании ландшафта.

На заметку! В отваренном виде листья страусника съедобны.

Есть сорта, предназначенные для выращивания в комнатных условиях:

Отдельно стоит выделить Юниор – сорт с гофрированным листом.

Интересно! Есть совсем крохотные папоротники с высотой стеблей не более 12 мм. Яркий представитель – Азолла карилиниана, которая растет на деревьях, лианах.

В горах можно увидеть еще одно удивительное растение с изящными ажурными листьями. Называется Венерин волос. Встречаются также подводные обитатели, например, Marsilea quadrifolia. А папоротник Дикраноптерис обладает очень прочными черешками.

Есть папоротники, которые относятся к редким и вымирающим видам. Так, Сальвиния занесена в белорусскую Красную книгу.

Сколько живут папоротники

На вопрос, сколько могут жить папоротники, нет однозначного ответа. Это зависит и от места, и от ухода (если растет дома или в саду). Играет роль и принадлежность к виду. В умеренном климате при наступлении похолодания верхняя часть растения сразу отмирает, а в тропических условиях куст способен расти много лет подряд.

Однако корни, которые являются придаточными, обновляются каждые 4 года, а корневище увеличивает продолжительность жизни в таком случае до целого века. Именно мощная корневая система позволяет растению выживать и адаптироваться к изменяющимся условиям.

Особенности питания растения

Папоротниковидные – это растения, которые питаются посредством корней и листьев. Важные микроэлементы и воду они всасывают из земли. Листочки задействованы в фотосинтезе. Таким образом, происходит получение сахара, крахмала, которые требуются для работы всех органов папоротника.

Разбор строения папоротниковых растений

Предки папоротников были устроены проще современных видов.

Листья, вайи

Особенность строения представлена массивными листами, которые тяжелее всего стебля папоротника. Они отличаются многообразием форм, имеют свои особенности в росте и устроении. Как правило, листья имеют форму перьев и рассечены. Листья папоротника называются вайи (такое определение дано учеными). Листовой черешок крепится к стеблевой части, находящейся под землей, поэтому не сразу удается увидеть начало листа.

На заметку! Особенность вайи папоротника – в росте верхушкой, напоминающий улитку. Сначала лист свернут, а потом постепенно разворачивается.

Листья развиваются сначала под землей. Этот период продолжается 2 года. На третий год становятся видны над поверхностью. Из-за роста верхушек идет стремительное разрастание. У многих вайи принимают участие в фотосинтезе, процессе вегетации и спорообразовании.

Споры образуются на обратной стороне листовой пластины как одиночно, так и группами.

Стебли

Стебель папоротников всегда небольшой и развит мало. Исключение составляют растения в тропиках, которые вырастают до размеров дерева. Их стволы крупные, покрытые корой. Вьющийся стебель может быть очень длинным.

Корневая система

Корневая система представлена корневищем и множеством придатков. Стебель покрыт тканью, которая отлично проводит и вбирает в себя воду. По пучкам-сосудам она движется к листьям.

Органы размножения

Вся жизнь растения имеет 2 главных цикла:

1. Продолжительный бесполовой, когда папоротник не размножается – спорофит.
2. Короткий – гаметофит, когда происходит размножение.

Органы размножения представлены спорангиями, внутри которых содержатся споры. Находятся на обратной стороне листа. Когда споры достаточно созревают, ветер разносит их на далекие расстояния.

Внимание! Отдельные ученые приравнивают спорообразование к цветению.

Не все споры выживают, только некоторая часть. Фаза размножения берет начало с прорастания и преобразования в заросток, который носит название гаметофит. Он напоминает пластину размером несколько мм в форме сердца зеленого цвета.

Снизу у гаметофита образуются антеридии и архегонии, соответственно женские и мужские органы размножения. В них продуцируются яйцеклетки и сперматозоиды, соединяющиеся при достаточном уровне влажности. В результате появляется зигота. Именно из нее и появляется зародыш будущего растения.

Папоротник может размножаться вегетативным путем. В этом случае появляются выводковые почки на корешках и стебле. Редкие и красивые сорта размножаются только через споры.

Сравнение с другими травянистыми растениями

Папоротниковидные включают в себя папоротники, плауны, хвощи. У них одно происхождение, и все они множатся посредством образования спор. Однако папоротники имеют и отличительные свойства от травянистых:

• корневая система и сложное строение листьев отличается от водорослей;
• преобладание спорофита в поколениях в отличие от мхов, которые в поколениях имеют, как правило, гаметофит;
• наличие тканей, способных проводить воду;
• отсутствие цветения.

