Папоротники
«Только же зацветёт папоротник, хватай его и не оглядывайся, что бы тебе позади ни чудилось»

Николай Гоголь, «Вечер накануне Ивана Купала»
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.
11000
видов

папоротникообразных известны учёным
350
млн. лет

На Земле растут папоротникообразные
1100 млрд. тонн

составляют мировые запасы угля на 2021
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.


МОРФОЛОГИЯ И АНАТОМИЯ
Строение папоротникообразных
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.
Размножение и жизненный цикл
В жизненном цикле папоротникообразных преобладает спорофит
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).
Систематика папоротникообразных
К папоротникообразным относят три отдела растений
Отдел Плауны
Плауны - небольшие стелющиеся многолетние травянистые растения. По виду немного напоминают мхи. Единственная группа современных растений, для которой характерно дихотомическое ветвление.
Отдел Хвощи
Хвощи - многолетние травянистые корневищные растения. Для хвощей характерна четкое разделение побега на членики - междоузлия и узлы, в которых мутовками располагаются узкие листья.
Отдел Папоротники
Большинство современных папоротников - многолетние травянистые растения, но встречаются и древесные формы. Обитают во влажных тенистых лесах, водоёмах и болотах.
Отдел Плауновидные
Большая часть представителей данной группы вымерло, сохранилось всего около 1300 видов небольших травянистых растений. В палеозое были широко распространены огромные древовидные формы плаунов.
Строение 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.

Разнообразие плаунов
Отдел Хвощевидные
Современные хвощи - многолетние травянистые корневищные растения размером от нескольких сантиметров до нескольких метров. Эпидермис этих растений очень прочный, за счет накапливающегося в нём кремнезёма. Листья сильно редуцированы, а их функции выполняют побеги. Вымершие древовидные формы (каламиты) входили в состав каменноугольных лесов вместе с плаунами.
Строение хвощей
В жизненном цикле хвощей происходит смена поколений. Бесполое поколение (спорофит) преобладает в жизненном цикле. Тело спорофита состоит из тканей и органов. Гаметофит мелкий и устроен примитивно (слоевище). Гаметофиты хвощей двудомные, то есть имеются отдельные мужские и женские растения
Строение спорофита хвощей

Тело состоит из длинного подземного многолетнего корневища, на котором каждый год образуются новые надземные побеги (старые осенью отмирают). Побеги имеют ярко-выраженное членистое строение. Листья очень мелкие и не выполняют функцию фотосинтеза. За производство органических веществ отвечают стебли.
На рисунке показано строение спорофита Хвоща полевого.
У этого растения два типа надземных побегов - спороносные и фотосинтезирующие. Спороносные образуются весной, а фотосинтезирующие - летом.


Строение гаметофита хвощей

У большинства хвощей заростки раздельнополые. И мужские, и женские гаметофиты представляют из себя небольшие фотосинтезирующие слоевища, прикреплённые к почве ризоидами.
Жизненный цикл хвощей

Весной на корневище спорофита формируются спороносные побеги, на их верхушках в спороносных колосках созревают споры. Споры высыпаются на почву и из них прорастают мужские и женские гаметофиты. На мужском гаметофите формируются антеридии, а на женском- архегонии. В антеридиях появляются сперматозоиды, а в архегониях - яйцеклетки. С капельками воды сперматозоиды проникают в архегонии женского гаметофита и оплодотворяют яйцеклетку. Из зиготы развивается новый спорофит.

Разнообразие хвощей
Отдел Папоротниковидные
Среди папоротников встречаются как травянистые, так и древесные формы. Представители этой группы обитают в лесах, на других растениях (эпифиты), на скалах и в водоёмах. Папоротники очень разнообразны. Учёным известны около 10600 видов. Для папоротников характерны особые листоподобные органы - вайи.
Строение папоротников
Жизненный цикл папоротников включает бесполое и половое поколения. Бесполое поколение (спорофит) преобладает в жизненном цикле. Тело спорофита состоит из тканей и органов. Гаметофит мелкий и устроен примитивно (слоевище).
Строение спорофита папоротников

Тело состоит из подземного многолетнего корневища, на котором образуются особые органы - вайи. Вайя - это побег с листьями, на нижней стороне которого развиваются сорусы (скопления спорангиев). Молодые вайи формируются в виде завитков, которые затем постепенно разворачиваются за счет верхушечного роста.


Строение гаметофита папоротника

Заросток представляет из себя небольшое фотосинтезирующее слоевище, прикреплённые к почве ризоидами.

На фотографии представлен гаметофит папоротника щитовник.
Жизненный цикл папоротника

На нижней стороне вайи располагаются сорусы - скопления спорангиев, защищённые покрывальцем. В спорангиях созревают споры. Споры высыпаются на почву и из них прорастают гаметофиты. На гаметофите формируются антеридии (мужские половые органы архегонии (женские половые органы). В антеридиях появляются сперматозоиды, а в архегониях - яйцеклетки. С капельками воды сперматозоиды проникают в архегонии оплодотворяют яйцеклетку. Из зиготы развивается новый спорофит. На начальной стадии развития спорофит питается за счет гаметофита.

Разнообразие папоротников