В чем заключается практическое значение папоротниковидных
ПАПОРОТНИКОВИ́ДНЫЕ
Том 25. Москва, 2014, стр. 256-258
Скопировать библиографическую ссылку:
ПАПОРОТНИКОВИ́ДНЫЕ (Pteridophyta), отдел высших растений. Включает 3 вымерших класса (риниевые – Rhyniophyta, кладоксилеевые – Cladoxylopsida и зигоптериевые – Zygopteridopsida) и 4 совр. (псилотовые – Psilotopsida, ужовниковые – Ophioglossopsida, мараттиевые – Marattiopsida и многоножковые – Polypodiopsida). Представители двух последних классов известны и в ископаемом состоянии. Ранее к П. относили в качестве самостоят. классов плауновидные и хвощовые. Совр. исследования показали их весьма отдалённое родство с П. Отдел насчитывает более 10 тыс. видов (более 350 родов), из которых неск. сотен видов известны в ископаемом состоянии. Появились П. в конце силура. Совр. разнообразие видов П. почти целиком приходится на класс многоножковые, включающий 38 совр. семейств (на 2008), среди которых асплениевые (Aspleniaceae), гименофилловые (Hymenophyllaceae), многоножковые (Polypodioceae), оноклеевые (Onocleaceae), осмундовые (Osmundaceae), щитовниковые (Dryopteridaceae) и т. д. В классе мараттиевых одно совр. сем. мараттиевые (Marattiaceae) и одно вымершее – псарониевые (Psaroniaceae), насчитывает лишь ок. 200 видов. Класс ужовниковые представлен одноимён. сем. ужовниковые (Ophioglossaceae) и 90 видами, класс псилотовые – сем. псилотовых (Psilotaceae) и лишь 15 видами. Многоножковые и мараттиевые наиболее сходны с поздними зигоптериевыми, от которых они, вероятно, и произошли.
Отдел Папоротниковидные
Общая характеристика папоротниковидных. Папоротники – это одна из наиболее древних групп высших споровых растений, геологическая история которых прослеживается с карбона. В настоящее время отдел Папоротниковидные объединяет около 12 тыс. видов, из которых около 700 произрастает на территории России. У папоротников, как и у всех высших растений, существует чередование поколений. Доминирует бесполое поколение, или спорофит. Спорофиты папоротниковидных – это многолетние растения, обладающие корневищем с придаточными корнями и листьями. Реже у них развит обычный стебель.
Представители отдела очень разнообразны по строению и условиям обитания (рис. 63). Большинство папоротников – это травянистые растения, однако во влажных тропических областях встречаются и древовидные формы высотой до 25 м. Существуют виды, обладающие укороченным стеблем, напоминающим клубень. У водных папоротников (например, сальвинии) отсутствуют корни. Среди травянистых видов есть растения размером несколько миллиметров. Особые группы образуют эпифитные формы, живущие на стволах деревьев, и папоротники-лианы. 
Рис. 63. Папоротниковилные; А – кочелыжник женский (часть листа с сорусами); Б – пузырник ломкий; В – орлик; Г – сальвиния плавающая; Д – азолла мелколистная; Е – марсилея четырехлистная
Большинство лесных папоротников умеренного климата имеют мощные подземные многолетние корневища с хорошо развитыми тканями (покровной, механической, проводящей). На корневищах каждый год образуются новые розетки листьев.
В отличие от плаунов и хвощей для папоротниковидных характерна макрофилия (крупнолистность). У некоторых видов длина листьев может достигать 30 м и более. Современные ученые считают, что листья папоротников возникли в результате срастания и уплощения ветвей (теломов) древних предковых форм. Эту гипотезу подтверждает наличие у листьев апикальной (верхушечной) меристемы, что позволяет им расти верхушкой. У всех остальных растений верхушечный рост листа весьма непродолжителен, и листья растут основанием. Листья папоротников называют вайями. Молодые вайи свернуты в виде улитки и покрыты коричневыми чешуйками.