Папоротник – древнейшее, красивое растение, которое украсит и садовый участок, и внутреннее помещение квартиры. Его химический состав наделен лечебными свойствами, что применяется в медицине. Есть сорта, подходящие для употребления в пищу.

Папоротники

Папоротники относятся к наиболее древним споровым растениям. Обитают в самых разнообразных экологических условиях: в заболоченных местах и водоемах, лесах тропического и умеренного климата. Наиболее известные представители — щитовник мужской, орляк, страусник. В жизненном цикле папоротников, хвощей, плаунов доминирует спорофит.

Расцвет папоротников произошел около 358 млн лет назад и длился примерно 65 млн лет, в честь папоротников назван период палеозойской эры — карбон, или каменноугольный период, который длился указанный промежуток времени. Именно папоротникам принадлежит активная роль в углеобразовании: в карбоне леса заселяли древовидные папоротники, достигавшие 40 и более метров в высоту.

Древесные формы папоротников сохранились до наших дней, однако большинство представителей — травянистые растения, у которых отсутствует камбий, а значит, нет и вторичной древесины.

Папоротники относятся к группе сосудистых растений, так как имеют жилки — сосудисто-волокнистые пучки, в отличие от мхов, которые не имеют жилок и не являются сосудистыми растениями. Механическая прочность обеспечивается отложением склеренхимы вокруг проводящих пучков (жилок).

В отличие от мхов, папоротники имеют проводящую ткань в стеблях и корнях, состоящую из ксилемы и флоэмы. Заметьте, я написал «корень» — у мхов не было и корней, вместо них были ризоиды, выполняющие аналогичную корням функцию. Корни папоротников, хвощей и плаунов всегда придаточные и растут от видоизмененного побега — корневища.

Строение

Рассмотрим строение папоротников на примере типичного представителя — щитовника мужского. Это широко распространенный папоротник, типичный для климата умеренных широт. Представляет собой многолетнее травянистое корневищное растение.

Образован пучком сильно расчлененных листьев, отходящих от корневища. Нарастают листья верхушкой, образуя завитки — «улитки».

Отметьте, что лист папоротника называется вайя (от греч. baion — пальмовая ветвь). В отличие от настоящих листьев, вайя имеет недетерминированный верхушечный рост. Листья имеют черешок, прикрепляющийся к стеблю, который может продолжаться в рахис — главную ось сложного листа, соответствующую центральной жилке.

Жизненный цикл папоротниковидных

Листостебельное растение папоротника, изображенное выше — спорофит (2n). Спорофит доминирует в жизненном цикле папоротниковидных, в отличие от цикла мха, где спорофит, по сути, является придатком гаметофита (редуцирован). На нижней стороне вайи располагаются спорангии, собирающиеся в сорусы — группы близкорасположенных спорангиев. На спорофите (2n) в спорангии после мейоза образуются споры (n).

В 2012 году группа ученых под руководством Ксавьера Нобли из Университета Ниццы выяснили, что спорангий имеет специальный механизм «катапульты», споры из него вылетают со скоростью около 10 м/с.

Гаплоидные споры (n) прорастают в заросток (n), небольшую пластинку (несколько мм) сердцевидной формы. Заросток зеленого цвета, способен фотосинтезировать и прикрепляется к почве ризоидами. На нем образуются мужские и женские половые органы — соответственно антеридии и архегонии. Сперматозоид (n), образовавшийся в антеридии, благодаря воде (во время дождя) попадает в архегоний, где сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n).

Из зиготы развивается зародыш, который проникает в ткани архегонии с помощью особого приспособления — гаустории (от лат. haustor — черпающий, пьющий). Гаустория представляет собой ножку, внедряющуюся в ткани заростка и поглощающую из него питательные вещества. Начинается бурный рост зародыша, образуется побег, а затем взрослое растение — спорофит (2n). Цикл замыкается.

Значение папоротников

Папоротники являются главным компонентом многих лесных сообществ, звеном в цепи питания — продуцентами (производителями органических веществ). Человек использует папоротник в декоративных целях. Молодые побеги некоторых папоротников съедобны и употребляются в пищу: побеги орляка, листья страусника обыкновенного.

