Папоротники и хвощи

Папоротники, хвощи и сходные с ними плауны - настоящие старожилы планеты, появившиеся около 350 млн. лет назад. Они первыми заселили сушу и безраздельно господствовали на ней свыше 100 млн. лет.

Папоротники, хвощи и плауны относятся к группе Pteridophyta, У этих растений впервые появились отличные от водорослей и мхов черты, в т.ч. наружный водонепроницаемый слой клеток (кутикула) и специализированные сосудистые ткани, по которым вода и питательные вещества поступают из корней к листьям.Папоротники и хвощи: Эти древовидные папоротники растут в горах Малайзии на высоте 1200 м. ВысокиеНекоторые из этих древних растений не уступали размерами крупным деревьям, и хотя 15-30 - метровые древовидные папоротники и плауны давно вымерли, их потомки и сегодня живут на планете бок о бок с более «молодыми» представителями флоры. Их исполинским предкам мы обязаны богатыми залежами угля и нефти, без которых немыслима современная экономика.

Папоротники, хвощи и плауны входят в группу высших нецветковых растений. В отличие от печеночников и мхов с их волосовидными корешками, папоротники имеют настоящие корни с полноценной сосудистой системой, которая доставляет воду к листьям, не уступающим сложностью строения многим цветковым растениям.

Строение папоротника

Самая заметная часть папоротников - крупные листья, или вайи. Вдоль центральной оси зрелого листа пролегает средняя жилка с мелкими боковыми ответвлениями. Почти у всех папоротников перистые листья, но, например, у листовника сколопендрового (Phyllitis scolopendrium) листья лопастные.

Формы и размеры стеблей у папоротников различны - от высоких стволов до коротких корневищ, стелющихся под землей, как у некоторых сортов ириса. Наиболее типичны именно корневища, но многие папоротники похожи на лианы, кустарники или деревья. Листья древовидных папоротников растут прямо из стебля, а их подсохшие пазухи укрепляют его, выполняя опорную функцию. Сами стебли покрыты бурыми волосками, или чешуйками.

Корни папоротников тоже растут из стебля, но в остальном ничем не отличаются от корней цветковых растений и состоят из центрального влагопроводящего ствола и множества мелких боковых корешков, всасывающих воду из почвы. Правда, по мере старения корни папоротников не утолщаются.

Всего на планете произрастают около 10 тысяч видов папоротников, освоивших почти все климатические зоны, кроме районов, покрытых вечными снегами. Даже в Арктике растет 500 с лишним видов, приспособившихся к суровым условиям Заполярья. Почти столько же живет в пустынях, прячась от зноя под слоем чешуек. Горы для папоротников тоже не преграда, причем некоторые встречаются на высотах до 5000 м. над уровнем моря. Однако, будучи влаголюбивыми растениями, они наиболее распространены в тропических лесах.

Не менее разнообразны и размеры папоротников. Так, целая колония тонколистников легко умещается под упавшим листком. Их тончаишие кружевные вайи не могут жить без насыщенного влагой воздуха. А на другом конце шкалы располагаются 700 с лишним древовидных папоротников Новой Зеландии и влажных австралийских тропиков, где они достигают 15-метровой высоты, причем диаметр их кроны - 6 м.

Есть папоротники, плавающие на поверхности стоячих водоемов. Так, азолла каролинская, которой зарастают летом многие европейские пруды, довольно легко переносит зиму. Зато похожий на лиану лигодиум находит опору на древесных стволах, забираясь на высоту до 10 м. над землей.

Размножение папоротников

В отличие от большинства других растений, папоротники не цветут и не размножаются семенами. Долгое время способ их размножения оставался загадкой, и лишь в середине XIX века немецкий ботаник Фридрих Хофмайстер после 7-летних трудов разобрался в этом процессе.

Папоротники образуют споры - мельчайшие частицы, содержащиеся в особых капсулах, или спорангиях, расположенных на нижней стороне листа. Спорангии собраны группами, т.н. сорусами, часто образуя красивые узоры. Число спорангий на одном растении достигает нескольких тысяч.
Папоротники и хвощи: Спорангии многоножки обыкновенные, собранные в сорусы на нижней поверхности листа. Одно растение содержит тысячи спорангий.Созревшие капсулы лопаются и выбрасывают споры, которые разносятся при легчайшем ветерке. Попав во влажную почву, спора прорастает. Уже через несколько дней из нее образуется цепочка клеток, но пройдет еще не меньше двух месяцев, прежде чем сформируется тонкая сердцевидная пластинка длиной около 6 мм. Однако это еще не папоротник, а проталлий, растеньице-гермафродит, главная задача которого - половое воспроизведение вида.