Очень редко листовая пластинка бывает цельной. У подавляющего числа видов вайи имеют перистое расчленение (см. рис. 63). У большинства папоротников вайи совмещают функции фотосинтеза и спороношения. Однако у некоторых видов часть листьев утрачивает хлорофилл и служит для развития спорангиев (такие листья называют фертильными (или спорофиллами) на других – зеленых листьях (трофофиллах) спорангии не образуются.
Спорангии на вайях могут располагаться по-разному. Позднее всего в эволюции появилось так называемое поверхностное расположение, при котором спорангии находятся на нижней стороне листа. Такое расположение не мешает фотосинтезу и обеспечивает спорангиям наилучшую защиту. Спорангии собраны в группы – сорусы. У многих видов папоротников на стенке спорангия формируются специализированные структуры, способствующие его вскрыванию и рассеиванию спор.
Большинство папоротников образует одинаковые по размерам и строению споры, т. е. являются равноспоровыми. Однако немногочисленная группа водных папоротников (сальвиниевые) – разноспоровые растения.
Споры папоротников имеют две оболочки: внутреннюю и наружную. Споры рассеиваются в очень больших количествах, но в благоприятные условия попадает лишь небольшая их часть. Прорастание спор возможно лишь при большой влажности и температуре выше 15 °C.
У равноспоровых папоротников споры прорастают в свободноживущие обоеполые заростки (гаметофиты), на которых развиваются архегонии и антеридии. Многожгутиковые сперматозоиды способны оплодотворить яйцеклетку только при наличии капельно-жидкой воды. Причем независимо от числа оплодотворенных яйцеклеток, на одном гаметофите развивается и дает начало многоклеточному зародышу только одна зигота. На первых этапах развития молодой спорофит существует за счет заростка, используя его питательные вещества. Понятно, что крошечный гаметофит не может обеспечить развитие сразу нескольких спорофитов. Спустя некоторое время заросток отмирает, и спорофит переходит к самостоятельному существованию.
Папоротниковидные способны также к вегетативному размножению фрагментами корневища.
Щитовник мужской. Рассмотрим строение и цикл развития типичного представителя отдела – щитовника мужского. Это крупное растение с толстым горизонтальным корневищем, покрытым бурыми чешуйками. Каждый год на конце корневища появляется розетка крупных дваждыперисторассеченных листьев длиной до 1–1,5 м. От корневища у основания листьев отходят придаточные корни (рис. 64). 
Рис. 64. Щитовник мужской: А – спорофит; Б – часть листа с сорусами на нижней поверхности; В – спорангий с высыпающимися спорами; Г – поперечный разрез соруса с индузием
Название «мужской» этот папоротник получил из-за более темных и жестких листьев по сравнению с листьями кочедыжника женского – папоротника, с которым щитовник часто растет рядом.
Щитовник мужской – равноспоровый папоротник. Летом на нижней стороне сегментов вай с обеих сторон от средней жилки образуются округлые сорусы. Спорангии длинными ножками прикреплены к плаценте – выросту нижней стороны листа и защищены от высыхания покрывалом – индузием. Попав в благоприятные условия, гаплоидные споры прорастают в обоеполый заросток (гаметофит) (рис. 65). 
Рис. 65. Жизненный цикл щитовника мужского: 1 – взрослое растение (спорофит); 2 – часть листа с сорусами; 3 – спорангий с высыпающимися спорами; 4 – прорастание споры; 5 – заросток (гаметофит); 6 – архегоний с яйцеклеткой; 7 – антеридий со сперматозоидами; 8 – молодой спорофит, развивающийся на заростке
Зрелый заросток щитовника представляет собой округло-сердцевидную пластинку размером около 1 см. На нижней, обращенной к почве поверхности заростка образуются многочисленные нитевидные ризоиды. Они связывают заросток с субстратом и всасывают воду. На нижней стороне заростка, под выемкой, развиваются архегонии, рядом на суженной части формируются антеридии. В антеридиях образуются спирально закрученные многожгутиковые сперматозоиды. Оплодотворение происходит при наличии достаточного количества воды. Архегонии и антеридии закладываются и развиваются в разное время, поэтому оплодотворение в пределах одного заростка невозможно.