Щитовник мужской имеет медицинское значение: из его корневищ изготавливают противогельминтный препарат.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Стебель папоротника описание

Высшие споровые растения

Общая характеристика Папоротникообразных

1. Возникли в девоне. Биологического расцвета достигли в карбоне, став основной лесообразующей группой. Остатки лесов образовали обширные залежи каменного угля.
2. Наибольшее количество видов в тропической зоне.
3. Предпочитают влажные местообитания, т. к. мужские гаметы подвижны, и влага нужна для передвижения сперматозоида к яйцеклетке.
4. Есть ткани и органы.
5. В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
6. Размножение половое и бесполое (спорообразование).
7. Органы полового размножения многоклеточные.

Отдел Папоротниковидные

В настоящее время отдел насчитывает примерно 12 000 видов.

Жизненные формы: травы, деревья (рис. 1) и лианы (несколько тропических видов). Есть водные формы (сальвиния плавающая (рис. 2)).

Листья папоротников — вайи — цельные или сложно расчлененные с хорошо развитой проводящей системой. Развитие листа происходит из «улитки» (рис. 3).

Листья могут быть дифференцированы на стерильные и фертильные (ужовник (рис. 4)), или выполнять одновременно обе функции (большинство папоротников (рис. 5)). У страусника фертильные листья не фотосинтезируют (рис. 6).

Рис. 3 Рис. 4 Рис. 5

Большинство папоротников имеют подземное корневище и хорошо развитые придаточные корни (рис. 7).

Жизненный цикл папоротников включает чередование гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 8).

При бесполом размножении на нижней стороне листа образуются парные выросты — сорусы (рис. 9). Сорус представляет собой ножку и покрывальце, закрывающее снизу шаровидные спорангии (рис. 10), отходящие от основания ножки. В спорангиях формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных клеток, становящихся спорами. В сухую погоду края покрывальца отгибаются, а оболочка спорангия лопается из-за неравномерного утолщения стенок образующих ее клеток.

Из спор, попавших во влажное освещенное место, развивается гаплоидный гаметофит папоротника — заросток — в виде сердцевидной пластинки с многочисленными ризоидами. На его нижней стороне образуются антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Так же как и мхам, папоротникам для оплодотворения нужна вода. По ней многожгутиковые сперматозоиды папоротника плывут к архегониям. Там сперматозоиды сливаются с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Из нее вырастает новое диплоидное растение.

В лесах умеренной зоны наиболее часто встречаются щитовник мужской, кочедыжник женский, орляк.

Отдел плауновидные

1. Побег стелющийся, дихотомически ветвящийся.
2. Листочки (филлоиды) мелкие простые с одной центральной жилкой.
3. Размножение половое и бесполое (спорообразование).
4. В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.

Представителем плаунов, часто встречающихся в нашей стране, является плаун булавовидный (рис. 11).

В жизненном цикле плаунов, как и всех папоротникообразных, происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 12). На концах побегов плауна образуются прямостоячие спороносные колоски — стробилы. Спороносные колоски покрыты видоизмененными чешуевидными листочками — спорофиллами — на которых образуются спорангии. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры. Созревшие споры высыпаются, и из них развивается гаплоидный заросток. У многих видов плаунов заросток развивается под землей в течение нескольких лет, питаясь гетеротрофно, в основном за счет симбиоза с грибом. На зрелом гаметофите образуются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами. После оплодотворения из зиготы развивается диплоидный спорофит, который питается за счет гаметофита, пока не достигнет поверхности земли, где он начинает фотосинтезировать.

Отдел хвощевидные

Древняя группа сосудистых растений, представленная в настоящее время примерно 30 видами.

Стебли полые, состоящие из отдельных члеников и выполняющие функцию фотосинтеза (рис. 13). Для увеличения прочности под эпидермой проходят пучки волокон склеренхимы, образуя ребра на поверхности стебля. Кроме того, в стеблях хвощей откладываются мелкие кристаллы окиси кремния, увеличивающие их жесткость.

Под землей у хвоща образуется густая сеть корневищ, служащих для вегетативного размножения и переживания зимы.

Весной из-под земли вырастают спороносные побеги. Они имеют коричневый цвет, т. к. не содержат хлорофилла и живут за счет накопленных в прошлом году запасов питательных веществ. На их спорофиллах в результате мейоза образуются гаплоидные споры, которые имеют специальные нитевидные выросты, меняющие форму в зависимости от влажности. Это позволяет им легче покидать спорангий и шире распространяться. Они дают начало гаплоидному заростку. Жизненный цикл хвощей похож на жизненный цикл папоротников (рис. 14).