Проталлий крепится к почве волосовидными ризоидами, а на его нижней поверхности образуются половые органы. Мужские органы - антеридии - содержат сперму, а в женских - архегониях - развивается единственная яйцеклетка. Оплодотворение возможно только в том случае, если проталлий будет покрыт тонкой пленкой воды, в которой сперматозоиды могут отправиться в плавание к яйцеклетке.

Оплодотворенная яйцеклетка начинает процесс деления и вырастает в бесполый спорофит, или привычный папоротник, который позднее образует собственные споры. После этого проталлий отмирает. Если оплодотворение не произошло, тогда проталлий продолжает жить до тех пор, пока не исполнит своего предназначения. Весь этот процесс длится около 9 месяцев.Папоротники и хвощи: Молодой росток папоротника (спорофит) развивается из гаметофита, который известен как проталлий. На этой стадии папоротник крепится к почве ризоидами.

Папоротники и человек

В 1699 г. экзотические папоротники были впервые завезены в Англию, но лишь с 1795 г. их импорт приобрел массовые масштабы. В те времена секреты их выращивания еще не были известны, а поскольку доставка редких растений стоила баснословных денег, они были по карману лишь очень богатым коллекционерам.

Само собой, в стране не было недостатка в своих папоротниках, но их никто не замечал и тем более не считал декоративными растениями. Чудесное превращение папоротников в предмет вожделений всех садоводов было скорее делом случая.

Некий врач и садовод-любитель Натаниэль Уорд не один год пытался вырастить папоротники в своем небольшом альпинарии, но в сухом и загрязненном городском воздухе они неизменно гибли. Наконец ему пришла в голову идея устраивать для них миниатюрные оранжереи в стеклянных сосудах, и дело пошло на лад.

В викторианскую эпоху повальное увлечение папоротниками достигло пика, и экзотические растения стали непременным атрибутом всякого уважающего себя дома. Наиболее редкие виды стоили огромных денег, и в погоне за очередной диковинкой коллекционеры бросились прочесывать родные леса.

Плауны

Плауны - мелкие травянистые растения - растут из стелющихся по земле стеблей и внешне положи на мох. До наших дней сохранились лишь пять родов: Lycopodium, Selaginella, Stylites, Isoetes и Phylloglossum - хотя в каменноугольном периоде (360-286 млн. лет назад) древовидных плаунов было не меньше, чем папоротников.

Жизненный цикл плаунов во многом схож с цветковыми растениями. У них имеются два вида спор - микроспоры и мегаспоры. Из обоих видов вырастают гаметофиты, которые в микроспорах несут мужские половые органы, а в мегаспорах - женские. Выработанные в микроспорах сперматозоиды высвобождаются подобно пыльце цветковых растений, однако мегаспоры высыпаются на землю еще до оплодотворения.

Хвощи

По древности родословной вечнозеленые хвощи не уступают папоротникам. У них нет ни настоящих листьев, ни цветов, а их происхождение можно проследить до каменноугольного периода. Всего в семействе Equiselum насчитывается 25-30 видов хвощей.

Побеги этих необычных, похожих на сосновые веточки растений увенчаны верхушкой в форме желудя. Не заметные с первого взгляда, листья все же присутствуют в виде мелких чешуек, а питательные вещества вырабатываются в бороздчатом стебле.

У всех хвощей членистые пустотелые стебли, а излюбленное место обитания - поближе к воде. Их длинные подземные корневища широко разветвлены, поэтому избавиться от этих живучих сорняков крайне трудно.

Размеры хвощей колеблются от 15 см. до 2 м. и выше. Хвощ зимующий (Equisetum byemale) вырастает в высоту oт 30 до 100 см., и его густо сплетенные надземные стебли покрывают землю сплошным ковром. Хвощ пестрый (Equisetum variegatus) высотой 15-60 см. отличается красивым черно-бело-зеленым стеблем. Благодаря привлекательному внешнему виду он часто выращивается как декоративное растение, хотя в помещении чувствует себя неуютно.

Хвощи растут практически во всех уголках планеты, но предпочитают болота, луга, леса и водоемы умеренных и холодных широт Северного полушария. Стебли некоторых видов богаты кремнеземом (минералом, используемым в производстве стекла) и в старину применялись как наждак для полировки слоновой кости и металлов.