Из диплоидной зиготы развивается зародыш. С помощью специальной ножки он внедряется в ткань заростка и поглощает из него необходимые питательные вещества. Спустя некоторое время после образования первого листа, стебля и корня спорофит переходит к самостоятельному существованию, а заросток (гаметофит) отмирает.
Значение папоротниковидных. Практическое значение папоротников невелико.
Папоротникообразные растения: описание жизненного цикла разных видов, их роль в хозяйстве
Раньше папоротники были огромными и древовидными. В современном мире эти растения стали комнатными и небольшими. Они приспосабливаются к любым условиям, некоторые имеют очень красивую форму.
Общая характеристика группы
Папоротник — это род споровых растений, который относится к отделу сосудистых представителей флоры и насчитывает 48 семейств, 578 родов и 10620 сортов. Они предпочитают влажные, холодные и заболоченные места. Большинство растений произрастают в тропических лесах. Некоторые из них имеют большие размеры и похожи на пальмы, которые достигают в высоту 16 метров, а листья у них длиной до 4 метров.
Места распространения папоротниковидных растений:
Папоротник является очень древней формой жизни, из его многолетних отложений образуется уголь. По форме растение похоже на зеленый побег с перистыми листьями.
Ученые считают, что папоротниковидные произошли от плаунов, но существует мнение что последние, а также мхи, хвощи появились от псилофитов.
Особенности строения
Структуру имеет следующую:
Все корни у растения придаточные. Первичный стержень не развивается, а вместо него образуется корень из стебля, реже из листа. Побеги разнообразны по внешнему и внутреннему строению. Ползучие стебли имеют название корневище. Они могут быть короткими и длинными. Стебель состоит из эпидермиса, проводящей и механической ткани. От корневища вверх сразу растут листья.
Папоротник размножается спорами. Последние образуются на нижней стороне листьев в спорангиях.
В природе очень много разновидностей папоротников, которые делятся на древние и современные.
Выделяют 4 основных класса:
Класс псилотовидные
Они растут на стволах деревьев, в скалах, на земле с большой концентрацией органических веществ. У псилотовидных практически отсутствует корень.
Этот класс высших растений имеет два рода:
Класс хвощевидные
Хвощ — это сосудистое растение, которое распространено в Евразии и Северной Америке. Свое название оно получило из-за сходства с хвостом лошади. Растет всегда наподобие травы.
Самые известные представители хвоща:
Побеги у хвоща состоят из узлов и междоузлий, которые правильно и пропорционально чередуются между собой. В узлах находятся: почка с чешуйками, которая заменяет листья, а также боковые ветви. За фотосинтез и передачу питательных веществ отвечают стебли. У хвоща есть корневище и придаточные корни.
Класс мараттиевые
Мараттиевые — это древние высшие папоротниковидные, которые появились в период нижнего карбона. Распространены в тропических лесах, отдельные формы выращивают в оранжереях.
Корни у мараттиевых придаточные, а в древних формах вокруг ствола образовывалась мантия из корней. Вайи вырастают у них длиной до 6 метров и располагаются в два ряда. Молодые листья похожи на улитки.
Класс настоящие папоротники
Это самый многочисленный класс папоротниковидных. Он имеет такие семейства: чистоустовые, гименофилловые, сальвиниевые и многоножковые. Настоящие папоротники распространены повсеместно.
Сальвиниевые — это водные папоротники, они могут жить на поверхности водоемов, так и на дне. Растут в водах Азии, Африки, на юге Европы, а также их выращивают для аквариумов. Сальвиния похожа на клевер, отдельные разновидности даже съедобны.
Индийский папоротник является водным растением и культивируется для аквариумов. Он приспосабливается к любой среде и разрастается в форме пышного куста. Растение меняет свой цвет в зависимости от концентрации минеральных компонентов в воде. Меняются цвета от бледно-зеленого до темно-зеленого. Главная его функция — очистка воды от вредных веществ.
Многоножковые — самый многочисленный род.
Большое разнообразие папоротниковидных в дикой природе позволило ученым проследить эволюцию развития растений на Земле и понять их главное значение.
Комнатные папоротники
Существуют папоротники, специально выведенные селекционерами для выращивания дома.
Виды комнатных растений:
За домашними папоротниками легко ухаживать, потому что они хорошо приспосабливаются к окружающей среде. Эти растения смотрятся красиво и оригинально в любом интерьере.
Жизненный цикл
Каждое растение на Земле имеет свой жизненный цикл. У папоротника он состоит из чередования поколений — спорового и полового. Задача растения — достигнуть созревания и дать новую жизнь последующим поколениям.
Бесполое (споровое) поколение представлено лиственным растением, которое образует споры. Последние собраны в кучки — сорусы, которые находятся на нижней стороне листовой пластины.
Споры, попадая в благоприятную среду, дают начало новому заростку, который является половым поколением растения — гаметофитом. Жизненный цикл папоротниковидных замкнутый.
Фазы жизни папоротника имеют такой порядок:
Взрослое растение, вырастая, повторяет эту схему для зарождения будущего поколения.
Дыхание
Умение всасывать из воздуха кислород и выделять углекислый газ именуется процессом дыхания у растений. Данное условие необходимо им для существования. Кислород, который впитал папоротник, взаимодействует с его органической материей, в результате выделяются углекислый газ и вода.
Дышит папоротник днем и ночью. Эта функция ему необходима для получения жизненной энергии.
Питание
Питательные вещества папоротники получают через корни и листья. С помощью первых растение всасывает из почвы минеральные соли и воду. Для питания растений нужны такие микроэлементы как фосфор, калий, углерод, азот, железо, магний, сера, водород, цинк, медь, марганец и другие.
Через листья проходит другой процесс питания — фотосинтез. Из воздуха листочки забирают углекислый газ, который с помощью солнечного света преобразуют в органические вещества, так необходимые для жизни растения.
В процессе фотосинтеза папоротник получает крахмал и сахар, которые распределяются по всем органам.
Размножение папоротников
У взрослого сформированного папоротника на нижней стороне листа созревают споры в капсуле. Затем капсулы лопаются, и споры осыпаются в почву. Ветер подхватывает их и разносит в разные стороны.
Спора прорастает и образуется заросток с гаметами, который внешне схож с сердечком. Заросток прикрепляется к поверхности земли с помощью нитей — ризоидов. В нем появляются мужские и женские половые органы — антеридии и архегонии, в которых образуются сперматозоиды и яйцеклетки.
Вода стекает по листу и задерживается в середине заростка, сперматозоид с водой подплывает к яйцеклетке и соединяется с ней, образуя зиготу. Из нее развивается зародыш нового растения.
Эволюция видов
В науке считается, что папоротникообразные появились на земле более 480-360 миллионов лет назад в период среднего девона. Их численность и разнообразие просто поражают. Папоротники начинают разрастаться, появляются древовидные формы. Более сложная структура позволяет этим видам адаптироваться к жизни на суше и придает им необходимую для дальнейшего роста жесткость.
В результате значительного накопления остатков этих растений стали появляться залежи торфа, который со временем преобразовался в каменный уголь. В последующие столетия появились благоприятные условия и влажная среда для разрастания папоротниковидных.
Археологи часто находят в залежах угля на поверхности этой породы рисунки листьев папоротников и отмечают появление новых форм флоры.
В каменноугольный период, 360 млн. лет назад, доминировали хвощи. Из их окаменевших останков образовалась большая часть угля. Затем они постепенно были вытеснены другими видами.
Папоротники нашего времени растут в богатых влагой тропических лесах. Встречаются травянистые и древовидные растения, а также лианы, которые схожи по размерам с древними папоротниками.
Биологическое значение
Папоротники выделяют кислород, принимают участие в круговороте веществ и энергии на Земле. Их заросли являются пищей и местом обитания для беспозвоночных животных. Эти растения входят в состав природных сообществ и взаимодействуют друг с другом.
Папоротники имеют широкое применение:
В современном мире некоторые типы папоротников находятся на грани вымирания. Если исчезнет хотя бы один вид, это приведет к нарушению природного баланса на Земле. Для того, чтобы этого не случилось, растения обязательно нужно беречь и охранять.
Видео
В этом видео рассказывается о папоротникообразных, их значении и применении.